真空油炸紫薯片预处理工艺的优化

康巧娟 顾振宇 张婷婷

(浙江省食品安全重点实验室浙江工商大学食品与生物工程学院，杭州 310035)

紫甘薯呈紫色或深紫色，具有很高的花青素含量。紫甘薯所含的花青素是一类具有保健功能的天然活性物质，可以清除自由基，抗诱变，抗癌活性并且具有降压等功效［1］。由于其特殊的色泽、营养和保健功能，紫甘薯越来越受重视［2］。目前世界各国对紫甘薯的研究主要集中在品种选育、栽培技术、色素提取、色素功能性质等领域［3－5］。对其产品开发度不大，紫甘薯市场仍有广阔的开拓空间。

真空低温油炸是在20世纪60年代发展起来的食品加工新技术，它能很好地保存果蔬的营养和风味，同时避免油脂氧化劣变和产生致癌物质［6］。目前尚未见真空油炸紫薯片的报道。紫甘薯含有特殊的花青素，使其在油炸过程中容易出现褐变反应造成黑斑和花青素的流失［7］，因而真空油炸紫薯片在质量控制上不同于普通的油炸薯片。薯片的色泽是检验其质量好坏的重要标志，它取决于原料的组成成分和加工工艺，因此要控制好原料的初步褐变和油炸过程中的美拉德等褐变反应。真空油炸前适度的漂烫预处理［8］、冷冻预处理［9］、浸渍处理［10］以及酵母发酵处理［11］等可以大大减少产品的褐变及吸油，提升产品的脆度和感官品质。

本研究通过对真空油炸预处理条件的比较，探索并改进真空油炸紫薯片的预处理生产工艺，为紫甘薯充分利用提供新思路，并为休闲食品的开发提供新的途径。

1 材料与方法

1.1 材料

紫甘薯:浙江省农科院作物与核技术利用研究所;棕榈油:上海达丰化工贸易有限公司。

1.2 试剂与仪器

柠檬酸、L－半胱氨酸、亚硫酸钠、无水氯化钙、石油醚、无水乙醇、盐酸(均为分析纯):成都科龙化工试剂厂。

AI－F2104E爱仕达电磁炉:浙江爱仕达电器股份有限公司;DW－FL超低温冷冻储藏箱:中科美菱低温科技有限责任公司;VFI真空油炸机:烟台海瑞食品设备有限公司;TA－XT2i.Plus质构仪:英国Stable Micro System公司;SZC－索氏抽提器:杭州汇尔仪器设备有限公司;UV－2600紫外可见分光光度计:上海尤尼柯仪器有限公司;FIRST－015电动切片机:奥地利First Austria公司。

1.3 方法

1.3.1 工艺要点及参数的确定

1.3.1.1 工艺流程

紫甘薯→去皮→切片→洗片→护色→硬化→漂烫→冷冻→真空油炸

1.3.1.2 紫薯真空油炸过程中的工艺条件初选

按照上述工艺分别用 0.4%CaCl2硬化 15 min［12］、用护色剂进行护色，采用不同切片厚度，不同漂烫时间，不同漂烫温度，不同冷冻时间(用水冷却至室温后在－20℃冷冻柜中进行冷冻)等预处理的紫薯片在真空度为 －0.094～ －0.098 MPa，90 ℃油中油炸15 min，离心脱油，通过对产品感官评分、脂肪含量、花青素含量、含水量和质构的测定比较，选定工艺条件的适当范围。

1.3.1.3 真空油炸预处理工艺条件的优化

在1.3.1.2试验基础上，确定影响产品品质的主要决定因素和合适的水平，进行正交试验。

1.3.2 分析方法

1.3.2.1 含水量的测定

按照GB/T 5009.3—2003，将样品研磨后进行。

1.3.2.2 脂肪含量的测定

按照GB/T 5009.6—2003，将样品研磨后进行。

1.3.2.3 花青素含量的测定

紫薯片研磨，称取1 g左右，用50 mL酸化乙醇(95%乙醇和 1.5 mol/L HCl，体积比为 85∶15)，在60℃水浴中提取75 min，离心，过滤，100 mL容量瓶定容后，于1 cm比色皿中，波长为535 nm处测定吸光度值［13］。总花青素含量计算公式如下［14］:

总花青素含量/mg/g=E×V/(98.2×m)

式中:E为535 nm处直接测定的吸光度值(A535);V为离心液测定时稀释的总体积/mL;m为样品质量/g;98.2为1%的花青1 mol消光系数。

1.3.2.4 质构的测定

采用TA－XT2物性测定仪测量紫薯片的破碎力。在室温条件下，利用穿刺试验测定马铃薯脆片的破碎力。将紫薯片放置在一个圆筒上面，一个不锈钢球型探针(P/0.25 s)距离紫薯片5.0 mm，以5 mm/s的速度将紫薯脆片破碎。利用质构专家软件(v6.06)从作用力和距离曲线上获得最大作用力(MF)，以MF作为马铃薯脆片的破碎力，所有的试验结果以g为单位。

1.3.2.5 真空油炸紫薯感官评分

选定感官评定人员10名，对感官评价人员进行一定的培训，熟悉真空油炸产品的品质组成因素，进行5分快感标度接受性试验，感官评定的评分指标和标准见表 1［15］。

表1 感官评定的评分指标和标准

1.3.3 统计分析

水分含量、脂肪含量、花青素含量均重复测定3次，以平均值作为测定结果。

破碎力重复测定6次，取平均值作为测定结果。

根据GB/T 15682—2008对感官品评数据进行处理，最后以各项的平均值加权后作为感官评定结果。

采用Excel和SPSS18.0进行数据统计及分析。

2 结果与分析

2.1 预处理条件的确定

2.1.1 切片厚度对紫薯片质量的影响

取不同厚度的切片，护色硬化，95℃漂烫4 min，－20℃冷冻24 h后进行真空油炸。

图1 切片厚度对真空油炸紫薯片质量的影响

油炸产品的脂肪含量与薯片的表面积和总体积的比例密切相关，厚薯片比薄薯片吸油量更少。由图1可见，随切片厚度增大，虽然脂肪含量有所下降，但产品色泽变深，表面起泡，且泡内含油，严重影响产品外观品质且使产品色泽不均，感官品质下降;厚度过小，则产品吸油量过大，油脂过多导致产品色泽变差，油炸时容易变形容易产生碎片，感官品质不佳。选择2～4 mm切片厚度较佳。

2.1.2 漂烫温度对紫薯片质量的影响

选择3 mm切片，护色硬化，分别在不同温度的水中漂烫4 min，－20℃冷冻24 h后进行真空油炸。

真空油炸前的高温短时处理一方面可以钝化酶的活性，排除组织中的空气，脱除少量水分;另一方面使其表面淀粉凝胶化，减少紫薯片在油炸时吸油。由图2可知，紫薯片的脂肪含量会随温度下降，85℃最低，然后缓慢升高。漂烫温度不够，则造成灭酶不充分，产品褐变严重，还可能使速冻时形成冰晶体过小，使得真空状态下脱水速率减缓，产品脆度达不到要求。感官品质在85～95℃比较稳定。

图2 漂烫温度对真空油炸紫薯片质量的影响

2.1.3 漂烫时间对紫薯片质量的影响

漂烫过程是真空油炸预处理工艺中的重要环节，不仅改善了原料的风味，也改变了物料的质感，同时减少漂烫过程中营养物质的损耗［8］。

选择3 mm切片，护色硬化，在90℃下进行漂烫时间的试验，－20℃冷冻24 h后真空油炸。

由图3可知，脂肪含量和感官评分均随着漂烫时间出现一定的变化规律。薯片的脂肪含量与薯片的多孔性密切相关，漂烫处理破坏了薯片紧密的质地，从而影响产品的脂肪含量。随着漂烫时间的延长，紫薯片组织变软，5 min紫薯片已基本变形，甚至软烂，无法生产出高品质的紫薯片。所以漂烫时间选择在3.5 ～4.5 min之间。

图3 漂烫时间对真空油炸紫薯片质量的影响

2.1.4 冷冻时间对紫薯片质量的影响

选择3 mm切片，护色硬化，在90℃条件下进行漂烫4 min，冷冻不同的时间后进行真空油炸。如图4所示，冷冻处理可明显改善紫薯片的外观和组织酥脆度。含油量随着冷冻时间的延长先下降再上升。

图4 冷冻时间对真空油炸紫薯片质量的影响

油炸食品吸油是一种界面现象，产品的脂肪含量与其微观结构密切相关，经冷冻处理后，原料内部形成冰晶，在真空状态油炸时冰晶受热成为气体，爆喷汽化逸出，形成均匀的多孔结构［10，16］。紫薯片的冻结过程属于慢速冷冻，随着冷冻时间的延长，致使紫薯原有的结构被破坏，细胞破坏程度加大，提高了紫薯片的渗透压和通透性。在0～12 h之间由于冻结不充分，部分水分达到沸点后突然沸腾蒸发，形成大小深浅不均匀的孔隙，油炸后脂肪含量会急速上升，也致使花青素溶出流失。在12～24 h的冷冻过程中，冰晶继续增多直至完全冻结，冰晶形成均匀，油炸后形成均匀的细小多孔结构，脂肪含量趋于平稳。随着冷冻时间的延长，冰晶逐渐膨胀增大破坏原有的细胞，致使油炸形成的孔隙均匀不一，脂肪含量有所增加。同时冷冻处理加大了体积收缩率，使油炸薯片组织和质地更严密［17］，从而提高了相对脆度，改善了紫薯片品质等。综合考虑选择在12～36 h取值。

2.2 真空油炸预处理工艺条件的优化

根据单因素试验结果可知，真空油炸预处理对真空油炸紫薯片对其含油量和感官品质产生了影响，各个处理对水分的影响不显著。由表2可知，真空油炸紫薯产品品质还与花青素含量、破碎力有关，因此真空油炸预处理正交试验的指标应该以由脂肪含量、油炸后花青素含量、破碎力和感官评定4个方面决定，然后对4个方面进行相加平均，根据加和计算出最终的产品品质得分。紫薯的真空油炸正交试验的评分标准见表3。

根据试验结果，以紫薯切片厚度、漂烫时间、漂烫温度、冷冻时间为4个因素，采用L9(34)正交设计优化组合，以产品品质为评价得分为指标，结果见表4。

表2 不同预处理对花青素含量及破碎力的影响

表3 紫薯的真空油炸正交试验的评分标准表

由表4极差值可知，预处理对真空油炸紫薯片质量的主次顺序为:切片厚度＞漂烫温度＞漂烫时间＞冷冻时间。说明切片厚度是影响紫薯片质量的主要因素。正交试验结果进行验证试验。结果证明最优预处理条件:厚度3 mm;漂烫时间3.5 min;漂烫温度95℃。冷冻18 h后，花青素含量1.54 mg/g，脂肪质量分数为17.40%，破碎力为468.9 N，产品得分为 15.10。

表4 正交试验因素水平及分析表

3 结论

真空油炸产品的品质不仅取决于真空油炸工艺本身，还极大程度上受到油炸前各种预处理技术的影响。试验从前处理工艺入手，系统研究了其对花青素含量、脂肪含量、感官评分、破碎力等的影响。通过本试验确定真空油炸紫薯片最佳预处理工艺为切片厚度为3 mm，漂烫液温度95℃漂烫3.5 min，－20℃冷冻时间 18 h，在真空度为 －0.092～－0.096 MPa，90℃油炸15 min。在此工艺条件下生产出的真空油炸紫薯片最大程度地保存了紫薯营养价值，花青素含量 1.54 mg/g，脂肪质量分数为17.40%，破碎力为 468.9 N，带有清晰的纹理，口感酥脆，无油腻感，并带有紫薯特有的薯香味。

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