綠豆脆餅微波真空膨化條件研究

王 霞 楊宏志 劉海軍

(黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江大慶 163319)

綠豆用途十分廣泛，可藥食兼用。在糕點(diǎn)中的應(yīng)用很多，比如綠豆涼粉、綠豆糕和綠豆沙等［1］，但是目前市面上綠豆其他的產(chǎn)品還比較單一［2］，對(duì)綠豆的深加工綜合利用少，產(chǎn)品附加值低。

微波真空膨化是一種新型的食品膨化方式，綜合了微波加熱的快速、節(jié)能和真空的低溫、快速等優(yōu)點(diǎn)，因此可以運(yùn)用于微波膨化食品的開(kāi)發(fā)［3］。

在微波真空膨化食品脆片的過(guò)程中，影響膨化度和脆性的因素較多。Zhang J等［4］研究了初始含水率、微波強(qiáng)度和真空度3個(gè)參數(shù)對(duì)香魚(yú)片膨化度影響規(guī)律，研究表明合理的初始含水率和微波強(qiáng)度可以提高魚(yú)片的膨脹度和脆性，高真空度能夠強(qiáng)化魚(yú)片膨化效果;Clary等［5］通過(guò)測(cè)量微波真空膨化過(guò)程中葡萄物料的表層溫度，控制微波輸出功率，獲得了較好的膨化葡萄干品。本研究擬通過(guò)對(duì)膨化后的綠豆餅進(jìn)行膨化度、脆度的測(cè)定，確定影響因素范圍及最佳的參數(shù)值，為后續(xù)的響應(yīng)面組合試驗(yàn)提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

綠豆:市售;

食用變性淀粉:杭州普羅星淀粉有限公司;

綿白糖:博城北方糖業(yè)股份有限公司;

質(zhì)構(gòu)儀:TA.XT.pluS型，Stable Micro SyStemS 公司;

微波真空干燥殺菌設(shè)備:ORW08S-22型，南京澳潤(rùn)微波科技有限公司;

真空干燥箱:DZF-6050型，上海一恒科技有限公司;

快速混勻器:SK-1型，金壇市科興儀器廠;

電熱恒溫水浴鍋:DK-S24型，上海森新實(shí)驗(yàn)儀器有限公司。

1.2 微波真空膨化綠豆餅的工藝流程及操作要點(diǎn)

1.2.1 工藝流程

綠豆→磨粉→調(diào)漿→蒸煮糊化→冷卻→制坯→靜置老化→微波膨化→成品

1.2.2 操作要點(diǎn)

(1)輔料的添加比例:由于微波真空膨化過(guò)程中，不同成分對(duì)膨化的影響也各不相同，為了增加風(fēng)味、改善口感，糖通常作為風(fēng)味物質(zhì)加入，糖在一定范圍內(nèi)有利于膨化的進(jìn)行，可以加速提升溫度，使產(chǎn)品膨化度和脆度更好，但糖添加量過(guò)大也會(huì)抑制淀粉糊化［6］，根據(jù)預(yù)試驗(yàn)結(jié)果，選擇糖的添加量4%為宜。

(2)調(diào)漿:在調(diào)漿過(guò)程中，加水過(guò)多，會(huì)導(dǎo)致蒸煮糊化冷卻后的物料含水量過(guò)高不利于制坯;加水過(guò)少，淀粉在蒸煮糊化過(guò)程中又會(huì)糊化不充分［7］。根據(jù)預(yù)試驗(yàn)結(jié)果，調(diào)漿過(guò)程中加水使含水率在40%～50%，以保證蒸煮時(shí)淀粉充分糊化。

(3)蒸煮糊化:為了防止焦化，將盛有漿料的燒杯放入90℃熱水中，要邊加熱邊攪拌，直至漿料變成粘稠糊狀為止。保證淀粉充分糊化，有利于制坯。

(4)冷卻:將糊化后的物料，在室溫(20℃左右)下冷卻。因?yàn)榈矸畚锪辖?jīng)蒸汽加熱糊化后，呈無(wú)定形狀態(tài)的淀粉凝膠，如不經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)睦鋮s，綠豆粉團(tuán)黏度太大，不利于直接制坯加工。

(5)制坯:為了防止膨化時(shí)產(chǎn)生尖角效應(yīng)，在制坯時(shí)將綠豆餅制成厚度(3±0.2)mm、直徑30 mm、表面厚薄均勻的圓形餅坯。

(6)靜置老化:將餅坯于室溫(20℃左右)下靜置18～24 h，使內(nèi)外水分均勻，淀粉適當(dāng)老化形成一定量晶體。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

所有試驗(yàn)均在微波功率730 W、上限溫度110℃、真空壓強(qiáng)為80 kPa的條件下進(jìn)行。

1.3.1 餅坯含水率對(duì)綠豆餅膨化度和脆度的影響 將餅坯的含水率分別制成12%，15%，18%，21%，24%，27%，其它固定量取值分別為淀粉添加量25%、老化時(shí)間24 h、膨化時(shí)間110 s，然后測(cè)定膨化脆餅的膨化度和脆度。

1.3.2 淀粉添加量對(duì)綠豆餅膨化度和脆性的影響 餅坯中的淀粉添加量分別為0%，15%，20%，25%，30%，35%，其它固定量取值分別為餅坯含水率18%、老化時(shí)間24 h、膨化時(shí)間110 s，然后測(cè)定膨化脆餅的膨化度和脆度。

1.3.3 老化時(shí)間對(duì)綠豆餅膨化度和脆度的影響 老化時(shí)間分別為 0，6，12，18，24，30，36 h，其它固定量取值分別為淀粉添加量25%、餅坯含水率18%、膨化時(shí)間110 s，然后測(cè)定膨化脆餅的膨化度和脆度。

1.3.4 膨化時(shí)間對(duì)綠豆餅膨化度和脆度的影響 膨化時(shí)間分別為 80，90，100，110，120，130 s，其它固定量取值分別為淀粉添加量25%、餅坯含水率18%、老化時(shí)間24 h，然后測(cè)定膨化脆餅的膨化度和脆度。

使用Excel數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析。

1.4 指標(biāo)測(cè)定

1.4.1 含水率測(cè)定 含水率是指在微波膨化前的餅坯的初始含水率。具體測(cè)量方法按GB 5009.3—2010操作。

1.4.2 綠豆餅脆度值的測(cè)定 脆度值是指在壓縮過(guò)程中使樣品破裂所用力的大小。由于在壓縮過(guò)程中不一定都產(chǎn)生破裂，在第一次壓縮過(guò)程中，若是產(chǎn)生破裂現(xiàn)象，曲線中出現(xiàn)一個(gè)明顯的峰，此峰值就定義為脆度值:若第一次壓縮沒(méi)破裂，只有一個(gè)峰值，則定義為硬度值，無(wú)脆度值。脆度值越小，表明膨化綠豆餅越松脆，脆性越好。具體測(cè)定方法參照文獻(xiàn)［8］。

1.4.3 膨化度的方法 采用石英砂置換法［8］。

2 結(jié)果與分析

2.1 淀粉添加量對(duì)綠豆餅膨化度和脆度的影響

圖1 加淀粉量對(duì)綠豆餅脆度和膨化度的影響Figure 1 Effect of adding starch content on crispness and puffing degree

由圖1可知:加入少量的食用變性淀粉時(shí)，綠豆餅的膨化度隨加入食用變性淀粉量的增大而增大，這是因?yàn)榫G豆本身含有一定的淀粉，隨著食用變性淀粉的加入，糊化制得的綠豆餅坯淀粉含量升高，綠豆餅坯在干燥過(guò)程中表現(xiàn)出較大的粘性，且持氣能力較強(qiáng)，有利于膨化，在微波膨化時(shí)就會(huì)得到較大的膨化度。當(dāng)加入食用變性淀粉量達(dá)到25%時(shí)，膨化度達(dá)到最大值為3.1。

當(dāng)添加食用變性淀粉量超過(guò)25%時(shí)，隨著加入食用變性淀粉量的增多，膨化度變化不大，這是因?yàn)榇藭r(shí)制的餅坯粘性、持氣性都已經(jīng)較大，因此對(duì)膨化度影響不大，但是在試驗(yàn)過(guò)程中，當(dāng)添加食用變性淀粉量過(guò)高時(shí)，制得的面團(tuán)糊化后質(zhì)地較軟，黏度大，不利于切片和定形制坯，且加食用變性淀粉量過(guò)高，綠豆餅中綠豆含量減少，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值減弱?？紤]綠豆餅的加工性能和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值兩方面因素，在微波真空膨化綠豆餅時(shí)，添加食用變性淀粉量在25%為宜。

加入少量的食用變性淀粉時(shí)，綠豆餅的脆度值隨食用變性淀粉添加量的增多而減小，這是因?yàn)殡S著淀粉含量的增加，淀粉老化產(chǎn)生的晶體增加，一定量的晶體在微波加熱膨化時(shí)，內(nèi)部水分急劇汽化，促使淀粉本體膨化，呈多孔狀，綠豆餅脆度值減小，口感酥脆。當(dāng)加入25%食用變性淀粉時(shí)，脆度值最小。

當(dāng)添加食用變性淀粉量超過(guò)25%時(shí)，隨著加入食用變性淀粉量的不斷增大，脆度值也有所增大，這是因?yàn)殡S著變性淀粉的增多，淀粉老化產(chǎn)生的晶體增多，當(dāng)晶體含量過(guò)多時(shí)，晶體熔融吸熱，需要大量的熱量，膨化所需的微波能增加，物料膨化不徹底，膨化后的綠豆餅還可能含有晶體在里面，使膨化制得的綠豆餅結(jié)構(gòu)不夠酥脆。

綜上可得，隨添加食用變性淀粉量的增加，脆度降低，但是到達(dá)25%后，隨食用變性淀粉量的增加，脆度值反而略有增加，因此試驗(yàn)結(jié)果得出食用變性淀粉添加量在25%左右時(shí)綠豆餅的脆度為最佳。

2.2 餅坯含水率對(duì)綠豆餅膨化度和脆度的影響

由圖2可知:綠豆餅的膨化度隨著含水率的增大而增大，這是因?yàn)榕蚧闹饕獎(jiǎng)恿κ蔷G豆餅坯內(nèi)部的水分受微波作用后升溫，在短時(shí)間內(nèi)使物料纖維組織結(jié)構(gòu)間的水分汽化，產(chǎn)生的蒸汽壓差促使纖維結(jié)構(gòu)間距增大，水分逸出而物料定型成微孔，使得綠豆餅膨化。當(dāng)含水率增大到18%時(shí)，膨化度達(dá)到最大值為3.1。

當(dāng)含水率超過(guò)18%繼續(xù)增加時(shí)，膨化度減小，這是因?yàn)榫G豆餅坯含水率過(guò)高，餅坯表面形成晶格結(jié)構(gòu)，而內(nèi)部未形成晶格結(jié)構(gòu)［9］，綠豆餅的加熱升溫速度受影響，內(nèi)部水蒸氣不能在瞬間獲得足夠的蒸發(fā)能量，導(dǎo)致綠豆餅膨化動(dòng)力不足，膨化度不高。

綠豆餅的脆度值隨餅坯含水率的增大而減小，這是因?yàn)橄鄬?duì)較少的水分在微波爐中汽化，不能產(chǎn)生足夠的蒸汽能量，達(dá)不到膨化所要求的壓力，膨化制得綠豆餅比較硬，且在試驗(yàn)過(guò)程中，綠豆餅坯含水率較低時(shí)，綠豆餅坯膨化后會(huì)變糊，制得的綠豆餅十分堅(jiān)硬。當(dāng)綠豆餅坯含水率為18%時(shí)，綠豆餅脆度值較小，在2 300 g左右，口感酥松。

綠豆餅坯含水率過(guò)高時(shí)，綠豆餅在微波爐中加熱升溫速度受影響，內(nèi)部水蒸氣不易在短時(shí)間內(nèi)獲得足夠的蒸發(fā)能量，造成膨化后的產(chǎn)品內(nèi)部氣泡分布不均勻，表面硬化，留在綠豆餅內(nèi)的水分越多，綠豆餅越軟，沒(méi)有脆度值。當(dāng)綠豆餅坯含水率大于18%時(shí)，脆度值明顯開(kāi)始增大，當(dāng)含水率在27%以上時(shí)，無(wú)脆度值。

綜上可以看出在綠豆餅微波膨化過(guò)程中膨化前的綠豆餅坯含水率應(yīng)該在18%左右，這與餅坯含水率對(duì)膨化度的影響相對(duì)應(yīng)。

圖2 餅坯含水率對(duì)綠豆餅脆度和膨化度的影響Figure 2 Effect of moisture content on crispness and puffing degree

2.3 老化時(shí)間對(duì)綠豆餅膨化度和脆度的影響

由圖3可知，綠豆餅坯剛開(kāi)始老化時(shí)，老化時(shí)間的變化對(duì)膨化度的影響不顯著，這是因?yàn)樵诶匣^(guò)程中，α-化淀粉又老化(即β-化)［10］，相鄰分子間氫鍵又逐步恢復(fù)，淀粉分子自動(dòng)排列成序，形成微晶結(jié)構(gòu)，在此過(guò)程中吸收的水分被包入淀粉的微晶結(jié)構(gòu)，膨化時(shí)，淀粉微晶粒中的水分急劇汽化，使綠豆餅坯膨化。當(dāng)老化時(shí)間達(dá)到24 h，膨化度達(dá)到最大值為2.96。隨著老化時(shí)間的延長(zhǎng)，淀粉的老化程度增加(0℃下分別貯藏12，24，36 h，淀粉的老化程度分別為5.0%，7.6%，9.2%)，大量淀粉分子重新排列形成結(jié)晶。在膨化過(guò)程中，晶體處于無(wú)定形狀態(tài)的淀粉凝膠要吸收更多的微波能才達(dá)到熔融狀態(tài)，所以深度結(jié)晶不利于微波膨化［11］。老化時(shí)間超過(guò)24 h，綠豆餅的膨化度快速下降。

圖3 老化時(shí)間對(duì)綠豆餅脆度和膨化度的影響Figure 3 Effect of ageing time on crispness and puffing degree

隨著老化時(shí)間的增長(zhǎng)，脆度值下降，這是因?yàn)殡S老化過(guò)程中α-化淀粉β-化，形成一定量的微晶結(jié)構(gòu)，使膨化后的綠豆餅結(jié)構(gòu)更均勻，脆度值減小，結(jié)構(gòu)變疏松。當(dāng)老化時(shí)間超過(guò)24 h時(shí)，脆度隨老化時(shí)間增長(zhǎng)反而增大，這是因?yàn)殡S著老化時(shí)間的增長(zhǎng)，淀粉老化產(chǎn)生的微晶結(jié)構(gòu)增多，物料膨化不徹底，膨化后的綠豆餅還可能含有微晶結(jié)構(gòu)的晶體在里面，使膨化制得的綠豆餅組織結(jié)構(gòu)不疏松，脆度值變大。老化時(shí)間在24 h左右綠豆餅的脆度值最小，此時(shí)綠豆餅酥脆。

2.4 膨化時(shí)間對(duì)綠豆餅膨化度和脆度的影響

由圖4可知:膨化時(shí)間在80～100 s時(shí)，隨著膨化時(shí)間的增長(zhǎng)，膨化度也隨之增大，這是因?yàn)樵谂蚧^(guò)程中，膨化時(shí)間越長(zhǎng)，水分汽化越多，產(chǎn)生的膨化動(dòng)力越大，綠豆餅的膨化動(dòng)力越足，膨化度就越大，因此隨膨化時(shí)間的增長(zhǎng)膨化度增大。當(dāng)膨化時(shí)間超過(guò)100 s后，膨化時(shí)間足夠使綠豆餅坯內(nèi)的水分汽化，產(chǎn)生的膨化動(dòng)力變化不顯著，所以膨化度隨膨化時(shí)間的變化而基本保持不變。但是在試驗(yàn)過(guò)程中膨化時(shí)間超過(guò)120 s時(shí)，由于膨化時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，膨化制得的綠豆餅會(huì)出現(xiàn)焦糊的現(xiàn)象。

圖4 膨化時(shí)間對(duì)綠豆餅脆度和膨化度的影響Figure 4 Effect of puffing time on crispness and puffing degree

當(dāng)膨化時(shí)間在80～90 s時(shí)，膨化得出的綠豆餅質(zhì)地較軟，這是因?yàn)榕蚧瘯r(shí)間過(guò)短，綠豆餅坯內(nèi)的水分沒(méi)能充分汽化出去，保留在綠豆餅內(nèi)的水分過(guò)多，并沒(méi)有形成脆性口感。當(dāng)膨化時(shí)間超過(guò)90 s，膨化出的綠豆餅不再發(fā)軟，但是表面水分有的沒(méi)汽化出去，微波膨化后，冷卻時(shí)結(jié)晶形成晶體硬殼，脆度值比100 s時(shí)略大，不夠理想。當(dāng)膨化時(shí)間在100～110 s時(shí)，脆度值變化不大，當(dāng)膨化時(shí)間超過(guò)110 s時(shí)，脆度值略有增大，這是因?yàn)殡S著膨化時(shí)間的增長(zhǎng)，綠豆餅內(nèi)的水分汽化失去失得越來(lái)越多，由于水分散失太多，綠豆餅表面形成了一層硬殼，所以脆度值反而略有增大，但是當(dāng)膨化時(shí)間超過(guò)120 s，由于膨化時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，膨化制得的綠豆餅發(fā)生焦糊現(xiàn)象，同時(shí)水分散失太多，表面形成的硬殼也越厚，內(nèi)部也會(huì)出現(xiàn)硬殼，綠豆餅此時(shí)脆度值大幅度增大。因此，膨化時(shí)間在100 s時(shí)，膨化制得的綠豆餅脆度值最小，脆性最佳。

3 結(jié)論

對(duì)綠豆脆餅的微波真空膨化條件進(jìn)行了研究，通過(guò)單因素試驗(yàn)，確定了影響因素范圍及最佳的參數(shù)值，為后續(xù)的各因素的交互影響響應(yīng)面組合試驗(yàn)提供參考依據(jù)，這說(shuō)明在合適的工藝條件下，在真空環(huán)境中利用微波膨化綠豆等雜糧脆餅是完全可行的。今后還應(yīng)在較大微波功率及加工量下放大試驗(yàn)。

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