綠豆脆餅微波真空膨化條件研究

王 霞 楊宏志 劉海軍

(黑龍江八一農墾大學食品學院，黑龍江大慶 163319)

綠豆用途十分廣泛，可藥食兼用。在糕點中的應用很多，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品還比較單一［2］，對綠豆的深加工綜合利用少，產品附加值低。

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、節能和真空的低溫、快速等優點，因此可以運用于微波膨化食品的開發［3］。

在微波真空膨化食品脆片的過程中，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、微波強度和真空度3個參數對香魚片膨化度影響規律，研究表明合理的初始含水率和微波強度可以提高魚片的膨脹度和脆性，高真空度能夠強化魚片膨化效果;Clary等［5］通過測量微波真空膨化過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。本研究擬通過對膨化后的綠豆餅進行膨化度、脆度的測定，確定影響因素范圍及最佳的參數值，為后續的響應面組合試驗提供參考依據。

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:博城北方糖業股份有限公司;

質構儀:TA.XT.pluS型，Stable Micro SyStemS 公司;

微波真空干燥殺菌設備:ORW08S-22型，南京澳潤微波科技有限公司;

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，上海森新實驗儀器有限公司。

1.2 微波真空膨化綠豆餅的工藝流程及操作要點

1.2.1 工藝流程

綠豆→磨粉→調漿→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

(1)輔料的添加比例:由于微波真空膨化過程中，不同成分對膨化的影響也各不相同，為了增加風味、改善口感，糖通常作為風味物質加入，糖在一定范圍內有利于膨化的進行，可以加速提升溫度，使產品膨化度和脆度更好，但糖添加量過大也會抑制淀粉糊化［6］，根據預試驗結果，選擇糖的添加量4%為宜。

(2)調漿:在調漿過程中，加水過多，會導致蒸煮糊化冷卻后的物料含水量過高不利于制坯;加水過少，淀粉在蒸煮糊化過程中又會糊化不充分［7］。根據預試驗結果，調漿過程中加水使含水率在40%～50%，以保證蒸煮時淀粉充分糊化。

(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。因為淀粉物料經蒸汽加熱糊化后，呈無定形狀態的淀粉凝膠，如不經過適當的冷卻，綠豆粉團黏度太大，不利于直接制坯加工。

(5)制坯:為了防止膨化時產生尖角效應，在制坯時將綠豆餅制成厚度(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，使內外水分均勻，淀粉適當老化形成一定量晶體。

1.3 試驗設計

所有試驗均在微波功率730 W、上限溫度110℃、真空壓強為80 kPa的條件下進行。

1.3.1 餅坯含水率對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%、老化時間24 h、膨化時間110 s，然后測定膨化脆餅的膨化度和脆度。

1.3.2 淀粉添加量對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%、老化時間24 h、膨化時間110 s，然后測定膨化脆餅的膨化度和脆度。

1.3.3 老化時間對綠豆餅膨化度和脆度的影響 老化時間分別為 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%、膨化時間110 s，然后測定膨化脆餅的膨化度和脆度。

1.3.4 膨化時間對綠豆餅膨化度和脆度的影響 膨化時間分別為 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%、老化時間24 h，然后測定膨化脆餅的膨化度和脆度。

使用Excel數據處理軟件對數據進行處理與分析。

1.4 指標測定

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

1.4.2 綠豆餅脆度值的測定 脆度值是指在壓縮過程中使樣品破裂所用力的大小。由于在壓縮過程中不一定都產生破裂，在第一次壓縮過程中，若是產生破裂現象，曲線中出現一個明顯的峰，此峰值就定義為脆度值:若第一次壓縮沒破裂，只有一個峰值，則定義為硬度值，無脆度值。脆度值越小，表明膨化綠豆餅越松脆，脆性越好。具體測定方法參照文獻［8］。

1.4.3 膨化度的方法 采用石英砂置換法［8］。

2 結果與分析

2.1 淀粉添加量對綠豆餅膨化度和脆度的影響

圖1 加淀粉量對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，綠豆餅的膨化度隨加入食用變性淀粉量的增大而增大，這是因為綠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，綠豆餅坯在干燥過程中表現出較大的粘性，且持氣能力較強，有利于膨化，在微波膨化時就會得到較大的膨化度。當加入食用變性淀粉量達到25%時，膨化度達到最大值為3.1。

當添加食用變性淀粉量超過25%時，隨著加入食用變性淀粉量的增多，膨化度變化不大，這是因為此時制的餅坯粘性、持氣性都已經較大，因此對膨化度影響不大，但是在試驗過程中，當添加食用變性淀粉量過高時，制得的面團糊化后質地較軟，黏度大，不利于切片和定形制坯，且加食用變性淀粉量過高，綠豆餅中綠豆含量減少，營養價值減弱。考慮綠豆餅的加工性能和營養價值兩方面因素，在微波真空膨化綠豆餅時，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，綠豆餅的脆度值隨食用變性淀粉添加量的增多而減小，這是因為隨著淀粉含量的增加，淀粉老化產生的晶體增加，一定量的晶體在微波加熱膨化時，內部水分急劇汽化，促使淀粉本體膨化，呈多孔狀，綠豆餅脆度值減小，口感酥脆。當加入25%食用變性淀粉時，脆度值最小。

當添加食用變性淀粉量超過25%時，隨著加入食用變性淀粉量的不斷增大，脆度值也有所增大，這是因為隨著變性淀粉的增多，淀粉老化產生的晶體增多，當晶體含量過多時，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構不夠酥脆。

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，因此試驗結果得出食用變性淀粉添加量在25%左右時綠豆餅的脆度為最佳。

2.2 餅坯含水率對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，這是因為膨化的主要動力是綠豆餅坯內部的水分受微波作用后升溫，在短時間內使物料纖維組織結構間的水分汽化，產生的蒸汽壓差促使纖維結構間距增大，水分逸出而物料定型成微孔，使得綠豆餅膨化。當含水率增大到18%時，膨化度達到最大值為3.1。

當含水率超過18%繼續增加時，膨化度減小，這是因為綠豆餅坯含水率過高，餅坯表面形成晶格結構，而內部未形成晶格結構［9］，綠豆餅的加熱升溫速度受影響，內部水蒸氣不能在瞬間獲得足夠的蒸發能量，導致綠豆餅膨化動力不足，膨化度不高。

綠豆餅的脆度值隨餅坯含水率的增大而減小，這是因為相對較少的水分在微波爐中汽化，不能產生足夠的蒸汽能量，達不到膨化所要求的壓力，膨化制得綠豆餅比較硬，且在試驗過程中，綠豆餅坯含水率較低時，綠豆餅坯膨化后會變糊，制得的綠豆餅十分堅硬。當綠豆餅坯含水率為18%時，綠豆餅脆度值較小，在2 300 g左右，口感酥松。

綠豆餅坯含水率過高時，綠豆餅在微波爐中加熱升溫速度受影響，內部水蒸氣不易在短時間內獲得足夠的蒸發能量，造成膨化后的產品內部氣泡分布不均勻，表面硬化，留在綠豆餅內的水分越多，綠豆餅越軟，沒有脆度值。當綠豆餅坯含水率大于18%時，脆度值明顯開始增大，當含水率在27%以上時，無脆度值。

綜上可以看出在綠豆餅微波膨化過程中膨化前的綠豆餅坯含水率應該在18%左右，這與餅坯含水率對膨化度的影響相對應。

圖2 餅坯含水率對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 老化時間對綠豆餅膨化度和脆度的影響

由圖3可知，綠豆餅坯剛開始老化時，老化時間的變化對膨化度的影響不顯著，這是因為在老化過程中，α-化淀粉又老化(即β-化)［10］，相鄰分子間氫鍵又逐步恢復，淀粉分子自動排列成序，形成微晶結構，在此過程中吸收的水分被包入淀粉的微晶結構，膨化時，淀粉微晶粒中的水分急劇汽化，使綠豆餅坯膨化。當老化時間達到24 h，膨化度達到最大值為2.96。隨著老化時間的延長，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晶。在膨化過程中，晶體處于無定形狀態的淀粉凝膠要吸收更多的微波能才達到熔融狀態，所以深度結晶不利于微波膨化［11］。老化時間超過24 h，綠豆餅的膨化度快速下降。

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

隨著老化時間的增長，脆度值下降，這是因為隨老化過程中α-化淀粉β-化，形成一定量的微晶結構，使膨化后的綠豆餅結構更均勻，脆度值減小，結構變疏松。當老化時間超過24 h時，脆度隨老化時間增長反而增大，這是因為隨著老化時間的增長，淀粉老化產生的微晶結構增多，物料膨化不徹底，膨化后的綠豆餅還可能含有微晶結構的晶體在里面，使膨化制得的綠豆餅組織結構不疏松，脆度值變大。老化時間在24 h左右綠豆餅的脆度值最小，此時綠豆餅酥脆。

2.4 膨化時間對綠豆餅膨化度和脆度的影響

由圖4可知:膨化時間在80～100 s時，隨著膨化時間的增長，膨化度也隨之增大，這是因為在膨化過程中，膨化時間越長，水分汽化越多，產生的膨化動力越大，綠豆餅的膨化動力越足，膨化度就越大，因此隨膨化時間的增長膨化度增大。當膨化時間超過100 s后，膨化時間足夠使綠豆餅坯內的水分汽化，產生的膨化動力變化不顯著，所以膨化度隨膨化時間的變化而基本保持不變。但是在試驗過程中膨化時間超過120 s時，由于膨化時間過長，膨化制得的綠豆餅會出現焦糊的現象。

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

當膨化時間在80～90 s時，膨化得出的綠豆餅質地較軟，這是因為膨化時間過短，綠豆餅坯內的水分沒能充分汽化出去，保留在綠豆餅內的水分過多，并沒有形成脆性口感。當膨化時間超過90 s，膨化出的綠豆餅不再發軟，但是表面水分有的沒汽化出去，微波膨化后，冷卻時結晶形成晶體硬殼，脆度值比100 s時略大，不夠理想。當膨化時間在100～110 s時，脆度值變化不大，當膨化時間超過110 s時，脆度值略有增大，這是因為隨著膨化時間的增長，綠豆餅內的水分汽化失去失得越來越多，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，但是當膨化時間超過120 s，由于膨化時間過長，膨化制得的綠豆餅發生焦糊現象，同時水分散失太多，表面形成的硬殼也越厚，內部也會出現硬殼，綠豆餅此時脆度值大幅度增大。因此，膨化時間在100 s時，膨化制得的綠豆餅脆度值最小，脆性最佳。

3 結論

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

1 龔倩云.綠豆在食品工業中應用的研究進展［J］.農產品加工，2009(3):57～58.

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3 韓清華，李樹君，馬季威，等.微波真空干燥膨化蘋果脆片的研究［J］.農業機械學報，2006，37(8):155～158.

4 Zhang Jun，Zhang Min，Shan Liang.Microwave-vacuum heating parameters for processing savory crisp bighead carp(Hypophthalmichthys nobilis)slices［J］.Journal of Food Engineering，2007，79(3):885～891.

5 Clary C D，Mejia M E，Wang Shaojin，et al.Improving grape quality using microwave vacuum dryingassociated with temperature control［J］.Journal of Food Science，2007，72(1):23 ～28.

6 郭元新，盧士見，湯道翠.微波膨化米餅生產線的工藝與設備選型［J］.糧油加工與食品機械，2003(4):56～58.

7 李勇，胡宏，王演玲.膨化米餅的工藝探討［J］.食品科技，1999(1):20～22.

8 劉海軍.微波真空膨化漿果脆片的機理研究［D］.哈爾濱:東北農業大學，2013.

9 成映波，何英偉，李沸敏，等.水分含量對餅坯結構和膨化效果的影響［J］.食品與機械，1999(4):21～23.

10 王充.綠豆淀粉凝膠的抗老化研究［D］.咸陽:西北農林科技大學，2012.

11 孫翠霞，代蕾，孫慶杰，等.淀粉老化工藝對膨化特性的影響［J］.糧油食品科技，2013，21(2):13 ～15.