真空微油炸葛根脆片的工艺优化

孙加刚，邵俊锋，顾文雨，董雪萌，戴阳军*

(1.扬州大学 旅游烹饪学院，江苏 扬州 225127；2.常熟理工学院 生物与食品工程学院，江苏 常熟 215500)

葛根在中药中很常见，能够有效地缓解肌肉疼痛，具有促进体液分泌和解渴等功效。淀粉是葛根的主要成分，含有部分黄酮类化合物，包含10多种大豆甙、葛根素和胡萝卜甙等；此外，还含有蛋白质、氨基酸、糖和人体不能自身合成的铁、钙、铜、硒等微量元素，有“千年人参”的美称[1]。葛根的需求近年来不断攀升，其深加工研究不断深入，相关产品也得到了开发，例如葛根中低聚糖的提取、葛根凉皮、天然速食葛粉及其产品的工艺优化等，但是葛根脆片相关产品还未见报道[2]。果蔬脆片是近年来休闲食品的代表，其原材料大多是新鲜的果蔬，经真空低温油炸脱水制作而成。近年来，市场上研发出了新的脆片加工技术，主要有真空微波干燥、变温压差膨化、真空冷冻干燥等。真空油炸相对传统油炸方式具有很多优势，不仅可以提升脆片的风味，使产品酥脆、复水性好、成品接近新鲜食材等，而且能最大程度地保留原材料的营养成分，同时有效地防止油炸食品发生褐变和褪色，降低油脂氧化酸败反应的发生，可以较好地保留食物原有的色泽[3-5]。本实验以麦芽糖的浸泡浓度、浸泡时间和油炸温度为条件，对葛根脆片产品的开发进行了工艺优化。

1 材料与方法

1.1 实验材料

葛根、植物油、盐、麦芽糊精：以上产品皆符合国家食品卫生标准，均购于常熟大润发超市。

1.2 主要试剂及设备

焦亚硫酸钠、柠檬酸。

切片机 佛山佰达机械有限公司；真空油炸机 广州旭众食品机械有限公司；糖度计、BSA4202S电子天平 赛多利斯(上海)贸易有限公司；TA.XT plus食品物性测定仪 厦门超技仪器设备有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 真空微油炸葛根脆片的加工方法

1.3.1.1 工艺流程

新鲜葛根清洗去皮→切片→护色→热烫→沥水→缓冻→浸糖→快速冷冻→真空油炸→真空脱油→成品。

1.3.1.2 操作要点

原料选择和预处理：选择新鲜的葛根，其理化及安全指标应符合有关标准。清洗、切片、护色、热烫、冷却后用麦芽糊精溶液浸泡，沥干。

清洗：将大小均匀的葛根去皮洗净。

切片：将葛根放入蒸锅中蒸30 min，在切片机上进行切片，厚度约5 mm。

护色：在0.2%柠檬酸和0.05%焦亚硫酸钠溶液中浸泡20 min，洗净护色液。

热烫：将已护色的葛根片热烫5 min后捞出，用冰水冷却。

缓冻：将热烫后的葛根片沥水，均匀铺开在托盘中，放入冰箱缓慢冷冻24 h。

浸泡：用流水解冻，放在30%麦芽糊精和5‰氯化钠溶液中浸泡3 h。

快速冷冻：放入-18 ℃冰箱中快速冷冻，待葛根冷冻成型，质地坚挺。

真空油炸：在油炸前，先对真空油炸设备进行参数设定，将冻硬的葛根片投入物料筐中，关闭进料门，打开真空泵、液压站进行油炸。

真空脱油：经油炸的葛根，会在其表面附着一层油脂，因此达到预定油炸时间后，液压站将物料框升起后,开始旋转脱油，得到酥脆的葛根片。

1.3.2 葛根脆片的单因素实验设计1.3.2.1 麦芽糊精浸泡浓度的选择

经预实验确定葛根脆片的基础处理条件为：20%麦芽糊精溶液，浸泡2 h，90 ℃真空油炸。将葛根片分别放在20%、25%、30%、35%、40%浓度的麦芽糊精溶液中浸泡，加工处理后进行测定。

1.3.2.2 麦芽糊精浸泡时间的选择

在其他因素不变的情况下，将葛根薄片在5个不同的时间段对产品进行浸泡，时间分别是1，2，3，4，5 h，其他同上。

1.3.2.3 真空微油炸温度的选择

在其他因素不变的情况下，将处理后的葛根分别以75，80，85，90，95 ℃的油炸温度进行真空油炸，得到样品后，评价其脆片品质，选择合适的油炸温度[6]。

1.3.3 真空低温油炸工艺设计响应面实验

根据单因素实验结果，以麦芽糊精浸泡浓度、麦芽糊精浸泡时间、真空微油炸温度作为参考变量，以酥脆度作为响应值，进行三因素三水平的Box-Benhnken实验设计，并利用Minitab 15软件对实验结果进行数据处理。响应面实验设计见表1[7]。

a

表1 响应面实验因素水平表Table 1 The factors and levels of response surface experiment

1.3.4 数据处理方法

在单因素实验结果的研究基础上，使用Design-Expert软件进行分析处理。利用Box-Behnken法将麦芽糊精浓度、麦芽糊精浸泡时间、真空微油炸温度列为3个影响因素，采用三因素三水平的响应曲面设计方法。其中用z1、z2、z3分别表示3个因素，并用1，0，-1分别代表变量水平，按方程 Zi=(zi-z0)/ΔZ对自变量进行编码。式中：Zi为变量的编码值，zi为变量的实际值，z0为变量的中间值，ΔZ为变量的变化步长；硬度(Y)为考察指标。最后用方差进行分析，得出最优的工艺参数。建立响应曲面回归方程，进而反映各因素对指标的影响规律[8]。

1.4 检测方法

1.4.1 酥脆性的测定方法

将制备好的葛根脆片放置于载物台上，参数参照祁芳斌等的方法[9]，略作改动，每个样品测试3次，取平均值。在测试的过程中，坐标图上最大压力峰值用来表示样品的硬度，峰值越小说明酥脆性越好，产品质量越好。

1.4.2 感官评分方法

本次感官评价由10位接受过感官测试训练的人员组成的评价小组进行，选用百分法，由评分小组先打出分值，选取中间8组数值取其平均值，评定标准见表2[10]。

表2 感官评分标准Table 2 The sensory evaluation standard

2 结果分析

2.1 葛根脆片工艺单因素实验结果

2.1.1 麦芽糊精浸泡浓度对产品品质的影响与分析

不同麦芽糊精浸泡浓度对葛根脆片品质的影响见图1。

图1 不同麦芽糊精浸泡浓度对产品品质的影响Fig.1 The effect of different maltodextrin soaking concentration on the product quality

由图1可知，麦芽糊精浸泡浓度对产品感官评分的影响较大。当麦芽糊精浸泡浓度为30%时，葛根脆片的感官评分最高，酥脆性较好。但浓度过高时产品太过甜腻，感官评分值下降。所以，选择麦芽糊精浸泡浓度为25%～35%这一区间进行实验。

2.1.2 麦芽糊精浸泡时间对产品品质的影响与分析

不同麦芽糊精浸泡时间对葛根脆片品质的影响见图2。

图2 不同麦芽糊精浸泡时间对产品品质的影响Fig.2 The effect of different maltodextrin soaking time on the product quality

由图2可知，当麦芽糊精浸泡时间为3 h时，葛根脆片的感官评分最高。少于3 h时，因为浸泡时间不够，未能进入组织内部，感官评分相对不高；浸泡时间太长，糖分渗入过多，产品甜腻，口感偏硬。因此，选择麦芽糊精浸泡时间为2～4 h这一区间进行实验。

2.1.3 真空微油炸温度对产品品质的影响与分析

不同真空微油炸温度对葛根脆片品质的影响见图3。

图3 不同真空微油炸温度对产品品质的影响Fig.3 The effect of different vacuum micro-frying temperatures on the product quality

由图3可知，真空微油炸温度对产品感官评分的影响较大。当真空微油炸温度为90 ℃时，葛根脆片的感官评分最高，有油炸食品的风味且有葛根香味，酥脆性较好。真空微油炸温度越高，葛根脆片的酥性越好，但温度过高时产品容易黑糊、油腻感重，导致感官评分下降[11]。因此，在85～95 ℃这一区间内进行实验。

2.2 葛根脆片工艺优化实验结果

2.2.1 响应曲面实验结果

根据上述单因素实验结果，得出麦芽糊精浸泡浓度(%)、浸泡时间(h)和真空微油炸温度(℃)在葛根制作过程中可以作为关键控制因素。为此通过Box-Behnken实验设计，将其设计成三因素三水平的17组实验，其中A，B，C，Y分别为麦芽糊精浸泡浓度、麦芽糊精浸泡时间、真空微油炸温度和酥脆性。为确定最佳工艺参数，实验设计和分析结果见表3。

表3 Box-Behnken设计方案与实验结果Table 3 Box-Behnken design program and experiment results

2.2.2 响应曲面回归方程分析

回归模型方差分析表见表4。

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

由表4可知，响应值与自变量之间的回归关系为极显著，失拟项的P=0.2856，不显著，模型中的A、C、AC、A2、B2、C2对响应值有极显著性影响，B对响应值的影响显著(P<0.05)，BC、AB对响应值的影响不显著(P>0.05)。其中失拟项表示模型预测值与实际值不拟合的概率。模型中失拟项的P值为0.2856>0.05(不显著)，表示该模型成立，能够利用该模型来预测该工艺条件对葛根脆片酥脆性的影响，最后通过分析回归方程模型获得最优工艺参数[12-13]。多元二次响应面回归方程模型：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实验结果分析

通过Design-Expert 8.0.6绘制响应面3D图进行可视化分析，各响应值与相关因素的趋势图见图4。

由图4中a可知，麦芽糊精溶液对应曲面中，在浓度为30%之前，葛根脆片的脆度呈上升趋势。当浓度为30%时，脆度达到了峰值；当浓度继续上升，脆度下降。当麦芽糊精浸泡时间为3 h时，脆度达到最高值。从整体趋势来看，麦芽糊精浸泡浓度对产品的脆度影响更为明显。

续 表

由图4中b可知，各曲线围成的图形为椭圆形，表明麦芽糊精浸泡溶液浓度时间与油炸温度的交互作用显著。当真空油炸温度为90 ℃时，葛根脆片的脆度呈现明显上升趋势，当温度达到90 ℃后，脆度变化不明显。当麦芽糊精溶液浓度为30%时，产品的脆度达到最高值。当真空油炸温度在90 ℃左右，且麦芽糊精溶液浓度在30%时，葛根脆片的品质较好。

由图4中c可知，等高线所围成的图形呈近似圆形，说明麦芽糊精浸泡时间和真空微油炸温度两者的交互作用不显著；在麦芽糊精浸泡时间对应的曲面中，浸糖时间在3 h时酥脆值呈现高值。真空微油炸温度为90 ℃时，葛根脆片的脆度达到最高值。真空微油炸温度对应的响应面坡度相对平缓一些，说明麦芽糊精浸泡时间的影响比真空微油炸温度的影响更为显著[14]。

2.2.4 最佳工艺条件确定及验证

根据Design-Expert对脆度和感官评分响应优化结果进行分析，当A为30.41%、B为2.87 h、C为91.58 ℃时，葛根脆片的脆度为2512.64 g，产品的感官品质最佳。结合响应面分析探讨实际工艺条件，最终实验优化的葛根脆片加工工艺参数为：麦芽糊精浸泡浓度为30.4%，麦芽糊精浸泡时间为2.9 h，真空微油炸温度为91 ℃，通过此最佳工艺参数进行实验的操作及质构验证，平行3次实验并取平均值，最后测得葛根脆片的酥脆值为2512 g，与实验优化数据基本符合。

3 结论

本实验主要探究了真空油炸工艺在葛根产品方面的应用，通过感官评价结合响应面实验设计，进行了葛根脆片的加工工艺优化，主要以葛根脆片的脆度为测定指标，探讨分析了葛根脆片制作过程中麦芽糊精浸泡浓度、麦芽糊精浸泡时间以及真空微油炸温度对其酥脆性的影响，通过单因素实验和响应面实验的分析比较优化，最后确定了最佳配方和工艺参数：麦芽糊精浸泡浓度为30.4%，麦芽糊精浸泡时间为2.9 h，真空微油炸温度为91 ℃。此时得到的葛根脆片休闲食品在质感和感官上都有着较好的效果，同时也为葛根脆片的工业化生产工艺提供了理论基础。