真空浸漬加工即食風(fēng)味馬鈴薯片工藝優(yōu)化

於曉燕,王思捷,李 俊,雷尊國,李 飛,劉 嘉,,*

(1.貴州大學(xué)釀酒與食品工程學(xué)院,貴州貴陽 550025;2.貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院食品加工研究所,貴州貴陽 550006)

馬鈴薯(Potatoes)俗稱洋芋、土豆、山藥蛋、薯仔等。富含蛋白質(zhì)、淀粉及多種人體必須氨基酸、膳食纖維、維生素、微量礦物質(zhì)等,是僅次于小麥、水稻和玉米的第四大糧食作物[1-2]。其淀粉含量約為20%[3],蛋白質(zhì)質(zhì)量比大豆好,最接近于動物蛋白[4],有“地下蘋果”和“第二面包”的美稱。在世界上許多地區(qū),馬鈴薯及其加工產(chǎn)品在改善人類健康和營養(yǎng)方面扮演著重要角色。我國是世界馬鈴薯主產(chǎn)國之一,產(chǎn)量居世界首位[5]。但相比于歐美等發(fā)達(dá)國家多達(dá)60%的加工利用率,我國馬鈴薯的加工產(chǎn)業(yè)相對滯后[6],90%的馬鈴薯是以鮮食形式消費,僅有小部分用于加工,鮮薯儲存不當(dāng)導(dǎo)致的腐爛造成了極大的浪費[7]。

風(fēng)味馬鈴薯片的常規(guī)加工方式通過縮短熱加工時間以保障其質(zhì)地脆性,但淀粉未充分糊化導(dǎo)致消費者食用后發(fā)生脹氣等胃腸不適。經(jīng)過酸、鹽預(yù)處理的馬鈴薯片在充分熱加工后仍然保持了一定的脆性,也解決了淀粉不能充分糊化的問題[8-10]。同時,馬鈴薯片在真空狀態(tài)下腌制,不僅保留了馬鈴薯的風(fēng)味和營養(yǎng)成分,而且衛(wèi)生、保鮮,便于保存和攜帶[11-12]。泡椒和麻辣風(fēng)味是近年比較流行并且被大眾普遍接受的口味,在西南地區(qū)尤其受歡迎。泡椒顏色透亮有光澤,辣而不燥,辣中微酸,是我國的傳統(tǒng)風(fēng)味食品之一,可以促進(jìn)食欲也可以幫助腸道消化和吸收。辣椒中含有的辣椒素可促進(jìn)脂肪的分解、預(yù)防血液中血栓的形成,有減肥和祛濕驅(qū)寒的功效[13-15]。即食風(fēng)味馬鈴薯片結(jié)合了預(yù)處理后馬鈴薯片的爽脆口感和腌制后的酸辣鮮咸口味,具有成本較低、風(fēng)味獨特、食用方便、易于攜帶等特點,市場前景廣闊[16-17]。

本試驗以馬鈴薯、辣椒、花椒等為原料制備泡椒風(fēng)味和麻辣風(fēng)味即食馬鈴薯片,在前期預(yù)處理的基礎(chǔ)上使用真空浸漬技術(shù)對馬鈴薯片進(jìn)行快速腌制,考察了馬鈴薯片切片厚度、真空處理時間和蒸煮時間對馬鈴薯片感官的影響,通過響應(yīng)面優(yōu)化試驗確定最優(yōu)的加工工藝,為即食風(fēng)味馬鈴薯片的生產(chǎn)提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

馬鈴薯 購于貴陽市沃爾瑪超市,新鮮、色澤正常、無機械損傷、無腐爛變質(zhì)且為同一批次;泡椒小米辣、雞精、紅朝天椒、二鍋頭、花椒粒、香葉、小茴香、八角、蒜、姜;辣椒面、干辣椒、桂皮、小茴香砂仁、青花椒、紅花椒、八角、蔥、芝麻、花生油 均購于貴陽市沃爾瑪超市;D-(+)半乳糖醛酸 Solarbio公司;冰醋酸、檸檬酸、酒石酸、L-蘋果酸、富馬酸、乳酸、己二酸、氯化鈣、硫酸亞鐵、氯化鉀、氯化鈉、氯化鎂 均為食品級,山東優(yōu)索化工科技有限公司;氫氧化鈉、無水乙醇、硫酸、咔唑、α-酚萘 均為分析純,天津市大茂化學(xué)試劑廠。

TA-XT plus型物性測試儀 英國Stable Micro Systems公司;BSA223S型分析天平 賽多利斯科學(xué)儀器(北京)有限公司;KQ-500E型超聲波清洗機 昆山市超聲儀器有限公司;KEO-19AS35TE型電磁爐 深圳康佳智能電器科技有限公司;SHZ-Ⅲ型循環(huán)水真空泵 上海亞榮生化儀器廠;真空干燥器。

1.2 實驗方法

1.2.1 即食風(fēng)味馬鈴薯片加工工藝

1.2.1.1 泡椒風(fēng)味腌制液的調(diào)配 以泡椒豬肝腌制液的配方為參考做適當(dāng)修改[18]。稱取泡椒小米辣1000 g、純凈水500 g、紅朝天椒200 g、白醋40 g、二鍋頭20 g、雞精8 g、味精8 g、白糖5 g、花椒粒3 g、八角2 g、香葉1 g、小茴香1 g、蒜片0.5 g、姜片0.5 g。將調(diào)味料充分混勻,備用。

1.2.1.2 麻辣風(fēng)味紅油的調(diào)配 以紅油毛木耳的工藝配方為參考做適當(dāng)修改[19]。辣椒面50 g、干辣椒10 g、大蒜20 g、生姜15 g、蔥10 g、芝麻3 g、紅花椒3 g、青花椒3 g、香葉1 g、桂皮2 g、八角2 g、砂仁2 g、茴香1 g,將調(diào)味料充分混勻,備用。將200 g花生油加熱至160 ℃后倒入調(diào)味料中,待調(diào)味料中的風(fēng)味物質(zhì)充分釋放后過濾出紅油,棄掉殘渣,向紅油中加入芝麻3 g、白糖1 g、味精0.25 g、雞精0.25 g、食鹽0.2 g。

1.2.1.3 即食風(fēng)味馬鈴薯片加工工藝 馬鈴薯→去皮→切片→清洗→預(yù)處理→浸漬→真空包裝→蒸煮滅菌→泡椒風(fēng)味(麻辣風(fēng)味)即食馬鈴薯片

1.2.2 單因素實驗 新鮮馬鈴薯經(jīng)清洗、去皮、切片后,按比例添加醋酸(7 g/L)及氯化鈣(1 g/L),置于室溫下浸泡處理10.5 h(以預(yù)實驗最優(yōu)結(jié)果為準(zhǔn)),然后用純凈水沖洗備用。經(jīng)過預(yù)處理的馬鈴薯片放入燒杯中,倒入調(diào)配好的腌制液和紅油(按照馬鈴薯∶腌制液/紅油=1∶1.5 g/L),用保鮮膜封口后放入連接SHZ-Ⅲ循環(huán)水式多用真空泵的真空干燥器浸漬腌制,包裝封袋。最后經(jīng)沸水蒸煮殺菌,得到泡椒和麻辣風(fēng)味馬鈴薯片。在其他主輔用量(按照馬鈴薯∶腌制液/紅油=1∶1.5 g/L)及預(yù)處理條件(醋酸添加量為7 g/L,氯化鈣添加量為1 g/L,浸泡時間為10.5 h)不變的前提下,改變切片厚度(泡椒:1、1.5、2、2.5、3、3.5 mm;麻辣:0.5、1、1.5、2、2.5、3 mm),在真空度0.085 mPa室溫下浸漬60 min,蒸煮150 s。切片厚度為2 mm,蒸煮時間為150 s的條件下改變真空腌制時間(泡椒和麻辣均為：20、40、60、80、100、120 min)?？刂魄衅穸? mm,真空處理時間80 min,考察蒸煮時間(泡椒：90、120、150、180、210、240 s;麻辣:60、90、120、150、180、210 s)對風(fēng)味馬鈴薯片感官的影響。

1.2.3 響應(yīng)曲面優(yōu)化試驗設(shè)計 在單因素實驗的基礎(chǔ)上,選擇切片厚度(A)、真空浸漬時間(B)、蒸煮時間(C)為自變量,以感官評分為響應(yīng)值,利用Design-Expert 8.0.5軟件,設(shè)計3因素3水平的響應(yīng)面試驗方案(見表1和表2)。

表1 泡椒馬鈴薯片因素水平

表2 麻辣馬鈴薯片因素水平

1.2.4 感官評價 由10名專業(yè)從事食品研發(fā)的人員進(jìn)行盲測,對產(chǎn)品的色澤、口感及風(fēng)味等感官指標(biāo)進(jìn)行綜合評價[20],感官評分滿分為100分,感官評價標(biāo)準(zhǔn)見表3。

表3 感官評定標(biāo)準(zhǔn)

1.2.5 硬度測定 參考文獻(xiàn)[21]的操作。采用TA-XT plus物性測試儀測定,參數(shù)的選擇:TPA測定模式,又稱二次咀嚼試驗。探頭:P/5,起始距離:15 mm,測前速度:1.0 mm/s,測后速度:1.0 mm/s,兩次壓縮中間停頓5 s,受壓變形50%。

1.2.6 微生物指標(biāo)測定 菌落總數(shù)測定參照《GB 4789.2-2016》[22];大腸菌群測定參照《GB 4789.3-2016》[23]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

每個樣品做三次平行試驗取平均值。用SPSS 17.0和Design-Expert 8.0.5軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,用Origin8.5軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實驗結(jié)果

2.1.1 切片厚度對馬鈴薯片感官及硬度的影響 如圖1所示,切片厚度對兩種風(fēng)味馬鈴薯片的硬度和感官影響趨勢是相同的。隨著馬鈴薯切片厚度的增加,感官得分趨勢先升高而后降低,泡椒味馬鈴薯和麻辣味馬鈴薯分別于2.5和1.5 mm處于最高值,而硬度隨著切片厚度增加呈穩(wěn)步上升趨勢。由此可知,馬鈴薯片過薄或過厚時,均會影響感官。Franco Pedreschi等[24]研究了直徑為30 mm、厚度為3.0 mm的馬鈴薯薯片的油脂吸收和分布,表明以滲透性表面油所占比例最高,說明薯片的吸油現(xiàn)象主要存在于表面,當(dāng)切片厚度較大時難以腌制入味,影響其風(fēng)味。綜合實際與感官評分,泡椒馬鈴薯切片厚度為2.5 mm左右較為合適,麻辣馬鈴薯切片厚度為1.5 mm左右較為合適。

圖1 切片厚度對泡椒馬鈴薯片(A)和麻辣馬鈴薯片(B)感官及硬度的影響

2.1.2 真空腌制時間對馬鈴薯片感官及硬度的影響 真空腌制技術(shù)作為目前馬鈴薯片最新的加工方法,一方面它可以在一定程度上保留原料的風(fēng)味和營養(yǎng)成分,另一方面,可使浸漬后的產(chǎn)品保持原有的色澤,保鮮效果好,有利于產(chǎn)品的長期儲存[25-26]。研究發(fā)現(xiàn),真空處理時間對馬鈴薯片硬度和風(fēng)味影響較大,如圖2所示,隨著真空處理時間的延長,馬鈴薯片的硬度不斷下降,而硬度過低時口感變差,感官評分隨之降低。Elizabeth Troncoso等[27]對比了常壓和真空處理對馬鈴薯薯片含油量和失水率的影響,結(jié)果證明真空處理后的馬鈴薯薯片含油率降低了30%,同時變擴散系數(shù)模型較好的擬合了樣品失水量,隨著水分含量的增加,有效擴散系數(shù)減少。真空腌制時間延長,浸漬液不斷滲入馬鈴薯片,浸漬液擴散率隨之下降,得到的馬鈴薯片滋味變差。當(dāng)真空處理時間為40 min時,泡椒和麻辣馬鈴薯片的感官評分均達(dá)到最大值,所以選擇40 min為較優(yōu)的腌制時間。另外,Elizabeth Troncoso也討論了切片厚度對擴散系數(shù)的影響,3和2.5 mm的馬鈴薯片相比,3 mm擴散系數(shù)更小,這進(jìn)一步驗證了以上試驗結(jié)果。

圖2 真空腌制時間對泡椒馬鈴薯片(A)和麻辣馬鈴薯片(B)感官及硬度的影響

2.1.3 蒸煮時間對馬鈴薯片感官及硬度的影響 馬鈴薯片經(jīng)真空腌制40 min后,經(jīng)由不同的蒸煮時間進(jìn)行蒸煮,其硬度及感官評分隨時間變化如圖3所示。由圖3可知,隨著蒸煮時間的增長,馬鈴薯片的硬度呈穩(wěn)定下降趨勢,而感官評分出現(xiàn)先上升后下降的現(xiàn)象,泡椒和麻辣馬鈴薯片分別在180和120 s時達(dá)到最大值。蒸煮時間較短時,馬鈴薯片的口感較脆,但食用時會有不愉悅的生味,蒸煮時間過長時,口感會變得綿軟甚至外形會受到一定程度的破壞,也影響了其外觀。所以,控制合適的蒸煮時間對風(fēng)味馬鈴薯的香脆性和完整性至關(guān)重要[28]。從縮短蒸煮時間、提高馬鈴薯片脆性和保持形態(tài)完整方面考慮,選擇泡椒和麻辣馬鈴薯片蒸煮時間分別為180和120 s為宜。

圖3 蒸煮時間對泡椒馬鈴薯片(A)和麻辣馬鈴薯片(B)感官及硬度的影響

2.2 響應(yīng)面優(yōu)化試驗結(jié)果

2.2.1 泡椒風(fēng)味馬鈴薯片響應(yīng)面試驗結(jié)果分析

2.2.1.1 Box-behnken中心組合設(shè)計工藝優(yōu)化試驗結(jié)果 按照表1因素與水平設(shè)計方案,試驗結(jié)果見表4。利用Design-Expert響應(yīng)面進(jìn)行回歸擬合分析,得到單因素和感官評分之間的二次多項模型為:

Y=92.22+1.19A+0.16B-2.80C+4.67AB+4.20AC+0.90BC-8.75A2-3.60B2-5.62C2

式(1)

由表5可知,回歸方程顯著(P<0.01),失擬項(P=0.0675>0.05)不顯著,R-S=0.977,R-Adj=0.949,說明該模型擬合程度高,可用于因子響應(yīng)值預(yù)測。模型中A2、B2、C2、AB、AC、C具有極顯著性,表明各因素對響應(yīng)值的影響不是簡單的線性關(guān)系,因子A、B、BC對感官評分影響不顯著。所選因素對響應(yīng)值影響的主次順序為:C(蒸煮時間)>A(切片厚度)>B(真空處理時間)。

表4 響應(yīng)面試驗設(shè)計及結(jié)果

2.2.1.2 響應(yīng)面分析及優(yōu)化 圖4為切片厚度、真空處理時間、蒸煮時間對泡椒味馬鈴薯片成品感官的影響。從圖4中可知蒸煮時間對感官評分的影響較為顯著(P<0.05),表現(xiàn)為曲線更加陡峭,切片厚度和真空處理時間次之,表現(xiàn)為曲線平緩。在同一蒸煮時間和真空處理時間下,感官評分隨切片厚度增加先增高后下降,在同一切片厚度和蒸煮時間下,感官評分隨真空處理時間延長先增高后下降,在同一切片厚度和真空處理時間下,感官評分隨蒸煮時間延長先增高后下降,其原因是因為蒸煮時間的延長降低了硬度,破壞了馬鈴薯片的完整性和香脆性,口感軟綿不適。

表5 回歸方程的方差分析

為確定最佳響應(yīng)值的因素水平,采用Design Expert軟件對試驗?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行分析,得到泡椒風(fēng)味馬鈴薯片制作工藝的最佳參數(shù):馬鈴薯切片厚度2.51 mm、真空處理時間39.97 min、蒸煮時間165.27 s,此時感官評分為92.6,結(jié)合實際操作的可行性,修正工藝參數(shù)為馬鈴薯切片厚度2.5 mm、真空處理時間40 min、蒸煮時間165 s。對工藝參數(shù)進(jìn)行驗證,最終感官評分為92.0,與預(yù)測值92.6基本吻合。因此本文中所得數(shù)學(xué)模型(1)較為可靠,具有實際應(yīng)用價值。

圖4 泡椒味Y=f(A,B,C)的響應(yīng)面

2.2.2 麻辣風(fēng)味馬鈴薯片響應(yīng)面試驗結(jié)果

2.2.2.1 Box-behnken中心組合設(shè)計工藝優(yōu)化試驗結(jié)果 按照表2因素與水平設(shè)計方案,試驗結(jié)果見表6。利用Design-Expert響應(yīng)面進(jìn)行回歸擬合分析,得到單因素和感官評分之間的二次多項模型為:

Y=93.68-6.74A+0.18B+1.76C+1.60AB+3.38AC+0.80BC-11.08A2-3.20B2-7.03C2

式(2)

由表7可知,回歸方程顯著(P<0.01),失擬項(P=0.1752>0.05)不顯著,R-S=0.9965,R-Adj=0.9920,說明該模型擬合程度高,可用于因子響應(yīng)值預(yù)測。模型中A2、B2、C2、AB、AC、A、C具有極顯著性,因子B、BC對感官評分影響不顯著。所選因素對響應(yīng)值影響的主次順序為:A(切片厚度)>C(蒸煮時間)>B(真空處理時間)。

表6 響應(yīng)面試驗設(shè)計及結(jié)果

表7 回歸方程的方差分析

2.2.2.2 響應(yīng)面分析及優(yōu)化 圖5為切片厚度、真空處理時間、蒸煮時間對麻辣味馬鈴薯片成品感官的影響。從圖中可知切片厚度與蒸煮時間對感官評分的影響較為顯著,表現(xiàn)為曲線更加陡峭,真空處理時間次之,表現(xiàn)為曲線平緩。在同一蒸煮時間和真空處理時間下,感官評分隨切片厚度增加先增高后下降,在同一切片厚度和真空處理時間下,感官評分隨蒸煮時間延長先增高后下降,在同一切片厚度和蒸煮時間下,感官評分隨真空處理時間延長先增高后下降,其原因是因為真空處理時間的持續(xù)延長,一方面加速浸漬液的滲透,另一方面,樣品水分含量提高,浸漬液有效擴散率降低。

圖5 麻辣味Y=f(A,B,C)的響應(yīng)面

為確定最佳響應(yīng)值的因素水平,采用Design Expert軟件對試驗?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行分析,得到麻辣風(fēng)味馬鈴薯片制作工藝的最佳參數(shù):馬鈴薯切片厚度1.70 mm、真空處理時間39.58 min、蒸煮時間123.09 s,此時感官評分為94.7分,結(jié)合實際操作的可行性,修正工藝參數(shù)為馬鈴薯切片厚度1.7 mm、真空處理時間40 min、蒸煮時間120 s。對工藝參數(shù)進(jìn)行驗證,最終感官評分為93.0分,與預(yù)測值94.7分基本吻合。因此本文中所得數(shù)學(xué)模型(2)較為可靠,具有實際應(yīng)用價值。

2.3 產(chǎn)品微生物學(xué)指標(biāo)測定

按上述最佳工藝配方制得產(chǎn)品進(jìn)行微生物檢測,細(xì)菌總數(shù)、大腸菌群、致病菌均未檢出,符合方便食品商業(yè)無菌的要求,這說明按照本文工藝配方制得風(fēng)味馬鈴薯片是一種安全可靠的即食食品。

表8 微生物學(xué)指標(biāo)

3 結(jié)論

在單因素實驗的基礎(chǔ)上,采用Box-behnken中心組合設(shè)計開發(fā)即食風(fēng)味馬鈴薯片,結(jié)合響應(yīng)面優(yōu)化結(jié)果和實際操作的可能性確定泡椒風(fēng)味馬鈴薯片的最佳制作工藝參數(shù)為:馬鈴薯切片厚度2.5 mm、真空處理時間40 min、蒸煮時間165 s,在此時感官評分為92.0分。麻辣風(fēng)味馬鈴薯片的最佳制作工藝參數(shù)為:馬鈴薯切片厚度1.7 mm、真空處理時間40 min、蒸煮時間120 s,此時感官評分為93.0分。在此工藝配方下制作的泡椒風(fēng)味馬鈴薯片和麻辣風(fēng)味馬鈴薯片硬度適中、感官質(zhì)量最好、色澤均勻、無褐變和發(fā)軟現(xiàn)象、口感爽脆、內(nèi)質(zhì)結(jié)構(gòu)均勻,無微生物檢出。本文所得出的加工方法及工藝參數(shù)可為企業(yè)工業(yè)化生產(chǎn)風(fēng)味馬鈴薯片提供一定的理論依據(jù)。