低溫真空油炸板栗脆片加工工藝*

丁浩，韋良東，王琦，李明霞，韓建群，董明

1(安徽農業大學茶與食品科技學院，安徽合肥，230036)2(合肥市農產品加工研究院，安徽合肥，230036)

板栗(chestnut)，又稱栗子，屬山毛櫸科(Fagaceae)栗屬(Castanea)堅果類植物，是我國著名干果之一，傳統農副食品［1］。作為我國特產樹種，板栗資源尤其以大別山區資源豐富，果肉細膩且香甜可口，富含淀粉，含量在40%及以上，蛋白質占干基含量約4%～7%，脂肪含量較低，約占1%～2%，以及各種氨基酸和VA、VB1、VB2、VC，及鈣、磷、鉀等多種礦物質［2-3］。

目前，我國板栗主要以鮮生板栗的形式進行銷售，或以速凍和糖炒為主的粗加工，而加工成即食的休閑食品很少見。油炸是一種快速方便的加工方式，能夠迅速的對食品進行脫水和熟化，并伴隨一定程度的理化變化，包括淀粉凝膠化、蛋白質變性、水分蒸發以及硬度值上升。在熱傳遞的同時，質量傳遞也在油和水的轉移過程中進行［4］。本文以油炸溫度、油炸時間和油炸使用的真空度為主要影響因素，進行單因素的實驗后再利用響應面優化法，對低溫真空油炸板栗脆片的加工工藝進行優化，確定最佳的工藝參數，以期擴大板栗類休閑食品的工業化生產和增值。

1 材料與方法

1.1 實驗材料與儀器

板栗，湖北遷西板栗;棕櫚油，江蘇益海糧油工業有限公司;乙二胺四乙酸二鈉、檸檬酸、Vc、石油醚。色差計，柯尼卡美能達 CR-400;數顯鼓風干燥箱，GZX-9240上海博訊實業有限公司;低溫真空油炸機，山東煙臺海瑞食品設備有限公司;水分測定儀，DHS20-1上海精科;旋轉蒸發儀，德國產 IKA HB10;分析天平，MS205DU METTLER TOLEDO;質構儀，英國產TA-XT plus。

1.2 實驗方法

1.2.1 板栗脆片加工工藝

板栗→去殼衣→護色→漂洗→切片→預處理→真空油炸→脫油冷卻→包裝

操作要點:(1)選料:首先對板栗進行大小分級，并剔除霉變和蟲蛀果實，選取大小均勻原料板栗。(2)去殼:采取開口熱燙法，在果實背部橫向開口1～1.5 cm，刀口深度不可傷及果肉，開水熱燙3～5 min后去殼方便。(3)護色:使用2%EDTA-2Na、5%檸檬酸和4%Vc，可以有效阻止加工過程中的褐變現象，護色時間不宜過長，以10～15 min為宜。護色后蒸餾水漂洗3次。(4)切片:采用鋒利刀口，快速的切取獲得栗片，盡量保證均勻(約2 mm，過薄容易卷曲斷裂，過厚則品質過硬)平滑。切好的栗片使用封口袋進行封存，并在-18～-24℃進行預冷凍處理。(5)真空油炸:先對油炸設備進行溫度設定進行升溫，達到要求后在筐中進行投料，打開冷卻水后抽真空處理，當真空度達到要求即開始油炸。(6)脫油冷卻:油炸后的板栗脆片脫油后需要冷涼，此時表面的油脂會在此過程滲透到脆片內部，所以油炸結束后的脫油過程十分必要。(7)包裝:進行真空包裝，延長脆片保存時間。

1.2.2 分析方法

產品含油量測定:稱取烘干的板栗脆片，使用濾紙包好，放入索氏抽提器中，用石油醚抽提4 h左右，取出并旋轉蒸發再連燒瓶一起烘干。

其中:m，所取用的樣品凈質量;m1，圓底燒瓶質量;m2，燒瓶和油的質量。

脆度測定:質構儀法。測量使用探頭:P50。測量條件設定為探頭測前速度3 mm/s;測中速度0.5 mm/s;測后速度5 mm/s。觸發力為5 g。根據壓縮厚度(STRAIN)，設定為70%。2次壓縮間隔時間設定為3 s。

1.3 實驗設計

1.3.1 單因素實驗

單因素實驗過程中，除所進行的單因素外，其他因素的工藝參數固定。

(1)油炸溫度的影響。為了確定較適宜的油炸溫度，在油炸時間設定為20 min，油炸真空度為-0.095 MPa 下，分別將板栗片至于 80、85、90、95、100、105、110℃溫度下進行油炸處理，每組設3個重復。

(2)油炸時間的影響。為了確定較適宜的油炸時間，在油炸溫度為100℃，真空度為-0.095 MPa下，分別將辦理片至于5、10、15、20、25、30、35 min 下進行油炸處理，每組設3個重復。

(3)油炸真空度的影響。為了確定較適宜的真空度，在油炸溫度為100℃，油炸時間為15 min條件下，將板栗片分別至于-0.075、-0.08、-0.085、-0.09、-0.095 MPa下進行油炸處理，每組設3個重復。

1.3.2 響應面優化分析實驗

單因素試驗發現，以上3個因素對產品的影響十分顯著，選擇為試驗因素。根據單因素試驗結果，進行響應面和數據分析方法的試驗設計。

響應面法以較少的實驗次數和較短的時間對所選擇的實驗參數進行全面研究。根據Box-Benhnken的中心組合試驗設計原理［5］，選擇影響產品脆度(R1)和含油量(R2)的3個主要影響因素:油炸溫度(A)、油炸時間(B)、真空度(C)進行組合，以 -1、0、1代表自變量水平。實驗水平和編碼如表1。

表1 實驗因素與水平表Figure 1 Factors and Levels of texts

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果與分析

2.1.1 油炸時間對油炸板栗脆片品質的影響

圖1反映了在油炸過程中，隨著時間的延長，油炸時間對產品含油量和酥脆度的影響變化。如圖1所示，隨著時間的延長，產品含油量呈現出逐漸上升的趨勢，且在時間大于20 min后斜率明顯變大，含油量較高;隨著油炸時間延長，產品脆度先上升后下降。綜合兩者結果，確定油炸時間約在15 min較為合適。

圖1 油炸時間對脆度R1和含油率R2的影響Fig.1 The frying time influence on brittleness and oil content

2.1.2 油炸溫度對油炸板栗脆片品質的影響

圖2為油炸溫度對產品脆度和含油量的影響。如圖2所示，隨著油炸溫度的上升，產品酥脆度是先上升再平緩后下降;隨著溫度的上升，產品含油量是逐漸上升的，尤其溫度大于100℃后尤為明顯，含油量均大于13%。因此，油炸溫度確定在95℃左右較為合適。

圖2 油炸溫度對脆度R1和含油率R2的影響Fig.2 The frying temperature influence on Brittleness and Oil content

2.1.3 油炸真空度對油炸板栗脆片品質的影響

圖3顯示油炸過程中，真空度對油炸板栗脆片品質的影響。如圖3所示，隨著真空度越來越低，脆片脆度上升，尤其達到-0.085 MPa后，更是十分明顯，且脆度值較大;隨著真空度的增大，脆片含油量也逐漸增多，且在-0.08 MPa后就達到12%，真空度繼續下降到-0.09 MPa后趨于平緩。根據分析結果，確定真空度在-0.085～-0.09 MPa。

圖3 油炸真空度對脆度R1和含油率R2的影響Fig.3 The frying vacuum influence on Brittleness and Oil content

2.2 Box-Benhnken的中心組合設計試驗

試驗設計方案見表2，試驗號1～12是析因試驗，試驗號13～17是中心試驗。17個試驗點分為析因和零點，其中析因點為自變量取值在A、B、C所構成的三維頂點，零點為區域的中心點。多項式模型方程擬合可靠性由R2表達，其統計學上的顯著性由F值檢驗。影響因素的線性效應、平方效應及其交互效應的顯著性由模型系數的P值檢驗。

表2 真空油炸板栗脆片含油量和脆度的響應面設計方案及實驗結果Figure 2 Vacuum low-temperature frying crisp chestnut chips response values of R1and R2

低溫真空油炸板栗脆片的含油量和脆度的檢測結果如表2。采用Design-Expert.V.8軟件進行分析，3個因素經擬合后得到的脆度(R1)和含油量(R2)的回歸方程如下:

脆度(R1)=+24 752.14+2 523.31A+1 743.98B-2 023.04C-1 010.77AB-1 502.42AC-1 033.35BC-2 421.73A2-655.03B2-1 131.29C2

含油量(R2)=+9.49+1.81A+1.23B-1.28C+0.61AB-0.21AC-0.43BC+1.66A2+0.33B2+0.40C2

2個方程的R2值分別為0.9 742和0.9 811，都十分接近于1，說明通過二次回歸得到的脆片脆度值及含油量的模型與試驗擬合較好。建立的回歸整體模型均為極顯著(P＜0.01)，當“Prob ＞F”小于0.05時，即表示該項指標顯著。進一步對方程進行分析，其系數顯著性如表3、表4。

表3 R1脆度實驗結果方差分析表Figure 3 R1analytical results of Brittleness tests

由表3可知，實驗所建立的模型中，試驗模型極顯著(P ＜0.01)，失擬相不顯著(P=0.7115)。A、B、C、AC、A2都達到極顯著水平(P＜0.001)，且對響應值影響的大小依次為溫度＞真空度＞時間;AB、BC、C2均達到顯著水平(P＜0.05)。

表4說明，實驗所建立的模型中，試驗模型極顯著(P ＜0.01)，失擬相不顯著(P=0.357 8)。A、B、C、A2都達到極顯著水平(P＜0.001);其他交互作用也很明顯，除AC、B2外均達到顯著水平(P＜0.05)。各因素對含油率的影響值大小同表3一致。

表4 R2含油量實驗結果方差分析表Figure 4 R2analytical results of oil content tests

2.3 兩因素顯著交互作用對感官評分的影響

2.3.1 脆度R1各因素的交互作用

利用分析軟件DX.8做出以脆度為指標的3種因素交互作用的響應面圖。由圖4可知，隨著時間和溫度的增加，產品的脆度呈現逐漸上升然后趨于平穩，在時間為18～20 min，溫度為96～98℃時，脆度值(g)達到26 000以上，但是繼續增大，則又略下降，所以適當的增大油炸時間和溫度有利于產品品質;隨著真空度降低和溫度的上升，產品脆度越來越好，當真空度在-0.095 MPa以下，溫度大于95.5℃時，產品脆度最好;當真空度和時間持續減少和延長，脆度值上升，在-0.085 MPa以下，油炸時間大于15.5 min時，產品脆度在最高范圍內。可見，脆度值相關各因素交互作用明顯，尤其以真空度和溫度(AC)為極顯著，時間與溫度(BC)、時間與真空度(AB)也均為顯著性關系。

圖4 R1=f(A，B)、f(A，C)、f(B，C)的響應面圖Table 4 R1=f(A，B)、f(A，C)、f(B，C)Response Surface

2.3.2 含油量R2各因素的交互作用

利用分析軟件DX.8做出以含油量R2為指標的3種因素交互作用的響應面圖。由圖5可知，隨著時間和溫度的增加，產品的脆度呈現先降低后上升的趨勢，在時間不大于19 min，溫小于98℃時，含油量低于10%，所以控制時間和溫度不宜過長和過高，否則會增加產品的含油率;真空度逐漸降低，油炸溫度上升的過程中，產品含油率也是呈現先低水平后上升的趨勢，尤其溫度的上升對品質影響較大，當真空度在-0.075～-0.09 MPa，溫度小于96℃時，產品含油量在較低范圍內;隨著真空度的減少和時間的延長，產品的含油率從平穩到逐漸增大，說明適當的提高或者延長是有助于提高品質，但真空度過低或者時間過長都會產生不利的影響。當真空度在-0.095 MPa以下，油炸時間在15 min左右時，產品含油量在最適宜范圍內。

圖5 R2=f(A，B)、f(A，C)、f(B，C)的響應面圖Table 5 R2=f(A，B)、f(A，C)、f(B，C)Response Surface

3 結論

單因素試驗說明油炸溫度、油炸時間、油炸真空度對油炸板栗脆片的品質影響十分顯著。通過響應面法分析優化，經過DX.8軟件分析，得到油炸板栗脆片的最佳工藝條件為油炸溫度為94.93℃，油炸時間為14.82 min，油炸真空度為-0.09 MPa。在此條件下進行平行試驗得到 R1值為24 379.8，R2值為9.53%，與模擬值24 690.5和9.444 53%接近，說明擬合度較好，模型可靠性高。分析結果顯示在油炸過程中溫度和真空度對產品脆度具有極顯著的交互作用，時間與溫度和真空度之間也有顯著性交互作用;溫度和時間對于含油量也有顯著的交互作用。為了方便生產，可采用溫度95℃，時間15 min。

［1］ 王磊.低糖板栗果脯加工工藝的研究［D］.合肥:合肥工業大學，2008:1-3.

［2］ 梁麗松.板栗糯性質地的物質基礎研究［D］.北京:北京林業大學，2011:15-17.

［3］ 李榮林.板栗的營養與加工［J］.江蘇食品與發酵，2000(3):38-40.

［4］ Alvarez M D，Morillo M J，Canet W.Characterization of the frying process of fresh and blanched potato strips using response surface methodology［J］.Eur Food Res Technol，2000，211:326-335.

［5］ 楊抑.響應面分析法對油炸香芋片的工藝優化［J］.食品與機械，2009，25(1):46-50.