真空油炸香菇脆片工藝優(yōu)化

鄧珊，唐小閑，林芳，任愛清，段振華

（賀州學(xué)院食品與生物工程學(xué)院，廣西 賀州 542899）

真空低溫油炸技術(shù)利用水分沸點(diǎn)隨著壓力減小而降低的原理，實(shí)現(xiàn)食品在較低的溫度下短時間內(nèi)迅速脫水[1-2]。真空油炸與常壓油炸技術(shù)相比，具有低氧和低溫的加工環(huán)境，可減少營養(yǎng)物質(zhì)和油脂的氧化[3]、保存產(chǎn)品的天然色澤和風(fēng)味[4]、減少丙烯酰胺生成[1]、減少營養(yǎng)物質(zhì)損失[5]和降低產(chǎn)品含油率[6-7]。

在真空油炸過程中，油炸溫度、真空度和油炸時間是影響果蔬脆片品質(zhì)的關(guān)鍵因素，溫度越高、真空度越低，產(chǎn)品油炸的時間越短，不同加工參數(shù)對產(chǎn)品的脆度、營養(yǎng)物質(zhì)保存程度是不同的。許多學(xué)者對不同原料的真空油炸溫度、真空度、油炸時間這3個參數(shù)進(jìn)行了深入的研究[8-11]，結(jié)果表明，由于不同原料的真空油炸特性存在較大的差異，采取的最佳真空油炸參數(shù)均不相同。所以，針對不同的原料特性，應(yīng)該采用合適的油炸溫度、真空度和油炸時間。

香菇是世界消費(fèi)量第二的食用菌，含有豐富的營養(yǎng)成分且具有多種保健功能，宜采用真空油炸技術(shù)生產(chǎn)即食香菇脆片[6，12]。目前，關(guān)于真空油炸香菇脆片方面的研究主要集中在預(yù)處理[12-14]、油炸過程中傳熱傳質(zhì)規(guī)律[15-16]和風(fēng)味物質(zhì)成分分析[17]等方面，陳集元[18]進(jìn)行了真空油炸過程中油炸溫度、真空度和油炸時間工藝參數(shù)優(yōu)化，但并未系統(tǒng)研究新鮮香菇和成品之間的營養(yǎng)品質(zhì)差異。本試驗以新鮮香菇為原料，通過低溫真空油炸技術(shù)，以含油率和破碎力為指標(biāo)，對低溫真空油炸香菇脆片工藝進(jìn)行優(yōu)化，并分析了新鮮香菇經(jīng)真空油炸后營養(yǎng)、脆度和復(fù)水比等品質(zhì)方面的變化，為生產(chǎn)高品質(zhì)的香菇脆片提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮香菇：市售；棕櫚油（凝固溫度24℃）：益海嘉里糧油公司。

1.2 儀器與設(shè)備

BL310電子天平：德國SARTORIUS公司；VFII真空油炸機(jī)：煙臺海瑞食品設(shè)備有限公司；DHG-9240A干燥箱：上海圣科儀器設(shè)備有限公司；DKS-16型水浴鍋：中新醫(yī)療儀器有限公司；SZC-B脂肪測定儀：上海纖檢儀器有限公司；TA.XT plus型物性測定儀：英國stable microsystems公司；CIA-10型色差計：日本柯尼卡美能達(dá)控股株式會社。

1.3 試驗方法

1.3.1 真空油炸

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90℃漂燙3 min[12]。真空油炸設(shè)備中加入50 L棕櫚油，加熱至設(shè)定溫度后，將處理好的500g香菇片放入油炸籃中，關(guān)閉密封門和真空閥門，開啟真空泵，當(dāng)抽真空至真空度為0.095 MPa時，放下油炸籃，設(shè)定油炸時間，開始真空油炸。油炸結(jié)束后進(jìn)行脫油，油炸籃轉(zhuǎn)速300 r/min，脫油時間3 min[15]。

1.3.2 單因素試驗

1）油炸溫度：設(shè)定真空度為0.085 MPa，油炸時間為 35 min，考察油炸溫度 70、80、90、100、110 ℃對香菇脆片破碎力的影響。

2）真空度：設(shè)定油炸時間為35 min，油炸溫度為90℃，考察真空度 0.065、0.075、0.085、0.095 MPa對香菇脆片破碎力的影響。

3）油炸時間：設(shè)定油炸溫度90℃，真空度為0.085 MPa，考察油炸時間 20、25、30、35、40 min 對香菇脆片破碎力的影響。

1.3.3 響應(yīng)面優(yōu)化

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，以油炸溫度、真空度和油炸時間為自變量，根據(jù)Box-Behnken模型中心組合試驗設(shè)計原理，以含油率和破碎力為試驗指標(biāo)，設(shè)計三因素三水平響應(yīng)面試驗優(yōu)化香菇脆片真空油炸工藝條件[11]。

1.4 指標(biāo)測定

1.4.1 含水率測定

按照GB 5009.3—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測定》中的方法。含水率均用干基表示，重復(fù)3次試驗，取平均值。

1.4.2 含油率測定

按照GB 5009.6—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中脂肪的測定》中的方法。含油率均用干基表示，重復(fù)3次取平均值。

1.4.3 多糖含量測定

采用蒽酮-硫酸比色法對樣品多糖含量進(jìn)行測定，以葡萄糖作為標(biāo)準(zhǔn)品[17]。多糖含量用干基表示，重復(fù)3次取平均值。

1.4.4 復(fù)水比測定

參照文獻(xiàn)[19-20]的測定方法，取真空油炸后的樣品2.000 g浸入純凈水中，50℃水浴鍋加熱，稱重前用濾紙擦干樣品表面水分，每隔15 min稱重一次，直到質(zhì)量變化小于0.050 g。重復(fù)3次取平均值。

復(fù)水比（RR）=Me/Mo

式中：Me為吸水后樣品質(zhì)量，g；Mo為干樣品質(zhì)量，g。

1.4.5 破碎力測定

參照文獻(xiàn)[21-22]的測定方法，采用物性測定儀測定樣品的脆度，用破碎力表示。將樣品置于測定臺上，P=0.25 s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程中坐標(biāo)圖上的第一個明顯壓力峰值表示，該峰值對應(yīng)的力即為破碎力，峰值越小表明脆性越好，品質(zhì)越佳，重復(fù)3次取平均值。

1.4.6 色差測定

利用CIA-10色差計進(jìn)行測定。以儀器白板為標(biāo)準(zhǔn)，測量樣品的色澤，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[20]。

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素試驗

2.1.1 溫度對香菇脆片破碎力的影響

溫度對香菇脆片破碎力的影響見圖1。

圖1 油炸溫度對香菇脆片破碎力的影響Fig.1 Effect of vacuum frying temperature on the breaking force of shiitake mushroom chips

由圖1可知，當(dāng)油炸溫度從70℃逐漸升高到90℃時，香菇脆片破碎力逐漸減??；當(dāng)油炸溫度超過90℃后，隨著溫度升高，香菇脆片破碎力逐漸增大。在90℃油炸溫度獲得的香菇脆片破碎力最小。所以，選擇油炸溫度90℃為真空油炸香菇脆片中心組合試驗設(shè)計的零水平。

2.1.2 真空度對香菇脆片破碎力的影響

真空度對香菇脆片破碎力的影響見圖2。

圖2 真空度對香菇脆片破碎力的影響Fig.2 Effect of vacuum degree on the breaking force of shiitake mushroom chips

由圖2可知，隨著真空度的提高，香菇脆片的破碎力逐漸減小，但是當(dāng)真空度大于0.085 MPa時，破碎力下降趨勢變慢。所以，選擇真空度0.085 MPa為真空油炸香菇脆片中心組合試驗設(shè)計的零水平。

2.1.3 油炸時間對香菇脆片破碎力的影響

油炸時間對香菇脆片破碎力的影響見圖3。

圖3 油炸時間對香菇脆片破碎力的影響Fig.3 Effect of vacuum frying time on the breaking force of shiitake mushroom chips

由圖3可知，當(dāng)香菇脆片油炸時間小于35 min時，香菇脆片的破碎力隨著油炸時間的增加而急劇降低；35 min以后香菇脆片的破碎力下降緩慢。因此在優(yōu)化試驗設(shè)計中選取油炸時間35 min為零水平。

2.2 響應(yīng)面優(yōu)化試驗

2.2.1 試驗結(jié)果

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)研究，以含油率（Y1）和破碎力（Y2）為指標(biāo)，根據(jù) Box-Behnken 模型中心組合試驗設(shè)計原理，進(jìn)行三因素三水平響應(yīng)面優(yōu)化試驗設(shè)計[8，11]，試驗因素及水平見表1，試驗設(shè)計與結(jié)果見表2。

表1 香菇脆片響應(yīng)面因素及水平Table 1 Analytical factors and levels for response surface methodology of shiitake mushroom chips

表2 真空油炸香菇脆片響應(yīng)面試驗結(jié)果Table 2 The results of response surface analysis of vacuum fried shiitake mushroom chips

2.2.2 模型的建立及方差分析

軟件分析得到各因素對含油率（Y1）、破碎力（Y2）的二次多項式回歸方程如下。

對得到的模型進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表3、表4。

表3 香菇脆片含油率方差分析結(jié)果Table 3 AVOVA of fat content of shiitake mushroom chips

表4 香菇脆片破碎力方差分析結(jié)果Table 4 AVOVA of breaking force of shiitake mushroom chips

由表3可知，回歸模型的P<0.000 1，表明含油率與自變量之間的關(guān)系高度顯著，失擬誤差項P＞0.05，不顯著，說明該模型誤差相對較小，擬合度好。X1、X2、X3、X1X2、X22和 X32對含油率影響極顯著（P<0.01）；X12對含油率影響顯著（P<0.05）；X1X3和X2X3對含油率影響不顯著（P>0.05）；模型相關(guān)系數(shù)R2=0.993 4，表明該回歸方程與試驗結(jié)果具有較好的擬合度，可以用該方程表達(dá)含油率與油炸溫度、真空度和油炸時間之間的關(guān)系。

由表4可知，回歸模型的P<0.000 1，表明破碎力與自變量之間的關(guān)系高度顯著，失擬誤差項P＞0.05，不顯著，說明該模型誤差相對較小，擬合度好。X2、X3、X1X2、X22和 X32對破碎力影響極顯著（P<0.01）；X1X3和X2X3對破碎力影響顯著（P<0.05）；X1和X12對破碎力影響不顯著（P>0.05）；模型相關(guān)系數(shù)R2=0.971 4，表明該回歸方程與試驗結(jié)果具有較好的擬合度，可以用該方程表示破碎力與油炸溫度、真空度和油炸時間之間的關(guān)系。

2.2.3 響應(yīng)面分析

各因素交互作用對香菇脆片含油率的響應(yīng)面圖見圖4。

圖4 香菇脆片含油率的響應(yīng)面圖Fig.4 The surface of oil contents of shiitake mushroom chips

從圖4可看出真空度和油炸溫度對含油率影響的交互作用非常顯著，響應(yīng)曲面陡峭；油炸時間和油炸溫度、油炸時間和真空度對含油率的交互作用不顯著，所以響應(yīng)曲面比較平緩；在試驗范圍內(nèi)可以獲得含油率為最小值的點(diǎn)。

各因素交互作用對香菇脆片破碎力的響應(yīng)面圖見圖5。

圖5 香菇脆片破碎力的響應(yīng)面圖Fig.5 The surface of breaking forces of shiitake mushroom chips

從圖5可看出真空度和油炸溫度對破碎力影響的交互作用非常顯著，響應(yīng)曲面非常陡峭；油炸時間和油炸溫度、油炸時間和真空度對破碎力的交互作用也顯著，響應(yīng)曲面也比較陡峭；在試驗范圍內(nèi)可以獲得破碎力為最小值的點(diǎn)。

2.2.4 驗證試驗

采用分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，可得含油率最低的油炸參數(shù)為油炸溫度100℃、真空度0.075 MPa、油炸時間35.00 min，在此條件下香菇脆片的含油率為21.01%，破碎力為907.51 g；破碎力最小的油炸參數(shù)為油炸溫度99℃、真空度0.095MPa、油炸時間35.35min；在此條件下香菇脆片的含油率為27.15%，破碎力為504.40 g。為獲得含油率低同時破碎力較小的香菇脆片，通過軟件進(jìn)一步分析，得到最佳油炸參數(shù)為油炸溫度80℃、真空度0.089 MPa、油炸時間36.65 min；此時模型預(yù)測的香菇脆片含油率為22.14%，破碎力為636.16 g。對最佳工藝條件進(jìn)行驗證試驗，測得此條件下香菇脆片的含油率為22.53%，破碎力為650.31 g，與預(yù)測值比較接近，說明該模型預(yù)測香菇脆片真空油炸工藝準(zhǔn)確可靠。

2.3 香菇脆片品質(zhì)分析

真空油炸香菇脆片的含油率、破碎力和色澤等指標(biāo)測定結(jié)果見表5。

表5 香菇脆片品質(zhì)比較Table 5 Quality of shiitake mushroom chips by different processing methods

香菇脆片含油率為22.53%，DENG等[6]進(jìn)行了真空油炸香菇脆片工藝研究，獲得香菇脆片的含油率為28.87%，可能是由于工藝參數(shù)和設(shè)備型號不同。香菇脆片多糖含量為13.84 mg/100 g，略低于新鮮香菇，多糖含量是香菇的重要營養(yǎng)指標(biāo)，干燥過程中會造成多糖含量降低。WANG等[23]采用熱風(fēng)、紅外和間歇微波干燥香菇，發(fā)現(xiàn)3種干燥方法都降低了香菇中的多糖含量。TIAN等[24]研究也表明，香菇熱風(fēng)、真空、微波、真空微波干燥會降低香菇多糖含量，其中微波干燥方式的多糖含量保持較好為13.6 mg/100 g，與本試驗獲得的真空油炸香菇脆片多糖含量大致相同。復(fù)水比是脫水干制品品質(zhì)的重要指標(biāo)，香菇脆片的復(fù)水比為4.27，高于熱風(fēng)（3.38）、真空（3.41）、微波（2.94）、真空微波（3.99）香菇干[24]，因為真空油炸對香菇產(chǎn)生了較好的膨化效果。真空油炸降低了產(chǎn)品的亮度，但從顏色觀察產(chǎn)品的褐變程度較低。

3 結(jié)論

本文以含油率和破碎力為指標(biāo)，對油炸溫度、真空度和油炸時間進(jìn)行了響應(yīng)面優(yōu)化，獲得真空油炸香菇脆片最佳工藝參數(shù)為油炸溫度80℃、真空度0.089 MPa、油炸時間36.65 min，此條件下，香菇脆片含油率為22.53%，破碎力為650.31 g。香菇脆片含油率、破碎力、多糖含量、復(fù)水比和色澤等指標(biāo)分析表明，真空油炸較好的保持了香菇脆片的多糖含量，具有較高的復(fù)水比。因此，獲得的真空油炸香菇脆片工藝具有較好的應(yīng)用參考價值。