油炸參數對甜甜圈感官及淀粉老化品質的影響

王文潔 張云斌 童志芳 陳 維 周緒霞 丁玉庭 ，*

（1浙江工業大學食品科學與工程學院，浙江 杭州 310014；2浙江新迪嘉禾食品有限公司，浙江 杭州 311107）

甜甜圈是由小麥粉、糖、黃油、雞蛋等原料加水混合后經油炸制成的一種甜食，因其獨特的風味、色澤及松軟的口感受到廣大消費者的喜愛［1］。甜甜圈的松軟性能主要來自于面團在水合攪打中形成與維持的強小麥面筋蛋白網絡；發酵后的面團在油炸過程中發生了重要的熟化效應，使得面團中的淀粉顆粒在170～190 ℃下實現凝膠化，再經后續冷卻促使產品達到市場需求的質構，但不同加工工藝會對產品品質產生重大影響。

油炸加工工藝參數的變化，直接影響著面團在熱油中的水分遷移與油脂吸附，而不同的脫水熟化速率也會影響產品的感官品質及淀粉的老化程度。目前，國內外對甜甜圈的研究主要集中于品質改良，探究不同加工參數與感官評價、理化性質的相關性。例如，李文杰等［2］研制了一種富含土豆泥淀粉的甜甜圈；陳正文［3］開發了一種預油炸冷凍甜甜圈，此發明將預油炸的甜甜圈瀝油后進行螺旋式急速冷凍，相對于冷風降溫，更好地保留了甜甜圈的水分；Nsabimana 等［4］研究了油炸溫度（120～180 ℃）對全麥甜甜圈抗氧化性能的影響。在淀粉與油脂之間的相互作用方面，Ghaitaranpour等［5］研究表明，高溫油炸相對無油空氣油炸改善了甜甜圈內芯面筋蛋白網絡結構。此外，還有研究發現，在油炸加工過程中，淀粉顆粒組成、含量與結構也會發生改變。王玫玫等［6］研究發現在對淀粉進行油炸時，淀粉顆粒會發生破裂，且油溫越高，破壞作用越明顯；Yang等［7］研究發現油炸使得速食方便面中的小麥淀粉結構從A-型變成V-型。一般研究認為，淀粉的結構及表觀顆粒結構與晶體形態變化會對淀粉老化程度產生重要影響［6，8-9］。但目前關于油炸工藝對甜甜圈類發酵面團產品感官、淀粉老化相關品質影響方面的研究鮮見系統深入的探索。

鑒于此，本試驗研究了不同油炸工藝對甜甜圈色差、質構特性等品質的影響，并深入探究了油炸過程中產品內芯直鏈淀粉和支鏈淀粉組成的變化規律，通過差示掃描量熱分析（differential scanning calorimetry，DSC）、X 射線衍射分析（X-ray diffraction，XRD）、傅里葉紅外光譜分析（fourier transform infrared spectroscopy，FTIR）等檢測手段，分析了甜甜圈中淀粉老化焓值、晶體變化、直鏈淀粉含量等情況和甜甜圈感官評價、表皮油脂吸附等變化，以期為甜甜圈油炸過程中淀粉老化的控制和品質提升提供理論依據和工藝參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

高筋、低筋小麥粉，購于江蘇南順食品有限公司；土豆泥粉，購于康萊納（內蒙古）食品有限公司；鮮酵母，購于安琪酵母（濱州）有限公司；干酵母，購于廣西單寶利酵母有限公司；白糖，購于廣西東門南華糖業有限責任公司；食鹽，購于浙江舟山遠東海鹽制品有限責任公司；黃油，購于新西蘭恒天然集團；麥芽糖漿，購于廣州雙橋股份有限公司；溴化鉀（色譜純），杭州雙木化工有限公司；蘇丹紅B，國藥集團試劑有限公司；直鏈淀粉試劑盒，南京建成生物工程研究所。

1.2 儀器與設備

MUMVCOOV 廚師機，德國博世公司；LC-DZL05S商用電炸爐，廣州慶邦廚具有限公司；CF-6000S 發酵箱，中山卡士電器有限公司；TA.XTC 質構儀，上海保圣實業發展有限公司；204-F1 Phoenix 差示掃描量熱儀，德國耐馳儀器公司；Empyrean X 射線衍射儀，荷蘭PNAlytical 公司；HTS-XT 傅立葉變化紅外光譜儀，德國布魯克儀器公司；NR60CP+色差儀，深圳三恩時科技有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 配方與工藝 配方：高筋小麥粉225 g，低筋小麥粉25 g，土豆泥粉12.5 g，鮮酵母10 g，酵母5 g，白糖25 g，食鹽2.5 g，黃油20 g，雞蛋25 g，麥芽糖漿20 g，水125 g。工藝：混合均勻所有配料→攪打成面團→模具擠壓成型→面團松弛（10 min）→面團醒發（39 ℃，65%RH，45 min）→油炸面團（170、180 和190 ℃，油炸1、2和3 min）→產品冷卻→感官、理化檢測。

1.3.2 表皮色差測定 參考劉小飛等［10］的方法，使用色差儀檢測產品表皮的L、a、b值，分別代表亮度（0～100）、紅度（-50～50）、黃度（-50～50）。

1.3.3 質構測定 參照Mohamed 等［11］的方法，并適當修改。將產品切成2 cm×2 cm×2 cm 的小塊，于質構儀下對產品的硬度、彈性、內聚力、黏性等質構品質進行檢測，每組樣品設置12次平行。參數設置：P/36R探頭，測前速度1.0 mm·s-1，測試速度1.0 mm·s-1，測后速度5 mm·s-1，距離5 cm，觸發力5 g，兩次壓縮時間間隔5 s。

1.3.4 油炸表皮厚度測定 參考陳美花等［12］的方法。取1 400 g 煎炸油，加入1 g 蘇丹紅B，將油加熱至60 ℃并轉移到60 ℃恒溫水浴鍋中保持5 h，使染料溶解于煎炸油并充分混勻，進行面團的油炸試驗。冷卻至室溫，再轉移至-18 ℃冰箱中2～3 h，光學顯微鏡觀察。

1.3.5 感官評價 參考文獻［13-14］的方法，由5 人組成評價小組，根據表1 分別對各組甜甜圈產品的外觀形狀、彈性、截面組織結構、表面色澤、氣味和口感5個方面進行感官評價，每項指標20分，共100分。

表1 產品感官評價的評定標準Table 1 Criteria on products sensory evaluation

1.3.6 熱力學性質檢測 參考張雨等［15］的方法，使用DSC 測定甜甜圈產品的熱力學特性。將產品芯部提前凍干、碾磨，過80目篩備用。DSC掃描溫度范圍為30～110 ℃，升溫速率5 ℃·min-1。差示掃描量熱儀器通用分析軟件分析可獲得產品的起始糊化溫度（To）、峰值溫度（Tp）、糊化終止溫度（Tc）與熱焓值（△H）。

1.3.7 直鏈淀粉含量測定 參考原小年等［16］的方法，將凍干的樣品粉末碾磨、過篩后，使用80%乙醇將樣品中可溶性糖洗脫，洗脫液與碘溶液混合，于620 nm處檢測紫外吸光值，代入標準曲線計算直鏈淀粉含量。

1.3.8 淀粉相對結晶度檢測 參考馮佳奇等［17］的方法，使用XRD 測定產品中淀粉的相對結晶度。將凍干后的甜甜圈內芯粉樣品置于鉛片孔中，用X 射線衍射進行測定。具體測定參數：電壓45 kV、電流40 mA，掃描速度4°·min-1，掃描范圍從5°到45°，采樣步寬0.02°，連續掃描。使用MDI Jade 6.0 軟件分析獲得衍射圖譜并得出結晶度。

1.3.9 淀粉紅外光譜結構測定 參考趙小梅等［18］的方法，將凍干的樣品粉末和KBr按照1∶50（w/w）研磨混勻、進行壓片，使用FTIR 進行光譜掃描，掃描范圍為4 000～400 cm-1，分辨率為4 cm-1，重復16次。

1.4 數據處理

采用 SPSS 23進行數據分析，并進行Ducan’s多重檢驗（P<0.05），結果以平均值±標準偏差表示，作圖采用Origin 2021軟件。

2 結果與分析

2.1 油炸工藝對甜甜圈表面色差的影響

甜甜圈表面的色澤能反映其油炸后的熟化程度，而且是影響消費者選擇的重要產品品質之一。不同油炸溫度、時間對甜甜圈產品表皮亮度（L值）、紅度（a值）和黃度（b值）的影響如圖1 所示。結果表明，隨著油炸溫度的增加以及油炸時間的延長，甜甜圈表面的亮度相應降低，紅度增加，而黃度基本保持不變，這可能與高溫油炸下面團發生美拉德反應有關，其產物黑色素的產生導致了亮度與紅度的增加；油炸溫度過高或油炸時間過長會加劇美拉德反應，導致產品表皮顏色過深，影響銷售品質［19］。比較9 種油炸條件發現，170 ℃/3 min、180 ℃/2 min 和190 ℃/1 min 條件下，甜甜圈的L、a、b值較為接近，各組間外觀色澤差異不大，因此后續分析3 種條件下甜甜圈品質變化。商業制備甜甜圈多使用190 ℃及以上溫度以確保產品完全熟化，產生特定棕色外皮。本試驗發現較低溫度下特定時間也可達到相應色澤，表征產品熟化，達到了商業價值標準。

圖1 不同油炸條件下甜甜圈的色差變化Fig.1 Color difference of doughnut under different frying conditions

2.2 油炸工藝對甜甜圈質構特性的影響

由表2可知，3種油炸條件下，產品的硬度、黏性和咀嚼性在180 ℃油炸組中達到最高，產品內芯硬度最高為365 g。在170 ℃低溫油炸時，硬度較低，推測這與油炸溫度較低，面團中水分的損失較小有關。在190 ℃高溫油炸時，甜甜圈硬度較低的原因可能為油溫過高導致面團表面形成一層硬殼，保護內部水分不流失。彈性在不同油溫下的差異整體上呈不顯著。

表2 不同油炸條件對甜甜圈質構的影響Table 2 Effects of different frying conditions on doughnut texture

2.3 甜甜圈炸制過程中油脂吸附與表皮硬殼形成情況

不同油炸條件下，煎炸油經染色后于甜甜圈表皮的分布情況如圖2 所示。煎炸油均分布在甜甜圈表皮，甜甜圈內部無滲透，而隨著油炸溫度的提升，表皮染色情況加深，顯示油脂吸附于接觸面團表面，且180～190 ℃下表皮硬殼較厚，可見低溫油炸并不能促進煎炸油脂的吸附，且油炸溫度越高，煎炸油向內層轉移程度越大，形成的硬殼越厚［16］。

圖2 不同油炸條件下甜甜圈表皮硬殼形成情況Fig.2 Doughnuts surface crust forming conditions under different frying parameters

2.4 感官評價結果

由圖3可知，170 ℃/3 min條件下，甜甜圈產品各指標評價得分最高，總評分達89 分。當油炸溫度升高，油炸時間降低時，其感官品質下降。究其原因，油炸溫度升高，甜甜圈的美拉德反應加劇，產生了大量黑色素物質，且在短時間內吸附在甜甜圈表皮，影響甜甜圈色澤和外觀的同時，降低了口感接受度。

圖3 產品的感官評價雷達圖Fig.3 Radar chart of sensory evaluation scores on different products

2.5 甜甜圈淀粉老化特性分析

2.5.1 淀粉糊化溫度及焓值 DSC 可以表征烘焙制品中淀粉結構裂解時發生的吸熱焓變，這種轉變溫度一般比淀粉糊化所需溫度高［20］。老化是支鏈淀粉的直線部分和直鏈淀粉再次趨向于有序的平行排列，從無定型態向結晶態轉變的過程。通過DSC 曲線可計算淀粉這一變化的熱焓值，進而表征淀粉的重結晶速率與老化程度［12］。由表3可知，在170 ℃/3 min、180 ℃/2 min 和190 ℃/1 min 三種油炸條件下，油炸條件為180 ℃/2 min 時，炸制甜甜圈的淀粉變化熱焓值最大，表明此時淀粉重結晶速率最快，淀粉易老化。油炸條件為170 ℃/3 min 時，產品淀粉的熱焓值較低，表明重結晶速率低，淀粉不易老化。而油炸條件為190 ℃/1 min 時淀粉熱焓值較低，與預設結果不符，推測可能由于油炸溫度過熱，面團表面迅速脫水，形成了一層結構碳化的硬殼，對內部淀粉的受熱起到了阻隔作用。

表3 不同油炸條件下甜甜圈的熱力學參數Table 3 Thermodynamic parameters of doughnuts under different frying conditions

2.5.2 直鏈淀粉含量 天然淀粉一般由直鏈淀粉和支鏈淀粉組成。直鏈淀粉含量是衡量面團流變、烘焙制品老化和生物消化利用等感官及功能品質的重要指標之一。一般直鏈淀粉含量越高，產品更易老化［21-22］。研究發現，油炸過程中，直鏈淀粉會形成螺旋結構，其疏水結構可與脂肪酸結合形成復合物，而這一現象在支鏈淀粉與脂肪酸的作用間很少出現［23］。由圖4 可知，甜甜圈面胚經高溫油炸后，制品中淀粉的組成成分發生變化，直鏈淀粉含量升高，且油炸溫度越高，直鏈淀粉的含量升高越快。3種油炸條件下，180 ℃/2 min條件下制得甜甜圈的淀粉中直鏈淀粉含量最高，顯示更易發生老化。190 ℃/1 min 條件下，直鏈淀粉含量較低，但隨著時間延長，淀粉結構仍會發生變化，直鏈淀粉含量逐漸升高。

圖4 不同油炸條件下甜甜圈的直鏈淀粉含量Fig.4 Amylose content of doughnut under different frying conditions

2.5.3 淀粉相對結晶度 天然植物中淀粉有A-型、B-型和C-型3 種晶體結構，其中天然小麥淀粉屬于典型A-型結構，在X-射線衍射圖譜2θ數值為15°、17°、18°和23°時有較強衍射峰，相對結晶度為20.3%［14］。如圖5 所示，甜甜圈經過油炸后，小麥淀粉原有的衍射峰消失，而在2θ為20°附近形成一個新的衍射峰，為典型的V-型晶體結構特征。

圖5 不同油炸條件下甜甜圈的XRD圖Fig.5 X-ray diffraction of doughnut under different frying conditions

如表4 所示，淀粉結晶度隨油炸時間的增加呈逐漸降低趨勢。當油炸條件為170 ℃/3 min、180 ℃/2 min和190 ℃/1 min時，淀粉的結晶度分別20.29%、23.89%和28.38%。3 種油炸條件下，淀粉結晶度隨油炸時間的增加呈逐漸降低趨勢，油炸條件為170 ℃/3 min 時，淀粉結晶度最低，表明此時形成的淀粉-脂質復合物含量最少，甜甜圈淀粉的老化程度也最低，而油炸條件為190 ℃/1 min 時淀粉老化程度最高，結果與預期相符。

表4 不同油炸條件下甜甜圈淀粉的相對結晶度Table 4 Relative crystallinity of starch in doughnut under different frying conditions/%

2.5.4 甜甜圈淀粉的結構特性 不同油炸條件下的甜甜圈產品的FTIR 圖譜如圖6，通過構象變化敏感條帶區域（1 200～700 cm-1）的峰型與峰值變化可以反映炸制產品淀粉的老化難易程度。1 157 cm-1附近吸收峰為C—O 以及C—C 鍵的伸縮振動；1 080 cm-1附近吸收峰表示C—H 鍵的彎曲振動；1 018 cm-1附近吸收峰表示C—O鍵的伸縮振動及C—OH彎曲振動［24］。

圖6 不同油炸條件下甜甜圈的FTIR圖Fig.6 FTIR spectra of doughnuts under different frying conditions

1 200～700 cm-1區域信號峰主要顯示了多糖及其糖類異構體的吸收，其中1 054 cm-1附近的吸收峰是表示淀粉晶體區的特征峰，對應聚集態結構中的淀粉有序結構；1 020 cm-1附近的吸收峰則顯示的是淀粉非結晶區的信號，對應淀粉大分子的無規則結構。淀粉的回生程度可通過1 054 cm-1和1 020 cm-1處的峰強度比值（DO 值）反映，數值越大，表明淀粉無定形區減少和有序結構增加，相應產品老化程度加劇［15］。如表5 所示，170 ℃時油炸的產品DO 值最低，表明其淀粉有序度小，產品不易老化，這與之前幾項品質檢測結果基本一致。油炸溫度升高，淀粉有序度增加，產品老化程度增大，品質降低。當油炸溫度為190 ℃時，甜甜圈淀粉的DO 值降低，與預期結果不符，可能是因為油炸溫度過高，甜甜圈表皮會形成一層致密的硬殼阻止了內部甜甜圈淀粉的有序度變化，導致淀粉有序度偏低。

表5 不同油炸條件下甜甜圈淀粉的DO值Table 5 DO values of doughnut starch under different frying conditions

3 討論

3.1 不同油炸條件下甜甜圈的感官品質

研究結果顯示，當油炸條件為170 ℃/3 min、180 ℃/2 min 和190 ℃/1 min 時，甜甜圈產品基本熟化，表明產品油炸完成，且此3 種條件下，甜甜圈的彈性無顯著變化；油炸條件為180 ℃/2 min 時，甜甜圈的硬度最大；油炸條件為190 ℃/1 min時，甜甜圈的硬度最小。硬度和彈性是評價甜甜圈感官品質的重要指標［25］，通常情況下甜甜圈品質與其硬度呈負相關，與彈性呈正相關［26-27］。研究結果與該描述不相符，推測可能由于后者油炸參數設定較高，導致面團表面形成一層硬殼，直接阻止了內部面筋網絡結構中水分的逃逸，對其質構變化造成了影響。感官評價結果表明，油炸條件為170 ℃/3 min 時，產品外觀、風味和口感最佳。蘇丹紅染色試驗結果表明，在低溫長時間油炸條件下，甜甜圈產品表皮油脂的吸收情況最淺，說明低溫長時間油炸后的甜甜圈感官品質最佳。

3.2 不同油炸條件下甜甜圈的淀粉老化

根據研究結果，在面團油炸的過程中，淀粉結構及其理化性質都發生了明顯變化，這會對產品老化特性產生影響。本研究表明，油炸溫度升高，甜甜圈產品淀粉的老化熱焓值也大致呈上升趨勢，淀粉重結晶速率增大，更易老化。同時，直鏈淀粉含量隨油炸溫度的上升大體呈增加趨勢，且油炸時間越長，直鏈淀粉含量越高，這符合Yang 等［7］得出的規律。本研究還發現，油炸條件為190 ℃/1 min時，淀粉熱焓值和直鏈淀粉含量有所降低，與預期結果不符，可能因為油溫過高導致甜甜圈表面迅速形成硬殼阻礙了面團內部淀粉受熱，延緩了淀粉結構的進一步變化。淀粉顆粒結構由結晶區和無定形區組成，其中結晶區主要由支鏈淀粉及其直線區雙螺旋結構構成，無定形區主要由直鏈淀粉的松散結構構成［28］。經高溫油炸后，淀粉發生破裂重組，其內部結晶區被破壞，而淀粉晶體原有的天然雙螺旋結構發生解螺旋，重新排列后，可與脂質形成新的直鏈淀粉雙螺旋結構-脂質化合物，導致A-型晶體向V-型晶體轉變［29-30］。根據研究結果，甜甜圈淀粉的結晶度隨油炸溫度升高而增大，淀粉更易老化。該結果符合預期，淀粉在較高溫度下的其顆粒結構破壞程度較大，且直鏈淀粉與脂肪形成了絡合物。FTIR 技術已廣泛應用于淀粉老化檢測方面。根據研究結果，甜甜圈淀粉有序度在170 ℃/3 min時最低，此時淀粉的老化程度最低。綜上所述，油炸溫度升高，淀粉的回生值升高，淀粉有序度增加，產品更易老化。

4 結論

本研究綜合考慮了決定甜甜圈產品最重要的感官品質及淀粉老化情況，對不同油炸溫度和油炸時間下的產品進行了系列檢測分析，結果發現，油炸條件為170 ℃/3 min 時，甜甜圈產品的感官品質最佳，且淀粉不易老化。這一參數條件比商用生產線使用的溫度低、時間略長，但從感官和質量品質來看提升較大。后續研究可對甜甜圈產品的含油量、油脂品質、風味等變化做進一步探索。