真空油炸紫薯片預處理工藝的優化

康巧娟 顧振宇 張婷婷

(浙江省食品安全重點實驗室浙江工商大學食品與生物工程學院，杭州 310035)

紫甘薯呈紫色或深紫色，具有很高的花青素含量。紫甘薯所含的花青素是一類具有保健功能的天然活性物質，可以清除自由基，抗誘變，抗癌活性并且具有降壓等功效［1］。由于其特殊的色澤、營養和保健功能，紫甘薯越來越受重視［2］。目前世界各國對紫甘薯的研究主要集中在品種選育、栽培技術、色素提取、色素功能性質等領域［3－5］。對其產品開發度不大，紫甘薯市場仍有廣闊的開拓空間。

真空低溫油炸是在20世紀60年代發展起來的食品加工新技術，它能很好地保存果蔬的營養和風味，同時避免油脂氧化劣變和產生致癌物質［6］。目前尚未見真空油炸紫薯片的報道。紫甘薯含有特殊的花青素，使其在油炸過程中容易出現褐變反應造成黑斑和花青素的流失［7］，因而真空油炸紫薯片在質量控制上不同于普通的油炸薯片。薯片的色澤是檢驗其質量好壞的重要標志，它取決于原料的組成成分和加工工藝，因此要控制好原料的初步褐變和油炸過程中的美拉德等褐變反應。真空油炸前適度的漂燙預處理［8］、冷凍預處理［9］、浸漬處理［10］以及酵母發酵處理［11］等可以大大減少產品的褐變及吸油，提升產品的脆度和感官品質。

本研究通過對真空油炸預處理條件的比較，探索并改進真空油炸紫薯片的預處理生產工藝，為紫甘薯充分利用提供新思路，并為休閑食品的開發提供新的途徑。

1 材料與方法

1.1 材料

紫甘薯:浙江省農科院作物與核技術利用研究所;棕櫚油:上海達豐化工貿易有限公司。

1.2 試劑與儀器

檸檬酸、L－半胱氨酸、亞硫酸鈉、無水氯化鈣、石油醚、無水乙醇、鹽酸(均為分析純):成都科龍化工試劑廠。

AI－F2104E愛仕達電磁爐:浙江愛仕達電器股份有限公司;DW－FL超低溫冷凍儲藏箱:中科美菱低溫科技有限責任公司;VFI真空油炸機:煙臺海瑞食品設備有限公司;TA－XT2i.Plus質構儀:英國Stable Micro System公司;SZC－索氏抽提器:杭州匯爾儀器設備有限公司;UV－2600紫外可見分光光度計:上海尤尼柯儀器有限公司;FIRST－015電動切片機:奧地利First Austria公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝要點及參數的確定

1.3.1.1 工藝流程

紫甘薯→去皮→切片→洗片→護色→硬化→漂燙→冷凍→真空油炸

1.3.1.2 紫薯真空油炸過程中的工藝條件初選

按照上述工藝分別用 0.4%CaCl2硬化 15 min［12］、用護色劑進行護色，采用不同切片厚度，不同漂燙時間，不同漂燙溫度，不同冷凍時間(用水冷卻至室溫后在－20℃冷凍柜中進行冷凍)等預處理的紫薯片在真空度為 －0.094～ －0.098 MPa，90 ℃油中油炸15 min，離心脫油，通過對產品感官評分、脂肪含量、花青素含量、含水量和質構的測定比較，選定工藝條件的適當范圍。

1.3.1.3 真空油炸預處理工藝條件的優化

在1.3.1.2試驗基礎上，確定影響產品品質的主要決定因素和合適的水平，進行正交試驗。

1.3.2 分析方法

1.3.2.1 含水量的測定

按照GB/T 5009.3—2003，將樣品研磨后進行。

1.3.2.2 脂肪含量的測定

按照GB/T 5009.6—2003，將樣品研磨后進行。

1.3.2.3 花青素含量的測定

紫薯片研磨，稱取1 g左右，用50 mL酸化乙醇(95%乙醇和 1.5 mol/L HCl，體積比為 85∶15)，在60℃水浴中提取75 min，離心，過濾，100 mL容量瓶定容后，于1 cm比色皿中，波長為535 nm處測定吸光度值［13］。總花青素含量計算公式如下［14］:

總花青素含量/mg/g=E×V/(98.2×m)

式中:E為535 nm處直接測定的吸光度值(A535);V為離心液測定時稀釋的總體積/mL;m為樣品質量/g;98.2為1%的花青1 mol消光系數。

1.3.2.4 質構的測定

采用TA－XT2物性測定儀測量紫薯片的破碎力。在室溫條件下，利用穿刺試驗測定馬鈴薯脆片的破碎力。將紫薯片放置在一個圓筒上面，一個不銹鋼球型探針(P/0.25 s)距離紫薯片5.0 mm，以5 mm/s的速度將紫薯脆片破碎。利用質構專家軟件(v6.06)從作用力和距離曲線上獲得最大作用力(MF)，以MF作為馬鈴薯脆片的破碎力，所有的試驗結果以g為單位。

1.3.2.5 真空油炸紫薯感官評分

選定感官評定人員10名，對感官評價人員進行一定的培訓，熟悉真空油炸產品的品質組成因素，進行5分快感標度接受性試驗，感官評定的評分指標和標準見表 1［15］。

表1 感官評定的評分指標和標準

1.3.3 統計分析

水分含量、脂肪含量、花青素含量均重復測定3次，以平均值作為測定結果。

破碎力重復測定6次，取平均值作為測定結果。

根據GB/T 15682—2008對感官品評數據進行處理，最后以各項的平均值加權后作為感官評定結果。

采用Excel和SPSS18.0進行數據統計及分析。

2 結果與分析

2.1 預處理條件的確定

2.1.1 切片厚度對紫薯片質量的影響

取不同厚度的切片，護色硬化，95℃漂燙4 min，－20℃冷凍24 h后進行真空油炸。

圖1 切片厚度對真空油炸紫薯片質量的影響

油炸產品的脂肪含量與薯片的表面積和總體積的比例密切相關，厚薯片比薄薯片吸油量更少。由圖1可見，隨切片厚度增大，雖然脂肪含量有所下降，但產品色澤變深，表面起泡，且泡內含油，嚴重影響產品外觀品質且使產品色澤不均，感官品質下降;厚度過小，則產品吸油量過大，油脂過多導致產品色澤變差，油炸時容易變形容易產生碎片，感官品質不佳。選擇2～4 mm切片厚度較佳。

2.1.2 漂燙溫度對紫薯片質量的影響

選擇3 mm切片，護色硬化，分別在不同溫度的水中漂燙4 min，－20℃冷凍24 h后進行真空油炸。

真空油炸前的高溫短時處理一方面可以鈍化酶的活性，排除組織中的空氣，脫除少量水分;另一方面使其表面淀粉凝膠化，減少紫薯片在油炸時吸油。由圖2可知，紫薯片的脂肪含量會隨溫度下降，85℃最低，然后緩慢升高。漂燙溫度不夠，則造成滅酶不充分，產品褐變嚴重，還可能使速凍時形成冰晶體過小，使得真空狀態下脫水速率減緩，產品脆度達不到要求。感官品質在85～95℃比較穩定。

圖2 漂燙溫度對真空油炸紫薯片質量的影響

2.1.3 漂燙時間對紫薯片質量的影響

漂燙過程是真空油炸預處理工藝中的重要環節，不僅改善了原料的風味，也改變了物料的質感，同時減少漂燙過程中營養物質的損耗［8］。

選擇3 mm切片，護色硬化，在90℃下進行漂燙時間的試驗，－20℃冷凍24 h后真空油炸。

由圖3可知，脂肪含量和感官評分均隨著漂燙時間出現一定的變化規律。薯片的脂肪含量與薯片的多孔性密切相關，漂燙處理破壞了薯片緊密的質地，從而影響產品的脂肪含量。隨著漂燙時間的延長，紫薯片組織變軟，5 min紫薯片已基本變形，甚至軟爛，無法生產出高品質的紫薯片。所以漂燙時間選擇在3.5 ～4.5 min之間。

圖3 漂燙時間對真空油炸紫薯片質量的影響

2.1.4 冷凍時間對紫薯片質量的影響

選擇3 mm切片，護色硬化，在90℃條件下進行漂燙4 min，冷凍不同的時間后進行真空油炸。如圖4所示，冷凍處理可明顯改善紫薯片的外觀和組織酥脆度。含油量隨著冷凍時間的延長先下降再上升。

圖4 冷凍時間對真空油炸紫薯片質量的影響

油炸食品吸油是一種界面現象，產品的脂肪含量與其微觀結構密切相關，經冷凍處理后，原料內部形成冰晶，在真空狀態油炸時冰晶受熱成為氣體，爆噴汽化逸出，形成均勻的多孔結構［10，16］。紫薯片的凍結過程屬于慢速冷凍，隨著冷凍時間的延長，致使紫薯原有的結構被破壞，細胞破壞程度加大，提高了紫薯片的滲透壓和通透性。在0～12 h之間由于凍結不充分，部分水分達到沸點后突然沸騰蒸發，形成大小深淺不均勻的孔隙，油炸后脂肪含量會急速上升，也致使花青素溶出流失。在12～24 h的冷凍過程中，冰晶繼續增多直至完全凍結，冰晶形成均勻，油炸后形成均勻的細小多孔結構，脂肪含量趨于平穩。隨著冷凍時間的延長，冰晶逐漸膨脹增大破壞原有的細胞，致使油炸形成的孔隙均勻不一，脂肪含量有所增加。同時冷凍處理加大了體積收縮率，使油炸薯片組織和質地更嚴密［17］，從而提高了相對脆度，改善了紫薯片品質等。綜合考慮選擇在12～36 h取值。

2.2 真空油炸預處理工藝條件的優化

根據單因素試驗結果可知，真空油炸預處理對真空油炸紫薯片對其含油量和感官品質產生了影響，各個處理對水分的影響不顯著。由表2可知，真空油炸紫薯產品品質還與花青素含量、破碎力有關，因此真空油炸預處理正交試驗的指標應該以由脂肪含量、油炸后花青素含量、破碎力和感官評定4個方面決定，然后對4個方面進行相加平均，根據加和計算出最終的產品品質得分。紫薯的真空油炸正交試驗的評分標準見表3。

根據試驗結果，以紫薯切片厚度、漂燙時間、漂燙溫度、冷凍時間為4個因素，采用L9(34)正交設計優化組合，以產品品質為評價得分為指標，結果見表4。

表2 不同預處理對花青素含量及破碎力的影響

表3 紫薯的真空油炸正交試驗的評分標準表

由表4極差值可知，預處理對真空油炸紫薯片質量的主次順序為:切片厚度＞漂燙溫度＞漂燙時間＞冷凍時間。說明切片厚度是影響紫薯片質量的主要因素。正交試驗結果進行驗證試驗。結果證明最優預處理條件:厚度3 mm;漂燙時間3.5 min;漂燙溫度95℃。冷凍18 h后，花青素含量1.54 mg/g，脂肪質量分數為17.40%，破碎力為468.9 N，產品得分為 15.10。

表4 正交試驗因素水平及分析表

3 結論

真空油炸產品的品質不僅取決于真空油炸工藝本身，還極大程度上受到油炸前各種預處理技術的影響。試驗從前處理工藝入手，系統研究了其對花青素含量、脂肪含量、感官評分、破碎力等的影響。通過本試驗確定真空油炸紫薯片最佳預處理工藝為切片厚度為3 mm，漂燙液溫度95℃漂燙3.5 min，－20℃冷凍時間 18 h，在真空度為 －0.092～－0.096 MPa，90℃油炸15 min。在此工藝條件下生產出的真空油炸紫薯片最大程度地保存了紫薯營養價值，花青素含量 1.54 mg/g，脂肪質量分數為17.40%，破碎力為 468.9 N，帶有清晰的紋理，口感酥脆，無油膩感，并帶有紫薯特有的薯香味。

［1］Lila M A.Anthocyanins and Human Health:An in vitro investigative approach［J］.Journal of biomedicine and biotechnology，2004(5):306 －313

［2］Mano H，Ogasawara F，Sato K，et al.Isolation of a regulatory gene of anthocyanin biosynthesis in tuberous roots of purplefleshed sweet potato［J］.Plant physiology，2007，143(3):1252－1268

［3］Oki T，Osame M，Masuda M，et al.Involvement of anthocyanins and other phenolic compounds in radical－scavenging activity of purple － fleshed sweet potato cultivars［J］.Journal of Food Science，2002，67(5):1752 －1756

［4］朱璞，程林潤，錢秋平，等.加工專用紫心甘薯品種比較試驗［J］.浙江農業科學，2011(1):82－84

［5］李國清，曾凡勇，陳國斌.紫甘薯的品種比較與栽培技術研究［J］.現代農業科技，2008(13):192－195

［6］李偉榮，任愛清，陳國寶.果蔬真空油炸脫水技術研究及展望［J］.保鮮與加工，2010，10(4):5 －7

［7］Kim H W，Kim J B，Cho S M，et al.Anthocyanin changes in the Korean purple － fleshed sweet potato，shinzami，as affected by steaming and baking.Food chemistry，2012，130(4):966－972

［8］肖功年，杜衛華，周樂群.不同燙漂時間對真空油炸毛豆仁品質的影響［J］.食品工業科技，2005，26(7):147－149

［9］劉勤生，靳國章，蔡振群.果蔬脆片生產中冷凍及油炸條件對質量的影響［J］.食品科學，1998，19(8):34－36

［10］Shyu SL，Hwang L S.Effect of processing conditions on the quality of vacuum fried apple chips［J］.Food Research International，2001，34(2):133 －142

［11］費鏞.薯香酥片的研制［J］.西部糧油科技，1997，22(2):35－37

［12］潘潤淑，張林，劉勤華，等.油炸紫心甘薯片加工工藝的研究［J］.食品科學，2008，29(10):295 －298

［13］劉學峰，石雷，鄭文秀.紫番薯色素提取精制工藝的研究［J］.中國食品添加劑，2009(6):120 －125

［14］Lees D H，Francis F J.Standardization of pigment analyses is cranberries［J］.Hortscience，1972，7(1):83 －84

［15］張曉鳴.食品感官評定［M］.北京:中國輕工業出版社，2010:112－113

［16］Krokida M K，Oreopoulou V，Maroulis Z B.Water loss and oil uptake as a function of frying time［J］.Journal of Food Engineering，2000，44(1):39 －46

［17］Vijayan J，Singh R P.Heat transfer during immersion frying of frozen foods［J］.Journal of Food Engineering，1997，34(3):293－314.