绿豆脆饼微波真空膨化条件研究

王 霞 杨宏志 刘海军

(黑龙江八一农垦大学食品学院，黑龙江大庆 163319)

绿豆用途十分广泛，可药食兼用。在糕点中的应用很多，比如绿豆凉粉、绿豆糕和绿豆沙等［1］，但是目前市面上绿豆其他的产品还比较单一［2］，对绿豆的深加工综合利用少，产品附加值低。

微波真空膨化是一种新型的食品膨化方式，综合了微波加热的快速、节能和真空的低温、快速等优点，因此可以运用于微波膨化食品的开发［3］。

在微波真空膨化食品脆片的过程中，影响膨化度和脆性的因素较多。Zhang J等［4］研究了初始含水率、微波强度和真空度3个参数对香鱼片膨化度影响规律，研究表明合理的初始含水率和微波强度可以提高鱼片的膨胀度和脆性，高真空度能够强化鱼片膨化效果;Clary等［5］通过测量微波真空膨化过程中葡萄物料的表层温度，控制微波输出功率，获得了较好的膨化葡萄干品。本研究拟通过对膨化后的绿豆饼进行膨化度、脆度的测定，确定影响因素范围及最佳的参数值，为后续的响应面组合试验提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

绿豆:市售;

食用变性淀粉:杭州普罗星淀粉有限公司;

绵白糖:博城北方糖业股份有限公司;

质构仪:TA.XT.pluS型，Stable Micro SyStemS 公司;

微波真空干燥杀菌设备:ORW08S-22型，南京澳润微波科技有限公司;

真空干燥箱:DZF-6050型，上海一恒科技有限公司;

快速混匀器:SK-1型，金坛市科兴仪器厂;

电热恒温水浴锅:DK-S24型，上海森新实验仪器有限公司。

1.2 微波真空膨化绿豆饼的工艺流程及操作要点

1.2.1 工艺流程

绿豆→磨粉→调浆→蒸煮糊化→冷却→制坯→静置老化→微波膨化→成品

1.2.2 操作要点

(1)辅料的添加比例:由于微波真空膨化过程中，不同成分对膨化的影响也各不相同，为了增加风味、改善口感，糖通常作为风味物质加入，糖在一定范围内有利于膨化的进行，可以加速提升温度，使产品膨化度和脆度更好，但糖添加量过大也会抑制淀粉糊化［6］，根据预试验结果，选择糖的添加量4%为宜。

(2)调浆:在调浆过程中，加水过多，会导致蒸煮糊化冷却后的物料含水量过高不利于制坯;加水过少，淀粉在蒸煮糊化过程中又会糊化不充分［7］。根据预试验结果，调浆过程中加水使含水率在40%～50%，以保证蒸煮时淀粉充分糊化。

(3)蒸煮糊化:为了防止焦化，将盛有浆料的烧杯放入90℃热水中，要边加热边搅拌，直至浆料变成粘稠糊状为止。保证淀粉充分糊化，有利于制坯。

(4)冷却:将糊化后的物料，在室温(20℃左右)下冷却。因为淀粉物料经蒸汽加热糊化后，呈无定形状态的淀粉凝胶，如不经过适当的冷却，绿豆粉团黏度太大，不利于直接制坯加工。

(5)制坯:为了防止膨化时产生尖角效应，在制坯时将绿豆饼制成厚度(3±0.2)mm、直径30 mm、表面厚薄均匀的圆形饼坯。

(6)静置老化:将饼坯于室温(20℃左右)下静置18～24 h，使内外水分均匀，淀粉适当老化形成一定量晶体。

1.3 试验设计

所有试验均在微波功率730 W、上限温度110℃、真空压强为80 kPa的条件下进行。

1.3.1 饼坯含水率对绿豆饼膨化度和脆度的影响 将饼坯的含水率分别制成12%，15%，18%，21%，24%，27%，其它固定量取值分别为淀粉添加量25%、老化时间24 h、膨化时间110 s，然后测定膨化脆饼的膨化度和脆度。

1.3.2 淀粉添加量对绿豆饼膨化度和脆性的影响 饼坯中的淀粉添加量分别为0%，15%，20%，25%，30%，35%，其它固定量取值分别为饼坯含水率18%、老化时间24 h、膨化时间110 s，然后测定膨化脆饼的膨化度和脆度。

1.3.3 老化时间对绿豆饼膨化度和脆度的影响 老化时间分别为 0，6，12，18，24，30，36 h，其它固定量取值分别为淀粉添加量25%、饼坯含水率18%、膨化时间110 s，然后测定膨化脆饼的膨化度和脆度。

1.3.4 膨化时间对绿豆饼膨化度和脆度的影响 膨化时间分别为 80，90，100，110，120，130 s，其它固定量取值分别为淀粉添加量25%、饼坯含水率18%、老化时间24 h，然后测定膨化脆饼的膨化度和脆度。

使用Excel数据处理软件对数据进行处理与分析。

1.4 指标测定

1.4.1 含水率测定 含水率是指在微波膨化前的饼坯的初始含水率。具体测量方法按GB 5009.3—2010操作。

1.4.2 绿豆饼脆度值的测定 脆度值是指在压缩过程中使样品破裂所用力的大小。由于在压缩过程中不一定都产生破裂，在第一次压缩过程中，若是产生破裂现象，曲线中出现一个明显的峰，此峰值就定义为脆度值:若第一次压缩没破裂，只有一个峰值，则定义为硬度值，无脆度值。脆度值越小，表明膨化绿豆饼越松脆，脆性越好。具体测定方法参照文献［8］。

1.4.3 膨化度的方法 采用石英砂置换法［8］。

2 结果与分析

2.1 淀粉添加量对绿豆饼膨化度和脆度的影响

图1 加淀粉量对绿豆饼脆度和膨化度的影响Figure 1 Effect of adding starch content on crispness and puffing degree

由图1可知:加入少量的食用变性淀粉时，绿豆饼的膨化度随加入食用变性淀粉量的增大而增大，这是因为绿豆本身含有一定的淀粉，随着食用变性淀粉的加入，糊化制得的绿豆饼坯淀粉含量升高，绿豆饼坯在干燥过程中表现出较大的粘性，且持气能力较强，有利于膨化，在微波膨化时就会得到较大的膨化度。当加入食用变性淀粉量达到25%时，膨化度达到最大值为3.1。

当添加食用变性淀粉量超过25%时，随着加入食用变性淀粉量的增多，膨化度变化不大，这是因为此时制的饼坯粘性、持气性都已经较大，因此对膨化度影响不大，但是在试验过程中，当添加食用变性淀粉量过高时，制得的面团糊化后质地较软，黏度大，不利于切片和定形制坯，且加食用变性淀粉量过高，绿豆饼中绿豆含量减少，营养价值减弱。考虑绿豆饼的加工性能和营养价值两方面因素，在微波真空膨化绿豆饼时，添加食用变性淀粉量在25%为宜。

加入少量的食用变性淀粉时，绿豆饼的脆度值随食用变性淀粉添加量的增多而减小，这是因为随着淀粉含量的增加，淀粉老化产生的晶体增加，一定量的晶体在微波加热膨化时，内部水分急剧汽化，促使淀粉本体膨化，呈多孔状，绿豆饼脆度值减小，口感酥脆。当加入25%食用变性淀粉时，脆度值最小。

当添加食用变性淀粉量超过25%时，随着加入食用变性淀粉量的不断增大，脆度值也有所增大，这是因为随着变性淀粉的增多，淀粉老化产生的晶体增多，当晶体含量过多时，晶体熔融吸热，需要大量的热量，膨化所需的微波能增加，物料膨化不彻底，膨化后的绿豆饼还可能含有晶体在里面，使膨化制得的绿豆饼结构不够酥脆。

综上可得，随添加食用变性淀粉量的增加，脆度降低，但是到达25%后，随食用变性淀粉量的增加，脆度值反而略有增加，因此试验结果得出食用变性淀粉添加量在25%左右时绿豆饼的脆度为最佳。

2.2 饼坯含水率对绿豆饼膨化度和脆度的影响

由图2可知:绿豆饼的膨化度随着含水率的增大而增大，这是因为膨化的主要动力是绿豆饼坯内部的水分受微波作用后升温，在短时间内使物料纤维组织结构间的水分汽化，产生的蒸汽压差促使纤维结构间距增大，水分逸出而物料定型成微孔，使得绿豆饼膨化。当含水率增大到18%时，膨化度达到最大值为3.1。

当含水率超过18%继续增加时，膨化度减小，这是因为绿豆饼坯含水率过高，饼坯表面形成晶格结构，而内部未形成晶格结构［9］，绿豆饼的加热升温速度受影响，内部水蒸气不能在瞬间获得足够的蒸发能量，导致绿豆饼膨化动力不足，膨化度不高。

绿豆饼的脆度值随饼坯含水率的增大而减小，这是因为相对较少的水分在微波炉中汽化，不能产生足够的蒸汽能量，达不到膨化所要求的压力，膨化制得绿豆饼比较硬，且在试验过程中，绿豆饼坯含水率较低时，绿豆饼坯膨化后会变糊，制得的绿豆饼十分坚硬。当绿豆饼坯含水率为18%时，绿豆饼脆度值较小，在2 300 g左右，口感酥松。

绿豆饼坯含水率过高时，绿豆饼在微波炉中加热升温速度受影响，内部水蒸气不易在短时间内获得足够的蒸发能量，造成膨化后的产品内部气泡分布不均匀，表面硬化，留在绿豆饼内的水分越多，绿豆饼越软，没有脆度值。当绿豆饼坯含水率大于18%时，脆度值明显开始增大，当含水率在27%以上时，无脆度值。

综上可以看出在绿豆饼微波膨化过程中膨化前的绿豆饼坯含水率应该在18%左右，这与饼坯含水率对膨化度的影响相对应。

图2 饼坯含水率对绿豆饼脆度和膨化度的影响Figure 2 Effect of moisture content on crispness and puffing degree

2.3 老化时间对绿豆饼膨化度和脆度的影响

由图3可知，绿豆饼坯刚开始老化时，老化时间的变化对膨化度的影响不显著，这是因为在老化过程中，α-化淀粉又老化(即β-化)［10］，相邻分子间氢键又逐步恢复，淀粉分子自动排列成序，形成微晶结构，在此过程中吸收的水分被包入淀粉的微晶结构，膨化时，淀粉微晶粒中的水分急剧汽化，使绿豆饼坯膨化。当老化时间达到24 h，膨化度达到最大值为2.96。随着老化时间的延长，淀粉的老化程度增加(0℃下分别贮藏12，24，36 h，淀粉的老化程度分别为5.0%，7.6%，9.2%)，大量淀粉分子重新排列形成结晶。在膨化过程中，晶体处于无定形状态的淀粉凝胶要吸收更多的微波能才达到熔融状态，所以深度结晶不利于微波膨化［11］。老化时间超过24 h，绿豆饼的膨化度快速下降。

图3 老化时间对绿豆饼脆度和膨化度的影响Figure 3 Effect of ageing time on crispness and puffing degree

随着老化时间的增长，脆度值下降，这是因为随老化过程中α-化淀粉β-化，形成一定量的微晶结构，使膨化后的绿豆饼结构更均匀，脆度值减小，结构变疏松。当老化时间超过24 h时，脆度随老化时间增长反而增大，这是因为随着老化时间的增长，淀粉老化产生的微晶结构增多，物料膨化不彻底，膨化后的绿豆饼还可能含有微晶结构的晶体在里面，使膨化制得的绿豆饼组织结构不疏松，脆度值变大。老化时间在24 h左右绿豆饼的脆度值最小，此时绿豆饼酥脆。

2.4 膨化时间对绿豆饼膨化度和脆度的影响

由图4可知:膨化时间在80～100 s时，随着膨化时间的增长，膨化度也随之增大，这是因为在膨化过程中，膨化时间越长，水分汽化越多，产生的膨化动力越大，绿豆饼的膨化动力越足，膨化度就越大，因此随膨化时间的增长膨化度增大。当膨化时间超过100 s后，膨化时间足够使绿豆饼坯内的水分汽化，产生的膨化动力变化不显著，所以膨化度随膨化时间的变化而基本保持不变。但是在试验过程中膨化时间超过120 s时，由于膨化时间过长，膨化制得的绿豆饼会出现焦糊的现象。

图4 膨化时间对绿豆饼脆度和膨化度的影响Figure 4 Effect of puffing time on crispness and puffing degree

当膨化时间在80～90 s时，膨化得出的绿豆饼质地较软，这是因为膨化时间过短，绿豆饼坯内的水分没能充分汽化出去，保留在绿豆饼内的水分过多，并没有形成脆性口感。当膨化时间超过90 s，膨化出的绿豆饼不再发软，但是表面水分有的没汽化出去，微波膨化后，冷却时结晶形成晶体硬壳，脆度值比100 s时略大，不够理想。当膨化时间在100～110 s时，脆度值变化不大，当膨化时间超过110 s时，脆度值略有增大，这是因为随着膨化时间的增长，绿豆饼内的水分汽化失去失得越来越多，由于水分散失太多，绿豆饼表面形成了一层硬壳，所以脆度值反而略有增大，但是当膨化时间超过120 s，由于膨化时间过长，膨化制得的绿豆饼发生焦糊现象，同时水分散失太多，表面形成的硬壳也越厚，内部也会出现硬壳，绿豆饼此时脆度值大幅度增大。因此，膨化时间在100 s时，膨化制得的绿豆饼脆度值最小，脆性最佳。

3 结论

对绿豆脆饼的微波真空膨化条件进行了研究，通过单因素试验，确定了影响因素范围及最佳的参数值，为后续的各因素的交互影响响应面组合试验提供参考依据，这说明在合适的工艺条件下，在真空环境中利用微波膨化绿豆等杂粮脆饼是完全可行的。今后还应在较大微波功率及加工量下放大试验。

1 龚倩云.绿豆在食品工业中应用的研究进展［J］.农产品加工，2009(3):57～58.

2 汪少芸，叶秀云，饶平凡.绿豆生物活性物质及功能的研究进展［J］.中国食品学报，2004，4(1):101～105.

3 韩清华，李树君，马季威，等.微波真空干燥膨化苹果脆片的研究［J］.农业机械学报，2006，37(8):155～158.

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5 Clary C D，Mejia M E，Wang Shaojin，et al.Improving grape quality using microwave vacuum dryingassociated with temperature control［J］.Journal of Food Science，2007，72(1):23 ～28.

6 郭元新，卢士见，汤道翠.微波膨化米饼生产线的工艺与设备选型［J］.粮油加工与食品机械，2003(4):56～58.

7 李勇，胡宏，王演玲.膨化米饼的工艺探讨［J］.食品科技，1999(1):20～22.

8 刘海军.微波真空膨化浆果脆片的机理研究［D］.哈尔滨:东北农业大学，2013.

9 成映波，何英伟，李沸敏，等.水分含量对饼坯结构和膨化效果的影响［J］.食品与机械，1999(4):21～23.

10 王充.绿豆淀粉凝胶的抗老化研究［D］.咸阳:西北农林科技大学，2012.

11 孙翠霞，代蕾，孙庆杰，等.淀粉老化工艺对膨化特性的影响［J］.粮油食品科技，2013，21(2):13 ～15.