油炸時間和溫度對模擬馬鈴薯片油脂吸收的影響

張婷婷,俞 琳,丁占生,范柳萍

(江南大學(xué)食品學(xué)院,江蘇無錫 214122)

油炸時間和溫度對模擬馬鈴薯片油脂吸收的影響

張婷婷,俞 琳,丁占生,范柳萍*

(江南大學(xué)食品學(xué)院,江蘇無錫 214122)

為了研究油炸時間與溫度對油炸樣品的油脂吸收的影響,以馬鈴薯淀粉和水為原料,配制出模擬馬鈴薯片,以此簡單體系為研究對象,采用染色油的方法來測定不同分布的油脂含量,從而得出表面油脂、表面滲透油脂、結(jié)構(gòu)油脂、總油脂的含量。結(jié)果表明,樣品總油脂和結(jié)構(gòu)油脂含量隨著油炸時間的增加而增加,表面滲透油脂含量隨著時間的增加先上升后下降,而油炸時間對表面油脂的含量影響不顯著。隨著油炸溫度的上升,總油脂含量顯著增加,結(jié)構(gòu)油脂含量呈現(xiàn)上升趨勢;在 180℃和200℃下,表面油脂含量之間沒有顯著性差異;140℃和其他溫度下的表面滲透油脂含量存在顯著差異。

模擬馬鈴薯片,油脂吸收,油炸時間,油炸溫度

油炸是一種典型的多相化學(xué)反應(yīng)的過程,傳熱、傳質(zhì)同時發(fā)生,且方向相反,隨著油炸過程的延續(xù),水分蒸發(fā)界面逐漸向中心遷移,表面脆殼和孔道開始形成,脂肪逐漸被物料吸收[1]。目前以油炸為主要工藝的食品很多,油炸賦予食品特殊的香味,受到消費者的普遍喜愛。其帶來的高熱值普遍被認為是肥胖和心血管疾病的主要原因之一,且油炸過程中產(chǎn)生具有致癌作用的丙烯酰胺[2],與目前消費者對低脂健康食品的消費趨勢相矛盾[3]。油炸樣品中的油脂可分為表面油脂、表面滲透油脂、結(jié)構(gòu)油脂[4]。表面油脂指經(jīng)冷卻后粘附在樣品表面的油,表面滲透油脂指冷卻過程中從表面吸入的油,結(jié)構(gòu)油脂指油炸過程中深入油炸樣品內(nèi)部的油,它們共同組成總油脂。影響油炸的因素很多,Kita[5]總結(jié)了原材料的特性(包括干基含量、淀粉含量、形態(tài)尺寸等)及一些過程技術(shù)參數(shù)(包括煎炸油類型、油溫、壓力等)是影響油脂吸收的主要因素,Cortés[6]等首次利用玻璃微觀模型動態(tài)觀察油炸時水和油的流體置換過程,Vauvre[7]利用新一代三維滲流模型等非破壞性的方法從馬鈴薯細胞和淀粉粒的角度分析了其對油脂吸收的影響。而目前大多數(shù)油炸實驗研究對象都為實際的食品體系,而這些體系中存在無法避免的個體差異,為了排除樣品本身對油吸收的影響,本實驗采用簡單的模擬體系為研究對象,改變油炸時間和溫度,分析其對油脂吸收的影響,為找出適用于不同原材料的普遍規(guī)律提供參考,為更好地分析吸油機理,降低油含量提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

馬鈴薯淀粉 無錫市天之源食品有限公司;起酥油 益海(廣州)糧油工業(yè)有限公司;蘇丹紅I為國產(chǎn)分析純。

表面油脂X406脂肪測定儀 濟南海能儀器股份有限公司;恒溫油浴鍋 金壇市精達儀器制造廠;恒溫水浴鍋 鄭州長城科工貿(mào)有限公司;冰箱 伊萊克斯BCD-223;真空干燥箱 上海精宏實驗設(shè)備有限公司;干燥箱 上海躍進醫(yī)療器械廠;FA1004電子天平 上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司;UV2600分光光度計 上海天美科學(xué)儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 制備模擬馬鈴薯片樣品 稱取42g馬鈴薯淀粉,量取18mL蒸餾水,于圓形容器中混合均勻,98℃水浴中加熱[8],待體系透明后取出,室溫冷卻1h,然后放入4℃冰箱冷藏過夜,取出冷藏過夜的體系,用自制模具扣出直徑為22mm的圓片樣品,用于油炸。

1.2.2 油炸實驗 將5.1g蘇丹紅I溶于500mL的起酥油中,在50℃下磁力攪拌直到其完全溶解,分裝,冷藏,備用。在140、160、180、200℃將6.0g左右制備好的樣品分別油炸5、10、15、20、30、40min,在油炸結(jié)束前20s加入已預(yù)熱到相同溫度的染色油,攪拌均勻,取出樣品,室溫下冷卻10min。

1.2.3 含水率測定 油炸模擬馬鈴薯片的水分測定,根據(jù)GB 5009.3-2010《食品中水分的測定方法》[9],在真空干燥箱中烘至恒重。

1.2.4 不同分布油脂含量測定 樣品油炸后油脂含量通過Bouchon等[10]提供的以下方法來確定:

1.2.4.1 表面油脂測定 將樣品室溫下浸入40mL的石油醚1s即拿出,用脂肪測定儀蒸發(fā)溶劑,再放在真空烘箱中干燥至恒重,即為表面油脂(g)。

1.2.4.2 組織結(jié)構(gòu)油脂與表面滲透油脂測定 將去除了表面油脂的樣品進行切分,并在真空烘箱中50℃干燥12h,取出干燥的固體樣品,剪碎,稱重,轉(zhuǎn)移至脂肪測定儀抽提支架中,抽提杯中準(zhǔn)備50mL的石油醚。用脂肪測定儀進行油的提取,浸提0.5h,抽提4h,然后蒸發(fā)溶劑,再放在真空烘箱中干燥至恒重,稱重,記為M。將所得的油脂稀釋10倍,測其在459nm處的吸光度,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線得其濃度為c,可通過下式求得被染色部分的油含量(表面滲透油脂),這部分油脂主要是油在油炸樣品冷卻過程中滲透進入樣品結(jié)構(gòu)中而來的。

另一部分未被染色的油含量(結(jié)構(gòu)油脂)通過下式來求得:

結(jié)構(gòu)油脂(g)=M(g)-表面滲透油脂(g)

1.3 數(shù)據(jù)分析

所有測定均重復(fù)3次,利用Origin8.5數(shù)據(jù)處理軟件和Excel進行數(shù)據(jù)分析,利用SPSS數(shù)據(jù)處理軟件的LSD法對實驗結(jié)果進行顯著性分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 油炸時間和溫度對模擬馬鈴薯片中含水率的影響

不同溫度和不同時間下測得的模擬馬鈴薯片油炸樣品的含水率制得曲線(見圖1)。由圖可以看出,隨著油炸時間的增加,油炸樣品含水率由最初的71.63%逐漸減少至2%以下,在最初的5min內(nèi),含水率下降的幅度最大,隨著時間增加,下降的幅度越來越小,最終直至穩(wěn)定;溫度越高,含水率減少的速度越快,含水率趨于穩(wěn)定也越早;在200℃和180℃下,油炸樣品水分分別在15min和20min已經(jīng)低于2%,在140℃下,直到40min時油炸樣品含水率才到達3.11%。含水率的變化反映了油炸的劇烈程度,溫度越高,油炸越劇烈,在最開始的5～10min油炸尤為劇烈。

圖1 油炸時間和溫度對模擬馬鈴薯片中含水率的影響Fig.1 Effect of frying time and temperature on moisture content of simulated potato flakes

2.2 油炸時間對模擬馬鈴薯片中油脂吸收的影響

圖2是模擬馬鈴薯片在180℃油炸不同時間測得的不同部分油脂含量的曲線。由圖可以看出,總油脂含量隨時間的增加而增加,但在油炸最初的5min,總油脂含量已經(jīng)很高,達到56.25%,在油炸后20min,總油含量增加幅度較小。表面油脂含量是最小的,在油炸溫度為180℃下,油炸時間對油炸模擬馬鈴薯片表面油脂含量沒有顯著影響(p>0.05)。結(jié)構(gòu)油脂含量隨時間的變化呈現(xiàn)先增長后穩(wěn)定的趨勢,在油炸5、10、15min三個時間點,結(jié)構(gòu)油脂含量差異不顯著(p>0.05),15～20min內(nèi)顯著增加(p<0.05),增加了14.03%。同樣的,表面滲透油脂含量在5、10、15min三個時間點下沒有顯著差異(p>0.05),15～20min內(nèi)顯著下降(p<0.05)。在油炸20～40min內(nèi),油炸時間對結(jié)構(gòu)油脂、表面滲透油脂和總油脂含量影響不顯著(p>0.05)。

在油炸初始階段(0～5min),樣品含水率下降最快,樣品表面持續(xù)有氣泡逸出,樣品內(nèi)部孔道保持正的水蒸汽壓,使得水蒸汽不斷地從食物的裂縫、開口的毛細管道等處向外涌出,在樣品表面形成了氣泡,此時正的水蒸汽壓而對吸油形成有效地阻礙,使得煎炸油難以進入,當(dāng)樣品從煎炸油中取出時,由于在冷卻過程中,樣品中水蒸氣開始冷凝,大氣壓開始大于孔隙中的水蒸氣的壓力,其壓力差促使吸附在表面的油脂進入樣品的多孔縫隙間氣孔中[11],即表面滲透油脂,所以在此階段,表面滲透油脂上升的最快;但在一些發(fā)生劇烈蒸發(fā)的地方則形成大的孔洞,因為這些孔洞有著較大的直徑,不會形成正的水蒸汽壓而對吸油形成有效地阻礙,這使得油在油炸初始階段有小部分油能進入這些大孔洞里[12],即結(jié)構(gòu)油脂;在油炸15～20min,樣品含水率逐漸減小至1.64%,孔道內(nèi)水蒸汽壓逐漸減小,此時較多的結(jié)構(gòu)油脂開始進入油炸樣品內(nèi),所以在此期間結(jié)構(gòu)油脂呈現(xiàn)較大的增長趨勢。而表面滲透油脂和結(jié)構(gòu)油脂是總油脂含量的主要組成部分,結(jié)構(gòu)油脂占據(jù)了樣品內(nèi)部孔道空間,使得表面滲透油脂含量呈現(xiàn)減小的趨勢。根據(jù)圖1,油炸樣品的含水率在20min時已經(jīng)小于2%,此時樣品表面只有少量氣泡冒出,由于水分逸出而形成的疏松孔道已基本形成,而這些孔道空間有限,所以能吸收的總油含量趨于一個定值,所以在油炸后20min,結(jié)構(gòu)油脂和總油脂含量趨于穩(wěn)定。

圖2 油炸時間對模擬馬鈴薯片中油脂吸收的影響Fig.2 Effect of frying time on oil uptake in simulated potato flakes注:同一折線上不同字母表示差異達p<0.05顯著水平。

圖3為180℃下油炸5、20、40min時的不同分布的油脂含量百分比圖。由圖3可以看出在油炸樣品總油脂中,隨著時間的增加,結(jié)構(gòu)油脂所占比例增加,表面滲透油脂所占比例從86.71%逐漸減小。表面油脂所占比例在三個時間點都在4%以下,且差異不顯著(p>0.05)。這表明,在油炸初始階段(0～5min),大部分油脂是在冷卻這個過程中進入樣品內(nèi)部的,隨著時間的增加,樣品在從煎炸油取出前內(nèi)部已經(jīng)吸收了大量的油脂。

圖3 油炸5、20、40min的模擬馬鈴薯片的油脂分布Fig.3 Oil distribution in the simulated potato flakes fried at 5,20,40min注:同一類型油脂上不同字母表示差異達p<0.05顯著水平。

圖4 油炸溫度對模擬馬鈴薯片中油脂吸收的影響Fig.4 Effect of frying time on oil uptake in simulated potato flakes注:同一油炸時間下不同字母表示差異達p<0.05顯著水平。

2.3 溫度對模擬馬鈴薯片中油脂吸收的影響

根據(jù)圖4可以看出,在油炸5min時,140℃的表面油脂含量顯著高于180、200℃下的表面油脂含量(p<0.05),且在油炸相同時間時,180℃和200℃的表面油脂含量之間沒有顯著性差異;140℃和其他溫度下的表面滲透油脂含量存在顯著差異(p<0.05)。在5、20、40min三個時間點下,結(jié)構(gòu)油脂、總油脂含量大體隨著溫度的增加而增大,這與Pinthus[13]的實驗結(jié)果相反。在200℃油炸40min時,結(jié)構(gòu)油脂、總油脂含量達到最高值,分別為45.86%和75.02%。在三個時間點下,溫度較低的兩組與溫度較高的兩組結(jié)構(gòu)油脂含量差異顯著(p<0.05),140℃和其他組總油脂含量差異顯著(p<0.05)。

根據(jù)毛細管吸油機制,油炸后樣品的表面形成了多孔質(zhì)的殼層,表面上附著的油會通過這些小孔洞的毛細管作用被吸入到樣品殼層內(nèi)。當(dāng)小孔洞中是水時,不會發(fā)生毛細作用吸油的現(xiàn)象,因為此時油不能進入樣品內(nèi)部[14]。在較低的溫度下且較短的油炸時間內(nèi),水分逸出較少,即油炸樣品含水率較高,所以較多的油脂無法進入樣品內(nèi)部,只能附著在其表面,所以在油炸初始階段時,溫度低,反而表面油脂含量高;隨著時間的增加,不同溫度下的樣品含水率都逐漸減少,且從表面開始往中心形成殼層,所以隨著油炸過程的繼續(xù),溫度對表面油脂含量影響逐漸減小。根據(jù)圖1油炸樣品含水率的變化可以得出,在油炸初始階段,溫度越高,油炸越劇烈,水蒸氣逸出也越多,可吸附油脂的空間越大,所以由冷凝作用形成的表面滲透油脂含量也越高。在40min時,四個溫度下的樣品表面幾乎都沒有氣泡逸出,所以結(jié)構(gòu)油脂占據(jù)樣品內(nèi)部的主要空間。由于溫度越高,水分逸出越劇烈,因此而在樣品內(nèi)部形成的孔道空間越大,可吸附油脂的空間越大,所以結(jié)構(gòu)油脂含量越高,這也直接導(dǎo)致了總油脂含量越高。

圖5是在不同溫度下油炸40min時的不同分布的油脂含量百分比圖。溫度對表面油脂占總油脂比例無顯著影響(p>0.05)。表面滲透油脂所占比例隨著溫度升高而減小,結(jié)構(gòu)油脂所占比例隨著溫度升高而增大,在200℃時已增加到61.13%,已成為總油脂中的最大一部分油脂。由圖可以看出,在油炸充分的情況下,溫度越高,在油炸過程中進入樣品內(nèi)部的油脂比例越高。這與Ziaiifar[15]等多數(shù)學(xué)者認為的油脂多在冷卻階段進入樣品內(nèi)部有差異,可能是選取的油炸終點不同而導(dǎo)致的。

圖5 不同溫度下油炸模擬馬鈴薯片的油脂分布Fig.5 Oil distribution in the simulated potato flakes fried at different temperature注:同一類型油脂上不同字母表示差異達p<0.05顯著水平。

3 結(jié)論

本實驗在140、160、180和200℃下,做了40min內(nèi)的油炸系列實驗,可以得到:油炸時間與溫度顯著影響油炸樣品的油脂含量與油脂分布。總油脂含量隨著時間的增加而增加,也隨著溫度的升高而增加;結(jié)構(gòu)油脂含量隨著溫度增加也呈現(xiàn)上升趨勢。在180℃下,油炸時間對表面油脂含量無顯著影響(p>0.05);在油炸初始階段(0～5min),表面滲透油脂含量占總油脂的比例高達86.71%,是油炸樣品中最主要的油脂;在15～20min內(nèi),結(jié)構(gòu)油脂含量顯著上升(p<0.05),成為總油脂的重要組成部分。

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Effect of frying temperature and time onoil absorption of simulated potato flakes

ZHANG Ting-ting,YU Lin,DING Zhan-sheng,FAN Liu-ping*

(School of Food Science and Technology,Jiangnan University,Wuxi 214122,China)

In order to study the effect of temperature and time on oil absorption of frying sample,potato flakes made from potato starch and water were used as a simple simulated system. The different oil content of simulated potato flakes including total oil,structural oil,penetrated surface oil and surface oil were determined by dyed oil method. The results showed that the total oil content and structural oil content increased as the frying time increased. The penetrated surface oil content increased before dropping with the increase of time. Frying time had no significant effect on the surface oil content. As the frying temperature increased,the total oil increased significantly and the structural oil content showed the trend of rising. There was no significant difference between surface oil contents at 180℃ and 200℃. And penetrated surface oil content of 140℃ differed significantly from the ones of other temperatures.

simulated potato flake;oil absorption;frying time;frying temperature

2014-09-09

張婷婷(1991-)，女，碩士研究生，研究方向：食品科學(xué)。

*通訊作者:范柳萍(1972-)，女，博士，教授，研究方向：食品科學(xué)。

國家自然科學(xué)基金(31371812)；江蘇省自然科學(xué)基金(BK20131104)。

TS201.1

A

1002-0306(2015)13-0049-04

10.13386/j.issn1002-0306.2015.13.001