低溫真空油炸蓮子的工藝優(yōu)化

王海藍(lán)，唐勁松，姚芳，祁興普，施帥

（江蘇農(nóng)牧科技職業(yè)學(xué)院食品科技學(xué)院，江蘇泰州 225300）

蓮子，作為藥食同源的食品，含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，具有良好的保健作用和藥用價(jià)值[1]。我國蓮子資源豐富，但是因其生產(chǎn)具有季節(jié)性、蓮蓬容易褐變老化，貨架期短等原因，蓮子的資源利用率極低。蓮子營養(yǎng)豐富，但只限于鮮食或家庭烹飪，在市面上的以蓮子為原料的休閑食品少之又少，限制了蓮子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。蓮子含碳水化合物較多，主要成分是直鏈淀粉[1]，容易發(fā)生老化，其口感容易生硬。而油炸可以有效抑制淀粉的老化，使食品具有良好的口感。但是油炸過程中的高溫會(huì)使食品產(chǎn)生對(duì)人體健康有害的物質(zhì)，不利于人體健康[2,3]。

低溫真空油炸是利用真空環(huán)境改變物質(zhì)原有的沸點(diǎn)，使油炸可以在較低溫度下進(jìn)行，可以很好的保留果蔬原有的風(fēng)味和減少營養(yǎng)成分的損失[4,5]，是一種新興的綠色加工技術(shù)[3,6]，廣泛應(yīng)用于各種食品的加工，比如馬鈴薯、南瓜、香蕉、毛豆等[7-10]。低溫真空油炸在蓮子上應(yīng)用較少，于勝爽[11]采用正交試驗(yàn)法對(duì)真空油炸蓮子進(jìn)行了研究，但是油炸參數(shù)的交互作用對(duì)油炸蓮子的影響并不是簡單的線性關(guān)系，而且正交試驗(yàn)方法只能對(duì)孤立的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行分析，并不能獲得連續(xù)的預(yù)測模型。響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)，是一種試驗(yàn)條件尋優(yōu)的方法，適用于解決非線性數(shù)據(jù)處理的相關(guān)問題，可以獲得連續(xù)的預(yù)測模型，可實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)各水平進(jìn)行分析[12,13]。王為為等人應(yīng)用中心組合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)研究了真空油炸技術(shù)在蓮子上的應(yīng)用，文獻(xiàn)結(jié)果表明真空油炸可以用于蓮子的加工，但是其只研究了油炸溫度、時(shí)間和真空度對(duì)油炸蓮子的影響，并未考慮油炸前蓮子水分含量、厚度對(duì)工藝的影響[14]。

本文首先研究單因素對(duì)蓮子硬度和含油量的影響，采用響應(yīng)面的試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，采用Box-Behnken Design對(duì)蓮子的低溫真空油炸工藝進(jìn)行研究，研究油炸溫度、時(shí)間和真空度對(duì)油炸蓮子品質(zhì)的影響，優(yōu)化工藝參數(shù)，得到一種蓮子加工新方法，希望能有助于擴(kuò)大蓮子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

干蓮子、棕櫚油，購買于超市。真空油炸鍋，無錫南豐輕工業(yè)設(shè)備有限公司；ZKJ-1型真空泵，上海機(jī)械科技有限公司；TA-XT2i型質(zhì)構(gòu)儀，英國Stable Micro Systems Limited公司；電子天平FA1004，上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司；電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱DHG-9070型，上海三發(fā)科學(xué)儀器有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 工藝流程

原料篩選→浸泡→清洗→切片→熱燙→浸漬→冷凍→真空油炸/常壓油炸→脫油。

篩選顆粒大小一致、完整的蓮子，放入水中進(jìn)行浸泡，使蓮子的含水量在35%、40%、45%、50%、55%，清洗干凈，切成1、1/2、1/4片，然后90～100 ℃進(jìn)行15 min的熱燙，用含6%麥芽糊精和3%鹽溶液浸漬60 min，瀝干后進(jìn)行冷凍6 h，然后在不同的油溫、真空度和時(shí)間進(jìn)行油炸（溫度：80、85、90、95、100 ℃；真空度：0.080、0.085、0.090、0.095、0.100 MPa；時(shí)間：10、15、20、25、30 min），最后脫油5 min。

常壓油炸：當(dāng)油溫到達(dá)180 ℃時(shí)，加入蓮子，油炸20 min，最后脫油5 min。

1.2.2 油炸蓮子的感官評(píng)價(jià)

感官評(píng)價(jià)由食品專業(yè)人員按照表1進(jìn)行評(píng)價(jià)。

表1 油炸蓮子的感官評(píng)價(jià)表[11]Table 1 Sensory evaluation of fried lotus seeds

1.2.3 油炸蓮子硬度測定

采用物性儀[TA-XT2i (Stable Micro Systems Limited Co., England)]進(jìn)行檢測，選取2 N探頭，測試模式選擇壓力，測前速度為2 mm/s，測試速度0.5 mm/s，測后速度5 mm/s，測試通過距離5 mm。測量10顆蓮子，取其平均值。

1.2.4 油炸蓮子含油量測定

參照GB/T 14488.1進(jìn)行含油量的測定。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel和Design Expert 12軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素對(duì)油炸蓮子品質(zhì)的影響

2.1.1 油炸溫度對(duì)油炸蓮子硬度和含油量的影響

圖1 油炸溫度對(duì)油炸蓮子硬度和含油量的影響Fig.1 Effect of frying temperature on hardness and oil content of fried lotus seeds

蓮子水分50%條件下，清洗干凈，切成1/2片，然后90～100 ℃進(jìn)行15 min的熱燙，用含6%麥芽糊精和3%鹽溶液浸漬60 min，瀝干后進(jìn)行冷凍6 h，設(shè)定真空度0.090 MPa，油炸時(shí)間20 min，分別在油溫80、85、90、95、100 ℃，對(duì)蓮子進(jìn)行油炸，真空脫油5 min。

油炸溫度對(duì)油炸后蓮子的硬度和含油量的影響結(jié)果如圖1，從圖1可以看出，在蓮子初始水分、真空度、油炸時(shí)間、厚度一定時(shí)，在試驗(yàn)條件范圍內(nèi)，隨著油炸溫度的升高，蓮子的硬度不斷減小，呈線性關(guān)系；蓮子的含油量隨著溫度的升高而增加，且在85～90 ℃增加較大。蓮子淀粉在一定溫度下產(chǎn)生預(yù)糊化，在蓮子表面包裹了一層糊狀，影響油脂進(jìn)入蓮子內(nèi)部，隨著油溫的不斷升高，蓮子內(nèi)部水分丟失加快，迅速形成松脆的孔狀結(jié)構(gòu)，同時(shí)也給油脂提供了更多空間。

2.1.2 油炸時(shí)間對(duì)油炸蓮子硬度和含油量的影響

蓮子水分50%條件下，清洗干凈，切成1/2片，然后90～100 ℃進(jìn)行15 min的熱燙，用含6%麥芽糊精和3%鹽溶液浸漬60 min，瀝干后進(jìn)行冷凍6 h，設(shè)定油炸溫度90 ℃，真空度0.090 MPa，分別在油炸10、15、20、25、30 min，真空脫油5 min。

油炸時(shí)間對(duì)油炸后蓮子的硬度和含油量的影響結(jié)果如圖2，從圖2可以看出，在蓮子初始水分、真空度、油炸溫度、厚度一定時(shí)，在試驗(yàn)條件范圍內(nèi)，隨著油炸時(shí)間的增加，蓮子的硬度不斷減小；蓮子的含油量隨著時(shí)間的加長而增加。蓮子隨著油炸時(shí)間的增加，蓮子內(nèi)部的淀粉不斷減少，脆性增加，硬度減小[11]；淀粉隨著油炸時(shí)間的加長，蓮子內(nèi)部的淀粉不斷分解產(chǎn)生直鏈淀粉，直鏈淀粉的疏水性螺旋空腔結(jié)構(gòu)能夠吸附更多的油脂，與油脂形成復(fù)合物[15]。

圖2 油炸時(shí)間對(duì)油炸蓮子硬度和含油量的影響Fig.2 Effect of frying time on hardness and oil content of fried lotus seeds

2.1.3 油炸真空度對(duì)油炸蓮子硬度和含油量的影響

蓮子水分50%條件下，清洗干凈，切成1/2片，然后90～100 ℃進(jìn)行15 min的熱燙，用含6%麥芽糊精和3%鹽溶液浸漬60 min，瀝干后進(jìn)行冷凍6 h，設(shè)定油炸溫度90 ℃，油炸時(shí)間20 min，分別在真空度0.080、0.085、0.090、0.095、0.100 MPa，對(duì)蓮子進(jìn)行油炸，真空脫油5 min。

真空度對(duì)油炸后蓮子的硬度和含油量的影響結(jié)果如圖3，從圖3可以看出，在蓮子初始水分、油炸溫度、油炸溫度、厚度一定時(shí)，在試驗(yàn)條件范圍內(nèi)，隨著真空度的增加硬度不斷變小，含油量先減小再增加。真空度越大，水分的沸點(diǎn)越低，更容易蒸發(fā)，蓮子內(nèi)部形成孔狀，因此，因而硬度變小。

圖3 真空度對(duì)油炸蓮子硬度和含油量的影響Fig.3 Effect of vacuum degree on hardness and oil content of fried lotus seeds

2.1.4 蓮子初始水分對(duì)油炸蓮子硬度和含油量的影響

用水浸泡，使蓮子水分分別為35%、40%、45%、50%、55%，清洗干凈，切成1/2片，然后90～100 ℃進(jìn)行15 min的熱燙，用含6%麥芽糊精和3%鹽溶液浸漬60 min，瀝干后進(jìn)行冷凍6 h，設(shè)定油炸溫度90 ℃，油炸時(shí)間20 min，真空度0.090 MPa，對(duì)蓮子進(jìn)行油炸，真空脫油5 min。

圖4 水分對(duì)油炸蓮子硬度和含油量的影響Fig.4 Effect of moisture on hardness and oil content of fried lotus seeds

蓮子初始水分對(duì)油炸后蓮子的硬度和含油量的影響結(jié)果如圖4，從圖4可以看出，在油炸溫度、油炸溫度、真空度、厚度一定時(shí)，在試驗(yàn)條件范圍內(nèi)，油炸蓮子的硬度和含油量都隨著初始水分的增加而減小。因此，在35%～55%水分范圍內(nèi)，選取高水分含量的蓮子進(jìn)行油炸能夠獲得脆且不油膩的油炸蓮子。在油炸過程中，蓮子內(nèi)部水分不斷流出，而油脂正好與此相反，油脂不斷從外部進(jìn)入蓮子內(nèi)部，水分具有疏水性，在蒸發(fā)過程中對(duì)油脂的進(jìn)入產(chǎn)生一定的阻力，從而影響油炸蓮子的含油量[16]。

2.1.5 蓮子厚度對(duì)油炸蓮子硬度和含油量的影響

圖5 厚度對(duì)油炸蓮子硬度和含油量的影響Fig.5 Effect of moisture on hardness and oil content of fried lotus seeds

蓮子水分在50%條件下，清洗干凈，把蓮子分別切成1、1/2、1/4，然后90～100 ℃進(jìn)行15 min的熱燙，用含6%麥芽糊精和3%鹽溶液浸漬60 min，瀝干后進(jìn)行冷凍6 h，設(shè)定油炸溫度90 ℃，油炸時(shí)間20 min，真空度0.090 MPa，對(duì)蓮子進(jìn)行油炸，真空脫油5 min。

蓮子厚度對(duì)油炸蓮子硬度和含油量的影響結(jié)果如圖5，從圖5可以看出，在油炸溫度、油炸溫度、真空度、水分一定時(shí)，在試驗(yàn)條件范圍內(nèi)，油炸蓮子的硬度隨著厚度的減小而減小，且從厚度1到1/2大幅度下降，厚度1/2與厚度1/4的硬度相差不大；含油量隨著厚度的減小而增大，且厚度1/2到1/4的增加較大。因此，蓮子的厚度為1/2時(shí)是最佳的。

2.2 不同工藝條件交互作用對(duì)油炸蓮子品質(zhì)的影響

2.2.1 工藝模型的建立

表2 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果Table 2 Design and results of response surface test

表3 回歸模型的方差分析Table 3 Variance analysis of regression models

根據(jù)單因素結(jié)果，選取蓮子水分55%和蓮子厚度1/2，對(duì)油炸的溫度（80～90 ℃）、時(shí)間（15～25 min）、真空度（0.085～0.095 MPa）進(jìn)行優(yōu)化試驗(yàn)。蓮子低溫真空油炸的響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見表2。試驗(yàn)分別以硬度和含油量作為響應(yīng)值，利用統(tǒng)計(jì)軟件Design Expert 12對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行多元回歸擬合，得到油炸溫度、時(shí)間、真空度對(duì)蓮子硬度和含油量的回歸模型，其方程如下：

根據(jù)方差分析表3的結(jié)果顯示，蓮子的硬度和含油量模型p值p<0.01，具有顯著性；各模型的失擬差p值均大于0.05，不具顯著性。硬度、膨化度、含水量和含油量4個(gè)回歸模型的R2均接近1，分別為：0.9987，0.9930。Predicted R2與Adjusted R2基本一致，表明試驗(yàn)數(shù)據(jù)與回歸模型的擬合度良好，可以用上述模型對(duì)各指標(biāo)實(shí)際值進(jìn)行預(yù)測。

2.2.2 響應(yīng)面分析圖結(jié)果

從回歸方程可以看出，油炸的溫度、時(shí)間、真空度交互作用對(duì)蓮子的硬度和含油量有影響，下面做出不同油炸溫度下的響應(yīng)面分析圖，并對(duì)其結(jié)果進(jìn)行分析。

2.2.2.1 不同條件對(duì)油炸蓮子硬度的影響

從圖6a可以看出，油炸時(shí)間、真空度不變的條件下，隨著油炸溫度的升高，蓮子的硬度降低，可能的原因是高溫使蓮子內(nèi)的淀粉物質(zhì)不斷熟化從而使硬度降低[11]。從圖6b可以看出，當(dāng)油炸溫度和真空度一定時(shí)，在試驗(yàn)條件范圍內(nèi)，油炸時(shí)間越短，蓮子硬度最大，而隨著油炸時(shí)間的加長，硬度得到改善。隨著油炸的進(jìn)行，蓮子不斷脫水變脆，因此其硬度下降。從圖6c可以看出，當(dāng)溫度一定時(shí)，真空度越低油炸時(shí)間越短，硬度越大，真空度越高油炸時(shí)間越長，硬度越小。當(dāng)真空度大時(shí)，水分的沸點(diǎn)低，蓮子的水分迅速蒸干，蓮子內(nèi)部容易形成孔網(wǎng)結(jié)構(gòu)，脆性增大。當(dāng)油炸溫度和時(shí)間一定時(shí)，隨著真空度的增大硬度再降低，真空度在0.090～0.095 MPa之間，硬度較佳。

圖6 不同條件對(duì)油炸蓮子硬度的影響Fig.6 Effect of different conditions on hardness of fried lotus seeds

圖7 不同條件對(duì)油炸蓮子含油量的影響Fig.7 Effect of different conditions on oil content of fried lotus seed

2.2.2.2 不同條件對(duì)油炸蓮子含油量的影響

從圖7a可以看出，當(dāng)真空度和時(shí)間一定時(shí)，油炸蓮子的含油量隨著油炸溫度的升高而增大，油炸溫度升高，蓮子內(nèi)部水分減少，留下很多內(nèi)部空隙，油吸附到蓮子內(nèi)部空隙，從而含油量增大。從圖7b可以看出，當(dāng)油炸溫度和真空度一定時(shí)，油炸時(shí)間加長，含油量增大；隨著油炸時(shí)間的增加，吸附到蓮子內(nèi)部的油越來越多，含油量越來越大。從圖7c可以看出，當(dāng)油炸溫度一定時(shí)，真空度最大和油炸時(shí)間最長，油炸蓮子的含油量最大；當(dāng)油炸溫度和時(shí)間一定時(shí)，隨著真空度的增大，含油量先減少再增大。在一定的真空度下，蓮子表面的淀粉迅速凝膠化，將表明包裹阻止了油吸附蓮子，隨著真空度的增大蓮子形成多孔結(jié)構(gòu)，給油留下了更大的吸附空間，從而含油量增大[17,18]。

2.3 低溫真空油炸工藝參數(shù)優(yōu)化結(jié)果

選取低硬度和低含油量作為模型優(yōu)化的條件，根據(jù)模型優(yōu)化結(jié)果，當(dāng)油溫80 ℃、時(shí)間25 min、真空度0.094 MPa時(shí)，蓮子的品質(zhì)最佳，硬度3682 g、含油量8.77%。

根據(jù)實(shí)際參數(shù)對(duì)優(yōu)化參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，最終確定的最優(yōu)工藝參數(shù)為：油溫80 ℃、時(shí)間25 min、真空度0.095 MPa、水分55%、厚度1/2。

2.4 比較低溫真空油炸和常壓油炸蓮子的感官特征

采用優(yōu)選得到的工藝參數(shù)進(jìn)行油炸處理，得到的蓮子進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。

表4 油炸蓮子的感官評(píng)價(jià)結(jié)果Table 4 Sensory evaluation results of fried lotus seeds

采用低溫真空油炸工藝的蓮子感官評(píng)價(jià)結(jié)果優(yōu)于常壓油炸工藝的蓮子。常壓油炸的蓮子色澤偏黑、口感較生硬，油膩感較重。

真空油炸處在負(fù)壓條件下，食品內(nèi)部的水分沸點(diǎn)低，會(huì)迅速蒸發(fā)噴出，從而使組織內(nèi)部形成疏松多孔的結(jié)構(gòu)，賦予食品松脆的口感。根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，真空油炸可以保持食物細(xì)胞的完整性，阻止油脂進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)而只存在于細(xì)胞間隙，從而吸油較少，使油膩感減輕[19,20]；而常壓油炸，因其工藝溫度過高，油炸過程中破壞細(xì)胞壁[21]，油不僅能夠進(jìn)入細(xì)胞間隙，還滲入細(xì)胞內(nèi)，含油量大大增高，使得油膩感重。

3 結(jié)論

采用響應(yīng)面的試驗(yàn)優(yōu)化方法對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行研究，優(yōu)選得到最佳工藝參數(shù)為：油炸溫度80 ℃、油炸時(shí)間25 min、油炸真空度0.095 MPa、水分55%、厚度1/2；且其感官評(píng)價(jià)得分比常壓油炸蓮子要高。因此，將響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法用于優(yōu)選蓮子低溫真空油炸工藝參數(shù)是可行的，且優(yōu)選工藝下的低溫真空油炸蓮子感官特征較常壓油炸要好。