親水膠體對(duì)真空油炸馬鈴薯脆片品質(zhì)的影響

陳中愛,呂 都,劉 輝,王 梅,李 俊,劉 嘉,董 楠,王 輝

(貴州省農(nóng)科院生物技術(shù)研究所,貴州省農(nóng)科院食品加工研究所,貴州貴陽(yáng) 550025)

油炸是一個(gè)脫水的過程,涉及到熱量和質(zhì)量的傳遞。此外,油炸過程中會(huì)發(fā)生不同的化學(xué)變化,如淀粉糊化和蛋白質(zhì)變性、表面褐變、水分快速蒸發(fā)和油脂的吸收[1]。真空油炸通常發(fā)生在負(fù)壓、90～120 ℃的溫度下,真空油炸技術(shù)能較好保存馬鈴薯脆片風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)成分,產(chǎn)品膨化度高,口感酥脆,但仍然有大量的脂肪被吸收,油脂含量可能占到食物總重量的50%[2]。而高油脂食品具有導(dǎo)致心腦血管疾病、高血壓和血脂紊亂等疾病的潛在風(fēng)險(xiǎn)。因此,開發(fā)低脂高品質(zhì)油炸制品的需求日益迫切。研究者已在真空油炸鷹嘴豆[3],薯?xiàng)l[4-5]、雞塊[6]、胡蘿卜片[7]、谷物類制品等[8]方面開展了一些降低油脂吸收的研究工作。

親水膠體在食品加工中被廣泛用作多功能添加劑,以提高穩(wěn)定性,改善質(zhì)地和控制水分含量[9]。此外,親水膠體具有形成良好的隔絕氧、二氧化碳和防止脂質(zhì)氧化的可食用薄膜的能力,這使得它們能減少油炸產(chǎn)品對(duì)油脂的吸收。常見的用作食用薄膜的膠體包括瓜爾豆膠、黃原膠、纖維素衍生物(如甲基纖維素、羥丙基纖維素和羧甲基纖維素)以及其他多糖和蛋白質(zhì)。Balasubramaniam等[10]報(bào)道,在油炸肉類產(chǎn)品上使用含有蛋白質(zhì)和多糖(羥丙基甲基纖維素)的面糊和面包糠可減少33.7%的油脂吸收。Singthong等[11]報(bào)道,使用不同的多糖(海藻酸鹽、羧甲基纖維素和果膠)降低油炸香蕉片的吸油率在2%～17%之間,這說明親水膠體在提高油炸產(chǎn)品品質(zhì)方面具有較大應(yīng)用價(jià)值。

因此,本文將系統(tǒng)地研究羧甲基纖維素鈉(CMC)和海藻酸鈉(SA)、瓜爾豆膠(GU)三種親水膠體對(duì)真空油炸馬鈴薯脆片水分含量、脂肪含量、硬度、色澤、感官品質(zhì)的影響，為親水膠體在真空油炸馬鈴薯脆片方面提供技術(shù)參考和理論支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

馬鈴薯 品種為大西洋,貴州省馬鈴薯研究所提供;棕櫚油 益海嘉里糧油工業(yè)有限公司;海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉、瓜爾豆膠 加福得食品(北京)有限公司。

TMS-Pro質(zhì)構(gòu)儀 北京盈盛恒泰科技有限公司;VF-80C型真空油炸機(jī) 中山市維嘉真空機(jī)械廠;S-3400N掃描電子顯微鏡 蘇州佐藤精密儀器有限公司;GZX-9070MBE鼓風(fēng)干燥箱 上海博迅實(shí)業(yè);SOX500脂肪測(cè)定儀 北京晨曦勇創(chuàng)科技有限公司;3nH色差計(jì) 深圳市三恩馳科技有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 親水膠體溶液的制備 分別稱取一定量的海藻酸鈉(SA)、羧甲基纖維素鈉(CMC)、瓜爾豆膠(GU),每種親水膠體均以蒸餾水配制成質(zhì)量濃度為0.50%、0.75%、1.00%的涂膜液,加熱至70～80 ℃,攪拌使其完全溶解,4 ℃冰箱內(nèi)靜置12 h,備用。

1.2.2 馬鈴薯脆片真空油炸工藝 原料→篩選→清洗→去皮→切片→漂燙→浸漬→瀝水→預(yù)凍→真空油炸→脫油→包裝→成品。

操作要點(diǎn):挑選表皮光滑,芽眼小的馬鈴薯洗凈去皮切成約2 mm厚的薄片,將0.3% CaCl2溶液加熱至90 ℃,以溶液與樣品的質(zhì)量比為5∶1,燙漂薯片3 min撈出,過涼水瀝干。使不同濃度的親水膠體溶液與樣品的質(zhì)量比為15∶1,隨機(jī)將20片薯片分別浸入各涂膜液中浸泡10 min,撈出自然濾干2 min,除去薯片表面多余的膠體,放入-20 ℃冰箱中預(yù)凍4 h后,放入真空油炸機(jī)(90 ℃)中炸制8 min。以經(jīng)燙漂處理,未經(jīng)涂膜處理的樣品為對(duì)照組。

1.2.3 馬鈴薯脆片水分含量的測(cè)定 水分含量的測(cè)定按照GB/T 5009.6-2016進(jìn)行測(cè)定。油炸后將脆片切碎,均勻取樣,每個(gè)樣品做3次平行,取平均值。

1.2.4 脂肪含量測(cè)定 采用索氏抽提法,參照GB/T 5009.6-2016。薯片油炸后切碎,烘干至恒重,均勻稱取5 g于濾紙筒內(nèi),溶劑選用石油醚,回流萃取6～8 h,再用烘箱加熱去除剩余石油醚,并換算樣品中粗脂肪含量,對(duì)照組為真空油炸馬鈴薯脆片。

抑油率(%)=(1-A2/A1)×100

式中:A2為親水膠體處理樣的脂肪含量,A1為空白樣的脂肪含量。

1.2.5 質(zhì)構(gòu)的測(cè)定 采用質(zhì)構(gòu)儀對(duì)油炸薯片樣品進(jìn)行質(zhì)構(gòu)測(cè)定,室溫下設(shè)定測(cè)定前、后探頭速度5.00 mm/s,測(cè)定時(shí)探頭速度2.00 mm/s,壓縮比50%,探頭兩次測(cè)定間隔時(shí)間5.00 s,P/36R圓柱形探頭,觸發(fā)力0.15 N,自動(dòng)觸發(fā),測(cè)定硬度值[12]。

1.2.6 色澤的測(cè)定 利用全自動(dòng)色差儀對(duì)油炸后薯片的色澤進(jìn)行測(cè)定,隨機(jī)取三個(gè)樣品,每個(gè)樣品平行測(cè)定6次取平均值。色澤采用CIE-L*a*b*色空間表示方法,得L*、a*和b*三個(gè)參數(shù)。其中L*代表亮度,L*越大表示亮度越高;a*代表紅色—綠色之間的變化,+a*為紅色方向,-a*為綠色方向;b*代表黃色—藍(lán)色之間的變化,+b*為黃色方向,-b*為藍(lán)色方向,見參考文獻(xiàn)[13]。

1.2.7 感官評(píng)價(jià) 樣品按照一定條件油炸后冷卻10 min,以備感官實(shí)驗(yàn)用。評(píng)定人員為12人,均為相關(guān)專業(yè)人員,男女各半。根據(jù)真空油炸馬鈴薯脆片的感官指標(biāo)評(píng)分表,對(duì)油炸樣品的外觀、色澤,香氣、味道、脆性作出評(píng)價(jià)[14]。評(píng)價(jià)過程如表1,先觀察樣品的外觀結(jié)構(gòu)和色澤,再通過聞、咀嚼、品嘗鑒定脆片的香氣、味道、油膩感、脆性等,并結(jié)合咀嚼的滋味,給出質(zhì)量評(píng)價(jià),以平均分計(jì)。

表1 馬鈴薯脆片感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)(分)

1.2.8 掃描電鏡 將感官評(píng)分最高的馬鈴薯脆片研碎,過100目篩,取各樣品粉末適量,撒于貼有雙面膠的樣品臺(tái),使其分布均勻,置離子濺射儀高效鍍膜平臺(tái)噴金,備用。將制備的各樣品置掃描電鏡不同的放大倍數(shù)條件下(500×、100×)進(jìn)行觀察。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2016軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析及制圖,數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示,并采用 SPSS 19.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,顯著水平(p<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 親水膠體對(duì)馬鈴薯脆片水分含量的影響

親水膠體對(duì)馬鈴薯脆片水分含量的影響如圖1所示,對(duì)照組含水率最低(7.55%),CMC-0.75%處理組含水率最高(9.75%),相比對(duì)照組,CMC-0.75%組含水量提高了29.14%;SA和GU處理組中,含水率最低的是SA-1%(8.17%)和GU-1%(8.25%),相對(duì)對(duì)照組,含水量分別提高了8.21%、9.27%。分析可能是由于三種膠體的阻隔性能和凝膠形成能力不同,導(dǎo)致了油炸產(chǎn)品的保水能力不一致,這與膠體的結(jié)構(gòu)及它的官能團(tuán)有關(guān)[15]。相比對(duì)照組,涂浸親水膠體均能顯著提高馬鈴薯脆片水分含量(p<0.05),其中CMC組含水率較SA組和GU組都高,推測(cè)CMC在高溫下形成薄膜,阻止外部油脂進(jìn)入薯片內(nèi)部及薯片內(nèi)部水分的外滲,從而使部分水分保留在脆片內(nèi)部,提高了薯片油炸時(shí)的持水能力[16]。

圖1 親水膠體對(duì)真空油炸薯片水分含量的影響

2.2 親水膠體對(duì)真空油炸馬鈴薯脆片脂肪含量的影響

由圖2可以看出,與對(duì)照組相比,三種親水膠體處理組均能顯著降低馬鈴薯脆片的脂肪含量(p<0.05)。對(duì)照組脂肪含量36.11%,三種膠體處理組脂肪含量最低的分別是SA-1%(29.89%)、CMC-0.75%(21.65%)、GU-1%(26.22%),相對(duì)對(duì)照組,脂肪含量分別降低了17.22%、40.04%、27.39%,這與Holownia等[17]的研究結(jié)果相似。CMC-0.75%處理組,脂肪含量在所有處理組中最低;SA處理組隨著親水膠體添加量增加,脂肪含量略有下降。GU處理組間差異不顯著(p>0.05),脂肪含量均在27%左右。CMC組三個(gè)處理水平的脂肪含量顯著低于對(duì)照組、SA處理組、GU處理組(p<0.05),說明CMC具有良好的阻油效果。分析原因可能是CMC具有較高的黏度[18],導(dǎo)致附著在薯片表面的CMC比SA和GU更多,CMC可以幫助填充或覆蓋薯片表面,從而防止油脂進(jìn)入薯片中。Angor[19]研究表明添加1%的CMC,在不影響感官品質(zhì)的情況下,可以有效地降低21.2%的油脂吸收。Ayustaningwarno等[20]報(bào)道,CMC在溫度高于60 ℃時(shí)會(huì)形成一層凝膠保護(hù)層,可防止油脂被果片吸收。SA、CMC、GU三種親水膠體均能形成薄膜鎖住薯片內(nèi)部的水分,但是SA及GU自身溶脹性較強(qiáng),成膜能力不及CMC[21]。SA及GU可以填充到薯片中,減少毛細(xì)孔和裂縫的形成,因此能減少油脂的滲透[22]。SA與漂燙過程中的CaCl2形成了凝膠交聯(lián)劑,構(gòu)成良好的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),在油炸過程也可以防止油脂轉(zhuǎn)移到薯片組織中[23]。

圖2 親水膠體對(duì)真空油炸薯片脂肪含量的影響

2.3 親水膠體對(duì)馬鈴薯脆片硬度及色澤的影響

品質(zhì)良好的薯片要求硬度適中。由表2可知,三種處理組的硬度值均比對(duì)照組小,硬度值越大,薯片適口性較差。脆性是大多數(shù)油炸食品良好品質(zhì)一個(gè)重要因素,而硬度與脆性之間呈負(fù)相關(guān)[5],因此,可以用硬度間接地表征薯片的脆性,也就是說親水膠體處理組能降低馬鈴薯脆片的硬度,提高它的脆度。這是由于油炸過程中馬鈴薯脆片中細(xì)胞結(jié)構(gòu)破裂和果膠物質(zhì)的降解削弱了細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu),細(xì)胞間的黏附性喪失,使細(xì)胞的結(jié)構(gòu)變得脆弱,從而使它硬度值降低,脆性提高。而對(duì)照組硬度較大可能是隨著油炸過程的進(jìn)行,樣品內(nèi)部的溫度超過水的沸點(diǎn),內(nèi)部的水蒸汽形成正向壓力,水蒸汽向外逸出,水分含量低,硬度大,脆性差[24]。Sothornvit等[25]研究表明,與僅經(jīng)過漂燙處理的對(duì)照樣品相比,海藻酸鹽,羧甲基纖維素和果膠涂膜處理后油炸香蕉的脆度較低,與本文研究結(jié)果有差異,分析原因可能是與香蕉的組織結(jié)構(gòu)有關(guān)。

表2 親水膠體對(duì)真空油炸馬鈴薯脆片硬度及色澤的影響

一般來說,食品的顏色變化可作為一種有效的方法來確定其在加工過程中發(fā)生的變化以及對(duì)消費(fèi)者的接受度起決定性作用。采用亮度值(L*)、紅度值(a*)、黃度值(b*)研究油炸過程中馬鈴薯脆片的顏色變化。三種膠體處理組均比對(duì)照組的L*值大,除了CMC-0.5%和CMC-1.0%差異顯著外(p<0.05),其余均不顯著,說明親水膠體處理對(duì)馬鈴薯脆片色澤無不利影響。其中,CMC處理組L*值較SA、GU處理組要高,說明其色澤較其余組要亮一點(diǎn)。與對(duì)照組相比,CMC、SA、GU處理組L*、b*值大部分差異不顯著(p>0.05),部分a*值差異顯著(p<0.05),其中對(duì)薯片色澤產(chǎn)生影響的主要是L*值,這說明添加親水膠體對(duì)馬鈴薯脆片的色澤影響不大,這與Kurek等[22]的結(jié)果相一致。

2.4 感官評(píng)價(jià)

由表3可知,三種親水膠體對(duì)馬鈴薯脆片色澤、外觀、脆性、味道、氣味的總體接受程度影響組間差異大部分不顯著(p>0.05);對(duì)照組與親水膠體處理組的總體接受度有顯著性差異(p<0.05),親水膠體處理組的總體接受程度高于對(duì)照組,CMC-0.75%組的總體接受度得分最高(6.86分)。添加量為1%的三個(gè)處理組均顯著(p<0.05)降低了味道評(píng)分,親水膠體的添加量過大時(shí)會(huì)對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)生一定的膠味,說明親水膠體添加量不宜超過1%。Garmakhany等[26]研究結(jié)果表明,與對(duì)照組相比,經(jīng)羧甲基纖維素鈉、瓜爾豆膠、黃原膠涂膜處理組的樣品在感官評(píng)價(jià)方面得分均較高。Kurek等[22]報(bào)道果膠、海藻酸鹽、羧甲基纖維素等親水膠體是無色透明,對(duì)油炸食品的感官特性沒有負(fù)面影響。

表3 薯片的感官評(píng)分(分)

2.5 掃描電鏡

由圖3 A1可知,對(duì)照組凹坑較多、呈規(guī)則形狀,邊緣鈍圓,孔洞較深較大,具有一致性。其內(nèi)部具有多而密集的圓孔,說明該體系在油炸過程中水分可逸出的通道較多,油脂進(jìn)入樣品內(nèi)部的通道和機(jī)會(huì)較多;較薄的孔壁使得樣品在油炸過程中結(jié)構(gòu)較易改變,水分逸出形成的壓力可促進(jìn)較多較大的孔洞結(jié)構(gòu)的形成,推測(cè)這為吸入油脂提供了空間,使對(duì)照組的油脂含量最高。相對(duì)對(duì)照組,CMC組(B1)表面由少量大小不等的凹坑組成,凹坑較淺、有缺口?？锥磁c孔洞之間有一定的間隙。凹坑尺寸相對(duì)減小,內(nèi)部孔洞也較少,說明CMC對(duì)馬鈴薯脆片的細(xì)胞結(jié)構(gòu)具有一定的保護(hù)作用,該體系經(jīng)油炸時(shí)水分可逸出的通道較少,水分將有選擇地從有缺陷的出口逸出,所以該體系的油脂含量較少。Khalil等[27]掃描電鏡結(jié)果表明,經(jīng)0.5% CaCl2和5%果膠涂層處理的樣品相對(duì)僅經(jīng)過漂燙處理的樣品的細(xì)胞膜略有收縮,孔洞尺寸稍小,孔洞較淺,這與本論文的研究結(jié)果一致。

圖3 對(duì)照組和CMC-0.75%組掃描電鏡圖

3 結(jié)論

海藻酸鈉(SA)、羧甲基纖維素鈉(CMC)、瓜爾豆膠(GU)三種親水膠體均能顯著提高馬鈴薯脆片水分含量,SA-1%,CMC-0.75%和GU-1%處理組分別提高了8.21%、29.14%、9.27%;三種親水膠體能顯著降低馬鈴薯脆片的脂肪含量(p<0.05),SA-1%、CMC-0.75%、GU-1%處理組分別降低了17.22%、40.04%、27.39%,其中羧甲基纖維素鈉降低脂肪含量效果較好。與對(duì)照組相比,三種處理組降低了馬鈴薯脆片的硬度值,對(duì)L*、b*值大部分影響差異不顯著(p>0.05),部分a*值差異顯著(p<0.05),其中對(duì)薯片色澤產(chǎn)生影響的主要是L*值,這說明添加親水膠體對(duì)馬鈴薯脆片的色澤影響不大。經(jīng)親水膠體涂膜處理的樣品感官評(píng)價(jià)得分均較高,CMC-0.75%處理組得分最高(6.86分)。掃描電鏡結(jié)果顯示,CMC-0.75%處理組脆片內(nèi)部孔洞減少,說明CMC對(duì)馬鈴薯脆片的細(xì)胞結(jié)構(gòu)具有一定的保護(hù)作用,該體系經(jīng)油炸時(shí)水分與油脂交換的通道較少,掃描電鏡結(jié)果為親水膠體降低馬鈴薯脆片對(duì)油脂吸收機(jī)理的研究提供參考。推測(cè)親水膠體在降低真空油炸食品的脂肪含量,提高食用品質(zhì)方面具有良好的應(yīng)用前景。