真空油炸哈密瓜脆片加工工藝優(yōu)化研究

◎ 婁 巖，王盼龍，閆 琪，李斯穎，牛希躍,2

（1.塔里木大學生命科學學院，新疆 阿拉爾 843300；2.南疆特色農(nóng)產(chǎn)品深加工兵團重點實驗室，新疆 阿拉爾 843300）

哈密瓜作為新疆的特色水果，廣泛分布于新疆東部的吐哈盆地。哈密瓜在新疆的種植歷史悠久，早在1 000多年前就有種植哈密瓜的記錄[1]。由于哈密瓜的生長周期和地域性等特點，造成了其在成熟期間大批量的涌入市場，容易形成市場的短期積壓。哈密瓜含糖量較高，水分含量大，在采后和運輸過程中稍加不注意就會發(fā)生腐敗變質(zhì)[2]，給采摘后后運輸和貯藏都增加了困難，降低了商品價值，造成了大量的經(jīng)濟損失[3]。根據(jù)哈密瓜的特性，可通過加工成哈密瓜脆片休閑食品，避免哈密瓜資源的損失，同時也能提高農(nóng)產(chǎn)品附加值[4]。

低溫真空油炸脆片是在真空或負壓狀態(tài)下，保持物料外形及顏色不發(fā)生變化的同時，通過低溫真空油炸方法將物料中的水分蒸發(fā)掉，從而得到含水量在5%左右的制品[5-6]，其不含色素、無防腐劑、富含纖維，是純天然的休閑食品[7]。哈密瓜脆片的真空油炸技術(shù)參數(shù)較多，生產(chǎn)工藝較為復雜，需要多重嚴格把控，否則生產(chǎn)出來的脆片存在松軟不酥脆、含油量高、口感油膩及色澤暗淡等問題，嚴重限制了相關(guān)食品企業(yè)的發(fā)展[8-9]。

本文對哈密瓜脆片生產(chǎn)過程中的切片厚度、填充劑糊精濃度、油炸溫度和油炸時間關(guān)鍵參數(shù)及控制方法進行研究，最終篩選出最佳工藝參數(shù)，以解決果蔬脆片加工中的技術(shù)難題，增加新疆哈密瓜產(chǎn)業(yè)的利潤空間，提升哈密瓜市場的競爭力，促進哈密瓜深加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

哈密瓜、食鹽，于超市采購；棕櫚油，益海嘉里糧油工業(yè)有限公司生產(chǎn)；麥芽糊精，河南萬邦實業(yè)有限公司生產(chǎn)。

1.2 儀器與設(shè)備

JS-5型低溫真空油炸機（上海勁森輕工機械有限公司）、DWHL-668型超低溫冰箱（合肥美菱股份有限公司）、DZF-6210型真空浸漬機（上海一恒科學儀器有限公司）及LE2002E型電子天平（梅特勒-托利多（上海）有限公司）。

1.3 哈密瓜脆片真空油炸工藝

哈密瓜脆片制作工藝：原料→分選、去皮→清 洗→切片→漂燙→脫水→浸漬→冷凍→真空油炸→脫油→冷卻→包裝→成品。

具體制作步驟：①將哈密瓜進行分選、去皮、清洗和切片處理。②將切好的哈密瓜薄片放入1% NaCl溶液中，在90 ℃左右的溫度下漂燙5～6 min。③去除哈密瓜切面表面的殘留水分。④將哈密瓜切片放入配制好的麥芽糊精中，進行真空充填處理[10]。⑤將經(jīng)過充填處理的哈密瓜脆片表面擦拭干凈，整齊的放入冷凍箱內(nèi)，進行速凍處理。⑥將速凍好的哈密瓜脆片進行真空油炸處理，最后進行脫油、冷卻、包裝等處理。

1.4 對真空油炸哈密瓜脆片品質(zhì)影響的單因素實驗

1.4.1 切片厚度工藝參數(shù)的確定

以填充劑食用糊精的濃度為25%，真空油炸溫度為90 ℃，油炸時間為40 min為基準，哈密瓜切面的厚度分別為2 mm、4 mm、6 mm、8 mm和10 mm，觀察切片厚度對真空油炸哈密瓜脆片感官品質(zhì)的影響。

1.4.2 填充劑濃度工藝參數(shù)的確定

以哈密瓜切片厚度為6 mm，真空油炸溫度為 90 ℃，油炸時間為40 min為基準，填充劑食用糊精的濃度為15%、20%、25%、30%和35%，觀察填充劑濃度對哈密瓜脆片感官品質(zhì)的影響。

1.4.3 油炸溫度工藝參數(shù)的確定

以哈密瓜切片厚度為6 mm，食用填充劑的濃度為25%，油炸時間為40 min為基準，真空油炸溫度為87 ℃、89 ℃、91 ℃、93 ℃和95 ℃，觀察油炸溫度對哈密瓜脆片感官品質(zhì)的影響。

1.4.4 油炸時間工藝參數(shù)的確定

以哈密瓜切片厚度為6 mm，食用填充劑的濃度為25%，油炸溫度為91 ℃為基準，真空油炸時間為36 min、38 min、40 min、42 min和44 min，觀察油炸時間對哈密瓜脆片品質(zhì)的影響。

1.5 響應(yīng)面設(shè)計

結(jié)合單因素試驗結(jié)果，根據(jù)Box-Behnken中心組合設(shè)計原理，選取切片厚度、糊精濃度、油炸溫度以及油炸時間為自變量，以哈密瓜脆片的感官評分為響應(yīng)值，采用響應(yīng)面分析法，通過回歸得出自變量與響應(yīng)函數(shù)之間的統(tǒng)計模型[11-12]，響應(yīng)曲面優(yōu)化試驗的因素水平見表1。

表1 響應(yīng)曲面試驗因素水平表

1.6 哈密瓜脆片感官評定

選取適量樣品于白瓷器皿中，通過觀察色澤和脆片的整體狀態(tài)特征，嗅其風味，并取少量的樣品放入口中品嘗滋味，觀察其內(nèi)部組織形態(tài)[13]。感官評價由6人建立的感官評價小組按照表2標準進行。

1.7 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2013及Design-Expert 8.06軟件進行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 加工工藝條件對油炸哈密瓜脆片的影響

2.1.1 切片工藝參數(shù)對哈密瓜脆片感官品質(zhì)的影響

哈密瓜脆片的厚度直接影響產(chǎn)品的感官評價，切片厚度過薄，油炸出來的產(chǎn)品易碎，沒有咀嚼感，若厚度太厚，炸出來的產(chǎn)品酥脆度差，組織形態(tài)過硬。由圖1可知，哈密瓜脆片的切片厚度在小于6 mm時，隨著切片厚度的增加，感官評分逐漸增加，這主要是因為真空油炸過程中，樣品內(nèi)部蒸發(fā)的水分需穿透外部組織才能溢出，較厚的組織會增大水蒸汽的擴散阻力。而且隨著油炸時間的延長，樣品也會因焦糖化反應(yīng)而降低感官評分[14]。因此，選定切片厚度為6 mm。

圖1 切片厚度對哈密瓜脆片感官品質(zhì)的影響圖

2.1.2 填充劑濃度參數(shù)對哈密瓜脆片感官品質(zhì)的影響

哈密瓜干物質(zhì)含量較低，在進行油炸脫水過程中，隨著水分的蒸發(fā)，哈密瓜的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生坍塌，導致加工過的哈密瓜脆片皺縮，因此，需要添加填充劑，對哈密瓜的組織框架進行干物質(zhì)填充，否則油炸過后的哈密瓜脆片容易發(fā)生皺縮，影響產(chǎn)品的感官品質(zhì)。由圖2可知，當食用糊精的添加量小于25%時，隨著食品填充劑食用糊精濃度的增加，脆片感官評分逐漸上升；當填充劑的濃度在高于25%時，脆片的感官評分呈現(xiàn)出緩慢增長的趨勢，在濃度＞30%時，脆片感官評分急劇下降，此時脆片在油炸后，產(chǎn)品表面褐變嚴重，隨著填充劑濃度的不斷升高，填充劑對哈密瓜組織細胞的填充過飽和，因此填充劑的濃度在25%時，產(chǎn)品的感官品質(zhì)最佳。

圖2 食品填充劑濃度對哈密瓜脆片感官品質(zhì)的影響圖

2.1.3 油炸溫度參數(shù)對哈密瓜脆片感官品質(zhì)的影響

由圖3可知，真空油炸溫度在小于91 ℃時，隨著油炸溫度的升高，感官評分逐漸上升；溫度大于91 ℃時，隨著油炸溫度的升高，產(chǎn)品的酥性逐漸變差，滋味和口感欠佳，感官評分下降。油炸溫度的提高，導致哈密瓜中的淀粉分子發(fā)生美拉德褐變，影響了切片的品質(zhì)[15]。

表2 哈密瓜脆片感官評定標準表

圖3 真空油炸溫度對哈密瓜脆片感官品質(zhì)的影響圖

2.1.4 油炸時間參數(shù)對哈密瓜脆片感官品質(zhì)的影響

由圖4可知，當哈密瓜切片的油炸時間小于38 min 時，隨著油炸時間的增加，感官評分逐漸上升；當油炸時間大于38 min時，增加油炸時間感官評分持續(xù)下降。原因可能是隨著油炸時間的增加，淀粉分子在油炸高溫環(huán)境下，發(fā)生美拉德褐變，導致產(chǎn)品焦褐色嚴重，影響感觀。同時油炸時間過長，組織切片中的含油量增加，因此選定油炸時間為38 min。

圖4 真空油炸時間對哈密瓜脆片感官品質(zhì)的影響圖

2.2 響應(yīng)面優(yōu)化試驗結(jié)果與分析

根據(jù)表3響應(yīng)面設(shè)計方案及結(jié)果，通過Design-Expert 8.06軟件進行二次響應(yīng)面回歸分析，得到多元二次響應(yīng)面回歸模型：感官評分=92.68+0.13A-0.18B-0.16C-0.27D-4.17A2-2.24B2-6.91C2-5.68D2+0.15AB-0.30AC-0.050AD-0.30BC-0.30BD-0.33CD。

表3 響應(yīng)面設(shè)計方案及結(jié)果表

由表4可知，各因素對感官評分影響的順序為油炸時間＞填充劑濃度＞油炸溫度＞切片厚度。回歸模型的P＜0.01，說明該模型具有極高的顯著性；二次項A2、B2、C2和D2偏回歸系數(shù)P＜0.01都達到極顯著水平，說明油炸時間、填充劑濃度、油炸溫度和切片厚度對真空油炸哈密瓜脆片感官評定具有極顯著性影響；交互項AD顯著，AB、AC、BC、BD和CD均不顯著；模型決定系數(shù)=0.972 2，說明模型能解釋97.22%響應(yīng)值的變化，有總變異的2.78%不能用此模型解釋；模型的復相關(guān)系數(shù)為R2=0.986 1，說明該模型擬合度良好，該方程擬合4因素的感官評分是可行的。各因素間的相互作用關(guān)系見圖5～圖10。

表4 回歸方程系數(shù)顯著性檢驗和方差分析表

圖5 切片厚度和填充劑的相互作用圖

圖6 切片厚度和油炸溫度的相互作用圖

圖7 切片厚度和油炸時間的相互作用圖

圖8 填充劑濃度和油炸溫度的相互作用圖

圖9 填充劑濃度和油炸時間的相互作用圖

圖10 油炸時間和油炸溫度的相互作用圖

2.3 響應(yīng)面優(yōu)化結(jié)果及驗證實驗

由響應(yīng)曲面分析得出真空油炸哈密瓜脆片的最佳工藝條件為切片厚度6.03 mm、填充劑濃度24.81%、油炸溫度90.98 ℃油炸時間37.95 min，在該條件下預(yù)期感官評分為92.688 5?？紤]到實際情況，將最優(yōu)條件修正為切片厚度6 mm、填充劑濃度25%、油炸溫度91 ℃油炸時間38 min。經(jīng)3次驗證實驗，得到實驗感官評分分別為92.1、92.5、93.1分，測定結(jié)果穩(wěn)定、偏差較小、數(shù)據(jù)重現(xiàn)性良好，平均值為92.57，與理論預(yù)測值接近，充分反映該模型是合理有效的，能夠為實際操作提供良好的指導。

3 結(jié)論

在單因素試驗基礎(chǔ)上，將響應(yīng)面法應(yīng)用于哈密瓜脆片的加工工藝優(yōu)化，得到哈密瓜脆片加工的最佳工藝參數(shù)為：切片厚度6 mm、填充劑濃度25%、油炸溫度91 ℃和油炸時間38 min，此時哈密瓜脆片的實測感官評分為92.57與其預(yù)測值基本符合。