香菇脆片真空油炸—真空微波聯(lián)合干燥工藝優(yōu)化

任愛(ài)清鄧 珊唐小閑段振華

(1. 賀州學(xué)院食品與生物工程學(xué)院，廣西 賀州 542899；2. 賀州學(xué)院廣西果蔬保鮮和深加工研究人才小高地，廣西 賀州 542899；3. 賀州學(xué)院食品科學(xué)與工程技術(shù)研究院，廣西 賀州 542899)

真空低溫油炸技術(shù)是利用水分沸點(diǎn)隨壓力的減小而降低的原理，實(shí)現(xiàn)食品在較低的溫度環(huán)境下短時(shí)間內(nèi)迅速脫水[1]。與常壓油炸技術(shù)相比，真空油炸具有低氧、低溫的特點(diǎn)，可減少營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和油脂的氧化[2]，保存產(chǎn)品的自然色澤和風(fēng)味[3]，減少丙烯酰胺生成[4]和減少營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損失[5]，降低產(chǎn)品含油率[6]。

香菇是世界消費(fèi)量第二大的食用菌，營(yíng)養(yǎng)豐富且具有多種保健功能，可采用真空油炸技術(shù)生產(chǎn)即食香菇脆片[6-7]。而降低真空油炸果蔬脆片含油率是該領(lǐng)域研究的重點(diǎn)內(nèi)容，其主要措施為：油炸前預(yù)處理[8-12](漂燙、浸漬、涂膜、預(yù)干燥)、油炸過(guò)程中參數(shù)優(yōu)化[13-16]、油炸后處理(真空離心脫油、真空油炸后與其他干燥聯(lián)合脫水)[17-18]。油炸食品含油率隨油炸時(shí)間的延長(zhǎng)而升高[19]，采用聯(lián)合干燥技術(shù)可以縮短油炸時(shí)間，降低真空油炸食品含油率。Zhu等[13]研究證明熱風(fēng)、真空微波預(yù)干燥可以降低真空油炸豌豆的含油率；Su等[14]在微波輔助真空油炸前采用真空紅外預(yù)干燥使土豆片的含油率從22.38%下降至13.49%(干基)，適當(dāng)?shù)念A(yù)干燥提高了產(chǎn)品的感官品質(zhì)。不同原料的真空油炸加工參數(shù)存在差異[12-15]，前期預(yù)試驗(yàn)證明香菇脆片真空油炸前預(yù)干燥處理會(huì)造成表面硬化，影響后期脫水。真空微波作為一種高效的果蔬脆片干燥方式[20-24]，可較好地應(yīng)用于真空油炸后香菇脆片的脫水。

目前，有關(guān)真空油炸—真空微波聯(lián)合干燥香菇脆片的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。試驗(yàn)擬以新鮮香菇為原料，選取油炸時(shí)間、真空度和微波功率3個(gè)因素，以脂肪含量和破碎力為指標(biāo)，對(duì)真空油炸—真空微波聯(lián)合干燥香菇脆片工藝進(jìn)行優(yōu)化，為生產(chǎn)低脂肪、高品質(zhì)的香菇脆片提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮香菇：市售；

?；逝谱貦坝停耗虦囟?4 ℃，益海嘉里(武漢)糧油工業(yè)有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

電子天平：BL310型，德國(guó)SARTORIUS公司；

水浴鍋：DKS-16型，中新醫(yī)療儀器有限公司；

真空油炸機(jī)：VFII型，煙臺(tái)海瑞食品設(shè)備有限公司；

真空微波干燥箱：定制，貴陽(yáng)新奇微波工業(yè)有限公司；

物性測(cè)定儀：TA.XT plus型，英國(guó) stable microsystems公司；

色差計(jì)：CIA-10型，日本柯尼卡美能達(dá)控股株式會(huì)社；

干燥箱：DHG-9240A型，上海圣科儀器設(shè)備有限公司；

脂肪測(cè)定儀：SZC-B型，上海纖檢儀器有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 操作流程

新鮮香菇→去柄、切片、清洗→漂燙→真空油炸→真空離心脫油→真空微波 →檢測(cè)

操作要點(diǎn)：

(1) 去柄、切片、清洗：挑選菇蓋較厚的新鮮香菇，去柄切成厚度為6 mm的香菇片，清洗后立即漂燙[7]。

(2) 漂燙：90 ℃漂燙3 min。

(3) 真空油炸：真空油炸設(shè)備中加入50 L棕櫚油，開(kāi)啟蒸汽加熱閥門(mén)，加熱至油溫80 ℃，打開(kāi)油炸鍋的密封門(mén)，將處理好的500 g香菇片放入油炸籃中，關(guān)閉密封門(mén)和真空閥門(mén)，開(kāi)啟真空泵，當(dāng)抽真空至真空度為0.095 MPa 時(shí)，放下油炸籃，然后開(kāi)始真空油炸，設(shè)定油炸時(shí)間。

(4) 真空離心脫油：油炸結(jié)束后，電機(jī)會(huì)自動(dòng)將油炸籃提升至脫離油面，脫油轉(zhuǎn)速300 r/min，脫油時(shí)間3 min。脫油結(jié)束后，打開(kāi)真空閥門(mén)和密封門(mén)，將產(chǎn)品取出后進(jìn)行聯(lián)合干燥試驗(yàn)。

(5) 真空微波：將真空離心脫油后的樣品放入真空微波干燥腔內(nèi)，設(shè)定不同的真空度和功率密度，脫水至產(chǎn)品含水率為5%以下。

1.3.2 單因素試驗(yàn)

(1) 油炸時(shí)間：固定微波真空度為0.085 MPa，微波功率密度為1.5 W/g，考察油炸時(shí)間(10，15，20，25，30 min)對(duì)香菇脆片破碎力的影響。

(2) 微波真空度：固定油炸時(shí)間為20 min，微波功率密度為1.5 W/g，考察微波真空度(0.065，0.075，0.085，0.095 MPa) 對(duì)香菇脆片破碎力的影響。

(3) 微波功率密度：固定油炸時(shí)間為20 min，微波真空度為0.085 MPa，考察微波功率密度(1.0，1.5，2.0，2.5，3.0 W/g)對(duì)香菇脆片破碎力的影響。

1.3.3 響應(yīng)面優(yōu)化 根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，以油炸時(shí)間、微波真空度和微波功率密度為自變量，根據(jù)Box-Benhnken模型中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，以脂肪含量和破碎力為試驗(yàn)指標(biāo)，設(shè)計(jì)三因素三水平響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化香菇脆片真空油炸—真空微波聯(lián)合干燥工藝條件。

1.3.4 不同加工方法對(duì)比 比較兩種香菇脆片產(chǎn)品的含油率、破碎力、感官評(píng)分指標(biāo)。

(1) 真空油炸：油炸溫度80 ℃、真空度0.095 MPa，脫水至含水率5%。

(2) 真空油炸—真空微波：油炸溫度80 ℃、真空度0.095 MPa、油炸時(shí)間18.6 min；然后微波真空度0.095 MPa、微波功率密度2.0 W/g，脫水至含水率5%。

1.4 指標(biāo)測(cè)定

1.4.1 含水率 按GB 5009.3—2016執(zhí)行。

1.4.2 含油率 按GB 5009.6—2016執(zhí)行。

1.4.3 質(zhì)構(gòu) 采用物性測(cè)定儀測(cè)定香菇脆片的破碎力。將樣品置于測(cè)定臺(tái)上，不銹鋼探頭以恒定速率10 mm/s與樣品接觸，脆度以出現(xiàn)在下壓探頭第一次沖向樣品過(guò)程中坐標(biāo)圖上的第一個(gè)明顯壓力峰值表示，峰值越小表明脆性越好，品質(zhì)越佳，重復(fù)3次取平均值。

1.4.4 色差 利用CIA-10色差計(jì)進(jìn)行測(cè)定。以儀器白板為標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)量香菇脆片的色澤，L代表黑白度從0(黑色)到100(白色)，a代表紅綠色，正值為紅色，負(fù)值為綠色，b代表黃藍(lán)色，正值為黃色，負(fù)值為藍(lán)色。重復(fù)3次取平均值。

1.4.5 感官評(píng)定 感官評(píng)定小組以10名專業(yè)的經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的人員組成，采用100分制，對(duì)香菇脆片的色澤、松脆性、風(fēng)味、外觀和油膩感進(jìn)行感官評(píng)定。評(píng)分越高，產(chǎn)品品質(zhì)越好。真空油炸香菇脆片的感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

1.4.6 數(shù)據(jù)處理 采用OriginPro 8.5軟件進(jìn)行繪圖，采用Design Expert 8.0.6分析軟件進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化數(shù)據(jù)分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 油炸時(shí)間對(duì)香菇脆片破碎力的影響 由圖1可知，香菇脆片破碎力隨油炸時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸減小，當(dāng)油炸時(shí)間≥20 min時(shí)，其減小趨勢(shì)變得非常緩慢，與Torres等[25]的研究結(jié)果一致，故選擇油炸時(shí)間20 min作為零水平。真空油炸初期，由于細(xì)胞完整性被破壞，細(xì)胞自由擴(kuò)散，細(xì)胞粘附減少，導(dǎo)致組織變軟；隨著真空油炸過(guò)程的進(jìn)行，外部細(xì)胞的脫水和外殼的形成，使產(chǎn)品變脆。

2.1.2 微波真空度對(duì)香菇脆片破碎力的影響 由圖2可知，破碎力隨真空度的提高逐漸降低，當(dāng)真空度>0.085 MPa時(shí)，破碎力下降趨勢(shì)變慢，因此選擇油炸真空度0.085 MPa為零水平。

表1 感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

圖1 油炸時(shí)間對(duì)香菇脆片破碎力的影響

2.1.3 微波功率密度對(duì)香菇脆片破碎力的影響 由圖3可知，當(dāng)功率密度為1.5 W/g和2.0 W/g時(shí)，香菇脆片的破碎力差別不大，但1.5 W/g條件下香菇脆片感官評(píng)分高于2.0 W/g，故選擇微波功率密度1.5 W/g為零水平。

2.2 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)

2.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果分析 在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取油炸時(shí)間、微波真空度和微波功率密度3個(gè)影響因子，以含油率和破碎力為優(yōu)化指標(biāo)，根據(jù)Box-Benhnken模型中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，進(jìn)行三因素三水平響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)，試驗(yàn)因素及水平見(jiàn)表2，試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果見(jiàn)表3。

圖2 真空度對(duì)香菇脆片破碎力的影響

圖3 微波功率密度對(duì)香菇脆片破碎力和感官評(píng)分的影響

表2 響應(yīng)面因素及水平

表3 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果

2.2.2 模型的建立及方差分析 軟件分析得到各因素對(duì)含油率(Y1)、破碎力(Y2)的二次多項(xiàng)式回歸方程分別為：

(1)

(2)

表4 香菇脆片含油率方差分析?

表5 香菇脆片破碎力方差分析?

2.2.3 響應(yīng)面分析 由圖4可知，在試驗(yàn)取值范圍內(nèi)，各曲面只有最小值，沒(méi)有趨勢(shì)拐點(diǎn)。微波真空度與微波功率密度的響應(yīng)曲面較為平緩，等高線也顯示區(qū)域顏色相同，含油率變化跨度很小，說(shuō)明在油炸時(shí)間不變情況下，微波真空度和微波功率密度對(duì)產(chǎn)品含油率影響較?。挥驼〞r(shí)間與微波真空度、油炸時(shí)間與微波功率密度的響應(yīng)曲面較為陡峭，含油率隨油炸時(shí)間的延長(zhǎng)而升高，在試驗(yàn)范圍內(nèi)可以獲得含油率為最小值的點(diǎn)。

由圖5可知，各因素的交互作用很明顯。微波真空度與微波功率密度的響應(yīng)曲面較為平緩，等高線也顯示破碎力變化跨度很小，說(shuō)明微波真空度和微波功率密度 對(duì)產(chǎn)品破碎力影響小于油炸時(shí)間，在試驗(yàn)范圍內(nèi)可以獲得破碎力為最小值的點(diǎn)。

2.2.4 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn) 軟件分析得到含油率最低的油炸參數(shù)為真空油炸時(shí)間10 min、微波真空度0.088 5 MPa、微波功率密度2.0 W/g，此條件下香菇脆片的含油率為13.10%，破碎力為811.76 g；破碎力最小的油炸參數(shù)為真空油炸時(shí)間26.6 min、微波真空度0.095 MPa、微波功率密度1.77 W/g，此條件下香菇脆片的含油率為17.11%，破碎力為671.92 g。為獲得含油率較低和破碎力較小的香菇脆片，利用Design Expert 8.0.6分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得到最佳條件為真空油炸時(shí)間18.6 min、微波真空度0.095 MPa、微波功率密度2.0 W/g，此時(shí)模型預(yù)測(cè)的香菇脆片含油率為15.09%，破碎力為704.91 g。對(duì)最佳工藝條件進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)(n=3)，測(cè)得此條件下香菇脆片的含油率為15.18%，破碎力為710.35 g，與預(yù)測(cè)值比較接近，說(shuō)明該模型預(yù)測(cè)香菇脆片真空油炸—真空微波聯(lián)合干燥工藝是準(zhǔn)確可行的。

2.3 不同加工方法的香菇脆片品質(zhì)比較

由表6可知，與真空油炸相比，真空油炸—真空微波聯(lián)合干燥香菇脆片的破碎力提高了(即脆度降低)5.93%，但含油率降低了29.79%，聯(lián)合干燥提高了香菇脆片的L值，感官評(píng)分增加了11.38%。實(shí)際上，破碎力降低對(duì)脆度感官評(píng)價(jià)沒(méi)有明顯影響，聯(lián)合干燥由于減少了油炸時(shí)間，從而提高了產(chǎn)品的色澤，降低了含油率，減少了油膩感，所以真空油炸—真空微波聯(lián)合干燥香菇脆片品質(zhì)明顯優(yōu)于真空油炸。

3 結(jié)論

對(duì)真空油炸—真空微波聯(lián)合干燥香菇脆片工藝進(jìn)行了響應(yīng)面優(yōu)化，獲得的最佳聯(lián)合干燥工藝為油炸溫度80 ℃、真空度0.095 MPa、油炸時(shí)間18.6 min；微波真空度0.095 MPa、微波功率密度2.0 W/g，脫水至含水率5%。此條件下香菇脆片的含油率為15.18%，破碎力為710.35 g，與預(yù)測(cè)值(15.09%和704.91 g)比較接近。與真空油炸香菇脆片相比，聯(lián)合干燥產(chǎn)品破碎力提高了5.93%，但含油率降低了29.79%，感官評(píng)分增加了11.38%。試驗(yàn)從工藝優(yōu)化角度進(jìn)行了真空油炸—真空微波聯(lián)合干燥香菇脆片研究，未能深入揭示聯(lián)合干燥香菇脆片品質(zhì)形成機(jī)理，后續(xù)研究將探討果蔬真空油炸—真空微波聯(lián)合干燥傳熱傳質(zhì)規(guī)律與香菇脆片品質(zhì)形成的關(guān)系。

圖4 兩因子交互作用對(duì)含油率的響應(yīng)面圖

圖5 兩因子交互作用對(duì)破碎力的響應(yīng)面圖

表6 香菇脆片品質(zhì)比較?