薯片加工方式對薯片品質及光譜特性影響分析

鄧 峰

（深圳市育新學校，廣東深圳 518107）

油炸薯片以新鮮的馬鈴薯為原料經過蒸煮、攪拌、切片以及油炸等多道工序制備而成，松脆爽口、營養豐富且價格低廉，深受廣大消費者的喜愛。許多商家為迎合顧客消費心理打出“非油炸”的廣告，但人們只是關注了油炸的過程，而忽略了是否進行高溫油炸的過程。當薯片經過高溫工藝加工后，其營養成分會遭到不同程度的破壞，如維生素C、蛋白質[1]等，還會產生危害身體健康的丙烯酰胺、亞硝胺等致癌物質，當這些有損健康的物質進入人體，可引起體內的氧化應激反應，產生大量的自由基，造成人體氧化損害，加速細胞衰老，導致人們出現抵抗力下降、器官衰竭等嚴重后果。

近年來，隨著“地溝油”“合成肉”無良廠商與不規范的加工工藝的相繼曝光，人們越來越重視食品的營養健康和安全衛生問題。薯片因其高鹽、高油、高溫的制作工藝，一度被認為是“垃圾食品”之首，但是油炸薯片由來已久，其制作的主要原材料也是常見的食材——馬鈴薯，其對人體的健康真的只有不良的影響嗎？還是不同的加工工藝的薯片之間成分含量相差甚遠？本文采用USB2000微型光譜儀[2-3]光柵式光譜測量方法，探究不同溫度油炸的薯片的光譜曲線，光柵式光譜測量方法可快速采集樣品的光譜特征曲線，波長分辨率為0.3～10 nm，積分時間1～65 000 ms，DH2000氘鎢燈光源，每秒可存儲1 000幅光譜圖，利用鎢燈光照射的環境中波段與反射率形成曲線的機理，判斷不同加工方式的薯片在光譜圖像上的區別，并尋找其特征峰，由此可進一步區別判斷常壓高溫油炸薯片與真空低溫油炸薯片是否存在成分上的顯著差異。

1 試驗材料與測定原理

1.1 試驗材料與設備

1.1.1 試驗材料

馬鈴薯（市售），植物油（廣州辰帝化工有限公司），玉米淀粉（山東瑞澤化工科技有限公司），紅薯淀粉（山東瑞澤化工科技有限公司），面粉（蘇州市汐信化工科技有限公司），食鹽（市售），蔗糖（市售），檸檬酸（嘉興科尼化工有限公司），碳酸氫銨（山東鑫茂源化工有限公司）。

1.1.2 試驗儀器

全自動切片機（麗水絲毫精密機械有限公司），油浴鍋（上海秋佐科學儀器有限公司），減壓裝置（實驗自制），真空低溫油浴鍋（蘇州威爾實驗用品有限公司），分析天平（紹興市景邁儀器設備有限公司），冰箱（海爾集團），物性測定儀（洛陽泰納克高溫儀器設備有限公司），USB2000微型光譜儀（杭州譜鐳光電技術有限公司）。

1.2 測定原理

試驗共選取28種薯片，其中14種為自制的常壓高溫油炸薯片，14種為自制的真空低溫90 ℃油炸薯片。分別將28種薯片進行DH2000氘鎢燈照射，利用環境中波段與反射率形成的曲線作為判斷依據，并以此對常壓高溫油炸與真空低溫油炸兩種薯片的光譜特性進行區別，并分別在兩種曲線上尋找特征峰[4-6]。本文采用USB2000微型光譜儀光柵式光譜測量方法，探究不同溫度油炸的薯片的光譜曲線，依據光柵和狹縫而定論波長分辨率約為0.3～10 nm，USB2000微型光譜儀利用高強度脈沖發射激光束，聚集在樣品表面某一特定的點，誘導擊穿產生等離子體，當一定時間內等離子出現衰減、冷卻后，樣品中的元素與等離子體發生具有差異波長的光，此時，光譜儀中的探頭捕捉這一光線并記錄光譜，利用相關測試軟件數據庫[7]對所測得的光譜進行分析比對，從而分析識別該波長光線所屬元素。

2 結果與討論

2.1 分析參數及模型建立

2.1.1 薯片成分參數

試驗以100 g薯片為測試對象，分別對其進行水分、淀粉、維生素C、蛋白質以及可溶性固形物的含量分析，薯片中各成分及含量參數范圍指標見表1。薯片各成分以及含量的詳細參數，為后續光譜測試鎖定分析范圍提供了依據。

表1 薯片中各成分及含量參數范圍指標

2.1.2 光譜分析模型建立

利用28種薯片的營養成分測量值與近紅外光譜信息分別建立水分、還原糖、淀粉、蛋白質4個指標的預測模型，薯片光譜分析模型建立如表2所示。將光譜分析記錄光譜進行波峰分析，對28種薯片的來源以及成分含量模型分析，并選擇相同品種的馬鈴薯進行薯片加工工藝比較試驗，排除影響因素干擾。

表2 薯片光譜分析模型建立

2.2 不同加工條件的油炸薯片光譜特性分析

常壓高溫油炸薯片加工工藝為：壓力0.101 3 MPa，油炸溫度為160 ℃，油炸時間范圍為15～85 s。利用測試軟件獲得分析光譜圖像，將光譜圖像經過MAT-LAB的函數分析[8]，以曲線的形式表達出來，常壓高溫油炸型薯片的光譜曲線如圖1所示。真空低溫油炸薯片加工工藝為：壓力 0.08 MPa，油炸溫度為90 ℃，油炸時間范圍為30～200 s。真空低溫油炸薯片的光譜曲線如圖2所示。

圖1 常壓高溫油炸型薯片光譜曲線

圖2 真空低溫油炸薯片光譜曲線

由圖1可知，常壓高溫油炸型薯片光譜曲線位于700～650 cm-1波段處，存在一個較小的波谷，此處的光波反射率降低，說明此處有一定程度的能量損失。圖2為真空低溫油炸薯片的光譜曲線，該曲線呈現平滑狀態分布，并未出現光波反射率降低的波谷，由此可以說明高溫油炸工藝對薯片的成分含量具有一定的影響，但對于具體元素的影響還需進一步分析。

3 結論

馬鈴薯是一種耐貯存、淀粉含量較高且營養成分齊全的食材之一，需進行烹飪獲得極佳的口感，將其制成薯片并且經過一定溫度的油炸后，其含有的元素從成分到含量都會有不同程度的改變。本文通過USB2000微型光譜儀光譜技術對常壓高溫油炸與真空低溫油炸兩種薯片進行分析，試驗結果表明：高溫油炸加工工藝會對馬鈴薯加工成薯片的過程存在一定的影響，其光譜曲線表現為700～650 cm-1波段處反射率降低，即存在相關元素的分解或其他物質的生成。試驗從本質上探究高溫對薯片的成分含量變化具有一定的影響，但影響作用較小。本試驗不僅驗證了高溫油炸食品具有潛在不確定的健康影響，且為高溫油炸類食品的成分變化提供數據支持。