干燥方式對方便橡子粉皮老化特性影響的研究

李本姣,程亞嬌,秦春青,劉金枝,任 亭,黃 可,劉 雄

(1.西南大學食品科學學院,重慶 400715;2.達州市農業科學研究院,四川達州 635000)

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干燥方式對方便橡子粉皮老化特性影響的研究

李本姣,程亞嬌,秦春青,劉金枝,任 亭,黃 可,劉 雄

(1.西南大學食品科學學院,重慶 400715;2.達州市農業科學研究院,四川達州 635000)

控制粉皮老化度是生產高品質方便粉皮的關鍵。本文以紅外分析儀、X-射線衍射儀、快速黏度分析儀分析研究不同干燥方式對方便橡子粉皮老化特性的影響,并采用掃描電子顯微鏡對粉皮的微觀結構進行了研究和評價。結果表明:與熱風干燥相比,熱風-微波聯合干燥時粉皮的碘呈色度顯著升高(p<0.05)、紅外吸光度和回生值顯著降低(p<0.05)、結晶度也呈降低的趨勢。粉皮微觀結構更加松散,孔洞較大。熱風-微波聯合干燥時粉皮的老化程度較低。

方便橡子粉皮,干燥方式,老化特性,微觀結構

橡子是殼斗科植物橡樹果實的俗稱,但不包括人工培育的板栗。我國橡子資源十分豐富,有7屬(青岡屬、水青岡屬、栲屬、石櫟屬、櫟屬、三棱櫟屬和栗屬)301種[1],廣泛分布于溫帶和亞熱帶。橡樹種植面積高達1.33×107～1.67×107hm2,橡子年產量高達600～700萬噸[2]。本文實驗材料為西南地區常見的青岡櫟橡子。青岡櫟是殼斗科(Fagaceae)青岡屬(Cyclobalanopsis Oerst.)的常綠喬木,亦稱鐵櫟、青栲、細葉桐等,營養成分十分豐富,除含有淀粉、蛋白質、油脂等基本成分外,還含有單寧、黃酮等功能性成分,具有較高的藥用價值,廣泛的用于抗氧化[3]、清除自由基[4]、抗腫瘤和抗癌[5]等。傳統的利用橡子加工的食品主要是橡子涼粉、糕點、豆腐、橡子醬等鮮濕的具有地方特色的產品,保質期較短,不便于長途運輸。因此,利用橡子生產方便橡子粉皮有十分重要的意義。

方便橡子粉皮最主要的評價指標為復水性[6]。研究表明,方便食品的復水性與原料淀粉的老化度密切相關[7],老化度又與方便食品的干燥方式息息相關[8-9]。目前方便食品最主要的干燥方式仍然是油炸法干燥,該法干燥速率快、淀粉老化程度較小、成品品質較好,但是存在成品油脂含量較高、營養物質損失較多、保質期較短等缺點,不能滿足人們對綠色、環保、健康、營養的方便食品的需求。因此,采用新型的干燥方法干燥方便食品是研究的熱點和重點。目前應用最多的干燥干法有:熱風干燥、微波干燥以及熱風-微波聯合干燥[10-12]等。但是,人們側重的是對干燥工藝的研究,而干燥方式對方便食品老化特性影響的報道甚少。趙思明[13]研究了方便米飯干燥過程中淀粉的老化機制及模型,結果表明,干燥過程中淀粉的老化可用“兩區域”和級分分離模型來解釋。

因此,本文對比研究了熱風干燥、熱風-微波定功率干燥和熱風-微波變功率干燥對方便橡子粉皮老化特性的影響,以期為方便橡子粉皮的加工提供理論依據和技術參考,這對于開發有保健功能的方便粉皮具有十分重要的現實意義,也可在提高橡子綜合利用率的同時推動地方經濟的發展。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

青岡櫟橡子仁 襄陽三珍食品有限公司;精制紅薯淀粉 當陽龍之泉農業發展有限公司;魔芋精粉、黃原膠、復合磷酸鹽、氯化鈣 均為食品級,鄭州升達食品添加劑有限公司;氯化鈉,食品級 重慶市鹽業(集團)有限公司;碘、碘化鉀、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀 均為分析純,成都市科龍化工試劑廠。

LA2003A電子分析天平 上海精天科技股份有限公司;DHG-9070A電熱恒溫鼓風干燥箱 上海精宏實驗設備有限公司;EG823LA6-NR微波爐 廣東美的微波爐有限公司;SDHC9E15-210電磁爐 浙江蘇泊爾有限公司;FW100高速粉碎機 天津市泰斯特儀器有限公司;RVA-Ezi快速黏度分析儀 瑞典Perten儀器公司;Nicolet 6700傅里葉變換紅外光譜儀 美國Nicolet公司;XRD-7000X-射線粉末衍射儀 日本島津公司;JSM-6510LV掃描電子顯微鏡 日本電子;UV-2450分光光度計 日本島津公司;SHA-B恒溫水浴振蕩器 金壇市華歐實驗儀器廠。

1.2 實驗方法

1.2.1 方便橡子粉皮的制作流程及操作要點 10 g紅薯淀粉,用10 mL 65 ℃的熱水溶解→加入剩余的紅薯淀粉、橡子全粉和添加劑,攪打成糊→沸水沖成稀糊→稱取適量于平盤→電磁爐上隔水蒸3 min→室溫晾涼→揭皮→切片→干燥→成品

操作要點:(1)當用65 ℃的熱水對紅薯淀粉進行預糊化時應不斷的攪拌,避免紅薯淀粉結塊。(2)當加入剩下的原料和添加劑后,應充分攪拌,使添加劑和原料混合均勻;(3)當用沸水沖成稀糊時,應慢慢的加入沸水并不斷攪拌,防止糊化不均勻,從而影響產品的品質;(4)將盛有稀糊的平盤放入電磁爐上隔水蒸煮時,一定要保證盤放平,以免粉皮厚薄不均勻,此時粉皮的厚度為2.5 mm;(5)揭皮時動作要慢,以免粉皮破裂;(6)揭皮后將粉皮切成15 cm長、0.5 cm寬的長條,此時的粉皮即為方便橡子粉皮鮮樣。(7)根據設計的干燥方法對鮮樣進行干燥。(8)干燥好的成品應及時密封包裝,防止吸潮。

1.2.2 干燥方法

1.2.2.1 熱風干燥 將切好后的粉皮放在鐵絲網上于恒溫鼓風干燥箱內進行干燥,熱風干燥溫度分別為:50、60、70、80、90 ℃,干燥時間分別為:220、180、120、110、100 min,干燥前稱量粉皮的質量,干燥期間每隔10 min對粉皮翻面后繼續干燥,干燥結束后對粉皮進行稱重,此時的粉皮即為不同熱風干燥溫度下干燥的方便橡子粉皮成品。

1.2.2.2 熱風-微波(定功率)干燥 將切好后的粉皮放在鐵絲網上于80 ℃的恒溫鼓風干燥箱內進行干燥,干燥前稱量粉皮的質量,干燥期間每隔10 min對粉皮翻面后繼續干燥,45 min后將粉皮進行微波干燥。微波功率為80 W,干燥期間每隔1 min對粉皮翻面后繼續干燥,21 min后對粉皮進行稱重,此時的粉皮即為熱風-微波(定功率)干燥的方便橡子粉皮成品。

1.2.2.3 熱風-微波(變功率)干燥 將切好后的粉皮放在鐵絲網上于80 ℃的恒溫鼓風干燥箱內進行干燥,干燥前稱量粉皮的質量,干燥期間每隔10 min對粉皮翻面后繼續干燥,45 min后將粉皮進行微波干燥。微波功率為80 W,干燥期間每隔1 min對粉皮翻面后繼續干燥,9 min后轉入微波功率為160 W的微波爐中繼續干燥,6 min后對粉皮進行稱重,此時的粉皮即為熱風-微波(變功率)干燥的方便橡子粉皮成品。

經過以上三種干燥方法干燥后,粉皮的含水量均在9.5%左右(研究結果另文發表),此時即為方便橡子粉皮成品,粉碎后過100目篩,并密封包裝用于老化性質的測定。

1.3 實驗指標的測定

1.3.1 方便橡子粉皮碘呈色度的測定 方便橡子粉皮碘呈色度的測定可參照方便粉絲的方法(GB/T 23783-2009)進行測定。準確稱取經石油醚脫脂、研磨、過篩(孔寬0.156 mm)后的樣品1.000 g,放于150 mL的三角瓶中,加入20.0 mL蒸餾水,置于(50±1) ℃恒溫振蕩水浴鍋中振蕩。30 min后取出搖勻倒入100 mL離心管中,然后以3000 r/min的轉速離心10 min。然后用移液槍取1 mL上清液放在50 mL容量瓶中,再加入pH5.8的磷酸二氫鉀-磷酸氫二鉀緩沖溶液5.0 mL、0.05 mol/L的碘-碘化鉀溶液1.0 mL,用蒸餾水定容至50 mL并搖勻。同時取1.0 mL蒸餾水代替上清液制備空白溶液。最后用分光光度計在570 nm波長下測定吸光度。方便橡子粉皮的糊化度可用碘呈色度(IOD)來表示,碘呈色度計算公式如下所示:

碘呈色度(IOD)=2×A

式中:2表示稀釋倍數;A表示吸光度。

1.3.2 方便橡子粉皮紅外吸光度的測定 方便橡子粉皮紅外吸光度的測定可采用Nicolet 6700型傅里葉變換紅外光譜儀[14]。具體的方法為:將經過不同干燥方式加工后所得的粉皮成品粉碎,通過溴化鉀壓片法制取樣品薄片后再進行紅外光譜掃描。掃描條件為:波段范圍450～1300 cm-1,掃描分辨率4 cm-1,掃描整合頻譜32倍。

1.3.3 方便橡子粉皮RVA特性的測定 快速黏度分析儀(RVA)可測定淀粉類食品在加溫膨脹過程中黏度的變化,也可測得降溫時的跌落值和回生值,跌落值反映了淀粉的熱糊穩定性、回生值反映了淀粉的冷糊穩定性和老化趨勢[15]。具體操作方法如下:準確稱取2.500 g粉末狀樣品于鋁罐中,加入25 mL蒸餾水,放入攪拌器后將鋁罐放入RVA測定儀中,選擇儀器中自帶的標準模式一進行測定,每個樣品測定3次,結果取平均值。

1.3.4 方便橡子粉皮X-射線衍射的測定[16]取少量方便橡子粉皮粉末樣品,置于含有飽和碳酸氫鈉的相對濕度為75%的密閉容器中24 h。然后取少量樣品于樣品盤中,用玻片將樣品鋪平壓實形成一個平面,再在X-射線衍射儀中進行測定。測定條件為:電壓40 kV、電流40 mA、掃描范圍衍射角(2θ)4-50°,掃描速度 4 °/min、掃描步長0.02°,每個樣品測定三次。

1.3.5 方便橡子粉皮掃描電子顯微鏡的測定[17]用液氮冷凍脆斷制樣法將干燥后的方便橡子粉皮制出整齊的橫截面,再用特定的雙面膠帶固定在樣品臺上,斷面朝上。經自動噴金器鍍金后,在掃描電子顯微鏡下觀察粉皮的內部組織微觀結構并拍照。

1.4 數據處理

測定結果用origin8.1進行數據處理,采用SPSS Statistics軟件對結果進行統計分析,實驗數據以平均值±標準差形式表示;各組結果采用Duncan顯著性差異測驗進行單向方差分析,取95%置信度(p<0.05)。

2 結果與討論

2.1 干燥方式對方便橡子粉皮碘呈色度的影響

碘呈色度(又稱糊化度)簡稱IOD,是指方便面中淀粉熟化的程度,其內涵是β-淀粉轉化為α-淀粉的程度,它是衡量方便面復水性能的重要指標。方便面行業標準中規定碘呈色度≥1.0,IOD值越高,淀粉α化程度越高,方便面越易復水和口感越好。

干燥方式對方便橡子粉皮碘呈色度的影響如圖1所示。由圖1可知,干燥過程中,熱風干燥溫度和微波干燥功率對方便橡子粉皮的碘呈色度影響顯著。這可能是因為高溫抑制了淀粉的老化;其次,干燥溫度和微波功率直接影響干燥速率,干燥速率又對淀粉的老化影響非常大。干燥速率小,干燥緩慢,粉皮中已經糊化的淀粉分子有更多的時間去取向排列,從而促進老化;相反,干燥速率大,方便橡子粉皮的含水量迅速降低,可使淀粉的不定型結構固定下來,從而抑制淀粉的老化。同時,食品中淀粉易發生老化現象的含水量為30%～60%,當含水量<10%或>60%時,則不易發生老化現象。因此,干燥速率大,粉皮中的含水量可迅速通過30%～60%的區帶,從而抑制粉皮中淀粉的老化,提高方便橡子粉皮的碘呈色度。

圖1 不同干燥方式對方便橡子粉皮碘呈色度的影響Fig.1 Effect of different drying method on the IOD of convenience acorn vermicelli

通過圖1可知:當溫度為50、60 ℃時,隨著熱風干燥溫度的增加,方便橡子粉皮的碘呈色度增加不顯著(p<0.05);而溫度為70、80、90 ℃時,粉皮的碘呈色度無顯著性差異(p>0.05);但是,當溫度超過70 ℃時,碘呈色度大于1,表明此時方便橡子粉皮的糊化度較大即老化較小。研究表明,方便粉絲的老化與復水性呈負相關即老化越大復水性越小[18];復水性又與口感密不可分:復水性太小,食物過硬、彈性過大;復水性太大,食物太軟,失去了粉皮爽滑Q彈的特點,不符合加工的品質要求。隨著微波干燥功率的增加,方便橡子粉皮的碘呈色度顯著增加(p<0.05),并且都大于1,這可能是因為微波干燥的速度快,粉皮含水量下降也快,粉皮在高水分的時間較短,從而抑制了方便橡子粉皮中淀粉的返生,提高粉皮的碘呈色度,進而提高方便橡子粉皮的復水性。熱風干燥和熱風-微波聯合干燥相比,聯合干燥時粉皮的碘呈色度顯著大于熱風干燥(p<0.05),這可能是因為微波干燥速率快,同時,微波具有微膨化的作用,因此,粉皮的碘呈色度即糊化度大。

2.2 干燥方式對方便橡子粉皮紅外吸光度的影響

干燥方式對方便橡子粉皮紅外吸光度的影響如圖2和圖3所示。由圖2可知,隨著熱風干燥溫度的增加,方便橡子粉皮的紅外吸光度值顯著降低(p<0.05);80 ℃和90 ℃時,粉皮的紅外吸光度無顯著性差異(p>0.05);隨著微波干燥功率的增加,粉皮的紅外吸光度值也顯著降低(p<0.05)。這可能是因為熱風溫度高、微波功率大時,干燥速率快,粉皮很快就達到所需的水分含量,從而使得淀粉分子不容易聚集老化,因此,紅外吸光度值不斷降低。

表1 不同干燥方式對方便橡子粉皮RVA特性的影響

圖2 不同干燥方式對方便橡子粉皮紅外吸光度的影響Fig.2 Effect of different drying method on the infrared absorbance of convenience acorn vermicelli

圖3 不同干燥方式對方便橡子粉皮紅外吸光度的影響Fig.3 Effect of different drying method on the infrared absorbance of convenience acorn vermicelli

注:用LSD法進行多重比較。同一列中標有不同小寫字母者表示組間差異顯著(p<0.05);標有相同小寫字母者表示組間差異不顯著(p>0.05)(n=3)。紅外光譜(FT-IR)可以檢測淀粉構型和晶體相關化學鍵的振動頻率變化[19]。IR在1047 cm-1的吸收代表了淀粉結晶區的結構特征,反映了淀粉短程分子內的有序結構;1022 cm-1的吸收則代表了淀粉無定型區的結構特征,反映了淀粉大分子的無規則線團結構。兩者的比值表示淀粉有序和無序結構的比例,其值越大,淀粉顆粒的結晶程度越大,老化程度越大[20],反之亦然。由圖3可知,粉皮經過不同的干燥方式干燥后,淀粉的特征吸收峰未發生明顯變化,這可能是因為干燥不能導致淀粉分子結構的改變。

2.3 干燥方式對方便橡子粉皮RVA特性的影響

干燥方式對方便橡子粉皮RVA特性的影響如表1所示。由表可知,隨著熱風干燥溫度的增加,峰值黏度、峰谷黏度、最終黏度和回生值均顯著降低(p<0.05),糊化溫度顯著升高(p<0.05),而跌落值呈升高的趨勢。隨著微波干燥功率的增加,峰值黏度、峰谷黏度和回生值均降低,但無顯著性差異(p>0.05),最終黏度顯著降低(p<0.05),糊化溫度和跌落值升高(p<0.05)。熱風干燥和熱風-微波聯合干燥相比,聯合干燥的回生值顯著降低(p<0.05),如當采用聯合干燥時,粉皮的回生值比熱風干燥50 ℃時降低了26.91%。在RVA分析中,跌落值反映了淀粉的熱糊穩定性,隨著熱風干燥溫度和微波干燥功率的增加,粉皮的跌落值不斷升高,表明糊化溶脹后淀粉顆粒的強度小,易破裂,導致其熱糊穩定性不好,熱糊穩定性差,粉皮的煮沸損失大、口感不好。回生值反映了淀粉的冷糊穩定性和老化趨勢,回生值越大,粉皮的老化程度越大,隨著熱風干燥溫度和微波干燥功率的增加,粉皮的回生值不斷降低,冷糊穩定性不斷提高,表明粉皮的老化程度降低。

2.4 干燥方式對方便橡子粉皮結晶度的影響

方便橡子粉皮屬于淀粉類食品,可通過測定淀粉的結晶情況來反映粉皮的老化程度。本實驗采用X射線衍射儀對不同干燥方式方便橡子粉皮的晶型結構進行分析,從而從分子角度研究方便橡子粉皮的老化特性。不同干燥方式對方便橡子粉皮結晶度的影響結果如圖4所示。

圖4 干燥方式對方便橡子粉皮結晶度的影響Fig.4 Effect of different drying method on the crystallinity of convenience acorn vermicelli注:圖中(1)、(2)和(3)分別為熱風溫度為70 ℃干燥、熱風-微波(定功率)干燥和熱風-微波(變功率)干燥時粉皮的衍射圖。

由圖可知,當方便橡子粉皮處于熱風溫度70 ℃的條件下干燥時,在17.04 °和19.50 °處出現衍射峰。研究表明,2θ=17°時出現的衍射峰主要是由無定型區域的支鏈淀粉片段形成的,是典型的B型結晶;2θ=20°時出現的衍射峰主要是由直鏈淀粉與脂質形成的復合物結晶形成的,是典型的Vh型結晶。所以,此時粉皮中的淀粉結晶度較大,亦即老化較大。由圖4又可知,(1)中方便橡子粉皮有尖峰衍射峰,主要是由線度大的微晶晶粒引起的,(2)和(3)中均無明顯的尖峰衍射峰,呈現出典型的的彌散衍射圖譜,主要是由短程有序的非晶結構引起的,由此說明:熱風-微波聯合干燥可使方便橡子粉皮內淀粉晶體的晶格有序化程度不斷下降,無定型化程度逐漸上升。(2)和(3)相比,雖然均為明顯的衍射峰,但是(2)比(3)的衍射強度要大,因此,結晶度(2)大于(3),這可能是由于(3)的后期微波功率較大,水分能很快蒸發而不會引起淀粉分子的遷移聚集。由此可知,隨著微波干燥的加入、微波功率的增大,方便橡子粉皮的α化程度越大,老化越小。

2.5 干燥方式對方便橡子粉皮微觀結構的影響

掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope,SEM)具有分辨率高、立體感強等優點,特別是它可基于表面成像原理對樣品的微觀結構進行直觀獨到的分析,因此,SEM廣泛用于樣品微觀結構的研究。本實驗主要探究的是經不同干燥方式干燥后方便橡子粉皮內部微觀結構的變化,因此,利用SEM對熱風干燥溫度為70 ℃、熱風-微波(定功率)干燥、熱風-微波(變功率)干燥這三種干燥方式的粉皮進行了觀察,結果如圖5所示。

圖5 干燥方式對方便橡子粉皮微觀結構的影響Fig.5 Effect of different drying method on the microstructure of convenience acorn vermicelli

從圖5可知,方便橡子粉皮在熱風溫度為70 ℃的條件下干燥時,粉皮內部結構較緊密、孔洞少又小,這可能是因為粉皮處于70 ℃的熱風干燥時,干燥后期由于溫度梯度和濕度梯度方向相反,干燥速率較慢,水分只能緩慢的從粉皮內部遷移至表面再蒸發,水分不能快速的沖破粉皮表面形成均勻的致密的孔洞,所以此時粉皮結構較結實和緊密;隨著微波的加入(圖b和圖c),粉皮內部的微觀結構越來越松散,孔洞較大,這是因為微波干燥時溫度梯度和濕度梯度方向相同,水分可快速的沖破粉皮表面蒸發,從而使粉皮形成大量的細小的孔洞;由圖b和圖c又可知,隨著微波功率的增加,粉皮的微觀結構越松散,孔洞越大,這可能是因為干燥后期隨著微波功率的增加,方便橡子粉皮出現微膨化的現象。

3 結論

本文以橡子全粉和精制紅薯淀粉為原料制作成粉皮,經干燥后即可得成品粉皮。主要系統的研究了熱風不同溫度干燥、熱風-微波定功率干燥和熱風-微波變功率干燥對粉皮老化特性的影響,研究發現:與熱風干燥相比,熱風-微波聯合干燥時粉皮的碘呈色度顯著升高(p<0.05)、紅外吸光度和回生值顯著降低(p<0.05)、結晶度也呈降低的趨勢。微觀結構掃描顯示:熱風干燥時,粉皮內部結構較緊密,孔洞少又小;熱風-微波聯合干燥時,由于微波的加入,使得方便橡子粉皮發生微膨化,從而內部結構較松散。因此,粉皮采用熱風-微波聯合干燥時老化程度較小,品質較好。

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Effects of different drying methods on the retrogradation property of convenience acorn vermicelli

LI Ben-jiao1,2,CHENG Ya-jiao1,QIN Chun-qing1,LIU Jin-zhi1,REN Ting1,HUANG Ke1,LIU Xiong1,*

(1.College of Food Science,Southwest University,Chongqing 400715,China;2.Dazhou Agricultural Science and Research Institute,Dazhou 635000,China)

Control retrogradation is key to producing high quality convenience acorn vermicelli. In this paper,Infrared analysis(FI-RT),X-ray diffraction(XRD)and Rapid viscosity analyzer(RVA)were utilized to analyze the effects of drying methods on retrogradation property of convenience acorn vermicelli,and then it was characterized by Scanning electron microscope(SEM)to analyze and value its microstructure. The results showed that compared to the hot air drying,the index of the hot-microwave drying as IOD decreased significantly(p<0.05),infrared absorbance and retrogradation value increased significantly(p<0.05),crystallinity tended to decreased. The microstructure more loosely,holes more larger. Therefore,hot-microwave dried products showed the lower degree of retrogradation.

convenience acorn vermicelli;drying methods;retrogradation property;microstructure

2016-03-08

李本姣(1990-)，女，碩士研究生，研究方向：現代食品加工理論與技術，E-mail：476236119@qq.com。

*通訊作者:劉雄(1970-)，男，博士，教授，研究方向：碳水化合物功能與利用、食品化學與營養學，E-mail：476236119@qq.com。

重慶特色農產品產業協同創新與關鍵技術攻關,重慶市科委集成示范項目(cstc2012jcsf-jfzh0033)；社會事業與民生保障科技創新專項——薯類食品安全加工技術研究與應用(cstc2015shms-ztzx0113)。

TS217.1

A

1002-0306(2016)20-0000-00

10.13386/j.issn1002-0306.2016.20.000