真空微油炸葛根脆片的工藝優化

孫加剛，邵俊鋒，顧文雨，董雪萌，戴陽軍*

(1.揚州大學 旅游烹飪學院，江蘇 揚州 225127；2.常熟理工學院 生物與食品工程學院，江蘇 常熟 215500)

葛根在中藥中很常見，能夠有效地緩解肌肉疼痛，具有促進體液分泌和解渴等功效。淀粉是葛根的主要成分，含有部分黃酮類化合物，包含10多種大豆甙、葛根素和胡蘿卜甙等；此外，還含有蛋白質、氨基酸、糖和人體不能自身合成的鐵、鈣、銅、硒等微量元素，有“千年人參”的美稱[1]。葛根的需求近年來不斷攀升，其深加工研究不斷深入，相關產品也得到了開發，例如葛根中低聚糖的提取、葛根涼皮、天然速食葛粉及其產品的工藝優化等，但是葛根脆片相關產品還未見報道[2]。果蔬脆片是近年來休閑食品的代表，其原材料大多是新鮮的果蔬，經真空低溫油炸脫水制作而成。近年來，市場上研發出了新的脆片加工技術，主要有真空微波干燥、變溫壓差膨化、真空冷凍干燥等。真空油炸相對傳統油炸方式具有很多優勢，不僅可以提升脆片的風味，使產品酥脆、復水性好、成品接近新鮮食材等，而且能最大程度地保留原材料的營養成分，同時有效地防止油炸食品發生褐變和褪色，降低油脂氧化酸敗反應的發生，可以較好地保留食物原有的色澤[3-5]。本實驗以麥芽糖的浸泡濃度、浸泡時間和油炸溫度為條件，對葛根脆片產品的開發進行了工藝優化。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

葛根、植物油、鹽、麥芽糊精：以上產品皆符合國家食品衛生標準，均購于常熟大潤發超市。

1.2 主要試劑及設備

焦亞硫酸鈉、檸檬酸。

切片機 佛山佰達機械有限公司；真空油炸機 廣州旭眾食品機械有限公司；糖度計、BSA4202S電子天平 賽多利斯(上海)貿易有限公司；TA.XT plus食品物性測定儀 廈門超技儀器設備有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 真空微油炸葛根脆片的加工方法

1.3.1.1 工藝流程

新鮮葛根清洗去皮→切片→護色→熱燙→瀝水→緩凍→浸糖→快速冷凍→真空油炸→真空脫油→成品。

1.3.1.2 操作要點

原料選擇和預處理：選擇新鮮的葛根，其理化及安全指標應符合有關標準。清洗、切片、護色、熱燙、冷卻后用麥芽糊精溶液浸泡，瀝干。

清洗：將大小均勻的葛根去皮洗凈。

切片：將葛根放入蒸鍋中蒸30 min，在切片機上進行切片，厚度約5 mm。

護色：在0.2%檸檬酸和0.05%焦亞硫酸鈉溶液中浸泡20 min，洗凈護色液。

熱燙：將已護色的葛根片熱燙5 min后撈出，用冰水冷卻。

緩凍：將熱燙后的葛根片瀝水，均勻鋪開在托盤中，放入冰箱緩慢冷凍24 h。

浸泡：用流水解凍，放在30%麥芽糊精和5‰氯化鈉溶液中浸泡3 h。

快速冷凍：放入-18 ℃冰箱中快速冷凍，待葛根冷凍成型，質地堅挺。

真空油炸：在油炸前，先對真空油炸設備進行參數設定，將凍硬的葛根片投入物料筐中，關閉進料門，打開真空泵、液壓站進行油炸。

真空脫油：經油炸的葛根，會在其表面附著一層油脂，因此達到預定油炸時間后，液壓站將物料框升起后,開始旋轉脫油，得到酥脆的葛根片。

1.3.2 葛根脆片的單因素實驗設計1.3.2.1 麥芽糊精浸泡濃度的選擇

經預實驗確定葛根脆片的基礎處理條件為：20%麥芽糊精溶液，浸泡2 h，90 ℃真空油炸。將葛根片分別放在20%、25%、30%、35%、40%濃度的麥芽糊精溶液中浸泡，加工處理后進行測定。

1.3.2.2 麥芽糊精浸泡時間的選擇

在其他因素不變的情況下，將葛根薄片在5個不同的時間段對產品進行浸泡，時間分別是1，2，3，4，5 h，其他同上。

1.3.2.3 真空微油炸溫度的選擇

在其他因素不變的情況下，將處理后的葛根分別以75，80，85，90，95 ℃的油炸溫度進行真空油炸，得到樣品后，評價其脆片品質，選擇合適的油炸溫度[6]。

1.3.3 真空低溫油炸工藝設計響應面實驗

根據單因素實驗結果，以麥芽糊精浸泡濃度、麥芽糊精浸泡時間、真空微油炸溫度作為參考變量，以酥脆度作為響應值，進行三因素三水平的Box-Benhnken實驗設計，并利用Minitab 15軟件對實驗結果進行數據處理。響應面實驗設計見表1[7]。

a

表1 響應面實驗因素水平表Table 1 The factors and levels of response surface experiment

1.3.4 數據處理方法

在單因素實驗結果的研究基礎上，使用Design-Expert軟件進行分析處理。利用Box-Behnken法將麥芽糊精濃度、麥芽糊精浸泡時間、真空微油炸溫度列為3個影響因素，采用三因素三水平的響應曲面設計方法。其中用z1、z2、z3分別表示3個因素，并用1，0，-1分別代表變量水平，按方程 Zi=(zi-z0)/ΔZ對自變量進行編碼。式中：Zi為變量的編碼值，zi為變量的實際值，z0為變量的中間值，ΔZ為變量的變化步長；硬度(Y)為考察指標。最后用方差進行分析，得出最優的工藝參數。建立響應曲面回歸方程，進而反映各因素對指標的影響規律[8]。

1.4 檢測方法

1.4.1 酥脆性的測定方法

將制備好的葛根脆片放置于載物臺上，參數參照祁芳斌等的方法[9]，略作改動，每個樣品測試3次，取平均值。在測試的過程中，坐標圖上最大壓力峰值用來表示樣品的硬度，峰值越小說明酥脆性越好，產品質量越好。

1.4.2 感官評分方法

本次感官評價由10位接受過感官測試訓練的人員組成的評價小組進行，選用百分法，由評分小組先打出分值，選取中間8組數值取其平均值，評定標準見表2[10]。

表2 感官評分標準Table 2 The sensory evaluation standard

2 結果分析

2.1 葛根脆片工藝單因素實驗結果

2.1.1 麥芽糊精浸泡濃度對產品品質的影響與分析

不同麥芽糊精浸泡濃度對葛根脆片品質的影響見圖1。

圖1 不同麥芽糊精浸泡濃度對產品品質的影響Fig.1 The effect of different maltodextrin soaking concentration on the product quality

由圖1可知，麥芽糊精浸泡濃度對產品感官評分的影響較大。當麥芽糊精浸泡濃度為30%時，葛根脆片的感官評分最高，酥脆性較好。但濃度過高時產品太過甜膩，感官評分值下降。所以，選擇麥芽糊精浸泡濃度為25%～35%這一區間進行實驗。

2.1.2 麥芽糊精浸泡時間對產品品質的影響與分析

不同麥芽糊精浸泡時間對葛根脆片品質的影響見圖2。

圖2 不同麥芽糊精浸泡時間對產品品質的影響Fig.2 The effect of different maltodextrin soaking time on the product quality

由圖2可知，當麥芽糊精浸泡時間為3 h時，葛根脆片的感官評分最高。少于3 h時，因為浸泡時間不夠，未能進入組織內部，感官評分相對不高；浸泡時間太長，糖分滲入過多，產品甜膩，口感偏硬。因此，選擇麥芽糊精浸泡時間為2～4 h這一區間進行實驗。

2.1.3 真空微油炸溫度對產品品質的影響與分析

不同真空微油炸溫度對葛根脆片品質的影響見圖3。

圖3 不同真空微油炸溫度對產品品質的影響Fig.3 The effect of different vacuum micro-frying temperatures on the product quality

由圖3可知，真空微油炸溫度對產品感官評分的影響較大。當真空微油炸溫度為90 ℃時，葛根脆片的感官評分最高，有油炸食品的風味且有葛根香味，酥脆性較好。真空微油炸溫度越高，葛根脆片的酥性越好，但溫度過高時產品容易黑糊、油膩感重，導致感官評分下降[11]。因此，在85～95 ℃這一區間內進行實驗。

2.2 葛根脆片工藝優化實驗結果

2.2.1 響應曲面實驗結果

根據上述單因素實驗結果，得出麥芽糊精浸泡濃度(%)、浸泡時間(h)和真空微油炸溫度(℃)在葛根制作過程中可以作為關鍵控制因素。為此通過Box-Behnken實驗設計，將其設計成三因素三水平的17組實驗，其中A，B，C，Y分別為麥芽糊精浸泡濃度、麥芽糊精浸泡時間、真空微油炸溫度和酥脆性。為確定最佳工藝參數，實驗設計和分析結果見表3。

表3 Box-Behnken設計方案與實驗結果Table 3 Box-Behnken design program and experiment results

2.2.2 響應曲面回歸方程分析

回歸模型方差分析表見表4。

表4 回歸模型的方差分析表Table 4 Analysis of variance for regression model

由表4可知，響應值與自變量之間的回歸關系為極顯著，失擬項的P=0.2856，不顯著，模型中的A、C、AC、A2、B2、C2對響應值有極顯著性影響，B對響應值的影響顯著(P<0.05)，BC、AB對響應值的影響不顯著(P>0.05)。其中失擬項表示模型預測值與實際值不擬合的概率。模型中失擬項的P值為0.2856>0.05(不顯著)，表示該模型成立，能夠利用該模型來預測該工藝條件對葛根脆片酥脆性的影響，最后通過分析回歸方程模型獲得最優工藝參數[12-13]。多元二次響應面回歸方程模型：Y=2465.10+1939.39A-126.85B+198.10C-105.91AB-251.07AC-20.11BC-791.60A2-529.95B2-286.28C2。

2.2.3 Box-Behnken實驗結果分析

通過Design-Expert 8.0.6繪制響應面3D圖進行可視化分析，各響應值與相關因素的趨勢圖見圖4。

由圖4中a可知，麥芽糊精溶液對應曲面中，在濃度為30%之前，葛根脆片的脆度呈上升趨勢。當濃度為30%時，脆度達到了峰值；當濃度繼續上升，脆度下降。當麥芽糊精浸泡時間為3 h時，脆度達到最高值。從整體趨勢來看，麥芽糊精浸泡濃度對產品的脆度影響更為明顯。

續 表

由圖4中b可知，各曲線圍成的圖形為橢圓形，表明麥芽糊精浸泡溶液濃度時間與油炸溫度的交互作用顯著。當真空油炸溫度為90 ℃時，葛根脆片的脆度呈現明顯上升趨勢，當溫度達到90 ℃后，脆度變化不明顯。當麥芽糊精溶液濃度為30%時，產品的脆度達到最高值。當真空油炸溫度在90 ℃左右，且麥芽糊精溶液濃度在30%時，葛根脆片的品質較好。

由圖4中c可知，等高線所圍成的圖形呈近似圓形，說明麥芽糊精浸泡時間和真空微油炸溫度兩者的交互作用不顯著；在麥芽糊精浸泡時間對應的曲面中，浸糖時間在3 h時酥脆值呈現高值。真空微油炸溫度為90 ℃時，葛根脆片的脆度達到最高值。真空微油炸溫度對應的響應面坡度相對平緩一些，說明麥芽糊精浸泡時間的影響比真空微油炸溫度的影響更為顯著[14]。

2.2.4 最佳工藝條件確定及驗證

根據Design-Expert對脆度和感官評分響應優化結果進行分析，當A為30.41%、B為2.87 h、C為91.58 ℃時，葛根脆片的脆度為2512.64 g，產品的感官品質最佳。結合響應面分析探討實際工藝條件，最終實驗優化的葛根脆片加工工藝參數為：麥芽糊精浸泡濃度為30.4%，麥芽糊精浸泡時間為2.9 h，真空微油炸溫度為91 ℃，通過此最佳工藝參數進行實驗的操作及質構驗證，平行3次實驗并取平均值，最后測得葛根脆片的酥脆值為2512 g，與實驗優化數據基本符合。

3 結論

本實驗主要探究了真空油炸工藝在葛根產品方面的應用，通過感官評價結合響應面實驗設計，進行了葛根脆片的加工工藝優化，主要以葛根脆片的脆度為測定指標，探討分析了葛根脆片制作過程中麥芽糊精浸泡濃度、麥芽糊精浸泡時間以及真空微油炸溫度對其酥脆性的影響，通過單因素實驗和響應面實驗的分析比較優化，最后確定了最佳配方和工藝參數：麥芽糊精浸泡濃度為30.4%，麥芽糊精浸泡時間為2.9 h，真空微油炸溫度為91 ℃。此時得到的葛根脆片休閑食品在質感和感官上都有著較好的效果，同時也為葛根脆片的工業化生產工藝提供了理論基礎。