干燥方式對全脂/脫脂油莎豆脆片品質(zhì)的影響

孫洪蕊，杜金鴿，范杰英，孟悅，張佳霖，康立寧*，劉香英*

（1.吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院（中國農(nóng)業(yè)科技東北創(chuàng)新中心）農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，吉林 長春 130033；2.北華大學(xué) 林學(xué)院，吉林 吉林 132013；3.吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院（中國農(nóng)業(yè)科技東北創(chuàng)新中心）農(nóng)業(yè)生物技術(shù)研究所，吉林 長春 130033）

油莎豆?fàn)I養(yǎng)豐富，富含脂肪、蛋白質(zhì)、淀粉等營養(yǎng)素以及甾醇、皂苷和生物堿等生物活性物質(zhì)[1-2]，具有降血脂、降血糖等生理特性[3-4]，可預(yù)防冠心病、結(jié)腸癌、糖尿病、肥胖癥、心血管疾病等多種疾病[5]。近年來，油莎豆作為新興油料作物在我國發(fā)展迅速，基于油莎豆原料的新型食品開發(fā)也成為研究熱點[6-8]。脆片類休閑食品是深受大眾喜愛的休閑食品之一，市場規(guī)模不斷擴大，產(chǎn)品種類日益豐富。隨著生活水平日益提升，人們對于休閑食品的選擇更多地聚焦于營養(yǎng)、健康[9]。脆片的原材料不再拘泥于馬鈴薯，而是采用純天然的水果和新鮮蔬菜制備脆片產(chǎn)品，如甘薯脆片、山藥脆片和香蕉脆片等[10]。目前脆片的生產(chǎn)主要采用高溫油炸工藝，但由于油炸溫度較高且含油率高，長期食用對健康不利[11]。因此，探索合適的干燥方式是開發(fā)新型健康即食油莎豆脆片食品的關(guān)鍵。

焙烤干燥是利用烤箱內(nèi)的高溫環(huán)境使原料成熟膨化，它的主要工作原理是通過設(shè)備內(nèi)的溫度差使物料中的水分蒸發(fā)，物料組織內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生膨化而形成多孔狀的結(jié)構(gòu)，達到酥脆的口感[12]。真空微波干燥是一種新型的干燥方式，該技術(shù)克服了真空干燥和微波干燥原有的缺點，將微波和真空結(jié)合起來，充分發(fā)揮了兩者的優(yōu)勢。真空微波干燥是在真空室中進行工作，利用微波對物料的直接作用，使物料內(nèi)部的水分迅速蒸發(fā)，得到干燥產(chǎn)品[13]。目前，關(guān)于脆片干燥方式的研究多集中于胡蘿卜脆片、芒果脆片以及食用菌脆片等，而油莎豆脆片以及干燥方式對全脂/脫脂油莎豆脆片品質(zhì)影響的研究未見報道。基于此，本研究以全脂油莎豆和脫脂油莎豆為原料，研究焙烤干燥和真空微波干燥2 種干燥方式對全脂/脫脂油莎豆脆片品質(zhì)的影響，以期為油莎豆脆片干燥方式的選取以及油莎豆的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

油莎豆：產(chǎn)自吉林省松原市；總抗氧化能力(DPPH法)試劑盒：蘇州夢犀生物醫(yī)藥科技有限公司；鐵離子還原能力試劑盒：上海棕益科技有限公司；三氯乙酸(分析純)：湖北鑫潤德化工有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

SLG-30 雙螺桿擠壓膨化機：杭州譽球機械有限公司；JCXZ 面團整型機：北京東孚久恒儀器技術(shù)有限公司；XC-24B 烤箱：廣州紅菱電熱設(shè)備有限公司；HWLB 箱式真空微波干燥設(shè)備：天水華圓制藥設(shè)備科技有限責(zé)任公司；500/VP 掃描電子顯微鏡：德國卡爾-蔡司公司；1260Ⅱ高效液相色譜儀、G2641A 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（gas chromatograph-mass spectrometer，GC-MS）儀：美國安捷倫公司；FA25 高速均質(zhì)機：上海弗魯克流體機械制造有限公司。

1.3 方法

1.3.1 油莎豆脆片的制備

全脂/脫脂油莎豆粉的制備：將脫皮油莎豆洗凈，60 ℃干燥5 h，將干燥后的油莎豆粉碎過60 目篩，得到全脂油莎豆粉；利用索氏抽提法對全脂油莎豆粉進行脫脂處理，得到脫脂油莎豆粉。調(diào)整全脂/脫脂油莎豆粉的含水量為15%，利用雙螺桿擠壓膨化機對油莎豆粉進行擠壓處理，參數(shù)設(shè)置為螺桿轉(zhuǎn)速18 Hz、喂料速率15 Hz、1 區(qū)～4 區(qū)機筒溫度60、80、100、120 ℃。將擠壓后的油莎豆粉置于恒溫干燥箱中60 ℃干燥5 h，粉碎后過60 目篩，得到全脂/脫脂油莎豆粉。

全脂/脫脂油莎豆脆片的制備：將全脂/脫脂油莎豆粉與水混合，水添加量分別為22%和45%。揉混6 min，靜置5 min，將靜置后的面團進行壓片處理（參數(shù)設(shè)置：滾輪間距1.2 mm、壓片3 次），切割成長3 cm、寬1 cm 的長方形薄片。分別利用焙烤干燥（參數(shù)設(shè)置：上火170 ℃、下火140 ℃、焙烤時間12 min）。和真空微波干燥（參數(shù)設(shè)置：微波溫度40 ℃、微波時間4 min、微波功率4 kW）2 種干燥方式對油莎豆薄片進行干燥，獲得4 種脆片，分別為焙烤干燥-全脂油莎豆脆片（S1）、焙烤干燥-脫脂油莎豆脆片（S2）、真空微波干燥-全脂油莎豆脆片（S3）、真空微波干燥-脫脂油莎豆脆片（S4）。

1.3.2 微觀結(jié)構(gòu)測定

參考朱翠平[14]的試驗方法，將油莎豆脆片粉碎，對樣品進行前處理，利用掃描電子顯微鏡對油莎豆脆片的微觀結(jié)構(gòu)進行拍照觀察。

1.3.3 質(zhì)構(gòu)特性測定

油莎豆脆片的硬度和脆度的測定參考朱翠平[14]的方法并稍作修改。質(zhì)構(gòu)儀參數(shù)設(shè)置：探頭為P/0.5S 球形探頭、觸發(fā)力為5 g、模式為壓縮、測前速度及測試速度均為1.0 mm/s、距離為3 mm。

1.3.4 抗氧化性測定

采用分光光度法測定油莎豆脆片的抗氧化性，利用總抗氧化能力(DPPH 法)試劑盒和鐵離子還原能力試劑盒測定油莎豆脆片的1，1-二苯基-2-三硝基苯肼(1，1-diphenyl-2-piccrylhydrazyl，DPPH)自由基清除能力、鐵離子還原能力。

1.3.5 游離氨基酸含量測定

參考劉若詩等[15]的試驗方法并稍作修改。將油莎豆脆片粉碎，稱取粉碎后的油莎豆脆片10 g，與25 mL三氯乙酸(5 g/100 mL)混和均勻(均質(zhì)時間30 s，轉(zhuǎn)速10 000 r/min)。將油莎豆脆片混合液離心(10 000×g，10 min)，上清液利用雙層濾紙過濾，離心(10 000×g，10 min)，取上清液用鄰苯二醛進行柱前衍生，使用高效液相色譜法測定油莎豆脆片的游離氨基酸含量。

1.3.6 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量測定

參考高永欣[16]的試驗方法進行測定。將油莎豆脆片粉碎，稱取粉碎后的油莎豆脆片2 g，置于20 mL 固相微萃取專用樣品瓶中。萃取頭在氣相色譜進樣口(250 ℃)老化1 h，將萃取頭插入樣品瓶的頂部，60 ℃萃取45 min。將萃取頭抽出，迅速插入GC-MS 進樣口，250 ℃解吸5 min，進行揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量分析。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。應(yīng)用statistic軟件中的Tukey HSD 工具進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計以及顯著性分析，應(yīng)用Origin 軟件進行繪圖分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 干燥方式對全脂/脫脂油莎豆脆片微觀結(jié)構(gòu)的影響

電鏡分析是鑒定樣品微觀結(jié)構(gòu)的常用方法之一，其工作原理是利用電子束對樣品表面進行掃描，從而獲得樣品表面的三維高分辨率圖像[14]。焙烤干燥和真空微波干燥后的全脂/脫脂油莎豆脆片的微觀結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 油莎豆脆片微觀結(jié)構(gòu)Fig.1 Microstructures of tiger nut crisps

油莎豆脆片的微觀結(jié)構(gòu)可以直接反映出油莎豆脆片的形態(tài)，對油莎豆脆片的品質(zhì)評價有著極其重要的作用。由圖1 可知，S1 的微觀結(jié)構(gòu)與S3 相似，組織結(jié)構(gòu)疏松，分布相對均一。S2 和S4 的微觀結(jié)構(gòu)差異明顯，其中，S2 的組織結(jié)構(gòu)致密，S4 呈現(xiàn)出不規(guī)則的結(jié)構(gòu)，孔洞分布不均一。

2.2 干燥方式對全脂/脫脂油莎豆脆片質(zhì)構(gòu)特性的影響

硬度和脆度是評價脆片品質(zhì)的2 個重要評價指標(biāo)[14]。干燥方式對全脂/脫脂油莎豆脆片硬度和脆度的影響如圖2、圖3 所示。

圖2 干燥方式對全脂/脫脂油莎豆脆片硬度的影響Fig.2 Effect of drying methods on hardness of full-fat/defatted tiger nut crisps

圖3 干燥方式對全脂/脫脂油莎豆脆片脆度的影響Fig.3 Effect of drying methods on crispness of full-fat/defatted tiger nut crisps

由圖2 和圖3 可知，S1、S2、S3 和S4 的硬度分別為258.90、548.40、216.33 g 和473.39 g，脆度分別為2.00、1.33、2.33 和1.67，S3 的硬度最小、脆度最大。分析兩種干燥方法對全脂/脫脂油莎豆脆片質(zhì)構(gòu)特性的影響可以得出，經(jīng)焙烤干燥制備的脆片硬度高于真空微波干燥脆片，可能是因為焙烤工藝與真空微波干燥工藝相比加熱溫度較高，高溫能夠使物料內(nèi)部水分蒸發(fā)較為徹底，加之焙烤時間較長，長時間高溫的情況下物料表面變硬[12]。而真空微波干燥工藝對物料內(nèi)外同時進行加熱，在真空條件下用較低的干燥溫度對物料進行干燥，避免了干燥后物料表面變硬的情況，且在干燥過程中產(chǎn)生的多孔結(jié)構(gòu)使產(chǎn)品具有酥脆口感[13]。

2.3 干燥方式對全脂/脫脂油莎豆脆片抗氧化性的影響

油莎豆中含有黃酮類成分，具有較強的抗氧化能力，可以作為天然的抗氧化劑[17]。Faller 等[18]的研究結(jié)果表明，熱處理會改變原料中蛋白質(zhì)、總糖以及多酚等組分的含量，并對其抗氧化能力產(chǎn)生明顯影響。圖4、圖5 分別為干燥方式對全脂/脫脂油莎豆脆片DPPH自由基清除能力和鐵離子還原能力的影響。

圖4 干燥方式對全脂/脫脂油莎豆脆片DPPH 自由基清除率的影響Fig.4 Effect of drying methods on DPPH free qadical scavenging rate of full-fat/defatted tiger nut crisps

圖5 干燥方式對全脂/脫脂油莎豆脆片鐵離子還原能力的影響Fig.5 Effect of drying methods on iron ion reduction capacity of full-fat/defatted tiger nut crisps

由圖4、圖5 可知，焙烤干燥和真空微波干燥后的全脂/脫脂油莎豆脆片的DPPH 自由基清除能力和鐵離子還原能力差異明顯。S1、S2、S3 和S4 的DPPH 自由基清除能力和鐵離子還原能力均隨著樣品濃度的增加而增加。相同樣品濃度條件下，S1 的DPPH 自由基清除能力和鐵離子還原能力最低。DPPH 自由基清除能力與鐵離子還原能力的排序均為S4＞S2＞S3＞S1。真空微波干燥-脫脂油莎豆脆片(S4)的DPPH 自由基清除能力與鐵離子還原能力值明顯高于S1、S2 和S3。劉玉蕎[19]對不同加工方式下雙孢菇對DPPH 自由基清除能力進行研究時發(fā)現(xiàn)，微波加工方式可保持或提高雙孢菇的DPPH 自由基清除能力，這與本研究結(jié)果一致。朱翠平[14]研究結(jié)果表明，真空冷凍干燥及真空微波干燥牛蒡脆片對鐵離子的還原能力較強，明顯高于熱風(fēng)干燥等其他干燥方式。

2.4 干燥方式對全脂/脫脂油莎豆脆片游離氨基酸含量的影響

干燥方式以及原料組成均會影響產(chǎn)品的風(fēng)味，而游離氨基酸是產(chǎn)品形成最終風(fēng)味的前體物質(zhì)，因此本研究利用高效液相色譜法測定了不同干燥方式的全脂/脫脂油莎豆脆片的游離氨基酸含量，結(jié)果如表1所示。

表1 干燥方式對全脂/脫脂油莎豆脆片游離氨基酸含量的影響Table 1 Effect of drying methods on free amino acid content of full-fat/defatted tiger nut crisps

由表1 可知，從S1、S2、S3 和S4 油莎豆脆片樣品中均檢測出11 種游離氨基酸，分別為天冬氨酸、蘇氨酸、絲氨酸、谷氨酸、脯氨酸、甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、組氨酸、賴氨酸、精氨酸。S1、S2、S3 和S4 的游離氨基酸總量差異明顯，分別為213.58、289.69、280.52 mg/100 g 和365.66 mg/100 g。在相同干燥方式的條件下，樣品游離氨基酸總含量的排序分別為S2＞S1、S4＞S3；在相同原料的條件下，樣品游離氨基酸總含量的排序分別為S3＞S1、S4＞S2。研究結(jié)果表明，真空微波干燥法制備的脫脂油莎豆脆片的游離氨基酸含量較高。與焙烤干燥相比，真空微波干燥技術(shù)具有微波加熱快和真空條件下水汽化點低的特點，因此物料中的營養(yǎng)成分大部分被保留下來[13]。此外，有研究結(jié)果表明，多數(shù)氨基酸及其鹽是甜味或苦澀味的，少數(shù)幾種具有鮮味或者酸味[20]。一般能呈現(xiàn)出特殊鮮味的氨基酸稱為呈味氨基酸，主要包括谷氨酸、天冬氨酸、丙氨酸和甘氨酸。馬鈴薯脆片的味道之所以獨特鮮美，就是因為在鮮馬鈴薯中含有呈味氨基酸[21]。如表1 所示，S1、S2、S3 和S4中精氨酸含量明顯高于其他種類氨基酸含量，天冬氨酸、谷氨酸和丙氨酸這類呈味氨基酸含量也相對較高，因此油莎豆適合用來生產(chǎn)脆片。

2.5 干燥方式對全脂/脫脂油莎豆脆片揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量的影響

采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用的方法對兩種干燥方式下所得到的全脂/脫脂油莎豆脆片中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進行了測定。表2 和表3 分別為干燥方式對全脂/脫脂油莎豆脆片揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量的影響以及風(fēng)味物質(zhì)成分分類。

表2 油莎豆脆片揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量測定Table 2 Effect of drying methods on volatile flavor substance content of tiger nut crisps

表3 油莎豆脆片風(fēng)味物質(zhì)成分分類Table 3 Classification of flavor substances in tiger nut crisps

由表2 和表3 可知，從S1、S2、S3 和S4 油莎豆脆片樣品中檢測出9 種化合物，其風(fēng)味物質(zhì)有醛類3 種(正己醛、糠醛、壬醛)、醇類2 種(1-壬醇、1-十一醇)、酯類1 種(甲酸辛酯)、烷烴類1 種(十二烷)、烯烴類1 種(苯乙烯)和雜環(huán)類1 種(順式-3，4-二甲基-2-苯基四氫-1，4-噻嗪)；其中醛類物質(zhì)含量占揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)總含量的50% 以上，糠醛和壬醛的含量相對較高，其風(fēng)味特征分別為焦糖味和草木香[22]。S1、S2、S3 和S4 中9種風(fēng)味物質(zhì)的產(chǎn)生可能歸因于3 點：1)油莎豆原料中原有風(fēng)味物質(zhì)的釋放；2)油莎豆原料中糖、氨基酸以及核苷酸的降解；3)熱處理過程中油莎豆原料中還原糖和氨基酸之間發(fā)生美拉德反應(yīng)[19]。不同干燥方式對油莎豆全脂/脫脂脆片的熱滲透方式以及溫度的影響均不同，可能會影響原料組分的降解速度或釋放，進而導(dǎo)致S1、S2、S3 和S4 中9 種風(fēng)味物質(zhì)含量之間的差異[23]。

3 結(jié)論

本文比較了S1、S2、S3 和S4 的微觀結(jié)構(gòu)、質(zhì)構(gòu)特性、抗氧化性、游離氨基酸含量以及揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量之間的差異。結(jié)果表明，焙烤干燥和真空微波干燥對全脂/脫脂油莎豆脆片的品質(zhì)影響明顯，其中S3 的硬度最小、脆度最大，分別為216.33 g 和2.33，其質(zhì)構(gòu)特性最優(yōu)；S4 的游離氨基酸總含量、DPPH 自由基清除能力與鐵離子還原能力值明顯高于S1、S2 和S3，其營養(yǎng)品質(zhì)最優(yōu)。用真空微波干燥方式制備的油莎豆脆片(S3 和S4)品質(zhì)優(yōu)于烘焙干燥方式制備的油莎豆脆片(S1 和S2)。從S1、S2、S3 和S4 油莎豆脆片樣品中檢測出9 種化合物，其風(fēng)味物質(zhì)有醛類3 種、醇類2 種、酯類1 種、烷烴類1 種、烯烴類1 種和雜環(huán)類1 種；其中醛類物質(zhì)含量占揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)總含量的50%以上。S1、S2、S3 和S4 中天冬氨酸、谷氨酸和丙氨酸這類呈味氨基酸含量相對較高，因此油莎豆適合用來生產(chǎn)脆片。研究結(jié)果對油莎豆食品的開發(fā)以及提高油莎豆附加值具有現(xiàn)實意義。