大豆分離蛋白/甲基纖維素浸泡預處理對獼猴桃脆片品質的影響

羅晶晶,李華佳,郭 壯,趙慧君,雷 敏,*

(1.湖北文理學院食品科學技術學院,鄂西北傳統發酵食品研究所,湖北襄陽 441053; 2.四川省農業科學院,農產品加工研究所,四川成都 610066)

獼猴桃又稱陽桃、奇異果,屬于獼猴桃科(Actinidiaceae)獼猴桃屬(Actinidia),在中國栽培面積廣且品種繁多[1]。獼猴桃含有豐富的維生素C和礦物質,具有一定的抗癌和提高免疫力等藥用價值[2-4]。在水果滯銷的年份,獼猴桃的霉爛變質給果農造成較大的經濟損失,故對獼猴桃的深加工顯得十分重要[5-6]。近些年來,獼猴桃果酒、獼猴桃果汁及獼猴桃果脯等產品陸續上市,獼猴桃脆片也成為深受消費者喜愛的產品[7-8]。真空油炸是果蔬脆片常用的加工技術之一,與傳統油炸相比,其耗時短,因此能極大限度地保留原料的營養成分及風味[9-10]。然而,隨著人們生活品質的提升,對健康低熱量食品的追求使得油炸食品的消費群體受到限制,如何在降低真空油炸果蔬脆片含油率的同時保留其原有的品質成為果蔬脆片加工中亟待解決的問題。

大豆分離蛋白是從脫脂豆粕中提取的高純度大豆蛋白,由于其良好的吸水性、吸油性、乳化性和凝膠性而廣泛應用于肉制品的加工中,能夠乳化肉制品中的油脂、結合水分,改善肉制品的質構和風味[11-12]。甲基纖維素具有保水、增稠、乳化等功能,從而廣泛應用于食品工業[13]。以上添加劑在肉制品中的應用均有較多的研究,而對于其在果蔬脆片中的應用鮮有報道[14-16]。

本研究通過使用大豆分離蛋白和甲基纖維素對獼猴桃切片進行不同時間的浸泡預處理,以期降低真空油炸獼猴桃脆片的含油率,同時保留或改善其原有的質構和風味等品質;并采用電子鼻、蒸汽吸附分析儀、快速水分測定儀、油脂測定儀、物性測試儀、色度儀檢測添加劑浸泡預處理對獼猴桃脆片品質的影響,以期為后續獼猴桃脆片相關產品的開發提供一定的理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

徐香獼猴桃(軟硬適中,橫切面直徑5 cm左右,單果重80 g左右) 購于襄陽市中國航空附件研究所農貿市場;甜蜜素、乳酸 方大添加劑有限公司;大豆分離蛋白 河南華悅化工產品有限公司;甲基纖維素 億鑫生物科技有限公司;棕櫚油 益海(廣州)糧油工業有限公司;石油醚 西隴科學股份有限公司。

HSS32電子鼻 德國AIRSENSE公司;Ultra PRO色度儀 美國Hunterlab公司;TA-XT Plus物性測試儀 英國Stable Micro System公司;SOX500油脂測定儀 山東海能科技儀器有限公司;HE53快速水分測定儀 梅特勒-托利多國際有限公司;VSA107蒸汽吸附分析儀 中國aqualab公司;YP5002電子天平 上海佑科儀器儀表有限公司;SH2040B多功能電磁爐 廣東美的生活電器制造有限公司;QS-05真空油炸機 全氏食品機械(上海)有限公司;HH-3數顯恒溫水浴鍋 金壇市城東新瑞儀器廠;Haier臥式冷藏冷凍轉換柜 青島海爾特種電冰柜有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 獼猴桃脆片加工工藝流程 獼猴桃清洗去皮→切片→漂燙→添加劑浸泡預處理→冷凍→真空油炸→干燥→罐裝

1.2.2 操作要點

1.2.2.1 清洗去皮 用流動水清洗新鮮完好的獼猴桃,以去除表面的灰塵等雜物并去皮。

1.2.2.2 切片 將獼猴桃橫切,厚度為5 mm。

1.2.2.3 漂燙 將獼猴桃切片置于100 ℃ 0.3%甜蜜素和0.1%乳酸溶液中漂燙2 min,瀝水并冷卻。

1.2.2.4 添加劑浸泡預處理 將漂燙后的獼猴桃片用2%甲基纖維素、2%大豆分離蛋白或1%大豆分離蛋白與1%甲基纖維素復配浸泡處理,添加劑比率參考陸志娟等[14]及王富剛等[15]的報道并有所調整。處理組分別為:樣品1為對照,不使用添加劑浸泡;樣品2、樣品3、樣品4分別為2%甲基纖維素浸泡30 s、1 min、5 min;樣品5、樣品6、樣品7分別為2%大豆分離蛋白浸泡30 s、1 min、5 min;樣品8為1%大豆分離蛋白與1%甲基纖維素復配浸泡30 s,添加劑處理時間參考Mostaghimi[17]的報道并有所調整。

1.2.2.5 冷凍 將添加劑浸泡后的獼猴桃片放入-20 ℃冰柜中處理24 h。

1.2.2.6 真空油炸 將冷凍處理過的獼猴桃片置于低溫真空油炸鍋中油炸,設定真空油炸時間為420 s，油炸完成后放油時間為30 s(使鍋內油放回儲油罐內);設置離心脫油時間為300 s(高速旋轉炸籃,使產品離心脫油)，油炸溫度和儲油罐溫度均為100 ℃。

1.2.2.7 干燥 將獼猴桃脆片冷卻至室溫后,置于60 ℃烘箱烘干處理12 h。

1.2.2.8 罐裝 將干燥冷卻后的獼猴桃脆片置于罐裝瓶,加入干燥劑并密封保存。

1.2.3 獼猴桃脆片理化指標的測定

1.2.3.1 油脂含量的測定 參考吳禮娥[18]的方法并做適當修改,使用脂肪測定儀采取索氏標準提取法對不同處理的獼猴桃脆片油脂含量進行提取及測定,索氏標準提取8～10 h,每組實驗重復3次。

1.2.3.2 氣味的測定 使用電子鼻對不同處理的獼猴桃脆片氣味進行測定,參考尚雪嬌等[19]的方法并做適當修改。稱取5 g獼猴桃脆片切碎,移入樣品瓶至1/3處,40 ℃水浴30 min后冷卻至室溫,將進樣針頭插入樣品瓶進行測定。儀器參數:傳感器清洗時間90 s,調零時間5 s,測定時間60 s,進樣吸氣流量200 mL/min,選取49、50、51 s的響應值,每組實驗重復3次,取平均值。

1.2.3.3 質構的測定 參考陳愷等[20]的方法并做適當修改。選取片型較好的獼猴桃脆片,使用質構儀測定其硬度及破碎度,獼猴桃脆片不可重復使用。選用HDP-3PB探頭,設置參數為測前速度1 mm/s,測中速度0.5 mm/s,測后速度1 mm/s。下壓距離10 mm,激活感應力5 g,每組實驗重復4次。

1.2.3.4 色度的測定 參考郭壯等[21]的方法并做適當修改。將色度儀預熱1 h并用光阱和白板校正后,利用反射模式對不同處理的獼猴桃脆片L*(亮度)、a*(紅綠度)、b*(黃藍度)值進行測定,每組實驗重復3～4次。

1.2.3.5 水分活度的測定 參考王璐等[22]的方法并做適當修改。將一定量的獼猴桃脆片切碎后均勻平鋪于測定盤,利用蒸汽吸附分析儀對不同處理的獼猴桃脆片水分活度進行測定,每組實驗重復3次。

1.2.3.6 水分含量的測定 參考鄒金等[23]的方法進行測定。

1.3 數據處理

使用方差分析(analysis of variance)對添加劑浸泡預處理后獼猴桃脆片色澤、質構、油脂含量、氣味、水分含量及水分活度進行顯著性分析,采用聚類分析、主成分分析(principal component analysis,PCA)對獼猴桃脆片樣品品質進行評價,使用Origin2017軟件繪圖。

2 結果與分析

2.1 添加劑浸泡預處理對獼猴桃脆片含油率的影響

經過真空油炸的果蔬脆片都有一定的含油率,這主要是由于果蔬脆片表面孔隙所吸附的油脂不能以離心脫油這種方法完全去除[24]。本研究通過使用甲基纖維素和大豆分離蛋白浸泡預處理的形式,以期降低獼猴桃脆片成品的含油率。由圖1可知,添加劑浸泡預處理對獼猴桃脆片的含油率有較大的影響。與對照組(樣品1)相比,添加劑浸泡預處理后獼猴桃脆片的含油率整體呈現下降趨勢,但2%甲基纖維素浸泡1 min(樣品3)及2%大豆分離蛋白浸泡1 min(樣品6)的獼猴桃脆片的含油率與對照組(樣品1)相比反而顯著升高(P<0.05);樣品7和樣品5獼猴桃脆片的含油率顯著低于其他處理組(P<0.05);樣品2和樣品8獼猴桃脆片含油率差異不顯著(P>0.05)。大豆分離蛋白處理后可有效降低獼猴桃脆片含油率,該結果與潘薇娜等[25]的報道相似,大豆分離蛋白可顯著降低油炸面拖食品的含油率;李素云等[26]發現,羧甲基纖維素鈉可顯著降低油炸香蕉片的含油率,這也與本文結果相一致。綜上,樣品7、樣品5、樣品2和樣品8獼猴桃脆片的含油率均較為理想。

圖1 添加劑浸泡預處理對獼猴桃脆片油脂含量的影響Fig.1 Effects of additives soaking pretreatmenton fat content of kiwi crispy tablets注:樣品1為對照,不使用添加劑浸泡;樣品2、樣品3、樣品4分別為2%甲基纖維素浸泡30 s、1 min、5 min;樣品5、樣品6、樣品7分別為2%大豆分離蛋白浸泡30 s、1 min、5 min;樣品8為1%大豆分離蛋白與1%甲基纖維素復配浸泡30 s(全文同);不同字母顯示差異顯著,P<0.05,圖2～圖4同。

2.2 添加劑浸泡預處理對獼猴桃脆片氣味的影響

芳香氣味是多數果蔬散發的令人愉悅的氣味,是果蔬重要的感官品質之一,果蔬脆片芳香氣味數值是使用電子鼻檢驗其氣味品質的重要指標。由表1可知,樣品8獼猴桃脆片的氣味變化效果最理想,即相較于對照和其它組,其芳香類物質靈敏的傳感器(W1C、W3C、W5C)響應值顯著升高(P<0.05),其次為樣品2;樣品2、樣品3、樣品7及樣品8對應的傳感器W1W(對有機硫化物、萜類物質敏感)及W2W(對有機硫化物)響應值相較其它組顯著降低(P<0.05)。董凡晴[27]在熟制麻團的研究中也發現類似的結果,即大豆分離蛋白可改善熟制麻團的氣味等指標。綜上,樣品8和樣品2獼猴桃脆片的氣味較為優越。

表1 添加劑浸泡預處理后獼猴桃脆片的氣味差異性分析Table 1 Analysis of odor difference of kiwi crispy tablets after additives soaking pretreatment

2.3 添加劑浸泡預處理對獼猴桃脆片質構的影響

果蔬脆片的脆度及硬度是其品質的重要構成之一,本研究使用質構儀檢測了不同添加劑浸泡預處理后獼猴桃脆片的質構指標。由圖2可知,與對照(樣品1)相比,添加劑浸泡預處理(樣品2～8)可顯著降低獼猴桃脆片的硬度(P<0.05),但對其破碎度無顯著影響(P>0.05)。對每種添加劑而言,添加劑浸泡時間越長,獼猴桃脆片的硬度值越大(樣品2～3,樣品5～7)。忻晨[28]在對冷凍面團改性的研究中也發現,甲基纖維素的添加可有效降低冷凍面團烘焙的面包的硬度,改善成品品質;而史軻軻等[29]發現,大豆分離蛋白可有效提升鮮切桃的硬度,從而延長鮮切桃的貯藏期,這與本文結果中大豆分離蛋白可降低獼猴桃脆片硬度的結果相反,這可能與食品的加工工藝不同有關。綜上,添加劑浸泡30 s(樣品2、5、8)的獼猴桃脆片硬度無顯著差異(P>0.05),與對照相比均顯著降低,為較優越的品質。

圖2 添加劑浸泡預處理對獼猴桃脆片質構的影響Fig.2 Effects of additives soaking pretreatmenton the texture of kiwi brittle tablets

2.4 添加劑浸泡預處理對獼猴桃脆片色度的影響

獼猴桃脆片的色澤是其重要的感官品質,也是其品質的重要組成。本研究使用色度儀對添加劑浸泡預處理后獼猴桃脆片的亮度、紅綠度和黃藍度進行測定。圖3中L*值表征亮度,L*(暗→亮:0→100);a*值表征紅綠度,a*(綠→紅+);b*值表征黃藍度,b*(藍→黃+)。結果顯示,添加劑浸泡預處理對獼猴桃脆片的L*值影響最為顯著。用2%甲基纖維素浸泡后獼猴桃脆片隨著浸泡時間增加色澤變暗(樣品2～4),而用2%大豆分離蛋白浸泡的則隨著浸泡時間增加色澤變亮(樣品5～7)。樣品8的獼猴桃脆片L*值、b*值最大,呈現出比較明亮、偏黃色色調的特征;其次,樣品2的獼猴桃脆片色澤較明亮。該結果與史軻軻等[29]的報道類似,即大豆分離蛋白的添加可有效提高鮮切桃的亮度。綜上,樣品8和樣品2的色澤較為優越。

圖3 添加劑浸泡預處理對獼猴桃脆片色度的影響Fig.3 Effects of additives soaking pretreatmenton the chromaticity of kiwi crispy slices

2.5 添加劑浸泡預處理對獼猴桃脆片水分含量及水分活度的影響

果蔬脆片水分含量過高會使其發生褐變、加速氧化,使其品質降低,GB/T 23787-2009規定果蔬脆片等的水分含量不高于5%[30]。由圖4可知,樣品1～8獼猴桃脆片的含水量均低于5%,滿足GB/T 23787-2009的要求。與空白組(樣品1)對比,樣品2～8獼猴桃脆片水分含量均顯著降低(P<0.05),相較于添加甲基纖維素處理的樣品(樣品2～4),添加大豆分離蛋白的獼猴桃脆片(樣品5～7)水分含量降低更為明顯,但添加劑浸泡預處理對其水分活度的影響并不顯著(P>0.05)。而潘薇娜等[25]也發現,與大豆濃縮蛋白相比,大豆分離蛋白能更好地降低油炸面拖食品的水分含量。由圖4亦可知,樣品5的獼猴桃脆片水分含量最低;樣品3的獼猴桃脆片水分含量是除對照組之外水分含量最高的處理組。綜上,樣品5、樣品6和樣品8的水分含量均較為理想。

圖4 添加劑浸泡預處理對獼猴桃脆片水分含量及水分活度的影響Fig.4 Effects of additives soaking pretreatment on moisturecontent and moisture activity of kiwi crispy tablets

2.6 基于PCA分析對獼猴桃脆片品質的評價

本研究進一步對獼猴桃脆片的整體品質進行了評價。經主成分分析可知,獼猴桃脆片的品質信息可由3個主成分代表,其累計方差貢獻率為86.73%。其中第一主成分和第二主成分的貢獻率分別為45.14%和26.53%。由圖5可知,第一主成分主要由對芳香類物質敏感的傳感器指標(W1C、W3C、W5C)、W1S(對甲烷敏感)、W2S(對乙醇敏感)、W6S(對氫氣有選擇性)、水分活度、含油率及硬度9個指標組成;第二主成分主要由W1W(對有機硫化物、萜類物質敏感)、W5S(對氫氧化物敏感)、W2W(對有機硫化物敏感)、色度a*和水分含量5個指標組成。獼猴桃脆片的主成分1與主成分2因子得分圖如圖6所示。

圖5 基于主成分分析的PC1和PC2因子載荷圖Fig.5 Factor loading diagram of PC1and PC2 based on principal coordinate analysis

由圖6可知,樣品4和樣品6位于第一象限;樣品7和樣品2位于第三象限;樣品1與樣品3位于第四象限;樣品8介于第二、三象限之間;樣品5則遠離這幾個聚集區。結合因子載荷圖(圖5)可以發現,樣品5中有機硫化物、氫氧化物等不良指標遠高于其它樣品;樣品8芳香類物質含量遠高于其它樣品,且含油率、硬度、有機硫化物、氫氧化物等不良指標均較低;樣品2芳香類物質含量僅次于樣品8,在不良指標中,含油率、硬度指標僅次于樣品8,而有機硫化物、氫氧化物含量較樣品8更低。由此可見,經1%甲基纖維素與1%大豆分離蛋白復配浸泡30 s(樣品8)為最佳添加劑浸泡預處理工藝。

圖6 基于主成分分析的PC1和PC2因子得分圖Fig.6 Factor scores diagram of PC1and PC2 based on principal coordinate analysis

2.7 基于聚類分析對獼猴桃脆片品質的評價

由于PCA是一類無監督的只能定性的空間排布多元統計學方法[31],本研究又對獼猴桃脆片樣品進行了聚類分析。如圖7所示,當距離取400時,8個樣品整體上可分為2個聚類,樣品1、3和4隸屬于聚類Ⅰ,而樣品2、8、5、6和7隸屬于聚類Ⅱ。結合圖6可得,隸屬于聚類I的樣品在空間排布上偏X軸正方向,而隸屬于聚類二的樣品則主要偏X軸負方向,且二者呈現出分離趨勢。由于聚類Ⅱ整體的風味和色澤較聚類Ⅰ更好,且含油率、硬度及水分含量等缺陷型指標普遍低于聚類Ⅰ,由此可見,隸屬于聚類Ⅱ的獼猴桃脆片樣本其品質可能優于聚類Ⅰ。綜上所述,經1%甲基纖維素和1%大豆分離蛋白復配浸泡30 s(樣品8)的獼猴桃脆片整體品質最為理想,其次為2%甲基纖維素浸泡30 s(樣品2)的獼猴桃脆片。

圖7 基于UPGMA分析的添加劑浸泡預處理對獼猴桃脆片品質影響的評價Fig.7 Quality evaluation of kiwi crispy tabletsby additives soaking pretreatment based on UPGMA analysis

3 結論

采用甲基纖維素和大豆分離蛋白對獼猴桃脆片進行浸泡預處理后,均能降低獼猴桃脆片的含油率、硬度和水分含量。本試驗綜合獼猴桃脆片的各項理化指標,得到真空油炸獼猴桃脆片的最佳預處理工藝為:1%甲基纖維素和1%大豆分離蛋白復配浸泡30 s,在此條件下,獼猴桃脆片含油率、硬度和水分含量均顯著降低,且芳香氣味值顯著提升、缺陷型氣味值顯著下降,亮度顯著提升(P<0.5)。因此,在獼猴桃脆片的真空油炸工藝中,可結合使用甲基纖維素和大豆分離蛋白對獼猴桃脆片進行浸泡預處理,以改善獼猴桃脆片的品質。隨著大眾對低熱量零食的訴求逐漸增加,此處理工藝作為降低獼猴桃脆片含油率的改進工藝,在實際生產中具有一定的應用潛力。