預(yù)處理結(jié)合真空油浴制備紫薯脆片工藝的研究

范飛，陸寧，張宇，張慧敏，蒲順昌

（亳州學(xué)院生物與食品工程系藥食同源功能食品重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽 亳州 236800）

紫薯又名黑薯，薯肉呈紫色至深紫色[1-2]。近年來(lái)，紫薯在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上十分暢銷，紫薯除具有普通紅薯的多糖、酚類、維生素和黃酮類物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)成分外，還富含硒元素和花青素[3-6]。硒具有預(yù)防高血壓與癌癥等功能，花青素對(duì)100多種疾病有預(yù)防和治療作用，被譽(yù)為繼水、蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、維生素、礦物質(zhì)之后的第七大必需營(yíng)養(yǎng)素[7-9]。紫薯因其豐富的營(yíng)養(yǎng)功效價(jià)值越來(lái)越受到大眾歡迎。

近年來(lái)休閑食品日益盛行，休閑食品脆片的需求量也隨之增大，其中紫薯脆片不僅擁有原蔬菜水果的色、香、味，而且還具有酥脆可口、色澤鮮艷、食用方便與儲(chǔ)藏時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)[10-11]。但傳統(tǒng)脆片都是經(jīng)高溫油炸工藝生產(chǎn)而成，其成品含油量高、感官品質(zhì)差、易生成致癌物質(zhì)，同時(shí)紫薯中花青素在加工中受溫度、氧氣和pH值等因素的影響而降解，紫薯脆片的色澤也會(huì)變差[12-14]。而真空油浴作為一種果蔬脆片的加工工藝，其油炸溫度較低，所用時(shí)間較短，能較好保存紫薯脆片的色澤、風(fēng)味與營(yíng)養(yǎng)成分，產(chǎn)品的含油量低，產(chǎn)品膨化度高，口感酥脆[15-17]。研究表明，預(yù)處理對(duì)果蔬真空油浴產(chǎn)品的感官品質(zhì)影響較大[15，18]，是保證產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。

檸檬酸作為護(hù)色劑應(yīng)用廣泛，在傳統(tǒng)的食品工業(yè)中也常用于護(hù)色，護(hù)色效果顯著且價(jià)格低廉[19-20]。因此，本試驗(yàn)以檸檬酸作為護(hù)色劑對(duì)紫薯薄片進(jìn)行預(yù)處理，結(jié)合真空油浴工藝的方法，確定紫薯脆片最佳工藝參數(shù)，為果蔬脆片工業(yè)化生產(chǎn)提供更好的實(shí)踐指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

檸檬酸（食品級(jí)）：浙江東升生物科技有限公司；乙醇、無(wú)水乙醚、石油醚（均為分析純）：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；鮮紫薯（紫羅蘭品種）：市售。

1.2 儀器與設(shè)備

分光測(cè)色儀（YS6060型）：三恩時(shí)科技有限公司；質(zhì)構(gòu)儀（Universal TA）：上海騰拔儀器科技有限公司；真空油浴設(shè)備（320型）：諸城市永聯(lián)機(jī)械有限公司；切片機(jī)（400型）：濟(jì)南恒信食品機(jī)械有限公司；恒溫水浴鍋（HWS24型）：上海一恒科學(xué)儀器有限公司；電子天平（FA2204C型）：上海精科天美科學(xué)儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 紫薯脆片的工藝

紫薯脆片的工藝流程：新鮮紫薯→清洗→去皮與切片→燙漂與護(hù)色→糖漬→冷凍→真空油浴→成品。

同一批次外形良好、大小均勻的新鮮紫薯用流動(dòng)自來(lái)水清洗后、去皮、切成厚度為3 mm片狀，放入燙漂鍋中燙漂（100℃、1 min），瀝干后冷凍（-18℃）備用。將冷凍的紫薯薄片放入真空油浴設(shè)備中加工，加工完畢待其冷卻后真空包裝待測(cè)。

1.3.2 單因素試驗(yàn)

1.3.2.1 檸檬酸對(duì)紫薯脆片品質(zhì)的影響

蒙臺(tái)梭利認(rèn)為新生兒不僅僅是一個(gè)器官和組織的混合物，而且他從一誕生起便具有精神生活，我們必須關(guān)注兒童的這種精神生活。蒙臺(tái)梭利把動(dòng)物比作成批生產(chǎn)的物品，把人比作手工制作的物品，動(dòng)物具有它的物種所特有的特征，但是每一個(gè)人都不相同。人的個(gè)性的形成是一個(gè)“實(shí)體化”的過(guò)程，必須通過(guò)自身的意志幫助才能“成為實(shí)體”。所謂“實(shí)體化”即剛出生的嬰兒在生理和心理發(fā)展方面都非常脆弱，只有通過(guò)與環(huán)境的相互作用，才能不斷形成、發(fā)展、完善自己，從而實(shí)現(xiàn)“實(shí)體化”的過(guò)程。因此，兒童的成長(zhǎng)需要適宜的物質(zhì)環(huán)境和精神環(huán)境，通過(guò)與環(huán)境的相互作用，塑造個(gè)人并使其達(dá)到完美。

油浴設(shè)備參數(shù)設(shè)定為油浴溫度95℃、油浴時(shí)間40 min，將厚度為3 mm紫薯片分別添加（以燙漂水的總質(zhì)量為準(zhǔn)）0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%檸檬酸預(yù)處理后真空油浴，油浴后測(cè)定其感官評(píng)分、含油率、脆度、色差，確定檸檬酸的最佳添加量。

1.3.2.2 油浴溫度對(duì)紫薯脆片品質(zhì)的影響

采用添加量為2.0%的檸檬酸處理紫薯片，油浴設(shè)備參數(shù)設(shè)定為油浴時(shí)間40 min，將厚度為3 mm紫薯片置于 80、85、90、95、100 ℃條件下油浴，油浴后測(cè)定其感官評(píng)分、含油率、脆度、色差，確定最佳油浴溫度。

1.3.2.3 油浴時(shí)間對(duì)紫薯脆片品質(zhì)影響

采用添加量為2.0%的檸檬酸處理紫薯片，油浴設(shè)備參數(shù)設(shè)定為油浴溫度90℃，將厚度為3 mm紫薯片分別在 20、30、40、50、60 min 條件下油浴，油浴后測(cè)定其感官評(píng)分、含油率、脆度、色差，確定最佳油浴時(shí)間。

1.3.3 正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取紫薯脆片加工工藝較好的區(qū)間進(jìn)行三因素三水平即L9（33）正交試驗(yàn)，試驗(yàn)因素水平見(jiàn)表1。設(shè)定不同檸檬酸添加量、油浴溫度及油浴時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)其進(jìn)行指標(biāo)測(cè)定與分析。

表1 正交試驗(yàn)因素水平Table 1 Factors and levels of orthogonal test

1.3.4 指標(biāo)測(cè)定

1.3.4.1 感官評(píng)價(jià)

選定10名食品專業(yè)人員進(jìn)行一定培訓(xùn)，然后以表2中各個(gè)指標(biāo)的評(píng)分之和的1/3（3個(gè)指標(biāo)的權(quán)重分別為三分之一）作為最終的綜合感官評(píng)分[21]。紫薯脆片感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

表2 紫薯脆片感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory scoring standard of purple sweet potato chips

1.3.4.2 樣品含油率測(cè)定

參照GB 5009.6—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中脂肪的測(cè)定》，稱取約5 g紫薯脆片，置于50 mL試管內(nèi)，加入8 mL水，混勻后再加10 mL鹽酸。將試管放入70℃～80℃水浴中，每隔10 min用玻璃棒攪拌1次，至試樣消化完全為止，將粗脂肪處理后稱重并計(jì)算含油率。

1.3.4.3 樣品脆度測(cè)定

參考果蔬脆片的脆度測(cè)定方法[22-23]并稍作修改，應(yīng)用單次循環(huán)模式，探頭為直徑2 mm柱形探頭（P/2），測(cè)試速度為1 mm/s，測(cè)試后速度為1 mm/s，目標(biāo)距離為8 mm，觸發(fā)力為8 g。脆度用脆性距離來(lái)表示，脆性距離越小，脆度越好。

1.3.4.4 樣品色差測(cè)定

采用YS6060型分光測(cè)色儀測(cè)定，將紫薯脆片放在測(cè)量孔8 mm的位置測(cè)定（標(biāo)準(zhǔn)白板：L0*=98.90，a0*=0.06，b0*=0.53），對(duì)紫薯脆片顏色進(jìn)行測(cè)定，每個(gè)樣品取5個(gè)不同的測(cè)試點(diǎn)取平均值，記錄L*，a*和b*的值。其中L*代表從黑（0）到白（100）的變化的范圍，a*代表從紅（+）到綠（-）的變化情況，b*代表從黃（+）到藍(lán)（-）的變化情況[24]?？偵睿é*）按下面公式計(jì)算。

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用Excel 2010、Origin 8.5進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與繪制圖表；采用SPSS23軟件進(jìn)行單因素方差分析與顯著差異分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 護(hù)色處理對(duì)紫薯脆片品質(zhì)的影響

不同檸檬酸添加量預(yù)處理紫薯脆片單因素試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1和圖2。

圖1 檸檬酸預(yù)處理對(duì)紫薯脆片感官評(píng)分和含油率的影響Fig.1 Effect of citric acid pretreatment on sensory score and oil content of purple sweet potato chips

圖2 檸檬酸預(yù)處理對(duì)紫薯脆片脆度和色差的影響Fig.2 Effect of citric acid pretreatment on crispness and color difference of purple sweet potato chips

由圖1可知，隨著檸檬酸添加量的增加，紫薯脆片的感官評(píng)分呈現(xiàn)先上升后降低的趨勢(shì)，且檸檬酸添加量為1.5%的感官評(píng)分最高為9.06分。紫薯脆片的組織狀態(tài)變化不大，色澤及酥性有所增加，可能由于添加的檸檬酸降低pH值而抑制了酶活性，同時(shí)預(yù)處理檸檬酸滲入紫薯組織內(nèi)，提高加工后脆片的酥性；隨著檸檬酸添加量的增加，脆片的含油率逐漸降低。

由圖2可知，隨著檸檬酸添加量的增加，ΔE*呈先降低后上升的趨勢(shì)，添加量為2.0%效果最佳，這與胡婷等[25]的研究結(jié)論相一致；隨著檸檬酸添加量的增加，脆度呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，當(dāng)檸檬酸添加量為2.0%時(shí)，脆性距離最小值為0.92 mm，脆片的脆度最佳。因此，用添加量為2.0%檸檬酸預(yù)處理紫薯脆片的綜合品質(zhì)最佳，可選取1.5%、2.0%和2.5%作為正交試驗(yàn)的3個(gè)檸檬酸添加量梯度。

2.2 油浴溫度對(duì)紫薯脆片品質(zhì)的影響

不同油浴溫度條件下紫薯脆片的含油率、感官評(píng)分、脆度和色差變化情況見(jiàn)圖3和圖4。

圖3 油浴溫度對(duì)紫薯脆片感官評(píng)分和含油率的影響Fig.3 Effect of oil bath temperature on sensory score and oil content of purple sweet potato chips

圖4 油浴溫度對(duì)紫薯脆片脆度和色差的影響Fig.4 Effect of oil bath temperature on crispness and color difference of purple sweet potato chips

由圖3可知，紫薯脆片的感官評(píng)分隨油浴溫度的升高呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，油浴溫度為90℃時(shí)，感官評(píng)分最高，其中脆片的酥性明顯增加；含油率有增大的趨勢(shì)，說(shuō)明紫薯脆片在油浴過(guò)程中，由于結(jié)構(gòu)改變所形成的空泡可能包裹較多的油脂，從而過(guò)高溫度提高了脆片的含油率[26]。

由圖4可知，隨著油浴溫度增加，ΔE*先下降后上升，油浴溫度小于90℃，色澤變化較小，可能是由于檸檬酸的保護(hù)作用，當(dāng)溫度高于95℃時(shí)色差變暗最為明顯。一是升高溫度能夠增強(qiáng)果蔬脆片的美拉德反應(yīng)，二是高溫對(duì)紫薯中花青素的結(jié)構(gòu)有一定破壞作用。另外，油浴溫度高于90℃，脆片的脆度明顯降低。所以，綜合分析，油浴溫度為90℃時(shí)脆片品質(zhì)最佳，可選取85、90、95℃作為正交試驗(yàn)的3個(gè)油浴溫度梯度。

2.3 油浴時(shí)間對(duì)紫薯脆片品質(zhì)的影響

不同油浴時(shí)間加工紫薯脆片單因素試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖5和圖6。

圖5 油浴時(shí)間對(duì)紫薯脆片感官評(píng)分和含油率的影響Fig.5 Effect of oil bath time on sensory score and oil content of purple sweet potato chips

圖6 油浴時(shí)間對(duì)紫薯脆片脆度和色差的影響Fig.6 Effect of oil bath time on crispness and color difference of purple sweet potato chips

由圖5可知，隨著油浴時(shí)間的延長(zhǎng)，紫薯脆片的感官評(píng)分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，油浴時(shí)間為40 min時(shí)，脆片感官評(píng)分最高。油浴時(shí)間大于40 min，脆片的感官評(píng)分有下降的趨勢(shì)，由于油浴時(shí)間太久會(huì)嚴(yán)重影響其色澤，從而影響脆片的感官評(píng)分；當(dāng)油浴時(shí)間小于50 min時(shí)，每組樣品的含油率增加量較多，可能鮮紫薯薄片的含水量較高，油置換水相對(duì)充分。由于鮮紫薯薄片的總含水量一定，隨著油浴時(shí)間延長(zhǎng)，各組樣品的含油率增加相對(duì)減少[27-28]。

由圖6可知，隨著油浴時(shí)間的延長(zhǎng)，脆片的總色差呈現(xiàn)升高趨勢(shì)，油浴時(shí)間為50 min與60 min的脆片色澤較差，紫薯脆片的脆性有所增加，提高了脆片的酥性。因此，綜合4個(gè)指標(biāo)，可以確定紫薯脆片真空油浴選擇油浴時(shí)間為40 min較為合適。

2.4 正交試驗(yàn)結(jié)果分析

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，選擇最佳檸檬酸添加量、油浴溫度及油浴時(shí)間3個(gè)工藝參數(shù)區(qū)間設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，以紫薯脆片加工后的綜合評(píng)分（由感官評(píng)分、脆度、色差與含油率加權(quán)平均計(jì)算得到，加權(quán)系數(shù)分別為0.3、0.2、0.2、0.3）為評(píng)價(jià)指標(biāo)，篩選出預(yù)處理結(jié)合真空油浴加工的最佳工藝參數(shù)。正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)和方差結(jié)果見(jiàn)表3和表4。

表3 紫薯脆片正交試驗(yàn)結(jié)果Table 3 Orthogonal test results of purple sweet potato chips

表4 方差分析結(jié)果Table 4 Results of variance analysis

由表3可知，3個(gè)因素對(duì)紫薯脆片品質(zhì)影響的主次關(guān)系為A＞B＞C，即檸檬酸添加量影響脆片的品質(zhì)最大，油浴溫度及油浴時(shí)間的影響次之。由K值所得最優(yōu)工藝組合為A2B2C1，即檸檬酸的添加量為2.0%，油浴溫度為90℃，油浴時(shí)間為35 min。

表4方差結(jié)果分析表明，檸檬酸添加量與油浴溫度對(duì)綜合評(píng)分的影響顯著（P＜0.05）。

2.5 驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果分析

考慮到最優(yōu)組合A2B2C1未在正交試驗(yàn)中出現(xiàn)，現(xiàn)以最優(yōu)組合A2B2C1的脆片加工工藝條件，與正交試驗(yàn)結(jié)果的最高綜合評(píng)分對(duì)比，按照同樣紫薯脆片的工藝方法進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，如表5所示。

表5 驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果Table 5 Validation test results

由表5可以看出，最優(yōu)加工工藝參數(shù)A2B2C1的綜合評(píng)分為9.25，高于正交試驗(yàn)表中A2B2C3的綜合評(píng)分，說(shuō)明脆片預(yù)處理結(jié)合真空油浴工藝進(jìn)行正交試驗(yàn)優(yōu)化的綜合評(píng)價(jià)方法較準(zhǔn)確。因此，綜合分析，紫薯脆片的最佳加工工藝是護(hù)色劑檸檬酸添加量2.0%、油浴溫度90℃、油浴時(shí)間35 min，脆片的品質(zhì)最優(yōu)。

3 結(jié)論

本研究利用護(hù)色劑檸檬酸預(yù)處理結(jié)合真空油浴加工紫薯脆片，以紫薯脆片的感官評(píng)分、含油率、色差及脆度為綜合評(píng)定指標(biāo)，通過(guò)單因素試驗(yàn)與正交試驗(yàn)確定紫薯脆片的最優(yōu)工藝。結(jié)果表明：檸檬酸添加量2.0%、油浴溫度90℃、油浴時(shí)間35 min，此條件下制作的紫薯脆片綜合品質(zhì)最佳。由試驗(yàn)結(jié)果可以看出，單一護(hù)色劑檸檬酸預(yù)處理結(jié)合真空油浴技術(shù)，能夠有效降低成本和提高效率，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)脆片具有一定的參考價(jià)值。本試驗(yàn)僅對(duì)紫薯脆片的加工工藝進(jìn)行探究，后期可對(duì)加工后脆片的成分變化及脆片的貨架期進(jìn)行深入研究。