低温真空油炸柿子脆片工艺优化及其品质分析

盛金凤，雷雅雯 ，王雪峰，李 丽，辛 明，叶冬青，严彩菱，零东宁,

（1.广西农业科学院农产品加工研究所，广西南宁 530007；2.广西果蔬贮藏与加工新技术重点实验室，广西南宁 530007）

柿子（Diospyros kakiThunb.）为柿科柿属的落叶乔木。我国柿子种植面积和产量稳居世界第一，据联合国粮食及农业组织（Food and Agriculture Organization of the United Nations，FAO）统计，2020 年我国柿子树的栽培面积为93.7 万公顷，产量约为334 万吨，分别占世界总栽培面积和总产量的93.2%和78.8%[1]。柿子贮藏期较短，目前柿子的加工主要为干制加工成柿饼、柿子片等，也有少量关于柿子乳饮料[2]、发酵果汁[3]、柿子酒[4]以及柿子单宁、类胡萝卜素等功能成分提取及功能特性的研究[5-6]。整体而言，柿子加工方式单一附加值低，因此开发多样化柿子深加工产品是柿子产业长期稳定化发展的关键。

果蔬脆片因其口感酥脆，受到广大消费者的青睐。目前果蔬脆片的加工工艺主要分为非油炸和油炸两大类。油炸食品因其独特的风味色泽及酥脆的口感，使消费者对其产生强烈的消费欲望[7]。然而高温油炸食品含油量高，摄入过多会增加人体2 型糖尿病、心力衰竭、肥胖和高血压的患病风险[8]，不符合现代人们对营养健康的追求，同时高油炸温度也会导致原料中营养成分损失[9]。真空油炸与常压油炸相比，油炸真空度在10 kPa 以下，油炸温度可降低到90 ℃以内，以油作为媒介实现脱水和油炸的有机结合，使物料在低温条件下进行快速脱水，更好的保持食品的营养特性、风味和香气等[9]。真空油炸技术对富含耐热维生素和活性成分的水果具有重要的意义[10]。Wanakamol 等[11]研究油炸温度和油炸时间对菠萝的品质影响时发现煎炸温度对菠萝片含水率有显著影响，而煎炸时间对菠萝片颜色有显著影响。Yamsaengsung 等[12]得出低温真空油炸能提高香蕉片的体积膨胀率；芒果经90 ℃和100 ℃真空油炸处理后β-胡萝卜素含量增加[10]，而真空油炸芒果片类胡萝卜素保留率比常温油炸芒果片含量提高33%[13]。近年来，低温真空油炸技术在农产品加工方面的研究和应用愈加广泛，不仅可以将胡萝卜、红椒等常见蔬菜[14-15]以及香菇、杏鲍菇等食用菌[16-17]加工成高膳食纤维的脆片产品，也可以将板栗、马铃薯等开发成高淀粉类脆片产品[18-19]，备受消费者欢迎。

目前，关于开展低温真空油炸柿子脆片系统性工艺优化及产品的品质特性的研究较少，因而有必要对柿子脆片开展低温真空方面的技术研究工作。本文以广西主栽柿子品种‘恭城月柿’为原料，优化低温真空油炸柿子脆片的生产工艺，对柿子脆片生产过程中的油炸温度、油炸时间、脱油时间和切片厚度等关键参数及控制方法进行研究，以响应面法确定最佳工艺参数并对产品的品质特性进行分析，为提高恭城月柿产品附加值，促进柿子深加工产业的发展和技术水平提供有力的数据支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

恭城月柿 2021 年11 月桂林恭城丰华园食品有限公司提供（已脱涩，表皮色泽橙黄）；棕榈油 晨慕平价百货经营部；麦芽糊精、柠檬酸 食品级，南宁市越前食品添加剂公司；葡萄糖 分析纯，天津市科密欧化学试剂有限公司；乙醇、硫酸、2,6-二氯靛酚分析纯，成都市科隆化学品有限公司；苯酚 分析纯，成都金山化学试剂有限公司；氢氧化钠、草酸分析纯，天津博迪化工股份有限公司；L（+）-抗坏血酸分析纯，北京索莱宝科技有限公司；石油醚 分析纯，天津欧博凯化工有限公司；邻苯二甲酸氢钾、丙酮酸钠、甘氨酸、氯化锂 分析纯，天津市大茂化学试剂厂；平板计数琼脂（PCA）、结晶紫中性红胆盐琼脂（VRBA）、麦康凯琼脂（MAC）、木糖赖氨酸脱氧胆盐（XLD）琼脂（志贺）、志贺氏菌显色培养基、三糖铁琼脂培养基（TSI）、半固体琼脂、营养琼脂（NA）培养基、胰蛋白胨、牛肉膏、酵母膏、琼脂 广东环凯微生物科技有限公司。

ZK-500 真空油炸机 广州旭众食品机械有限公司；UV-6100 紫外可见分光光度计 上海元析仪器有限公司；400A 多功能粉碎机 永康市红太阳机电有限公司；ATX124 精密电子天平 日本SHIMADZU 公司；WGLL-230BE 电热鼓风干燥箱 天津市泰斯特仪器有限公司；F16502 扫描电镜 荷兰PHENOM 公司；CT310K 质构仪 美国博勒飞公司；CM-3600A 分光测色计 柯尼卡美能达控股公司；SPX-250BX 生化培养箱 天津泰斯特仪器有限公司；SW-CJ-2FD 净化工作台 上海博迅实业有限公司医疗设备厂；SQ510C 立式压力蒸汽灭菌锅 重庆雅马拓科技有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 低温真空油炸柿子脆片工艺流程 柿子→筛选→脱涩→清洗→去皮、去蒂→切片→护色漂烫→冷却→填充麦芽糊精→预冻→真空油炸→脱油→包装→成品

1.2.2 样品预处理 选用已经商业化脱涩的柿子，果实表面色泽橙黄，无机械伤和虫害，将柿子去皮纵切成一定厚度的片状。经过前期实验过程中护色、漂烫和填充工艺优化，确定柿子片的漂烫条件为85～90 ℃热水漂烫2 min，填充条件为固液1:1（m:v）在质量分数30%麦芽糊精中浸泡填充3.5 h，随后柿子片平铺于托盘上-18 ℃冷库预冻15 h 以上备用。

1.2.3 低温真空油炸柿子脆片单因素实验 根据工艺流程，以脆度和色差ΔE为指标，探究油炸温度、油炸时间、脱油时间和切片厚度四个因素对柿子脆片品质的影响。

1.2.3.1 油炸温度对柿子脆片脆度和ΔE的影响 设定油炸时间40 min，脱油时间5 min，切片厚度4.5 mm，柿子片油炸温度分别为75、80、85、90、95 ℃条件下油炸。

1.2.3.2 油炸时间对柿子脆片脆度和ΔE的影响 设定油炸温度90 ℃，脱油时间5 min，切片厚度4.5 mm，柿子片油炸时间分别为40、45、50、55、60 min。

1.2.3.3 脱油时间对柿子脆片脆度和ΔE的影响 设定油炸温度90 ℃，油炸时间40 min，切片厚度4.5 mm，柿子片脱油时间分别为3、5、7、9、11 min。

1.2.3.4 切片厚度对柿子脆片脆度和ΔE的影响 设定样品4 份，油炸温度90 ℃，油炸时间40 min，脱油时间5 min，柿子片切片厚度分别为4.0、4.5、5.0、5.5、6.0 mm。

1.2.4 低温真空油炸柿子脆片响应面优化试验 基于单因素实验，根据Box-Behnken 设计原理优化低温真空油炸柿子脆片的工艺条件，并进行验证实验。实验因素及水平见表1。

表1 响应面试验因素及水平Table 1 Response surface factors and level

1.2.5 理化指标及微观结构测定

1.2.5.1 脆度的测定 参考王强等[20]的方法，采用质构仪对柿子脆片进行脆度的测定。测试模式：压缩模式；测试探头：TA7 探头；测样前速率为1.0 mm/s，测样时速率为1.5 mm/s，测样后速率为1.0 mm/s；测样的下压距离为3.0 mm，激活感应力为5.0 g。通过仪器测定给出的应力与时间变化的曲线，得到脆片的脆度。每组随机测定6 次平行，结果取6 次测定的平均值作为脆度的测定数据。

1.2.5.2 色差的测定 利用色差仪测定柿子脆片的L*（明亮值）、a*（红绿值）和b*（黄蓝值），每组随机测定3 次平行，结果取3 次测定的平均值作为色度的测定数据，采用公式（1）进行色差的计算。

式中：L*、a*、b*值分别为油炸后柿子脆片的亮度、红度、黄度；L0*、a0*、b0*值分别为新鲜柿子切片的亮度、红度、黄度。

1.2.5.3 含油率的测定 依据GB/T 5009.6-2016[21]，采用索氏抽提法进行测定。

1.2.5.4 可滴定酸的测定 依据GB 12456-2021[22]测定柿子脆片中可滴定酸含量。

1.2.5.5 VC含量的测定 依据GB 5009.86-2016[23]2,6-二氯酚靛酚法测定柿子脆片VC含量。

1.2.5.6 可溶性糖的测定 采用“苯酚-硫酸法”测定柿子脆片中可溶性糖含量[24]。

1.2.5.7 水分含量的测定 依据GB 5009.3-2016[25]，采用直接干燥法测定柿子脆片的水分含量。

1.2.5.8 微观结构的测定 采用Yi 等[26]的方法，柿子脆片断切面粘贴于固定台上，采用离子溅射对样品表面喷金，于扫描电子显微镜中对样品放大500 倍微观结构进行观察。

1.2.5.9 微生物指标测定 测定柿子脆片菌落总数、大肠菌数、金黄色葡萄球菌数、志贺氏菌作为产品微生物指标的评价手段，其中菌落总数的测定采用GB 4789.2-2016 方法测定[27]；大肠菌数测定采用GB/T 4789.3-2016 方法测定[28]；金黄色葡萄球菌数采用GB 4789.10-2016 金黄色葡萄球菌定性检验方法测定[29]；志贺氏菌采用GB 4789.5-2012 方法测定[30]。

1.3 数据处理

除脆度外，其他理化指标实验均重复三次，以SPSS 19.0 的Duncan 检验分析进行方差分析，P＜0.05 表示差异显著，采用Origin 2018 软件作图；响应面指标采用Design-Expert.V8.0.6.1 软件分析作图。

2 结果与分析

2.1 低温真空油炸柿子脆片的单因素试验及响应面优化试验

2.1.1 油炸温度对柿子脆片脆度和ΔE的影响 果蔬脆片的脆度和色泽是产品品质的重要评价指标。图1 为油炸温度对柿子脆片脆度的影响，由结果可知75、80 ℃时真空油炸脆度随着温度增加而升高，油炸温度为80 ℃时柿子脆片脆度值最大为826.17 g，之后随着温度的升高，脆度呈现下降趋势，与90 ℃低温真空油炸芒果呈现相同的趋势[10]。其原因可能是油炸温度的增加使得水分蒸发加速，内部空隙结构稳固性变化使柿子脆片的脆度呈先升后降的趋势。通过单因素方差分析得知油炸温度对柿子脆片的脆度影响存在显著性差异（P＜0.05）。图2 为柿子脆片色差ΔE随油炸温度变化结果，由结果可知ΔE随着温度增加呈现先升高后下降的趋势，在85 ℃时达到最大值为24.39，且与其他组均存在显著性差异（P＜0.05）。其原因可能是随着油炸温度从75 ℃提高到85 ℃，柿子中糖分易发生焦糖化反应、美拉德反应等，影响了柿子脆片的色泽，这与前人在低温真空油炸杏和胡萝卜方面的研究相似[31-32]。而在90、95 ℃条件下ΔE随着温度增加呈现下降的趋势，这可能是由于油炸温度高，柿子片内水分迁移蒸发较快，脱水时间缩短，导致褐变底物反应时间短，从而导致ΔE值较小。综合考虑选择用油炸温度75、80、85 ℃进行后续的响应面试验。

图1 油炸温度对柿子脆片脆度的影响Fig.1 Effect of frying temperature on the crispness of persimmon chips

图2 油炸温度对柿子脆片ΔE 的影响Fig.2 Effect of frying temperature on ΔE of persimmon chips

2.1.2 油炸时间对柿子脆片脆度和ΔE的影响 油炸时间对柿子脆片脆度结果如图3 所示，40～50 min时真空油炸脆度随着时间增加而升高，当时间到达50 min 时，脆片脆度最大为878.33 g，之后随着油炸时间的增加，脆度呈下降趋势，这与Shyu 等[33]低温真空油炸苹果片结果一致。对不同油炸时间处理柿子脆片的脆度进行单因素方差分析得知，各组之间存在显著性差异（P＜0.05），说明油炸时间对柿子脆片的脆度影响较大。这可能是由于油炸初期随着油炸时间的增加，水分含量下降，脆片断裂随需要的力增加，此后随着油炸时间进一步延长，脆片油炸过度而内部结构改变，引起脆度下降。从图4 油炸时间对柿子脆片ΔE的影响结果可知，油炸时间40、45 min 与油炸时间50～60 min 的柿子脆片的ΔE存在显著性差异（P＜0.05），柿子脆片在油炸55 min 时ΔE数值最大为21.7。整体而言，随着油炸时间延长，ΔE数值增大，这是因为油炸时间延长促进了非酶褐变发生[9]。综合考虑选择油炸时间45、50、55 min 进行后续的响应面试验。

图3 油炸时间对柿子脆片脆度的影响Fig.3 Effect of frying time on the crispness of persimmon chips

图4 油炸时间对柿子脆片ΔE 的影响Fig.4 Effect of frying time on ΔE of persimmon chips

2.1.3 脱油时间对柿子脆片脆度和ΔE的影响 低温真空油炸离心脱油过程可显著降低产品的含油率[34]。如图5 脱油时间对柿子脆片脆度的影响结果可知，在前期脱油时间为3、5 min 时，柿子脆片的脆度依次增加，脱油时间在7～11 min 范围时，柿子脆片脆度降低且三组之间不存在显著性差异（P＞0.05），脱油时间为5 min 时脆片脆度最大为867.40 g，且与其他各组均存在显著性差异（P＜0.05）。这可能是因为随着脱油时间的增加，柿子脆片的含油率下降，脆片内部呈现的蜂窝状空腔结构使脆片脆度增加；而脱油时间进一步延长后，柿子脆片在高速离心的过程中内部结构发生变化，使得脆片脆度先升高后下降。图6为脱油时间对柿子脆片色差ΔE 的影响，可知柿子脆片色差ΔE随着脱油时间的增加呈现先升高后降低的趋势，不同脱油时间的柿子脆片ΔE在17.33～20.60，且脱油时间在5～11 min 的4 组柿子脆片ΔE无显著性差异（P＞0.05）。综合考虑选用脱油时间3、5、7 min 进行后续的响应面试验。

图5 脱油时间对柿子脆片脆度的影响Fig.5 Effect of degreasing time on crispness of persimmon chips

图6 脱油时间对柿子脆片ΔE 的影响Fig.6 Effect of degreasing time on ΔE of persimmon chips

2.1.4 切片厚度对柿子脆片脆度和ΔE的影响 图7为切片厚度对柿子脆片脆度的影响，从图7 中可知，不同切片厚度的柿子脆片脆度之间存在显著性差异（P＜0.05），说明切片厚度对柿子脆片的脆度影响较大。真空油炸柿子脆片脆度随着厚度的增加而升高，当切片厚度达到5.5 mm 时，脆度为781.32 g；当切片厚度达到6.0 mm 时，脆度达897.02 g。可能是因为在该油炸温度和油炸时间下，不同切片厚度的柿子片均油炸完全，出现厚度越大，脆度值越高的情况。经过前期团队对柿子脆片脆度喜好性评价，柿子脆片在770～885 g 之间时脆片的喜好性得分最高。

图7 切片厚度对柿子脆片脆度的影响Fig.7 Effect of slice thickness on crispness of persimmon chips

由图8 切片厚度对柿子脆片ΔE的影响结果可得，ΔE随着厚度的增加呈现先升高后降低再升高的趋势，柿子脆片ΔE值在18.61～22.76。切片厚度在4.0～5.5 mm 的4 组柿子脆片ΔE两两之间不存在显著性差异（P＞0.05），而切片厚度在4.6～6.0 mm的4 组柿子脆片ΔE两两之间也不存在显著性差异（P＞0.05）。前人研究发现，厚度对脆片的破碎度和含油率影响较大，厚度越小，脆片越容易破碎，含油率越高，但过高的厚度又容易造成产品脱水不均匀[35]。综合考虑选择脆度较高，ΔE较低的切片厚度5.5 mm为最佳切片厚度。

图8 切片厚度对柿子脆片ΔE 的影响Fig.8 Effect of slice thickness on ΔE of persimmon chips

2.2 低温真空油炸柿子脆片响应面优化试验

柿子脆片低温真空油炸响应面法优化试验结果见表2。采用Design-Expert.V8.0.6.1 统计软件对试验结果（表2）进行多元回归拟合，以柿子脆片脆度、色差为响应值，最后得到关于低温真空油炸脱油时间、油炸时间和油炸温度对柿子脆片脆度（R1）、色差（R2）的二次多元多项回归式拟合模型：

表2 响应面试验设计与结果Table 2 Response surface experimental design and results

在响应面建模、拟合和优化的过程中会有误差产生，产生的误差会影响模型的适应性[36]，当模型的P＜0.01 且失拟项值大于0.05 时表明该模型的适应性较好。由表3 和表4 结果可知，柿子脆片的脆度、色差的模型P值结果均＜0.0001，由此可推断这2 个模型均表现为极显著水平（P＜0.01），且脆片脆度和色差模型失拟项值分别为0.0927 和0.1471，均不显著（P＞0.05），故该模型的适应性良好。

表3 对脆度的方差分析与显著性检验Table 3 Analysis of variance and significance test for crispness

表4 对ΔE 的方差分析与显著性检验Table 4 Analysis of variance and significance tests for ΔE

由表3 可以看出，对柿子脆度的影响方面，A2、B2和C2的P值均小于0.01，即脱油时间、油炸时间和油炸温度的二次项作用达到了极显著水平（P＜0.01），AB 的P值为0.0222 表明脱油时间和油炸时间的交互作用达到了显著水平（P＜0.05）；由表4可以得到在对柿子脆片ΔE的影响方面，A2、B2和C2的P值均＜0.0001，表明脱油时间、油炸时间和油炸温度的二次项对柿子脆片ΔE的影响显著（P＜0.01），BC 的P值小于0.0482，表明油炸时间和油炸温度的交互作用达到了显著水平（P＜0.05）。

根据各因素交互作用和回归方程绘制出对应的3D 效果图。脱油时间、油炸时间和油炸温度三者交互作用对柿子脆片脆度的影响趋势如图9 所示。响应面曲面图的陡峭和单因素影响效果相关，越陡峭表明其影响越显著[37]。由图9 可知，当油炸时间恒定时，柿子脆片的脆度随脱油时间的增大而增大，当脱油时间到达一定值后，脆度随脱油时间的增大而减少，当脱油时间一定时，脆度随油炸时间的增加呈现出先高后低的现象，图中最高点，是油炸时间与脱油时间组合的最佳点；当油炸温度恒定时，柿子脆片的脆度随脱油时间的增大而增大，当脱油时间到达一定值后，脆度随脱油时间的增大而减少，当脱油时间一定时，脆度随油炸温度的增加呈现出先高后低的现象，图中最高点，是油炸温度与脱油时间组合的最佳点；当油炸温度恒定时，柿子脆片的脆度随油炸时间的增大而增大，当油炸时间到达一定值后，脆度随油炸时间的增大而减少，当油炸时间一定时，脆度随油炸温度的增加呈现出先高后低的现象，图中最高点，是油炸温度与油炸时间组合的最佳点。

图9 交互作用对脆度影响的响应面Fig.9 Response surface of the interaction on crispness

脱油时间、油炸时间和油炸温度三者交互作用对柿子脆片色差的影响趋势如图10 所示。由图10可知，当油炸时间恒定时，柿子脆片的色差值随脱油时间的增大而减小，当脱油时间到达一定值后，色差值随脱油时间的增大而增大，当脱油时间一定时，色差值随油炸时间的增加呈先低后高的现象，图中最低点，是油炸时间与脱油时间组合的最佳点；当油炸温度恒定时，柿子脆片的色差值随脱油时间的增大而减小，当脱油时间到达一定值后，色差值随脱油时间的增大而增大，当脱油时间一定时，色差值随油炸温度的增加呈先低后高的现象，图中最低点，是油炸温度与脱油时间组合的最佳点；当油炸温度恒定时，柿子脆片的色差值随油炸时间的增大而减小，当油炸时间到达一定值后，色差值随油炸时间的增大而增大，当油炸时间一定时，色差值随油炸温度的增加呈先低后高的现象，图中最低点，是油炸温度与油炸时间组合的最佳点。

采用Design-Expert.V8.0.6 软件对试验数据进行分析，选出柿子脆片脆度最大、色差最小的工艺条件为：脱油时间5.02 min、油炸时间49.99 min、油炸温度80.08 ℃，该方案模型预测的柿子脆片脆度和色差两个指标分别为：861.58 g 和17.25。根据实际情况修正工艺条件为：脱油时间5 min、油炸时间50 min、油炸温度80 ℃，在此条件下，柿子脆片的脆度858.97±15.62 g、色差值ΔE17.28±1.74。进行验证试验后，实际试验指标数据与模型的预测值较为相近，由此可得本实验优化的最佳工艺条件具有可行性。

2.3 柿子脆片理化指标及微观结构

采用最佳油炸柿子脆片加工工艺获得成品，对其进行理化检测，结果如表5 所示，柿子脆片的含油率为22.53%，显著低于传统常压油炸果蔬脆片的含油率[34,38]；可滴定酸含量较低为0.34 g/L，VC含量为31.20 mg/100 g，可溶性糖含量为48.62%；柿子脆片在油炸过程中水分含量为2.60%，符合《食品安全国家标准 膨化食品》（GB 17401-2014）和《果蔬脆》（QB/T 2076-2021）对水分的质量要求；明亮度L*、黄蓝值b*较高，分别为68.12、46.50，红绿值a*值较低为8.91。从脆片实物图（图11）可以看出，柿子脆片片形完整，色泽均匀，无油炸过焦现象，整体颜色呈诱人的金黄色，肉眼可见表面分布膨胀空腔。

图11 柿子脆片产品Fig.11 Persimmon chips products

为从微观结构解释产品酥脆口感形成的原因，采用电镜扫描获得柿子脆片的微观结构。柿子脆片微观结构如图12 所示，柿子脆片内部结构较为疏松，孔壁结构相对完整，孔径的大小较为均匀，呈现蜂窝状，孔边缘呈锯齿状，与低温真空油炸苹果片有相似的微观结构[33]，这种蜂窝状结构使柿子脆片呈现出酥脆的口感。

图12 柿子脆片断切面微观结构（500×）Fig.12 Microstructure of persimmon chips fault section (500×)

2.4 柿子脆片微生物指标分析

为进一步明确柿子脆片微生物卫生安全状况，柿子脆片油炸后铝箔袋包装，常温存放1 周后分析产品菌落总数、大肠菌数、金黄色葡萄球菌数、志贺氏菌数量。微生物检测结果如表6 所示，由表6 结果可知，产品脆片微生物菌落总数为指标700 CFU/g、大肠杆菌为21 CFU/100 g，金黄色葡萄球菌数和志贺氏菌均未检出，符合《食品安全国家标准 膨化食品》（GB 17401-2014）和《食品安全国家标准 预包装食品中致病菌限量》（GB 29921-2021）要求。

表6 柿子脆片微生物检测结果Table 6 Microbiological test result of persimmon chips

3 结论

本文开展了低温真空油炸柿子脆片工艺优化和品质评价，研究得出油炸温度、油炸时间、脱油时间和切片厚度都影响柿子脆片的脆度和色差，经响应面优化试验分析得出低温真空油炸柿子脆片的最佳工艺为：脱油时间5 min、油炸时间50 min、油炸温度80 ℃。该工艺条件下加工的柿子脆片水分含量2.60%，符合相关食品安全要求；含油率为22.53%，显著低于传统常压油炸果蔬脆片的含油率；可滴定酸0.34 g/L、VC含量31.20 mg/100 g；柿子脆片产品色泽金黄、形状完整，柿子脆片内部呈现蜂窝状多孔疏松结构，产品口感酥脆；进一步对产品微生物指标分析，均符合相关卫生要求。本研究可为柿子等果蔬低温真空油炸加工条件提供数据参考，为促进柿子深加工产业的发展提供科学支撑。