風(fēng)味山藥脆片脆化工藝的優(yōu)化

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(賀州學(xué)院食品科學(xué)與工程技術(shù)研究院,廣西賀州 542899)

山藥(Dioscoreaopposita)為多年生纏繞草本,主要產(chǎn)地有河南、湖南、廣西等。廣西賀州市種植的山藥營養(yǎng)豐富,2015年賀州市賀街鎮(zhèn)的山藥種植面積達1500多畝,總產(chǎn)量約一千多萬斤,產(chǎn)值近千萬元。山藥富含淀粉、多糖、蛋白質(zhì)、氨基酸、皂甙、尿囊素多種微量元素[1-2],對人和動物有特殊的生物活性功能[3]。特別具有調(diào)節(jié)免疫、抗氧化抗衰老、降血糖、降血脂、抗突變、抗腫瘤和調(diào)整消化系統(tǒng)等作用[4]。

目前,國內(nèi)外對山藥加工集中在山藥片、山藥鮮切產(chǎn)品、山藥全粉和山藥飲料等方面的研究。對山藥鮮切產(chǎn)品方面的研究而言,大多學(xué)者研究的山藥鮮切產(chǎn)品的貨架壽命普遍維持在6～9 d左右[5]。隨著人們生活質(zhì)量的提高,山藥鮮切產(chǎn)品也逐漸失去了其市場占有率,因此山藥鮮切產(chǎn)品的發(fā)展前景不大。對山藥粉[6-7]和山藥飲料[8-9]而言,目前的研究已較為深入。對于山藥脆片而言,目前加工技術(shù)主要以油炸為主,然而油炸類食品普遍存在脂肪含量高、易上火等問題。隨著生活水平的提高和保健意識的增強,人們更青睞于健康的休閑食品。

真空微波干燥技術(shù)不需要進行油炸,也能達到脆化的目的,避免了高油、高熱量對人體健康的危害,不僅節(jié)省資源,而且可以保留山藥中的熱敏性營養(yǎng)成分,更利于人體的健康[10-12]。任廣躍等[13-14]采用真空微波干燥設(shè)備對鮮切懷山藥進行了真空微波組合干燥，結(jié)果表明在干燥處理開始至物料含水率達到50%的范圍之內(nèi),建立MR-t模型時發(fā)現(xiàn)水分比與干燥時間就已直接呈線性關(guān)系,不再需要套用經(jīng)驗?zāi)Ｐ汀；汗鈁15]對懷山藥片進行真空微波干燥，實驗發(fā)現(xiàn)建立MR-t模型時水分比與干燥時間就已直接呈線性關(guān)系,不再需要套用經(jīng)驗?zāi)Ｐ汀ｊ惼G珍[16]以新鮮懷山藥為實驗對象,建立新鮮懷山藥的干燥模型,通過分析三種經(jīng)驗薄層干燥模型得出:Page薄層干燥模型較單項擴散模型和指數(shù)模型更適合表達懷山藥的干燥規(guī)律。

上述學(xué)者均采用真空微波干燥技術(shù)初步探討研究了山藥的干燥特性以及建立了相關(guān)的數(shù)學(xué)模型,但大多以山藥原片為實驗對象,研究其干燥特性及干燥動力學(xué)模型,而在風(fēng)味山藥脆片脆化工藝方面的研究鮮有報道。因此,利用真空微波干燥技術(shù)研究開發(fā)不同風(fēng)味的山藥健康休閑食品顯得尤為重要。本文以山藥為原料,采用真空微波干燥技術(shù)對青檸味、番茄味、香辣味三種風(fēng)味山藥脆片的脆化工藝進行研究,以期滿足不同人群對風(fēng)味的需求,為健康風(fēng)味山藥脆片休閑食品的開發(fā)提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

山藥 廣西賀州周邊地區(qū);食鹽、青檸果粉、味精、五香粉、番茄粉、辣椒粉、十三香、白砂糖等 賀州市泰興超市;抗壞血酸、氯化鈣 食品級,廣州化學(xué)試劑廠;檸檬酸 食品級,成都市科龍化工試劑廠;硫酸銅、硫酸鉀、硫酸、硼酸、氫氧化鈉、95%乙醇、磷酸二氫鉀、鹽酸 分析純,廣州化學(xué)試劑廠;無水乙醚、石油醚 分析純,廣州牌化學(xué)試劑;甲基紅指示劑、溴甲酚綠指示劑、亞甲基藍指示劑 分析純,國藥集團化學(xué)試劑有限公司;磷酸氫二鉀 分析純,成都市科龍化工試劑廠;月桂基硫酸鹽胰蛋白胨肉湯、EC肉湯 生化試劑，廣東環(huán)凱微生物科技有限公司。

物料盒 食品級,貴陽新奇微波工業(yè)有限公司;MB23水分測定儀 奧豪斯儀器有限公司;YP1201N電子天平 上海天平儀器總廠;C21-SK2103型多功能電磁爐 廣州美的生活電器制造有限公司;BCD-225SLDA冰箱 青島海爾集團股份有限公司;ZWY-240恒溫培養(yǎng)振蕩器 上海智城分析儀器制造有限公司;DK-91-II電爐 天津市泰斯特儀器有限公司;YXQ-LS-50SII型高壓滅菌鍋 上海博迅實業(yè)有限公司;HH-8數(shù)顯恒溫水浴鍋 江蘇金壇市環(huán)宇科學(xué)儀器廠;ATN-300自動凱氏定氮儀 上海洪紀儀器設(shè)備有限公司;WBZ-10型智能化靜態(tài)真空微波干燥機 貴陽新奇微波工業(yè)有限公司;TA.XT Plus物性測定儀 英國Stablemicro Systems。

1.2 實驗方法

1.2.1 工藝流程 原料挑選→清洗→去皮→切片→護色→漂燙→煮制調(diào)味液→浸漬調(diào)味→瀝干、擺盤→真空微波脆化→包裝→檢驗→成品→包裝[17]

青檸味山藥片:取新鮮、無破損、大小相對一致的山藥,經(jīng)清洗后,將其切成一定厚度的山藥片,把山藥片放入0.50% NaCl、0.20%檸檬酸和0.25%抗壞血酸組成的復(fù)合護色液護色10 min;撈出山藥片置于沸水中漂燙,進行滅酶,6 min后撈出;再以食鹽3.0%、青檸果粉6.0%、味精1.6%、五香粉0.12%、白砂糖4.0%組成的調(diào)味液進行調(diào)味處理,調(diào)味完畢,撈出瀝干,然后置于物料盒內(nèi),進行真空微波干燥脆化。

番茄味山藥片:取新鮮、無破損、大小相對一致的山藥,經(jīng)清洗后,將其切成一定厚度的山藥片,把山藥片放入0.50% NaCl、0.20%檸檬酸和0.25%抗壞血酸組成的復(fù)合護色液護色10 min；撈出山藥片置于沸水中漂燙,進行滅酶,6 min后撈出;再以食鹽2.0%、番茄粉4.0%、五香粉0.12%、白砂糖5.0%組成的調(diào)味液進行調(diào)味處理,調(diào)味完畢,撈出瀝干,然后置于物料盒內(nèi),進行真空微波干燥脆化。

香辣味山藥片:取新鮮、無破損、大小相對一致的山藥,經(jīng)清洗后,將其切成一定厚度的山藥薄片,把山藥片放入0.50% NaCl、0.20%檸檬酸和0.25%抗壞血酸組成的復(fù)合護色液護色10 min；撈出山藥片置于沸水中漂燙,進行滅酶,6 min后撈出;再以食鹽2.0%、辣椒粉2.4%、十三香0.12%、白砂糖4.5%組成的調(diào)味液進行調(diào)味處理,調(diào)味完畢,撈出瀝干,然后置于物料盒內(nèi),進行真空微波干燥脆化。

1.2.2 單因素實驗

1.2.2.1 微波功率的選擇 在真空度-90 kPa,微波時間12 min,切片厚度3 mm,裝載量2000 g/m2的條件下,通過設(shè)定不同的微波功率0.5、1.0、1.5和2.0 kW干燥青檸味山藥片,以感官評分和脆度為評定指標(biāo),確定較佳的微波功率。

1.2.2.2 微波時間的選擇 在真空度-90 kPa,微波功率1.5 kW,切片厚度3 mm,裝載量2000 g/m2的條件下,通過設(shè)定不同的微波時間8、12、16和20 min干燥青檸味山藥片,以感官評分和脆度為評定指標(biāo),確定較佳的微波時間。

1.2.2.3 切片厚度的選擇 在真空度-90 kPa,微波時間12 min,微波功率1.5 kW,裝載量2000 g/m2的條件下,通過設(shè)定不同的切片厚度1、3、5和7 mm干燥青檸味山藥片,以感官評分和脆度為評定指標(biāo),確定較佳的切片厚度。

1.2.2.4 裝載量的選擇 在真空度-90 kPa,微波時間12 min,微波功率1.5 kW,切片厚度1 mm的條件下,通過設(shè)定不同的裝載量1500、2000、2500和3000 g/m2干燥青檸味山藥片,以感官評分和脆度為評定指標(biāo),確定較佳的裝載量。

1.2.3 正交優(yōu)化試驗 在單因素實驗的基礎(chǔ)上,正交優(yōu)化試驗中選取微波功率、微波時間、裝載量為實驗因素,以感官評分、脆度為指標(biāo),采用三因素三水平正交表L9(34)進行優(yōu)化實驗,具體的實驗設(shè)計見表1。

表1 正交實驗因素水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment

1.2.4 指標(biāo)測定方法

1.2.4.1 脆度的測定 采用TA.XT Plus型物性測定儀測定調(diào)味山藥脆片的脆度。使用P2探頭,測前速度1 mm/s,測試速度2 mm/s,測后速度10 mm/s,穿刺距離8 mm,測試調(diào)味山藥脆片的脆度值,脆度定義為以爆裂時的力與爆裂時的時間的比值[18]。理論上,脆度值越小,脆片的酥脆性越好[19]。

式(1)

式中:F為脆片爆裂時的力大小,g;t為探頭接觸脆片到脆片爆裂時所用的時間,s。

1.2.4.2 感官評定 由10名專業(yè)的食品感官評價員對風(fēng)味山藥脆片的氣味、外觀狀態(tài)、口感做出綜合評定。評分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 風(fēng)味山藥脆片感官評分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 The sensory scoring standard of flavored yam chips

1.2.4.3 理化指標(biāo)的測定 蛋白質(zhì)含量的測定、脂肪含量的測定、篩下物的測定參照GB/T 23787-2009。水分含量的測定,使用MB23水分測定儀測定風(fēng)味山藥脆片的水分含量[20]。

1.2.4.4 微生物指標(biāo)的測定 菌落總數(shù)檢驗,參照GB4789.2-2016;大腸桿菌檢驗,參照GB 4789.38-2012;沙門氏菌檢驗,參照GB 4789.4-2012;志賀氏菌檢驗,參照GB 4789.5-2012;金黃色葡萄球菌檢驗,參照GB 4789.10-2016。

1.3 數(shù)據(jù)處理

實驗數(shù)據(jù)采用Excel 2010進行處理,用OriginPro 8.5軟件進行圖表的繪制,用SPSS 19.0軟件對實驗數(shù)據(jù)進行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實驗的結(jié)果分析

2.1.1 微波功率對青檸味山藥脆片品質(zhì)的影響 由圖1可知,隨著微波功率的增大,青檸味山藥脆片的感官評分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。當(dāng)微波功率為1.5 kW時感官評分達到最大值,最大值為81分;當(dāng)在微波功率為2.0 kW條件下干燥時,青檸味山藥脆片出現(xiàn)了少量的中心焦化現(xiàn)象,但總體的品質(zhì)較好。

圖1 微波功率對青檸味山藥脆片感官評分的影響Fig.1 Effect of different microwave power on sensory scores of lime flavored yam chips

由圖2可知,隨著微波功率的增大,青檸味山藥脆片的脆度值先下降后上升。當(dāng)微波功率為0.5 kW時,部分的青檸味山藥脆片邊沿呈現(xiàn)綿軟狀態(tài),脆片不夠脆。這是由于在一定的時間下,微波功率過低,物料吸收的微波劑量有限,內(nèi)部的水分不能被完全干燥出來,此時的脆度為828 g/s;當(dāng)微波功率為1.0 kW時,此時的青檸味山藥脆片脆度較好,脆度值為585 g/s;當(dāng)微波功率為1.5 kW,此時的青檸味山藥脆片的口感良好,其脆度值為551 g/s;當(dāng)微波功率為2.0 kW時,足量的微波劑量被青檸味山藥片吸收,其水分大量被干燥出來,因此較1.5 kW條件下的青檸味山藥脆片而言,沒有其酥脆,此條件下的脆片的脆度值為627 g/s。因此,綜合感官評分和脆度這兩項指標(biāo),可以確定微波功率1.5 kW為較佳水平。

圖2 微波功率對青檸味山藥脆片脆度值的影響Fig.2 Effect of different microwave power on brittleness value of lime flavored yam chips

2.1.2 微波時間對青檸味山藥脆片品質(zhì)的影響 由圖3可知,隨著微波時間的增大,青檸味山藥脆片的感官評分先升高后降低。當(dāng)微波時間為12 min時,感官評分最高,為81分;當(dāng)微波時間為16 min時,少量的脆片出現(xiàn)了焦化現(xiàn)象,并伴有燒焦的味道;而當(dāng)微波時間為20 min時,大部分的脆片已經(jīng)被碳化,此時的脆片品質(zhì)極差。

圖3 微波時間對青檸味山藥脆片感官評分的影響Fig.3 Effect of different microwave time on sensory scores of lime flavored yam chips

由圖4可知,當(dāng)微波時間為8 min時,大部分的青檸味山藥脆片邊沿處于呈現(xiàn)綿軟狀態(tài),其脆度值為617 g/s;當(dāng)微波時間為12 min時,其脆度為551 g/s,此時的脆片酥脆性較好;當(dāng)微波時間為20 min時,大部分的脆片已經(jīng)被碳化,其組織疏松,因此與16 min時的脆片相比,其脆度變差;較12 min條件下的脆片而言,16、20 min條件下脆化的脆片,脆度值較大,脆片口感偏硬。因此,在12 min條件下脆化的脆片酥脆性好。綜合感官評分和脆度這兩項指標(biāo),可以確定微波時間12 min為較佳水平。

圖4 微波時間對青檸味山藥脆片脆度值的影響Fig.4 Effect of different microwave time on brittleness value of lime flavored yam chips

2.1.3 切片厚度對青檸味山藥脆片品質(zhì)的影響 由圖5、圖6可知,隨著切片厚度的增大,青檸味山藥脆片的感官評分呈現(xiàn)下降的趨勢,而脆度值呈現(xiàn)直線上升的趨勢,且上升的幅度很大,這說明隨著切片厚度的增大,青檸味山藥脆片的品質(zhì)變差;當(dāng)切片厚度為7 mm時,感官評分為61分,脆度值高達1230 g/s,此條件下的脆片口感差,無脆感;當(dāng)切片厚度為5 mm時,感官評分為62分,脆度值為671 g/s,脆片較硬;而當(dāng)切片厚度為1 mm時,脆片的感官評分為87分,脆度值為437 g/s,此條件下脆化的脆片口感好、酥脆。山藥質(zhì)地脆,無法進行機械切片,在實際生產(chǎn)中都是對山藥進行破碎重組。在本實驗中,由于以山藥原片為實驗對象,以手工的方式進行切片,無法達到相差0.5 mm的要求,因此在正交優(yōu)化實驗中,切片厚度都選用1 mm。

圖5 切片厚度對青檸味山藥脆片感官評分的影響Fig.5 Effect of different slice thickness on sensory score of lime flavored yam chips

圖6 切片厚度對青檸味山藥脆片脆度值的影響Fig.6 Effect different slice thickness on brittleness value of lime flavored yam chips

2.1.4 裝載量對青檸味山藥脆片品質(zhì)的影響 由圖7、圖8可知,隨著裝載量的增加,青檸味山藥脆片的感官評分先上升后下降，脆度值呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢。當(dāng)裝載量為1500 g/m2時,由于物料過少,過多的微波能不能被完全吸收,以致出現(xiàn)了部分脆片中心焦化的現(xiàn)象,并伴有少量的焦化味,在該條件下脆化的感官評分為72分,脆度值為706 g/s;當(dāng)裝載量為2000 g/m2時,脆片的感官評分為87分,脆度值為569 g/s,此條件下的脆片口感好、酥脆;而當(dāng)裝載量為2500 g/m2時,少部分的物料邊沿還處于綿軟狀態(tài),但中心部位較硬,感官評分為75分,脆度值為740 g/s;當(dāng)裝載量為3000 g/m2時,大部分的物料的邊沿基本處于綿軟狀態(tài),無脆感。這是由于物料過多,沒有足夠的微波能供物料吸收,以致大部分的水分沒有被干燥出來,此時的物料感官評分為65分,脆度值為762 g/s。因此,綜合感官評分和脆度這兩項指標(biāo),可以確定裝載量2000 g/m2為較佳水平。

圖7 裝載量對青檸味山藥脆片感官評分的影響Fig.7 Effect of different loading capacity on sensory score of lime flavored yam chips

圖8 裝載量對青檸味山藥脆片脆度值的影響Fig.8 Effect of different loadings on brittleness value of lime flavored yam chips

2.2 正交優(yōu)化實驗結(jié)果分析

按照表1中確定的因素及水平值,以脆度和感官評分為檢測指標(biāo),進行3因素3水平正交實驗。結(jié)果見表3。

兩項指標(biāo)中,脆度越小,感官評分越大，說明產(chǎn)品品質(zhì)越好。由表3分析可知,微波功率、微波時間、裝載量對調(diào)味山藥片微波干燥環(huán)節(jié)都有影響,其中對于脆度指標(biāo),裝載量影響最大,其次是微波時間;對于感官指標(biāo),微波時間影響最大,微波功率和裝載量影響相同。其中脆度和感官評分最佳工藝都是A2B2C1,恰為正交實驗第5組，該組合的脆度為523 g/s,感官評分為90分,都是所有組合中的兩項指標(biāo)的最優(yōu)值。因此,綜合考慮,青檸味山藥脆片真空微波脆化環(huán)節(jié)最佳因素水平組合為A2B2C1,即微波功率1.5 kW、微波時間12 min、裝載量1750 g/m2。

表3 正交試驗因素結(jié)果Table 3 Results of orthogonal experiment

2.3 正交最優(yōu)結(jié)果驗證

為進一步研究優(yōu)化工藝的可靠性和合理性,將已確定的青檸味山藥脆片的最佳真空微波條件(真空度-90 kPa,微波功率1.5 kW、微波時間12 min,裝載量1750 g/m2)對青檸味山藥片進行驗證,重復(fù)3次。

在該條件進行實驗,最終得出青檸味山藥脆片的脆度值為521 g/s,感官評分為91分,兩項評分都優(yōu)于正交實驗結(jié)果中的A2B2C1組合,驗證結(jié)果表明,優(yōu)化后的脆化條件結(jié)果穩(wěn)定、可靠。

采用Duncan檢驗法,在真空度-90 kPa,微波功率1.5 kW、微波時間12 min,裝載量1750 g/m2的最優(yōu)工藝條件下,對三種不同風(fēng)味山藥脆片進行顯著性分析,結(jié)果如表4所示。

由表4可知,在該條件進行實驗,三種風(fēng)味脆片的脆度和感官評分都不存在顯著性差異。因此,驗證結(jié)果表明,正交優(yōu)化條件適合這三種風(fēng)味脆片的脆化工藝,優(yōu)化后的脆化條件結(jié)果穩(wěn)定、可靠。

表4 最優(yōu)條件下三種風(fēng)味山藥脆片的脆度及感官評分Table 4 Brittleness value and sensory score of three flavored yam chips under the optimal conditions

2.4 風(fēng)味山藥脆片成分測定結(jié)果

食品的質(zhì)量不僅體現(xiàn)在良好的感官品質(zhì),還應(yīng)包括營養(yǎng)成分含量。為此,按照常規(guī)的分析方法,對三種不同風(fēng)味山藥脆片中的蛋白質(zhì)、脂肪等含量進行了測試,結(jié)果如表5所示。

表5 風(fēng)味山藥脆片成分測定結(jié)果Table 5 Composition results of flavored yam chips

由表5可知,所得的風(fēng)味山藥脆片的理化指標(biāo)符合GB/T 23787-2009《非油炸水果、蔬菜脆片》的規(guī)定。目前,市場上主要是河南谷力佳食品有限公司采用傳統(tǒng)油炸技術(shù)生產(chǎn)的山藥脆片,其蛋白質(zhì)含量為0.28 g/100 g,脂肪含量為2.6 g/100 g。風(fēng)味山藥脆片的水分含量≤5.0%，篩下物≤5.0%，這兩項均符合GB/T 23787-2009《非油炸水果、蔬菜脆片》的規(guī)定。 本文采用最新的食品非熱加工技術(shù)研制風(fēng)味山藥脆片,對比可知,本文研制的風(fēng)味山藥脆片是蛋白質(zhì)含量較高、脂肪含量很低的健康食品。

2.5 風(fēng)味山藥脆片微生物指標(biāo)測定結(jié)果

風(fēng)味山藥脆片微生物指標(biāo)測定結(jié)果如表6所示。由表6可知,所得的風(fēng)味山藥脆片的微生物指標(biāo)符合GB/T 23787-2009《非油炸水果、蔬菜脆片》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

表6 風(fēng)味山藥脆片微生物指標(biāo)測定結(jié)果Table 6 Microbiological index results of flavored yam chips

3 結(jié)論

風(fēng)味山藥脆片最佳真空微波脆化條件為切片厚度1 mm,真空度-90 kPa,微波功率1.5 kW、微波時間12 min,裝載量1750 g/m2。在該真空微波脆化條件下制備出的青檸味山藥脆片脆度值為520.33 g/s,感官評分為90.67分,蛋白質(zhì)含量為8.7 g/100 g,脂肪含量為0.20 g/100 g;番茄味山藥脆片脆度值為523.67 g/s,感官評分為89.33分,蛋白質(zhì)含量為8.8 g/100 g,脂肪含量為0.22 g/100 g;香辣味山藥脆片脆度值為525.00 g/s,感官評分為90.00分,蛋白質(zhì)含量為8.8 g/100 g,脂肪含量為0.20 g/100 g;所得的風(fēng)味山藥脆片口感好、品質(zhì)佳。