添加成分對外裹糊流變性能及外裹糊魚塊油炸過程油脂滲透的影響

王玉環，陳季旺,2,*，翟金玲，王海濱,2，廖 鄂,2，夏文水,3，熊幼翎

（1.武漢輕工大學食品科學與工程學院，湖北 武漢 430023；2.大宗糧油精深加工教育部重點實驗室（武漢輕工大學），湖北 武漢 430023；3.江南大學食品學院，江蘇 無錫 214122）

油炸外裹糊食品是將肉類、蔬菜和奶酪等裹上外裹糊和面包糠后炸制的一大類風味食品，深受消費者喜愛[1-3]。油炸過程中，外裹糊形成的殼增強了感官品質（外觀、顏色、酥脆度等），減少了水分損失，使得油炸外裹糊食品外酥里嫩[3-5]。但是油炸外裹糊食品的油脂含量較高，可達到整個食品質量的三分之一，長期攝取會引起肥胖，導致各種心血管疾病，降低油炸外裹糊食品油脂含量的方法已成為研究的熱點[4,6-7]。

研究人員報道了許多降低油炸食品油脂含量的方法，例如，改進油炸工藝參數、改變食品表面特性、精準監測油炸溫度和油脂的降解，以及在油炸食品表面應用可食用的物理屏障[5-6]。由于能夠控制油炸食品的物理和機械特性，應用可食用凝膠層降低油炸外裹糊食品中的油脂含量已有較多報道[1,4]。目前的研究證明在外裹糊中添加親水膠體、蛋白質和膳食纖維，能明顯減少油炸外裹糊食品中的油脂含量，例如，油炸雞塊[8]、油炸雞腿[9]、油炸魚塊[10]、油炸魷魚圈[11]。外裹糊的流變性能對油炸外裹糊食品的品質至關重要，直接影響外殼的感官品質[12-14]。親水膠體、蛋白質和膳食纖維也被廣泛添加到外裹糊中，用于減少外裹糊黏度的變化、增加裹糊率，提高外殼的酥脆性[15-20]。

本課題組前期的研究顯示，外裹糊中分別添加0.4%黃原膠、2%大豆纖維、4%乳清蛋白，能明顯改善油炸外裹糊魚塊的食用品質，降低油脂含量[21-23]。然而，這些成分如何影響外裹糊的流變性能，由此產生的對外裹糊魚塊深度油炸過程油脂滲透的影響機制仍不清楚。因此，本實驗將分別添加黃原膠（0.4%）、大豆纖維（2%）、乳清蛋白（4%）的外裹糊制作油炸外裹糊魚塊，通過測定外裹糊的黏性模量（G”）和彈性模量（G’）以及油炸外裹糊魚塊的水分和油脂含量、微觀結構、蘇丹紅染色水平和油脂分布，探討這些成分對外裹糊流變性能及外裹糊魚塊深度油炸過程油脂滲透的影響，以期為低脂油炸外裹糊魚制品的生產提供科學指導。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鮮活草魚（約1.5 kg/尾）、大豆油、食鹽和茶葉市購；中筋小麥粉 武漢市太陽行食品有限責任公司；玉米淀粉（淀粉含量90.1%，干基） 山東金城股份有限公司；面包糠（粒徑＜2 mm） 無錫金皇花食品有限公司；黃原膠（BP9270，食品級） 淄博中軒生化有限公司；大豆纖維（不溶性纖維65.8%，干基） 陜西慈緣生物科技有限公司；乳清蛋白（蛋白質81.48%，干基） 河南盛之德商貿有限公司；蘇丹紅B 上海亨代勞生物有限公司；尼羅紅 美國Sigma公司。

1.2 儀器與設備

DHR-2動態流變儀 美國TA公司；S-3000N型掃描電子顯微鏡 日本Hitachi公司；UV-2100紫外分光光度計 上海尤尼柯儀器公司；Cryotome E冷凍切片機美國Thermo公司；FV1200快速激光共聚焦掃描顯微鏡日本奧林巴斯公司。

1.3 方法

1.3.1 外裹糊魚塊的制作

鮮活草魚去鱗、去皮、去頭、去尾和去內臟，清洗切塊（6 cm×1.5 cm），-20 ℃冷凍備用。將0.4%黃原膠、2%大豆纖維以及4%乳清蛋白分別加到基本外裹糊中（中筋小麥粉60 g、玉米淀粉40 g、泡打粉1 g、食鹽2 g），然后加入98 g去離子水，使用精密攪拌機以2 000 r/min的速率攪拌10 min，調制成均勻的糊。

將冷凍的草魚塊室溫解凍，并修整至大小厚薄基本相同（4 cm×1.5 cm×2 cm），每塊質量為（10±1） g。用2%的茶液以固液質量比1∶1浸泡脫腥2 h，然后加入3%的食鹽腌制30 min。取處理好的魚塊放入混合均勻的糊中，使魚塊表面與糊全部接觸，浸沒10 s后緩慢取出，瀝淋15 s，再放入糊中二次裹糊。將2 次裹糊的魚塊取出，當糊不成股滴下時將魚塊放入面包糠中，使面包糠均勻覆蓋在外裹糊魚塊的表面。

1.3.2 油炸過程

將新鮮的大豆油或添加蘇丹紅B的大豆油倒入油炸鍋，加熱到180 ℃。將外裹糊魚塊放入大豆油中油炸60 s，取出油炸好的魚塊，置于不銹鋼濾網中自然瀝去表面多余的油脂，室溫冷卻60 min。測定4 種油炸外裹糊魚塊（對照組外裹糊中未添加黃原膠、大豆纖維或乳清蛋白）的水分含量和油脂含量，觀察微觀結構和油脂分布。

1.3.3 外裹糊的流變性能

采用動態流變儀測定4 種外裹糊的流變性能，參照Chen等[10]的方法并稍作修改。取2.5 mL外裹糊放在60 mm 2°角錐板上，測量間隙設為66 μm，蓋上防氣逸散罩減少水分蒸發。在1.0%張力、1.0 Hz轉動頻率、溫度變化范圍為0～80 ℃的條件下，以2 ℃/min進行溫度掃描，記錄損失模量或黏性模量（G”）、儲存模量或彈性模量（G’）及損耗正切值（tanδ=G”/G’）。G”表示黏性模量，G’表示彈性模量，tanδ表示損耗正切值，每個樣品測3 次平行，取平均值。

1.3.4 水分含量的測定

參照GB 5009.3—2016《食品中水分的測定》[24]測定油炸外裹糊魚塊外殼和魚塊的水分含量。

1.3.5 油脂含量的測定

油炸外裹糊魚塊的表面油脂、表面滲透油脂測定參考Bouchon等[25]的方法并稍作修改。

表面油脂的測定：在250 mL干凈燒杯中加入150 mL石油醚，將油炸外裹糊魚塊放入溶劑中沖洗10 s，再轉入250 mL圓底燒瓶中（恒定質量m1），采用旋轉式蒸發儀蒸發石油醚，然后將圓底燒瓶放入105 ℃烘箱中干燥至恒定質量m2，表面油脂質量m=m2-m1。

表面滲透油脂的測定步驟如下：

1）在大豆油中添加蘇丹紅B配制成不同質量濃度（0.40、0.50、0.55、0.60、0.70 g/L）的蘇丹紅油溶液，30 ℃攪拌24 h直到蘇丹紅B完全溶解。用石油醚以體積比稀釋20 倍，然后用紫外-可見分光光度計在510 nm波長處測吸光度。以質量濃度為縱坐標，吸光度為橫坐標做標準曲線，根據標準曲線計算蘇丹紅油液的質量濃度ρ1。

2）將已經除去表面油脂的油炸外裹糊魚塊剪碎放入濾紙筒內，添加150 mL石油醚到已稱質量的250 mL圓底燒瓶中，在47 ℃恒溫水浴中用索式抽提法抽提近8 h，用旋轉蒸發儀蒸發石油醚。將圓底燒瓶放入105 ℃的烘箱中干燥至恒定質量，得到除去表面油脂的油炸外裹糊魚塊油脂（m0）。將此油脂用石油醚以體積比稀釋20 倍，在510 nm波長處測吸光度。根據標準曲線計算對應的蘇丹紅油液的質量濃度ρ2，得出表面滲透油脂的質量m，按式（1）計算：

1.3.6 微觀結構的觀察

參考Zeng Heng等[20]的方法并稍做修改。取油炸外裹糊魚塊，用不銹鋼刀從外殼和魚塊交界面切出2 mm×2 mm×1 mm立方體形狀的平整薄片，采用CO2臨界點干燥法處理切下的薄片，即先用2.5%的戊二醛及pH 7的磷酸鹽緩沖液（phosphate buffered saline，PBS）固定2～3 h，然后用PBS洗滌3 次，每次洗滌時間10～15 min，再分別用30%、50%、70%、90%、100%的乙醇溶液進行脫水處理5～10 min，最后用無水乙醇和醋酸異戊酯置換5～10 min。采用掃描電子顯微鏡觀察，將電鏡載物臺放入鍍金器中高溫噴碳鍍金，設定加速電壓15 kV，掃描薄片表面結構，將薄片放大500 倍掃描拍照。

1.3.7 蘇丹紅染色實驗

將0.75 g蘇丹紅B加入1.5 L大豆油中，加熱油至60 ℃，維持4 h，使蘇丹紅B和油充分混合[26]。將外裹糊魚塊放入蘇丹紅染色油中油炸，室溫冷卻，從外殼與魚塊的交界處切出5 mm×3 mm×3 mm的平整薄片，光學顯微鏡觀察染色結果，放大倍數4。

1.3.8 油脂分布

參考Adedeji等[27]的方法稍作修改。在10 mL丙酮中溶解1 mg尼羅紅，配制成0.01%染液。在-20 ℃下用冷凍切片機從油炸外裹糊魚塊表面切下0.5 cm×0.5 cm×8 μm立方體形狀的平整薄片，并固定在顯微鏡載玻片上，滴適量染液在4 ℃條件下染色3 h。染色后用抗熒光猝滅劑封片，用激光共聚焦掃描顯微鏡對染色薄片觀察，放大倍數10。具體參數為：掃描模式像素1 024×1 024；掃描速度400 Hz；線頻0.14 Hz；尼羅紅激發波長543 nm；發射波長638～768 nm。

1.4 數據處理

采用Excel軟件、Origin軟件和SPSS軟件處理和分析所有數據。其中方差分析采用ANOVA，顯著性分析采用Duncan檢驗。

2 結果與分析

2.1 外裹糊的流變性能

G”可用于測定每一次振蕩耗散和損失的能量；G’可用于測定每一次振蕩儲存和恢復的能量；tanδ為G”與G’的比值。當tanδ值大于1時，說明是一種液體狀態[28]。從圖1A可以看出，4 種外裹糊G”值的變化趨勢基本相同，呈現略減小又急速增大然后趨于穩定的變化，并出現了3 個明顯的階段。第1階段外裹糊的G”值呈現特別緩慢的減小趨勢，說明隨著溫度的升高，分子間的布朗運動加劇，分子間距離增大，流動阻力降低[10]。此時，外裹糊未開始固化，處于較柔軟狀態且具有一定的流動性，外裹糊中的水分輕微蒸發；第2階段由于蛋白質的變性和淀粉吸水膨脹導致G”值隨著溫度升高急劇上升，外裹糊開始固化形成外殼，同時水分大量蒸發；第3階段由于蛋白質的凝膠作用和淀粉已經糊化，G”值趨于穩定，此時外裹糊已完全固化，顯著減少了水分的蒸發。從G”值變化的3 個階段可知，添加成分影響了淀粉的糊化和蛋白質的凝膠作用，導致升溫過程外裹糊黏性的差異，明顯影響了外殼阻礙水分蒸發的能力。

圖1 外裹糊流變性能隨溫度升高的變化Fig. 1 Change in rheological properties of batters with an increase in frying temperature

從圖1B可以看出，G’值隨溫度升高的變化趨勢與G”值相同。由于黃原膠具有良好的凝膠特性，增強了外裹糊中蛋白質的凝膠作用，使黃原膠組G’值最大，外裹糊具有最大的彈性[4]。當溫度升高到17 ℃時，對照組的G’值超過了乳清蛋白組；溫度升高到65 ℃時，大豆纖維組的G’值超過了黃原膠組。因為大豆纖維的分子結構中含有大量的羥基等親水基團，通過氫鍵結合較多的水分，且纖維分子分散在蛋白質凝膠中加固了蛋白質凝膠層，凝膠層不易破裂，使大豆纖維組G’值增加[1,7]?？瞻捉M和乳清蛋白組的第2階段分別從38 ℃和45 ℃開始，且G’值較??；黃原膠組及大豆纖維組第2階段分別從55 ℃和47 ℃開始，G’值比對照組和乳清蛋白組大。這是由于黃原膠和大豆纖維具有良好的持水性，能夠結合大量的水分，以及與外裹糊中淀粉相互作用形成復合物，增強了外裹糊的面筋網絡結構，減少了外裹糊中水分損失，從而提高外裹糊的彈性[29]。

如圖1C所示，在初始階段，大豆纖維組、乳清蛋白組和對照組的tanδ值均大于1，黏性成分比例高，外裹糊中的蛋白質還未形成凝膠，容易導致外裹糊中的水分蒸發。隨著溫度的升高，tanδ值逐漸減小，當溫度分別升高到21、53 ℃和50 ℃時，大豆纖維組、乳清蛋白組和對照組的tanδ值小于1，說明外裹糊中的蛋白質開始形成凝膠，阻礙水分的蒸發，抑制油脂的滲透。然而，添加黃原膠的外裹糊tanδ值均小于1，結合圖1A、B可知，其G”與G’值均較其他3 種外裹糊高，說明添加黃原膠后，外裹糊具有最好的黏彈性能，且彈性成分比例一直較黏性成分的高。與對照組相比，添加成分明顯降低了外裹糊的tanδ值，在升溫過程中，促使外裹糊中的蛋白質凝膠迅速形成，減少了油炸過程中水分的蒸發，從而抑制了油脂的滲透。

2.2 油炸外裹糊魚塊的水分和油脂含量

表1 油炸外裹糊魚塊的水分和油脂含量Table 1 Moisture and fat contents of fried BBFNs

如表1所示，與對照組相比，添加成分制成的油炸外裹糊魚塊外殼中的水分含量均增加，其中黃原膠組和大豆纖維組的水分質量分數明顯增加，分別為22.37%和23.16%，魚塊中的水分質量分數也較高，分別為69.72%和67.45%，但乳清蛋白組外殼和魚塊的水分含量僅稍高于對照組。表1數據還顯示，黃原膠組、大豆纖維組和乳清蛋白組總的油脂質量分數分別為11.85%、13.94%和11.94%，明顯低于對照組（16.36%），說明外裹糊中添加這3 種成分都有減油的效果。

添加黃原膠和大豆纖維的外裹糊具有良好的黏彈性，且彈性成分比例一直較黏性成分高（圖1），油炸過程易形成凝膠層，阻礙了水分的蒸發。黃原膠和大豆纖維具有良好的持水能力，形成了較好的阻止水分蒸發的屏障，減少了油炸過程油脂的吸收，抑制了油脂進一步滲透到魚塊。因此，黃原膠組和大豆纖維組的外殼和魚塊水分含量較高，且黃原膠組表面滲透油脂的含量最低[1,23]。然而，大豆纖維良好的膨脹性，雖然增加了面筋網絡結構的膨脹能力，達到更好的持汽效果，減少了油脂的吸收，但在冷卻過程，由于負壓的形成，面筋網絡結構中的水蒸氣溢出，表面油脂滲透到魚塊，導致表面滲透油脂和總油脂含量較高[23]。乳清蛋白具有良好的凝膠能力，添加乳清蛋白的外裹糊黏彈性能在高溫下比對照組大（圖1），有利于外裹糊魚塊油炸過程外殼中形成堅固的蛋白質凝膠層，較好地阻止了外殼中水分的蒸發和水分從由魚塊向外殼的遷移，抑制了油脂的滲透[30]。

2.3 油炸外裹糊魚塊的微觀結構

圖2 油炸外裹糊魚塊的掃描電子顯微鏡圖（×500）Fig. 2 Scanning electron micrographs of fried BBFNs ( × 500)

如圖2所示，對照組外殼表面粗糙、氣孔多且不規則，魚塊表面粗糙、氣孔和裂縫多；黃原膠組的外殼表面較光滑、結構緊密、氣孔小且數量少，魚塊表面光滑，未見明顯氣孔；大豆纖維組外殼較粗糙且不規則，氣孔大，魚塊表面較光滑，有少量氣孔；乳清蛋白組外殼孔隙均勻、結構疏松，魚塊表面較光滑，氣孔較多且有少量裂縫。

黃原膠增強了外裹糊中蛋白質的凝膠作用，促進糊化的淀粉與變性的蛋白質結合，因此黃原膠組的外裹糊具有良好的黏彈性能，油炸后形成的外殼結構緊密且氣孔小，數量少；大豆纖維組的外裹糊具有較好的黏彈性能，但較大的粒徑影響了微觀結構，使得形成的外殼結構松散且較粗糙[31]。乳清蛋白組的外裹糊蛋白質含量較高，油炸過程蛋白質變性和凝膠形成連續的蛋白質基質，包裹糊化的淀粉，形成孔隙均勻、結構疏松的呈蜂窩狀的外殼[32]。油炸外裹糊魚塊的微觀結構結果進一步說明了添加成分影響了外裹糊的流變性能，使油炸后形成的外殼結構變得緊密，且氣孔小、數量少，減少了水分的蒸發，從而抑制了油脂的滲透。

2.4 油炸外裹糊魚塊截面的蘇丹紅染色圖

由圖3可以看出，油脂的吸收主要集中于外殼及外殼與魚塊的交界處。黃原膠組的染色幅度最小，只出現在外殼中，油脂沒有滲透到魚塊。對照組的吸油現象不僅出現在外殼及外殼與魚塊的交界處，同時有少量的油脂滲透到魚塊。乳清蛋白組的吸油現象主要在外殼及外殼與魚塊的交界處。雖然大豆纖維組的染色部分只出現在外殼中，并沒有滲透到外殼與魚塊交界處，但染色幅度較乳清蛋白組大。這是由于大豆纖維的分子結構中含有羥基等親水基團，通過氫鍵結合更多的水分，能減少外裹糊魚塊油炸過程中的水分損失；而且分散在蛋白質凝膠中的纖維分子增加了外殼凝膠層的致密性和韌性，減少了水分的蒸發、抑制了油脂滲透到魚塊[1,20]。但由于大豆纖維比外裹糊中小麥粉和玉米淀粉的粒徑大，增加了外裹糊的粗糙度，在凝膠層附近產生較大的孔隙，減弱了對水分蒸發的阻礙力，導致染色幅度較乳清蛋白組大[20]。

圖3 油炸外裹糊魚塊的蘇丹紅染色圖（×4）Fig. 3 Sudan red-dying of fried BBFNs ( × 4)

2.5 油炸外裹糊魚塊的油脂分布

圖4 油炸外裹糊魚塊的激光共聚焦顯微鏡圖（×10）Fig. 4 Confocal laser scanning micrographs of fried BBFNs ( × 10)

在同一參數下，熒光強度越強代表油脂含量越高[27]。由圖4可以看出，對照組外殼的熒光強度最強，說明油脂含量最高。與對照組相比，黃原膠組、乳清蛋白組、大豆纖維組的外殼熒光強度較弱，說明油脂含量較低。其中，黃原膠組外殼的熒光強度最弱，其次是乳清蛋白組和大豆纖維組。蘇丹紅染色和激光共聚焦掃描顯微鏡結果與表面滲透油脂含量、微觀結構分析的結果類似，進一步證明了油脂通過水分蒸發留下的孔隙滲透到魚塊；添加黃原膠、大豆纖維和乳清蛋白影響了外裹糊的流變性能，形成了物理屏障，阻礙了外裹糊魚塊油炸過程的水分蒸發、抑制了油脂的滲透，從而減少了油炸外裹糊魚塊的油脂含量。

3 結 論

外裹糊中分別添加適量的黃原膠、大豆纖維和乳清蛋白，均增加了外裹糊的黏彈性能，其中黃原膠組具有最好的黏彈性，且彈性成分比例一直較黏性成分高。黃原膠增強外裹糊中蛋白質凝膠，促進糊化的淀粉與變性的蛋白質結合，使油炸外裹糊魚塊的外殼結構緊密，魚塊中孔隙小且數量少，顯著抑制油脂滲透；乳清蛋白有利于在外殼中形成牢固的凝膠層，明顯減少水分蒸發和抑制油脂滲透；大豆纖維增加了外殼蛋白質凝膠層的致密性和韌性，減少水分蒸發，抑制油脂滲透。

添加成分明顯影響外裹糊的流變性能，形成物理屏障，阻礙外裹糊魚塊油炸過程的水分蒸發，抑制油脂滲透，從而減少油炸外裹糊魚塊的油脂含量。該研究結果可指導低脂油炸外裹糊魚塊的規?；a。