烘烤型雪蓮果薯片加工工藝研究

戢得蓉，王守琴，喬明鋒，范文教，陳云川

（四川旅游學院食品學院，四川 成都 610100）

雪蓮果（Smallanthus sonchifolius）別名菊薯、地參果、雪蓮薯，其根莖不含淀粉，果肉剔透，清脆爽口，甘甜多汁，含有大量的水溶性植物纖維及豐富的果寡糖（低聚糖）[1]，其中果寡糖含量在所有植物中排第一，屬于低熱量食品，具有清熱解毒、通腸潤道、消炎利尿等特點，對于糖尿病人和肥胖病人來說特別適用[2]。雪蓮果主要用于鮮食，近年來，對其相關產品研發已成為研究熱點，如果酒、果醋、果脯、飲料、冰淇淋等[3-5]。

馬鈴薯別名土豆、洋芋，為多年生草本植物，多為塊莖繁殖[6]，屬茄科植物[7]。馬鈴薯是世界排名第四的重要農作物[8]，具有分布廣、早熟、高產、用途多的優點。馬鈴薯營養豐富，含蛋白質、氨基酸、碳水化合物、礦質元素、脂肪、苷酸、粗纖維及維生素[9]。近年，我國提出了“馬鈴薯主糧化戰略”，使得馬鈴薯獲得了更多的關注[10]。薯片是常見的馬鈴薯加工產品之一[11]。前人已對油炸復合馬鈴薯片工藝[12-14]進行了研究報道，但采用烘烤工藝制作薯片的研究未見報道。

馬鈴薯和雪蓮果都是營養豐富的優良食品，本試驗在制作薯片時用雪蓮果汁替代部分水，從感官評定、水分、色差、質構方面研究對薯片品質的影響，從而確定雪蓮果薯片的最佳加工工藝，得到相關產品，以期為高端薯片的研制提供參考，同時為雪蓮果在食品行業的廣泛應用開拓思路。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 材料與試劑

雪蓮果：云南天山紅心雪蓮果；馬鈴薯全粉：正陽馬鈴薯雪花全粉；白砂糖、油、食鹽：市售。檸檬酸：食品級；乙醇，分析純：成都市科龍化工試劑廠。

1.1.2 儀器與設備

KWS1530X-H7R型電烤箱，廣東格蘭仕微波生活電器制造有限公司；Scout SE型電子天平，奧豪斯儀器（常州）有限公司；DFY-1000型搖擺式高速萬能粉碎機，溫嶺市林大機械有限公司；101型鼓風干燥箱，北京中興偉業儀器有限公司；DC-P3型色差計，北京市興光測色儀器公司；TMS-Pro型FTC-質構儀，北京盈盛恒泰科技有限公司；JYL-C012型料理機，九陽股份有限公司。

1.2 方法

1.2.1 薯片的制備工藝

1.2.1.1 基礎配方

馬鈴薯粉30 g、水40 mL、白砂糖10 g、油1 g、食鹽1 g。

1.2.1.2 工藝流程

雪蓮果→清洗、去皮→搗碎、護色→加輔料調配→揉面成團→切分→壓面→成型→刷油→烘焙→冷卻→包裝→成品

1.2.1.3 工藝要點

將雪蓮果用檸檬酸進行護色處理，然后用料理機打碎，與馬鈴薯全粉、水、白砂糖、油、食鹽混合均勻，揉成面團。將揉制好的面團切分成小份，用壓面機反復多次壓制，使其成為質地均勻的面片，再用模具成型為圓形面坯。在成型好的面片表面薄薄地刷一層油后放入烤箱中，進入烤箱前先將烤箱預熱，上下火溫度一致。薯片溫度冷卻到35℃以下，塑封包裝。

1.2.2 單因素試驗設計

在基礎配方的基礎上分別以雪蓮果汁替代水的用量百分比（V/V）、烘烤時間、烘烤溫度、白砂糖添加量、食鹽添加量、油添加量作為單因素，以感官評分、質構（破裂力及硬度）為主，以水分、色差等指標為輔，討論各因素對薯片品質的影響，各因素選取水平見表1。

表1 薯片單因素試驗設計表Table 1 Single factor test design for potato chips

1.2.3 響應面優化試驗設計

利用Design Expert 8.0.6，根據中心組合設計原理，在單因素試驗基礎上，優化雪蓮果薯片的配方，設計響應面試驗[15]，響應值為感官評分以及破裂力[16]。

1.2.4 感官評定

篩選10名具有感官品評經驗的專業人士組成感官評定小組，分別從色澤、形態、香味、脆性對薯片進行評分，結果取其平均分，滿分為60分[17]。評分標準如表2所示。

表2 薯片感官評分標準Table 2 Sensory evaluation criteria of potato chips

1.2.5 色差測定

采用全自動測色色差儀測定，將樣品用萬能粉碎機粉碎，將其反復壓平壓實，保證樣品表面在測定時無氣泡，填充均勻一致，光源采用D65。

1.2.6 質構測定

參考張秋會等[18]的方法，采用斜口探頭，測定條件為：測前速度2 mm/s，測中速度1 mm/s，測后速度1 mm/s，壓縮時間5 s，壓縮百分比60%。測定樣品的硬度和破裂力。

1.2.7 水分含量測定

參考GB 5009.3—2016[19]中的直接干燥法進行測定。

1.2.8 數據處理

試驗數據由Design Expert 8.0.6、Excel和IBM SPSS Statistics處理完成。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 雪蓮果汁替代量對薯片品質的影響

在基礎配方下，選擇烘烤溫度120℃，烘烤時間15 min，探究雪蓮果汁替代量對薯片品質的影響，結果見圖1。隨著雪蓮果汁替代量的增加，產品的水分含量逐漸下降，與硬度及破裂力整體呈上升趨勢后有所波動相對應。同時，薯片的黃色度增加，色澤逐漸加深，感官品質提升。當雪蓮果汁替代水用量的75%時，所得產品的感官品質最佳，薯片松脆可口，表面稍帶細紋，色度良好，硬度適中。

圖1 雪蓮果汁替代量對薯片品質的影響Fig.1 Effect of addition of snow lotus fruit juice on potato chips quality

2.1.2 烘烤時間、烘烤溫度對薯片品質的影響

在基礎配方下，探究關鍵工藝烘烤時間和烘烤溫度對雪蓮果薯片品質的影響。結果如圖2及圖3所示，隨著烘烤溫度上升及時間的增加，水分含量均不斷降低，薯片的硬度及測試的破裂力逐漸上升，而黃藍色度b*值逐漸上升。感官評分均呈現先上升后下降的趨勢，在烘烤時間為16 min以及烘烤溫度為120℃時產品的感官評分最高，此時所得薯片外形完整，規則且厚薄一致，香氣濃郁，色澤均勻，呈現金黃色，口感松脆。過高的溫度和過長的時間會使薯片結構扭曲并變焦，薯片原有的香味被掩蓋，風味急劇下降。綜合考慮，選擇最佳烘烤溫度為120℃，最佳烘烤時間16 min進行進一步的試驗。

圖2 烘烤時間對薯片品質的影響Fig.2 Effect of baking time on potato chips quality

圖3 烘烤溫度對薯片品質的影響Fig.3 Effect of baking temperature on potato chips quality

2.1.3 鹽、糖、油添加量對雪蓮果薯片品質的影響

進一步探究鹽、糖、油添加量對雪蓮果薯片品質的影響，結果如圖4、5、6所示。鹽與糖主要對于薯片風味形成方面產生影響，對水分含量及b*值的影響不大，而硬度與破裂力呈現波動變化。鹽添加過少時產品甜味突出，口感膩；糖添加過少時，產品平淡無味。在鹽添加0.8 g、糖添加10 g時產品酥脆度良好。油用量的增加促使薯片水分含量降低而b*值有一定的上升，色澤逐漸偏金黃；油添加量增加對感官品質有促進作用，在2 g油添加量情況下，產品的感官得分較高，外形完整，起酥效果好，酥脆性佳。繼續添加油，產品結構組織產生變化，薯片發生膨脹，氣孔變大，油膩感重，酥脆感過重，口感變差。

2.2 響應面試驗結果

2.2.1 模型的建立

根據單因素試驗結果，就各單因素與感官品質和破裂力兩個主要指標之間進行相關性分析，結果如表3所示。雪蓮果汁的替代量與兩個指標的相關性均較高，關鍵工藝烘烤時間相對于烘烤溫度與兩個主要指標的相關性更高；鹽、糖及油與兩個指標的相關性結果顯示，鹽添加量與兩者間顯著相關。

圖4 鹽添加量對薯片品質的影響Fig.4 Effect of salt addition on potato chips quality

圖5 糖添加量對薯片品質的影響Fig.5 Effect of sugar addition on potato chips quality

圖6 油添加量對薯片品質的影響Fig.6 Effect of oil addition on potato chips quality

表3 各單因素與薯片感官評分及破裂力的相關性分析Table 3 Correlation analysis of single factors with sensory score and breaking force of potato chips

根據中心組合設計原理，在單因素試驗的基礎上，優化雪蓮果薯片的配方，以烘烤時間(A)、食鹽添加量(B)、雪蓮果汁替代量量(C)為特征值，選取感官評分(Y1)和破裂力(Y2)為響應值，進行三因素三水平的響應面試驗，試驗設計與水平見表4，結果見表5。

表4 響應面試驗設計與水平Table 4 Response surface experiment design and level

2.2.2 響應面試驗結果分析

對表5中的數據進行回歸擬合，得到多元線性回歸方程如下：

Y1=58.40-1.50A+0.57B+1.25C-1.00AB-0.50AC-1.50BC-4.20A2-2.70B2-2.70C2

Y2=13.55-1.68A+2.46B+1.61C-1.10AB-0.15AC+8.27BC-1.02A2-2.03B2+5.47C2

對以上回歸模型進行方差分析，結果見表6。

表5 響應面試驗結果Table 5 Response surface experiment results

表6 回歸方程的顯著性檢驗及方差分析結果Table 6 Results of significance test and variance analysis of regression equations

根據F分布檢驗顯著性，顯著性越好對應特征值P值越小[20-21]。表6結果顯示，感官評分及破裂力模型總回歸項均為極顯著（P＜0.01），失擬項P（Y1）=0.137 6＞0.05，P（Y2）=0.564 8＞0.05，表示差異性不顯著，說明回歸模型均選擇適宜，試驗誤差小。R2(Y1)=0.979 4及R2(Y2)=0.954 0表示模型中感官評分及破裂力試驗的真實值與預測值之間的相關性分別為97.94%及95.40%。兩個回歸方程的C.V.值分別為1.44%及12.78%，表明兩個回歸模型的數據具有較高的精確度，并且誤差較小。綜上所述，預測雪蓮果薯片的感官品質及破裂力可以使用該模型。

2.2.3 各因素交互作用的響應面分析

利用Design Expert 8.0.6軟件進行數據統計，分析各自變量對雪蓮果薯片的感官評分和破裂力交互影響的響應曲面圖，該圖形為感官評分和破裂力對各試驗因素所構成的三維曲面圖，各參數間的相互作用可以從圖7中看出，并且各因素的最優取值范圍能在各添加范圍內確定。從圖7(a～c)中可以得出，雪蓮果汁替代量與食鹽添加量、食鹽添加量與烘烤時間、雪蓮果汁添加量與烘烤時間的響應曲面圖的坡度都較為陡峭，說明交互作用明顯，其等高線呈現橢圓形，表明感官評分在兩兩因素的影響下變化較大。以破裂力作為響應值的圖7(d～f)中可知，烘烤時間與食鹽添加量，烘烤時間與雪蓮果汁替代量的等高線較密集且烘烤時間與食鹽添加量的等高線呈現橢圓形，表明兩者對破裂力的影響較大；食鹽添加量與雪蓮果汁替代量的等高線較稀疏，表明兩者對破裂力的影響較小。烘烤時間對破裂力影響最大，其次是雪蓮果汁替代量，食鹽添加量影響最小。

圖7 各因素之間的交互作用Fig.7 Interaction among reaction factors

2.2.4 驗證性試驗結果

利用響應面試驗設計得出的最優條件為：雪蓮果汁替代量89.8%，食鹽添加量0.6 g，烘烤時間16 min，該條件下制得的產品感官評分預測值為55分，破裂力預測值為6.75 N。由此可得最優工藝為：在30 g馬鈴薯全粉中加入雪蓮果汁36 mL，水4 mL，糖10 g，油2 g，食鹽0.6 g，在烘烤溫度120℃條件下烘烤16 min，此時的感官評分平均值為56分，測定的破裂力平均值為6.81 N，與模型預測值接近，試驗結果與模型擬合良好，方法可行有效。

3 結論

本研究通過單因素試驗結合響應面優化試驗，確定了雪蓮果薯片的最佳加工工藝為：馬鈴薯全粉30 g雪蓮果汁替代量90%，食鹽添加量0.6 g，白砂糖添加量10 g，油添加量2 g，在烤箱底火、面火溫度為120℃條件下烘烤16 min，制得的烘烤型雪蓮果薯片色澤金黃、口感松脆、咸味與甜味比例適中，感官評分最佳，保留了馬鈴薯原有的香味，帶有雪蓮果的清爽，口感易于接受。雪蓮果汁替代部分水，有效地提高了薯片的感官品質和質構特性。本研究不僅為雪蓮果的加工利用提供了新的途徑，也增加了薯片的種類，為雪蓮果產品的開發提供了參考。后期有望在雪蓮果休閑副食、脆片、全粉、減肥產品、保健產品等方面進行深度研究，開發出新的產品，優化工藝，保存營養。