彭麒燕,任美玲,王博,葉發(fā)銀,2,3*,趙國華,3

1(西南大學 食品科學學院,重慶,400715)2(食品科學與工程國家級實驗教學中心(西南大學),重慶,400715) 3(重慶市甘薯工程技術研究中心,重慶,400715)

甘薯的傳統(tǒng)食用方式包括蒸、烤、炸、煮等,其中油炸甘薯片因其酥脆化渣的獨特口感受到廣大消費者的青睞。常壓油炸后的甘薯片通常具有較高的含油量,如何有效降低含油量并保持其酥脆口感是一個需要解決的產(chǎn)業(yè)問題[1-2]。研究報道,采用真空低溫油炸技術可將甘薯脆片的含油量控制在20%以下[2]。RAVLI等[3]采取常壓油炸(1 min)后進行真空油炸(2 min)的兩階段油炸工藝,使甘薯脆片的含油量降低15%(相對于單獨使用真空油炸)。真空油炸需要專用設備,因此在餐飲、連鎖店、家用廚房等場合仍普遍采用常壓油炸。林河通等[4]通過對甘薯片進行燙漂、脫水、凍結(jié)等預處理,使油炸甘薯片的含油量低于20%。潘牧等[5]通過燙漂、熱風干燥、兩步油炸等工藝實現(xiàn)油炸甘薯片平均含油率17.1%。根據(jù)結(jié)構決定性能的原理,改善甘薯片的油炸特性可從預處理調(diào)整甘薯片的組成結(jié)構入手。

淀粉是甘薯的主要成分,約占甘薯干物質(zhì)的50%～80%。有關馬鈴薯條/片的研究顯示,淀粉組成結(jié)構是影響馬鈴薯條/片的油炸特性的決定因素。REYNIERS等[6]研究指出,影響馬鈴薯脆片吸油率的關鍵因素是可萃取直鏈淀粉的鏈結(jié)構,研究認為這主要與直鏈淀粉影響凝膠化有關,而淀粉凝膠結(jié)構能影響油炸過程中水分蒸發(fā)和油脂吸收的速度。JIAMJARIYATAM等[7]的研究表明,大米淀粉凝膠經(jīng)老化、烘干后進行油炸,隨著老化時間的增加,油炸產(chǎn)品的脆性增加、吸油性降低。ZHANG等[8]研究發(fā)現(xiàn),超聲波結(jié)合對流空氣干燥可顯著降低常壓油炸馬鈴薯片的吸油率。BINGOL等[9]通過紅外干法燙漂預處理薯條,使其吸油率降幅達37.5%,而且薯條感官質(zhì)量得到改善。LIU等[10]報道甘薯片經(jīng)1.2 kV/cm脈沖電場處理后,190 ℃油炸時吸油率可降低18%。SUN等[11]將甘薯片經(jīng)不同燙漂條件燙漂后烘干(60 ℃)到水分含量10%以下,結(jié)果發(fā)現(xiàn)這在不同程度上改變了甘薯片中淀粉的結(jié)構。本文擬從2個方面通過改變甘薯片中淀粉的聚集態(tài)結(jié)構,其一是采取熱水浴燙漂,設置燙漂溫度65、80、90 ℃,這3個溫度對淀粉糊化和甘薯片組織結(jié)構完整性具有顯著不同的影響;其二是采取蒸汽燙漂使甘薯片中淀粉糊化,然后于4 ℃冰箱中放置不同時間來控制淀粉的老化程度。經(jīng)熱水浴或蒸汽燙漂-4 ℃老化的甘薯片采取相同的烘干、油炸條件,研究淀粉結(jié)構變化對甘薯片油炸特性的影響,以期為高品質(zhì)油炸甘薯片的工業(yè)化生產(chǎn)提供實驗參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

甘薯,市售,挑選成熟、外表無機械損傷、大小較均勻(250～300 g)的甘薯作為實驗原料,經(jīng)測定,甘薯的干物質(zhì)含量28.32 g/100 g,淀粉含量19.44 g/100 g。玉米油,益海嘉里食品營銷有限公司;焦亞硫酸鈉、檸檬酸,均為分析純試劑,上海麥克林生化科技有限公司;石油醚(沸程30～60 ℃),成都市科隆化學品有限公司。

1.2 儀器與設備

DHG-9140電熱恒溫鼓風干燥箱、HWS-26電熱恒溫水浴鍋,上海齊欣科學儀器有限公司;BSA 323S電子天平,塞多利斯科學儀器(北京)有限公司;Spectrum 100傅里葉變換紅外光譜儀,珀金埃爾默公司;X’Pert3MRD XL X-射線衍射儀,馬爾文帕納科公司;MesoMR23-060H-I核磁共振分析與成像系統(tǒng),蘇州紐邁分析儀器股份有限公司;Phenome ProX掃描電子顯微鏡,飛納科學儀器(上海)有限公司;GSL-1100X-SPC-16M磁控等離子體濺射鍍膜機,深圳市科晶智達科技有限公司;UltraScan PRO測色儀,美國HunterLab公司;CT3 25K質(zhì)構儀,美國博勒飛公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 甘薯片預處理

將甘薯用自來水洗凈、去皮,用手搖切片機切成厚度(3.00±0.20) mm的薄片。為防止甘薯切片變色,用m(蒸餾水)∶m(焦亞硫酸鈉)∶m(檸檬酸)=100∶1∶1配制的溶液浸泡,進行護色處理10 min,取出后瀝水,用吸水紙吸干甘薯切片表面殘余水分。對甘薯切片進行預處理,參數(shù)如表1,完成后轉(zhuǎn)移到電熱恒溫鼓風干燥箱中,攤開平鋪,每30 min翻面一次,恒定50 ℃烘干。將烘干的甘薯片置于樣品袋中,密封備用。

表1 甘薯片樣品烘干前的預處理條件Table 1 Pretreatment condition of sweet potato slices before oven-drying

1.3.2 油炸甘薯片的制備

根據(jù)預實驗的結(jié)果,將甘薯片置于(175±2) ℃集熱式恒溫加熱油炸鍋油炸17 s,油炸介質(zhì)為玉米油。油炸結(jié)束后,用漏勺將甘薯片樣品從熱油中迅速撈出,于吸油薄紙上放置5 min左右,以自然冷卻和吸去表面浮油。樣品完全冷卻后保存在樣品袋中,密封備用。

1.3.3 甘薯片的結(jié)構表征

1.3.3.1 顯微結(jié)構觀測

采用掃描電子顯微鏡觀測,油炸甘薯片在觀測前先經(jīng)抽提脫脂、干燥處理。測試時取少量樣品、脆斷,甘薯片橫截面朝上,用雙面導電膠固定在樣品臺上,洗耳球輕吹樣品表面,然后離子濺射噴金以增加樣品的導電性,提高圖像分辨率。將樣品推入儀器內(nèi)部,抽真空后于低電壓下觀察樣品的顯微形貌特征。根據(jù)需要調(diào)節(jié)放大倍數(shù),對視野進行拍照及保存。

1.3.3.2 紅外光譜表征

將樣品粉碎后過200目篩,在干燥器中平衡水分48 h后,取適量的樣品,放入紅外光譜儀的樣品槽中,采集4 000～650 cm-1范圍內(nèi)的紅外光譜,分辨率4 cm-1,累加掃描次數(shù)32次。通過采集空氣信號、進行基線校正和平衡處理后,利用Happ-Genzel函數(shù)(程序默認)去卷積處理,峰寬5.0 cm-1,增強因子3.0。

1.3.3.3 X-射線衍射分析

在X-射線衍射分析前,樣品粉碎后過200目篩,在干燥器中平衡水分48 h。將樣品粉末裝填入圓形樣品槽中,用玻璃片壓實表面。輻射光源:單色Cu- Ka射線,電壓40 kV,電流40 mA。測定參數(shù)為:以2 °/min的步長從4°掃描至40°(2θ)。利用Jade 6軟件對X-射線衍射圖譜進行分析,計算相對結(jié)晶度。

1.3.4 甘薯片的水分含量及水分分布測定

樣品水分含量測定參照GB 5009.3—2016《食品安全國家標準 食品中水分的測定》第一法(直接干燥法)。

樣品中水分分布測定采用低場核磁共振儀法。以樣品中水分1H為探針,利用多脈沖回波序列(Carr-Purcell-Meiboom-Gill, CPMG)進行樣品橫向弛豫時間T2(自旋-自旋弛豫時間)的測定,參數(shù)設為:SW=100 MHz,SF=21 MHz,RFD=0.080 ms,Q1=280 957.22,RG1=20.0 db,P1=6.00 μs,DRG1=4,TD=400 018,PRG=3,TW=4 000 ms,NS=4,P2=12.00 μs,TE=0.800 ms,NECH=5 000。掃描結(jié)束后對CPMG數(shù)據(jù)采用反演軟件擬合得到反演譜。

1.3.5 油炸甘薯片脂肪含量的測定

參照GB 5009.6—2016《食品安全國家標準 食品中脂肪的測定》第一法測定樣品脂肪含量。

1.3.6 油炸甘薯片色差的測定

采用UltraScan PRO色差儀測定油炸甘薯片表面的色澤。測量前,儀器用黑白陶瓷板進行校準。色差儀采取D65模式:F2=10°,SCI=4 mm,選擇反射模式測定樣品的CIELab色空間參數(shù),記錄L*(0為黑色,100為白色)、紅綠色度a*和黃藍色度b*值。每組樣品隨機選擇8個位點進行測量。色差ΔE按照公式(1)計算:

(1)

式中:ΔL、Δa、Δb分別為直接烘干樣品與其他預處理組樣品的L*、a*和b*值之間的差值。

1.3.7 油炸甘薯片質(zhì)構的測定

在CT3 25K型質(zhì)構儀上進行,采用TA9探頭對油炸甘薯片進行穿刺測試,測試參數(shù):測前速度5.00 mm/s,測試速度1.00 mm/s,測試后返回速度10.00 mm/s,測試壓縮比30%,觸發(fā)點負載3 g,穿刺深度2.5 mm。

1.4 數(shù)據(jù)分析

除特殊說明外,所有實驗至少重復3次,結(jié)果以平均值±標準偏差表示。采用Origin 2021繪圖。使用SPSS 18.0進行單因素方差分析(analysis of variance, ANOVA),采用Duncan法檢驗數(shù)據(jù)之間的差異顯著性,顯著性水平P<0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 預處理對甘薯片結(jié)構特性的影響

2.1.1 經(jīng)預處理甘薯片的顯微結(jié)構

如圖1-a所示,直接烘干的甘薯片(A)中淀粉顆粒形態(tài)完整,呈球形、半球形或多角型結(jié)構,這是甘薯淀粉典型的顆粒結(jié)構特征[12]。樣品B0的掃描電鏡照片顯示(圖1-b),經(jīng)6 min蒸汽燙漂,甘薯片中淀粉的顆粒結(jié)構已完全破壞,各個細胞組織中的淀粉融合成為整體,但細胞間隙清晰,這表明在蒸汽燙漂過程中,淀粉發(fā)生了糊化而細胞壁結(jié)構保持了相對的完整性[13]。MENNAH-GOVELA等[14]對甘薯蒸煮后觀測其顯微結(jié)構發(fā)現(xiàn),蒸煮使淀粉大量吸水和糊化,細胞內(nèi)充滿了糊化的淀粉。在4 ℃老化過程中甘薯片發(fā)生了一定程度的結(jié)構變化(圖1-c～圖1-e)、老化使不同細胞組織中的淀粉凝膠析水收縮,增大了細胞間隙[15]。圖1還表明,不同溫度的熱水浴對甘薯片的組織結(jié)構產(chǎn)生了不同程度的影響。65 ℃水浴處理組(圖1-f),可觀測到甘薯片中淀粉顆粒仍保持著較好的完整性,但是視野中出現(xiàn)了將淀粉粒黏連在一起的片層狀結(jié)構。片層狀結(jié)構可能是水浴過程中溶出的直鏈淀粉在冷卻、干燥階段發(fā)生凝膠化而形成的。當水浴溫度升高到80 ℃時,淀粉顆粒依舊相對完整但發(fā)生了聚集。提取純化的甘薯淀粉在此溫度通常已發(fā)生糊化,而且峰值糊化溫度不會超過80 ℃[16]。相比于提取純化的淀粉,即使在相同溫度條件下,細胞組織中的淀粉發(fā)生糊化、崩解要困難一些。例如,綠豆需經(jīng)長時間燒煮才能做成綠豆湯,湯中溶出的淀粉極少,因而湯的黏度低,糊化的淀粉被截留在細胞組織內(nèi)部。研究表明,甘薯淀粉的最終糊化溫度可以在80 ℃以上[12]。這就能解釋80 ℃水浴下的甘薯片中淀粉顆粒保持完整性的原因。甘薯片中淀粉發(fā)生部分糊化而溶出的直鏈淀粉分布在淀粉粒周圍,從而造成淀粉顆粒的聚集。當水浴溫度升高到95 ℃時,甘薯片中淀粉完全糊化、吸水膨脹,在細胞內(nèi)它們相互黏連融合[17],并在冷卻、干燥階段在細胞內(nèi)形成淀粉凝膠[18]。

a-樣品A;b-樣品B0;c-樣品B1;d-樣品B2;e-樣品B3; f-樣品C1;g-樣品C2;h-樣品C3

2.1.2 甘薯片中淀粉的短程有序度

在傅里葉變換紅外光譜圖上,800～1 200 cm-1范圍內(nèi)的譜帶能顯示淀粉的精細結(jié)構信息,其中1 045、1 022、995 cm-1分別表示結(jié)晶區(qū)(有序結(jié)構)、非晶區(qū)(無序結(jié)構)和水合晶體的振動吸收峰[19]。與X-射線衍射分析獲得淀粉的長程有序結(jié)構不同,紅外光譜測試用來表征淀粉短程有序結(jié)構。淀粉的短程有序結(jié)構主要指淀粉的雙螺旋結(jié)構。對淀粉分子的特征吸收峰進行去卷積處理后,如圖2所示,1 045 cm-1和1 022 cm-1兩組峰的峰面積之比(R1 045 cm-1/1 022 cm-1)反映淀粉的短程有序度[16]。由表2可知,直接烘干甘薯片(樣品A)中淀粉的R1 045 cm-1/1 022 cm-1值最大,表明其淀粉的雙螺旋結(jié)構含量最高,同時表明預處理造成了甘薯淀粉的短程有序結(jié)構不同程度的破壞。其中,樣品B0的R1 045 cm-1/1 022 cm-1值較樣品A的顯著下降(P<0.05),這提示蒸汽燙漂使甘薯片中淀粉發(fā)生糊化,導致淀粉的短程有序度下降。甘薯片中淀粉的短程有序度隨著老化時間的增加而增大,這主要是老化過程中淀粉分子重結(jié)晶使雙螺旋結(jié)構重新形成。同時,該值在樣品C1和樣品A之間存在顯著性差異,即使是65 ℃、30 min水浴對甘薯淀粉的短程有序結(jié)構仍存在破壞作用。此外,995 cm-1處為水合晶體的振動吸收峰,其對樣品中的水分子比較敏感。通常1 022 cm-1和995 cm-1兩組峰的峰面積之比(R1 022 cm-1/995 cm-1)反映淀粉分子鏈段與水分子之間的相互作用。從表2可知,樣品A和C1的R1 022 cm-1/995 cm-1值較小,而經(jīng)過蒸汽燙漂和較高溫度水浴(≥80 ℃)的甘薯片樣品(B0～B3、C2、C3)的R1 022 cm-1/995 cm-1值較大,這表明甘薯片的水熱處理過程使淀粉分子與水分子之間的相互作用得到了增強。

圖2 不同條件預處理甘薯片中淀粉的去卷積 傅里葉紅外光譜圖Fig.2 Deconvolution of Fourier transform infrared spectra of starch in sweet potato slices pretreated under different conditions

2.1.3 甘薯片中淀粉的結(jié)晶結(jié)構

如圖3所示,直接烘干的甘薯片具有典型的淀粉結(jié)晶衍射峰。由于干燥溫度(50 ℃)低于甘薯淀粉糊化溫度,在干燥過程中甘薯片的淀粉顆粒保持著相對完整的結(jié)晶結(jié)構(相對結(jié)晶度29.42%,見表2)。根據(jù)X-射線衍射譜圖特征將淀粉劃分為A、B、C結(jié)晶形態(tài)[16]。在5.6°(2θ)處沒有衍射峰,而在23°(2θ)處呈現(xiàn)單峰,這提示本實驗采用甘薯的淀粉為A型結(jié)晶[20]。SUN等[11]用于加工甘薯片的甘薯淀粉為A型。GUO等[16]報道白心、黃心和紫心等甘薯的淀粉為C型,相對結(jié)晶度在22.8%～25.6%。圖3還表明,熱水浴、蒸汽燙漂和老化處理對甘薯片中淀粉的結(jié)晶結(jié)構產(chǎn)生顯著影響。其中,蒸汽燙漂造成甘薯片中淀粉發(fā)生糊化,結(jié)晶結(jié)構遭到破壞,烘干后甘薯片(B0)的相對結(jié)晶度為8.08%,僅為直接烘干樣品(A)相對結(jié)晶度的27.46%(表2)。4 ℃老化使甘薯片結(jié)晶度有所增加,其中36 h老化使其提高到16.57%,為未老化樣品的2倍。盡管在圖1中顯示,65 ℃、30 min水浴對淀粉的顆粒形態(tài)基本無影響,但是從圖3的結(jié)果看,淀粉的衍射峰強度明顯減弱,其相對結(jié)晶度發(fā)生顯著下降(P<0.05)。從表2可知,熱水浴溫度越高,甘薯片中淀粉的結(jié)晶結(jié)構受到破壞的程度就越大,相對結(jié)晶度越低(P<0.05)。

表2 不同條件預處理的甘薯片的淀粉短程和 長程有序結(jié)構特征Table 2 Short-range and long-range ordered structures of starch in sweet potato slices pretreated under different conditions

圖3 不同條件預處理的甘薯片的X-射線衍射圖譜Fig.3 XRD pattern of sweet potato slices pretreated under different conditions

2.2 預處理對甘薯片中水分含量及其分布的影響

甘薯片的平衡水分含量反映其組成成分對水分子的結(jié)合能力。如圖4所示,不同預處理方式使甘薯片中平衡水分含量呈現(xiàn)差異。其中,直接烘干(樣品A)甘薯片的水分含量最小,這表明未經(jīng)蒸汽燙漂或熱水浴的甘薯片在干燥中容易失去水分。65 ℃水浴(樣品C1)的甘薯片水分含量略高于直接烘干的甘薯片,其原因可能在于該溫度條件下的預處理增進了淀粉分子對水分子的結(jié)合作用。當熱水浴溫度從65 ℃提高到80 ℃,甘薯片的平衡水分含量從7.78 g/100 g增加到10.61 g/100 g(P<0.05),這表明糊化淀粉較淀粉顆粒在干燥階段可保留更多的水分。甘薯片經(jīng)6 min蒸汽燙漂使其具有較高的水分含量,其中經(jīng)過老化36 h的(樣品B3)甘薯片的水分含量最高,是樣品A的2.1倍,這表明老化形成的凝膠結(jié)構使其保留更多水分。KORESE等[21]研究發(fā)現(xiàn),預處理可以影響富含淀粉的Gardeniaerubescens果實切片經(jīng)熱風干燥后的平衡水分含量,設置烘干溫度為50 ℃,直接烘干組為7.83 g/100 g,添加抗壞血酸組為8.17 g/100 g,而蒸汽燙漂組的水分含量為12.67 g/100 g,即蒸汽燙漂顯著提高了干燥樣品中的平衡水分含量。

圖4 不同條件預處理甘薯片的水分含量Fig.4 Moisture content of sweet potato slices pretreated under different conditions

低場核磁共振(磁場強度<0.5 T)常用于分析食品中水分狀態(tài),主要利用了氫原子核在磁場中的自旋弛豫特性,通過自旋-自旋弛豫時間(T2)的變化來解釋樣品中水分的分布及遷移情況[22]。橫向弛豫時間長短反映水分子移動性或水分與食品組分結(jié)合的強度[15]。如圖5所示,將曲線上的峰從左至右依次命名為T21(0.1～10 ms),為結(jié)合水;T22(10～100 ms),為不易流動水;T23(>100 ms),為自由水[22]。在T2圖譜上信號量越強、峰面積越大表示該類型水分的含量越高。由此可見,所有樣品中均以結(jié)合水為主,而不易流動水和自由水的比例非常低。從T21區(qū)主峰位置看,熱水浴組樣品(C1～C3)的橫向弛豫時間大于直接烘干(A)的甘薯片,這說明熱水浴使甘薯片中緊密結(jié)合水的流動性增強。從峰面積來看,樣品A中結(jié)合水的量相對較小,而熱水浴組結(jié)合水的量增加;同時,經(jīng)蒸汽燙漂的甘薯片(B0～B3)的T21峰面積大于樣品A的T21峰面積,其中樣品B3的T21峰面積最大。HE等[23]將富含淀粉的蛋黃果切片后采用不同方式進行干燥,結(jié)果表明干燥顯著提高了樣品中結(jié)合水的比例;從T21峰面積看,熱風干燥樣品組最高,真空干燥次之,冷凍干燥樣品則最低;研究認為冷凍干燥通過將結(jié)合水轉(zhuǎn)化為自由水從而使蛋黃果片脫水程度更大。在本研究中,蒸汽燙漂后4 ℃老化36 h的樣品具有最大的結(jié)合水含量。在干燥的淀粉顆粒中結(jié)合水的比例有限,而淀粉經(jīng)糊化后,水分大量進入結(jié)晶區(qū),相當比例的水分在隨后的淀粉凝膠化過程中固定在凝膠網(wǎng)絡骨架中,從而增加了T21峰面積。

2.3 不同預處理甘薯片的油炸特性

2.3.1 經(jīng)油炸處理的甘薯片顯微結(jié)構

如圖6所示,在相同油炸條件下,不同預處理甘薯片的細胞組織結(jié)構發(fā)生著不同程度的變化。油炸后,直接烘干(A)的甘薯片和65 ℃水浴30 min后烘干(C1)的甘薯片在電子顯微鏡下淀粉的顆粒形態(tài)未發(fā)生顯著改變。CHEN等[24]研究發(fā)現(xiàn),玉米淀粉顆粒的水分含量為20%時經(jīng)180 ℃油炸后仍然呈顆粒狀,與原淀粉相比沒有發(fā)生顯著改變,但偏光十字的清晰度減弱提示淀粉顆粒內(nèi)部遭到了一定程度的結(jié)晶結(jié)構破壞。同時,經(jīng)蒸汽燙漂樣品的組織中出現(xiàn)大小不一的氣孔結(jié)構(圖6)。這些氣孔結(jié)構主要是甘薯片中的水分因受熱迅速產(chǎn)生水蒸氣,由蒸汽壓推動產(chǎn)生。

MONTEIRO等[25]在對甘薯片進行真空微波干燥過程中觀測到孔隙結(jié)構形成,并指出這主要是甘薯片中水分汽化引起的。對于蒸汽燙漂樣品組B0、B1和B2油炸形成的氣孔結(jié)構主要分布在細胞間隙,淀粉凝膠填充的細胞仍保持著相對完整性;而對于樣品B3,氣孔既分布在細胞間隙也分布在淀粉凝膠內(nèi)部,這提示水分的汽化更加全面,由此形成更加均勻的氣孔結(jié)構。經(jīng)油炸后樣品C2和C3形成了大量氣孔結(jié)構。與油炸前相比較(圖1),油炸使淀粉顆粒或淀粉凝膠填充的細胞結(jié)構發(fā)生較大改變。這表明在油炸階段樣品C2和C3發(fā)生了淀粉糊化,在水蒸氣的壓力推動下原結(jié)構發(fā)生膨脹、破裂[26]。

2.3.2 預處理對甘薯片吸油特性的影響

如圖7所示,直接烘干甘薯片的脂肪含量(26.08%)最高,其次是65 ℃水浴30 min后烘干的甘薯片。這2組樣品油炸前后的顯微結(jié)構也較相似(見圖1和圖6),其粗糙的表面和較大的孔隙方便了油脂的附著、擴散和吸收[27]。隨著水浴溫度從65 ℃升高到95 ℃,甘薯片的吸油性顯著下降(P<0.05)。提高水浴溫度使預處理時甘薯片中淀粉的糊化程度增加,伴隨著直鏈淀粉溶出和細胞壁多糖物質(zhì)的降解,使甘薯片在干燥階段更易形成致密的組織結(jié)構并且對水分具有更強的結(jié)合能力(見圖5和圖6),從而限制了油進入甘薯片的毛細管擴散作用[28]。吳列洪等[1]將20個品種甘薯的塊莖刨成1.6～1.8 mm薄片后直接油炸,測得油炸甘薯片含油量16.62%～34.83%,并發(fā)現(xiàn)干物質(zhì)含量越高的品種,甘薯片的含油量越低。圖7還顯示,蒸汽燙漂顯著降低了甘薯片的吸油性。從樣品組B0、B1、B2和B3的比較可知,4 ℃老化進一步降低了甘薯片的吸油性。樣品B3的脂肪含量為17.77%,相比于直接烘干樣品其對油脂的吸收率降低了31.86%。

a-樣品A、C1、C2和C3;b-樣品B0、B1、B2和B3

a-樣品A;b-樣品B0;c-樣品B1;d-樣品B2;e-樣品B3; f-樣品C1;g-樣品C2;h-樣品C3

圖7 不同條件預處理對油炸甘薯片脂肪含量的影響Fig.7 Effect of pretreatment on fat content of sweet potato slices after deep-frying

老化使這些甘薯片中的淀粉處于凝膠狀態(tài),經(jīng)烘干可使其結(jié)構收縮、致密性增強。JIAMJARIYATAM等[7]研究發(fā)現(xiàn),直鏈淀粉含量14%的大米淀粉凝膠,隨著老化時間從24 h增加到72 h,經(jīng)棕櫚油油炸時的吸油性逐漸降低,研究認為這與老化淀粉形成的致密結(jié)構有關。

2.3.3 油炸甘薯片的色差分析

表3為不同預處理甘薯片經(jīng)油炸后樣品的色差(L*、a*、b*和ΔE值)結(jié)果。L*值代表亮度,其值范圍0～100,其值越大表示越明亮。由表3可知,直接烘干(A)和水浴(65 ℃、30 min)后烘干(C1)甘薯片的亮度值最大,其他條件下預處理樣品油炸后L*值偏小。樣品A和C1中淀粉顆粒相對完整,淀粉顆粒的白色使這兩組樣的L*值較大[12]。實際上,蒸汽燙漂或高溫水浴(≥80 ℃)使甘薯片顏色加深,這些樣品經(jīng)油炸后顏色變得更深,這提示發(fā)生了褐變反應[29-30]。a*值代表紅綠色,負值為綠。由表3可知,3組樣品A、C1和C3的a*為負值,其他樣品組a*為正值,但都離中性色(a*值為0)較近。b*值代表黃藍色,負值為藍。由表3可知,所有樣品均偏黃,這與MONTEIRO等[25]微波真空干燥甘薯片的b*值接近。蒸汽燙漂或高溫水浴(≥80 ℃)均使樣品的b*值增大。ΔE值反映總色差的大小。一般地,當ΔE在0～1之間,肉眼分辨不出色差,ΔE在2～3之間,肉眼可辨別色差但不很明顯,當ΔE>3,色差就非常明顯。由表3可知,只有C1樣與A樣接近但仍存在明顯色差,其他樣品組的ΔE值均在20以上。這表明,預處理能顯著影響油炸甘薯片的色澤。

表3 不同預處理對油炸甘薯片色差的影響Table 3 Effect of pretreatment on color of sweet potato slices after deep-frying

2.4 油炸甘薯片的質(zhì)構特性

如圖8所示,不同預處理甘薯片在油炸后呈現(xiàn)不同的質(zhì)構特性曲線。所有樣品在受探頭壓縮時,隨著時間的延長,其負荷呈先增大后減小的趨勢,并且壓縮過程中出現(xiàn)多個峰值。曲線上記錄到的第一個峰值稱為破裂強度,即樣品剛發(fā)生破裂時受到的力,可以用來反映樣品的韌性。

由圖8可知,不同預處理的油炸甘薯片韌性排序為B0>B1>B2>C2>B3>C3>A>C1。曲線上從原點到峰值力連線的斜率稱為正峰值梯度,可以一定程度反映樣品的脆性[18]。由圖8可見,脆性排序為B0≈B2≈C2>B1>B3>C3>A>C1。以上結(jié)果表明,蒸汽燙漂和熱水浴(80 ℃)均可改善油炸甘薯片的韌性和脆性,要優(yōu)于未經(jīng)處理直接烘干的甘薯片。

a-樣品A、C1、C2和C3;b-樣品B0、B1、B2和B3

在應力-壓縮時間曲線上,峰值力通常指探頭沖壓樣品時,使被測樣品斷裂前受到的最大的力,可以用來反映樣品的硬度[31]。各樣品峰值力如圖9所示,在壓縮實驗中,直接烘干(樣品A)和65 ℃水浴30 min后烘干(樣品C1)的油炸甘薯片的峰值力最低;蒸汽燙漂或高溫水浴(≥80 ℃)使油炸甘薯片的峰值力增大。其原因在于樣品A和C1中淀粉主要為顆粒形態(tài),組織結(jié)構較為松散,油炸時由于細胞壁結(jié)構的熱降解破壞效應使樣品A和C1更加松散,因而硬度較低;其他樣品組在預處理過程中發(fā)生淀粉糊化和凝膠化,干燥時形成了較為致密的結(jié)構,抵抗負荷的能力更強,因而硬度增大[32]。樣品B3、C2和C3的硬度較小,因為從圖6可知,油炸對樣品B3、C2和C3組織結(jié)構破壞程度較B1和B2要大。

圖9 不同條件預處理的油炸甘薯片的峰值力比較Fig.9 Effect of pretreatment on the peak force of sweet potato slices after deep-frying

3 結(jié)論與討論

本研究采取熱水浴(65、80、90 ℃)、蒸汽燙漂-冰箱老化(4 ℃,0～36 h)等方法預處理甘薯片,經(jīng)50 ℃烘干后進行相同的油炸處理,通過掃描電子顯微鏡觀測、淀粉短程及長程有序結(jié)構分析、水分分布測定等探究不同預處理對甘薯片結(jié)構的影響,結(jié)合脂肪含量測定、色差及穿刺測試等手段分析甘薯片油炸特性的變化情況。結(jié)論如下:

直接烘干甘薯片幾乎保持了淀粉顆粒的完整性,淀粉的相對結(jié)晶度為29.42%,水分含量為6.86 g/100 g。熱水浴對甘薯片淀粉及組織結(jié)構的改變程度隨水浴溫度增加而增大。其中,65 ℃水浴僅使甘薯片的小部分淀粉顆粒發(fā)生黏連,相對結(jié)晶度27.67%;80 ℃水浴后淀粉顆粒依舊完整但發(fā)生了聚集,相對結(jié)晶度14.78%;95 ℃水浴后甘薯片的淀粉糊化、相互黏連融合,相對結(jié)晶度降至12.38%。同時,熱水浴加強了甘薯片組成成分對水分子的結(jié)合作用。65 ℃水浴的甘薯片水分含量略高于直接烘干樣品,溫度從65 ℃提高到80 ℃,其水分含量即從7.78 g/100 g增加到10.61 g/100 g(P<0.05);熱水浴組的T21峰橫向弛豫時間大于直接烘干甘薯片,表明熱水浴使甘薯片中緊密結(jié)合水的流動性增強。蒸汽燙漂造成甘薯片中淀粉糊化、淀粉顆粒形態(tài)消失,隨后4 ℃老化使甘薯片組織中充盈淀粉凝膠。隨著老化時間從0 h延長到36 h,淀粉的短程有序度R1 045 cm-1/1 022 cm-1從0.668增加到0.708,相對結(jié)晶度從8.08%增加到16.57%,T21峰面積逐漸增加,表明甘薯片的組成成分對水分的結(jié)合力增強。經(jīng)過36 h老化后烘干的甘薯片,其水分含量為直接烘干樣品的2.1倍,表明老化形成的凝膠結(jié)構使其保留更多水分。

從油炸甘薯片的脂肪含量看,相比直接烘干組(脂肪含量為26.08%),65 ℃熱水浴沒有引起甘薯片吸油性顯著變化(P>0.05);當水浴溫度升高到80 ℃,脂肪含量降至20.69%;升高到95 ℃時,進一步下降到19.95%。蒸汽燙漂使甘薯片吸油性下降(P<0.05),隨后4 ℃老化使其吸油性逐步降低。蒸汽燙漂6 min后4 ℃老化36 h組樣品的脂肪含量為17.77%,具有最低的脂肪含量,相比于直接烘干樣品降幅達31.86%。

從油炸甘薯片的顏色特性看,相比直接烘干組,預處理使甘薯片顏色加深,甘薯片經(jīng)油炸后亮度值下降,其中高溫水浴(≥80 ℃)或蒸汽燙漂樣品組的L*值下降幅度較大;熱水浴對b*值的影響不顯著,而蒸汽燙漂和隨后的老化處理使b*值(黃值)增加,油炸甘薯片的色澤得到改善。

從油炸甘薯片的質(zhì)地特性看,相比直接烘干組,65 ℃熱水浴使其韌性和脆性下降,而高溫水浴(≥80 ℃)使韌性和脆性上升;蒸汽燙漂未經(jīng)老化的樣品韌性和脆性最好,隨后的老化處理使其韌性和脆性下降但仍高于直接烘干組。本研究結(jié)果表明,通過預處理手段調(diào)整甘薯片淀粉聚集態(tài)結(jié)構是改善甘薯片油炸特性的一項有效方式。