油炸食品中可食性膜的應用現(xiàn)狀及研究進展

宋昱，孟令冬，王娟娟，李昀

（天津農(nóng)學院食品科學與生物工程學院，天津 300392）

可食性膜作為一種集純天然、可降解、無污染等優(yōu)勢為一體的新型材料，已逐步成為國內(nèi)外食品包裝保鮮領域研究的熱點，成為延緩食品腐敗變質(zhì)、延長食品貨架期的重要措施之一。

人們食用油炸食品始于公元前16世紀，其憑借著口感酥脆、顏色金黃、風味獨特等特點受到國內(nèi)外消費者的喜愛，在世界食品市場中占據(jù)著不可代替的位置。但油炸食品的高含油量和高熱量會引起肥胖，在油炸過程中產(chǎn)生的丙烯酰胺等化學危害物，對人體健康造成潛在危害[1-2]。食物經(jīng)油炸處理后所吸收的油脂也增加了生產(chǎn)成本。并且，食用油本身的氧化也會影響油炸食品的品質(zhì)和保質(zhì)期。因而有效減少油炸食品的含油量，抑制化學危害物的形成，延長油炸食品保質(zhì)期具有重要的研究意義。

可食性膜在油炸食品領域的運用研究較少，且主要集中在油炸食品含油量的影響條件方面[3-5]，缺乏相關內(nèi)容的系統(tǒng)報道，本文主要總結了近年來國內(nèi)外可食性膜在油炸食品領域的應用及研究進展，以期為利用可食性膜技術生產(chǎn)出安全、健康的低脂油炸食品提供參考。

1 可食性膜的研究概述

可食性膜是通過分子間相互作用形成的一種可食用的薄涂層或薄膜，以天然大分子及其衍生物為主要成膜基質(zhì)，通過添加增塑劑、抗氧化劑、活性成分等可改善可食性膜的功能。

1.1 可食性膜的分類

可食性蛋白膜、可食性多糖膜、可食性脂質(zhì)膜和可食性復合膜都是常見的可食性膜，以蛋白質(zhì)、多糖和脂質(zhì)為主要基質(zhì)材料，單一膜成分在某些功能上略有不足，多種基質(zhì)協(xié)同制成復合膜可以填補單一膜的缺陷，改善膜性能。其主要成膜基質(zhì)和優(yōu)缺點見表1[6-16]。

表1 各類可食性膜的主要成膜基質(zhì)和優(yōu)缺點Table 1 Main film forming matrix and advantages and disadvantages of various edible films

1.2 可食性膜的制備

可食性膜的制備措施大體可分為濕法和干法，濕法是指將成膜材料根據(jù)其不同的溶解條件充分溶解，可通過向其添加功能性物質(zhì)、調(diào)節(jié)pH值、加熱等方式制成膜液，在食品外表以涂刷、浸泡或噴灑等形式應用，然后在一定環(huán)境條件下干燥，膜液便構成一層薄的可食性涂層。干法是指將成膜液經(jīng)擠壓、緊縮、模塑等措施干燥后制成膜片，運用在食品包裝中[17]。

1.3 可食性膜性能的影響因素

1.3.1 成膜材料

可食性膜一般由基質(zhì)、溶劑和助劑等組成。其各成膜組分之間相容性受復配比例影響，且不同的成膜基質(zhì)其結構和性質(zhì)也不相同，受成膜材料的鏈游動性、極性、基團、相對分子質(zhì)量等因素影響[14]?？墒承阅ば阅苓€受成膜液中溶劑的影響，溶劑主要有醇溶液、稀酸堿溶液和水。除此之外，增塑劑、交聯(lián)劑、抗氧化劑等都可改善或增加可食性膜的性能。

1.3.2 成膜工藝和條件

成膜溶液的pH值會影響膜性能，特別是對可食性蛋白膜和殼聚糖膜有明顯作用。適當延長溶膠時間，適度地攪拌均質(zhì)，可以使成膜液混合更徹底，可食性膜更易拉伸且堅固[18]。為改善或增加可食性膜的特殊性能，可以對膜進行物理改性，主要有熱處理、高壓處理、微波處理、超聲波處理等方式。

成膜條件影響著可食性膜材質(zhì)的穩(wěn)定性，儲存環(huán)境的相對濕度和溫度會影響可食性膜性能。相對濕度升高，可食性膜的阻隔性和延展性隨之減弱。貯藏時間增加，可食性膜材質(zhì)會隨之產(chǎn)生一些物理化學變化，如蛋白質(zhì)氧化、淀粉重結晶等。

2 可食性膜在油炸食品中的作用

可食性膜處理油炸食品可達到阻氧隔水、降低吸油量、抑制氧化等效果，有助于油炸食品改善品質(zhì)，提高附加值。

2.1 降低含油量

部分油炸食品的含油量在50%以上，是高脂食品的代表。油脂在油炸過程中發(fā)生的降解、水解等復雜反應，生成甘油單酯和甘油二酯等表面活性劑提高了油和食品的接觸，同時增強了水分的消耗，油炸食品在油炸過程中水分消耗量和油脂吸收量呈正相關，故食品吸收了過多的油脂，導致其含油量增高。油炸結束后，毛細作用使油炸過程中吸附在食品表面上的一部分油脂進入到油炸食品外殼和內(nèi)部之間的毛細結構中，致使油炸食品油脂含量進一步增多[19]。

可食性膜改變了食品的表面結構和疏水性，在油炸過程中，更加緊湊的表層可減少水分從微孔蒸發(fā)流失，抑制了水油置換，從而降低了油炸食品的含油量。同時可食性膜在油炸食品表面形成的保護層可以有效減少氣體進入，防止油炸食品氧化酸敗。Aminlari等[3]研究發(fā)現(xiàn)3%酪蛋白酸鈉膜可使薯片吸油量降低14%。Angor[20]研究發(fā)現(xiàn)，5%乳清蛋白膜和5%乳清分離蛋白膜可分別降低薯片吸油量49.9%和54.4%。Kim等[21]研究發(fā)現(xiàn)0.3%結冷膠和0.3%瓜爾膠可分別降低薯條油脂含量12.2%和11.8%。Khazaei等[22]用羅勒籽膠和百里香酚制備活性食用涂膜可使油炸蝦的吸油量下降34.5%。Bouaziz等[23]研究發(fā)現(xiàn)2%杏仁膠處理的薯片吸油率降低了34%。Sothornvit等[24]研究發(fā)現(xiàn)與對照樣品相比，1.5%黃原膠膜和1.5%瓜爾膠膜分別處理香蕉干后吸油率分別下降了17.22%和25.22%。由此可見，可食性膜可降低油炸薯類食品、油炸海鮮食品以及油炸果蔬食品等的含油量。

2.2 改善品質(zhì)

可食性膜可以保持或改善油炸食品特有的風味口感和營養(yǎng)價值。Garmakhany等[25]研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)1%羧甲基纖維素、0.3%瓜爾膠和2%黃原膠處理的薯片色澤更佳；經(jīng)2%黃原膠、0.5%羧甲基纖維素和1%羧甲基纖維素處理的薯片風味更佳。在感官評估中，所有涂膜處理的樣品與空白樣品相比更受人們喜愛。

2.3 減少有害物質(zhì)生成

食物在高溫油炸過程中部分營養(yǎng)成分會被破壞，而且極有可能會形成影響人體健康的有害物質(zhì)。食物中的脂肪、蛋白質(zhì)等有機物經(jīng)高溫油炸后通過氧化分解和聚合反應會形成多環(huán)芳烴化合物。油溫超過120℃時食物通過美拉德反應、脂肪氧化等途徑會形成丙烯酰胺[26]。油炸溫度在200℃以上時，食物會分解形成雜環(huán)胺類化合物。在油炸過程中順式脂肪酸會因反復高溫使用煎炸油和油炸時間過長發(fā)生異構形成反式脂肪酸[27]。

可食性膜可以控制油炸食品在油炸過程中有害物質(zhì)含量。Zeng等[28]研究發(fā)現(xiàn)果膠、黃原膠和海藻酸都可以減少油炸食品中丙烯酰胺的生成。Suyatma等[29]研究發(fā)現(xiàn)與未涂膜的香蕉片相比，2%果膠可食性膜可降低香蕉片33%丙烯酰胺含量。何葉[30]發(fā)現(xiàn)甲基纖維素膜可以有效降低油餅中丙二醛、丙烯酰胺和縮水甘油酯的含量，大豆分離蛋白膜可減少油餅中丙二醛和丙烯酰胺的含量。Mousa[31]研究發(fā)現(xiàn)改性阿拉伯膠涂膜的油炸馬鈴薯中丙烯酰胺含量降低了88%。盛美香等[32]研究發(fā)現(xiàn)殼聚糖涂膜的油炸薯片中丙烯酰胺含量降低了53.6%。因此，可食性膜可有效降低油炸薯類食品、油炸肉類食品以及油炸果蔬食品等的有害物質(zhì)含量。

3 油炸食品中可食性膜的選擇與應用方法

3.1 預處理

為了更好地改善油炸食品質(zhì)量，可先對研究對象進行預處理，促進可食性膜達到理想效果。Sakhale[33]將馬鈴薯塊在0.5%氯化鈣水溶液中熱燙，后用1%羥丙基甲基纖維素膜液處理2 min后瀝干并干燥，結果顯示：與未經(jīng)涂膜處理的空白對照組相比，這樣處理的薯條油炸后吸油量減少46.9%，感官品質(zhì)得到改善。Luvielmo等[34]將0.5%氯化鈣和2.5%氯化鈉預處理后的薯片浸在以甘油為增塑劑的1%甲基纖維素中，經(jīng)油炸后薯片吸油量降低13.4%。Jia等[35]研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)鈣離子燙漂后用瓜爾膠和山梨醇涂膜處理的炸薯條含油量顯著降低并且這一處理對炸薯條本身質(zhì)地沒有負面影響。

3.2 改性處理

谷氨酰胺轉氨酶具有專一性和溫和性，與蛋白質(zhì)交聯(lián)能夠增加可食性膜的功能特性。酶法改性可食性膜能夠降低油炸食品吸油率。Rossi等[36]證實谷氨酰胺轉氨酶交聯(lián)乳清蛋白果膠膜在炸薯條和甜甜圈中起到了有效的水分屏障作用，可有效地抑制油炸食品水分的吸收且使產(chǎn)品的感官接受度更好。

物理改性處理能夠改善膜的機械性能，提高可食性膜對油炸食品的阻油效果。Lua等[37]研究發(fā)現(xiàn)1%甲基纖維素經(jīng)超聲波處理后，能使炸薯條吸油量減少31.03%，證明超聲波處理可改善甲基纖維素膜的阻油能力。

3.3 增塑劑

根據(jù)油炸食品的特性，避免在油炸過程中因水分蒸發(fā)使涂層溶解破裂，可食性膜應選親水性涂膜材料，也可加入增塑劑改善膜性能。增塑劑所含有的小分子化合物與成膜材料間的羥基形成氫鍵，減小大分子間相互作用，能夠提高可食性膜的韌度[38]。Archana等[39]研究發(fā)現(xiàn)以甘油為增塑劑制備的1%黃秋葵/卡拉膠能有效降低薯片的水分損失和油脂吸收，抑油率為45%。Tavera-Quiroz等[40]向1%甲基纖維素中添加0.75%山梨醇作為增塑劑，其處理過的薯片吸油率降低了30%。

3.4 膜層數(shù)

在涂膜層數(shù)方面，單層膜、雙層膜和三層膜都可有效降低油炸食品的吸油率，Khalil[41]將薯條用0.5%氯化鈣水溶液處理后，以5%果膠作為第一層涂膜，1.5%羧甲基纖維素作為第二層涂膜。結果表明，單層膜可降低含油量40%，雙層膜可降低含油量54%，雙層膜比單層膜處理的炸薯條水分含量更高，結構更堅固。

相反，Daraei等[42]以1%羧甲基纖維素/果膠復合膜為第一層膜，1%瓜爾膠為第二層膜，1%羧甲基纖維素為第三層膜處理薯條，結果顯示，單層膜效果好于雙層膜和三層膜，可降低薯條含油量76%，單層膜處理炸薯條等水分含量高的油炸食品，可以保持更佳的口感。所以，要根據(jù)油炸食品本身的特性、膜材料特點以及膜成分間相容性等因素選擇合適的涂膜層數(shù)。

除此之外，涂膜次序、浸膜時間、膜干燥溫度、膜干燥時間等也影響著涂膜效果。凌俊杰等[43]研究發(fā)現(xiàn)相比于掛糊前和掛糊后添加可食性膜，用可食性膜水溶液配制的掛糊液處理魚塊，抑油效果最好。李素云等[44]研究發(fā)現(xiàn)浸膜40 min可使油炸香蕉片含油量降低。Zeng等[28]研究發(fā)現(xiàn)浸膜5 h可使油炸薯條中丙烯酰胺含量明顯降低。這些研究表明較長的浸膜時間可降低含油量、減少油炸食品中丙烯酰胺的含量。

4 可食性膜在油炸食品中的應用

現(xiàn)今可食性膜技術主要運用在油炸薯類食品、油炸肉制品和油炸谷類食品中，研究主要針對可食性膜 對油炸食品含油量的影響，其應用的主要基質(zhì)見表2。

表2 油炸食品中可食性膜應用的基質(zhì)Table 2 Application matrix of edible film in fried food

4.1 可食性膜在油炸薯類食品上的應用

可食性膜在油炸食品上的應用研究對象大多為薯類食品，常見的油炸薯類食品有薯片和薯條。Angor[45]研究發(fā)現(xiàn)羧甲基纖維素膜和大豆分離蛋白膜都可以降低薯片吸油量，當濃度在10%時兩種膜效果最好，同濃度的大豆分離蛋白膜抑油效果優(yōu)于羧甲基纖維素膜。Rayner等[46]用0.05%結冷膠和10%大豆分離蛋白制成可食性膜后處理薯條，經(jīng)油炸后與未涂膜的薯條相比，吸油量減少55.1%，質(zhì)地沒有明顯區(qū)別且更受人們喜愛。Karimi等[47]研究發(fā)現(xiàn)0.5%羅勒籽膠處理的薯條最大吸油量降低了28.8%，水分含量增加了29.1%，含水量的增加使薯條產(chǎn)率提高了16.62%。

4.2 可食性膜在油炸肉制品上的應用

尹茂文[48]研究發(fā)現(xiàn)1%海藻酸鈉可使炸豬肉丸含水量增加3.51%，其抑油率可達9.2%，同時提高油炸豬肉丸的硬度。海藻酸鈉/大豆分離蛋白膜可使炸豬肉丸抑油率達12.03%，水分含量增加3.9%。Dragich等[4]用10%變性乳清蛋白分離液處理雞肉，然后在160℃下油炸5 min，與對照組比較，涂膜處理的炸雞脂肪攝入減少了30.67%。

4.3 可食性膜在油炸谷類食品上的應用

Albert等[49]研究發(fā)現(xiàn)15%小麥面筋蛋白、10%乳清分離蛋白、10%大豆分離蛋白、4%果膠和2%結冷膠能夠分別降低油炸谷類食品吸油量48%、54%、51%、17%和55%，大豆分離蛋白、乳清蛋白和甲基纖維素效果較好，酪蛋白酸鈉、明膠和谷蛋白不適合油炸食品?？ɡz/魔芋膠復合膜、大豆分離蛋白/甲基纖維素膜和大豆分離蛋白/乳清分離蛋白膜可分別降低油炸谷類食品吸油量54%、83.5%和99.8%。

5 展望

在倡導健康低脂飲食的大環(huán)境下，油炸食品的高油、易氧化等問題亟待解決。利用可食性膜技術可在最大程度上降低油炸食品含油量，抑制氧化酸敗，保持其原有感官品質(zhì)。

可食性膜由單一材料向多材料，由單一膜向多功能、復合型膜的發(fā)展是必然趨勢，但現(xiàn)今國內(nèi)外對在油炸食品上應用的可食性膜特性研究較少且制膜材料和制膜方法較傳統(tǒng)。文獻中研究重點大多為涂膜技術對油炸食品含油量的影響，對降低油炸食品中潛在致癌物（如丙烯酰胺等）形成、延緩油炸食品氧化酸敗及可食性膜對油炸食品保質(zhì)期的影響方面研究較少。同時研究對象多以油炸薯類食品為主，其他油炸食品的報道較少。

所以，今后可食性膜在油炸食品上的研究應擴大應用對象的選擇范圍。油炸堅果類食品作為休閑食品深受人們的喜愛，其本身富含大量人體必需的營養(yǎng)成分（如不飽和脂肪酸等），但容易酸敗，所以用可食性膜技術來抑制油炸堅果類食品氧化，延長保質(zhì)期有實際研究意義。同時應重視可食性膜普遍存在的問題，如耐熱性較差、涂膜效果不穩(wěn)定、易受環(huán)境溫度、濕度的影響等；重視在油炸過程中涂膜材料的變化，包括經(jīng)高溫油炸后膜是否完整、膜性質(zhì)是否發(fā)生變化，膜材料經(jīng)油炸后是否會改變油炸食品性質(zhì)等問題。在配制可食性膜時應考慮個別成分會導致的過敏現(xiàn)象，并結合各涂膜材料的優(yōu)缺點，根據(jù)國家規(guī)定，通過物理、化學、酶法或基因工程等手段對膜材料進行改性，來提升可食性膜的功能特性；也可將納米技術等新技術應用于可食性膜，或?qū)⒒钚猿煞?、微生物中提取的生物大分子等添加于可食性膜，改善可食性膜性能。在延長油炸食品保質(zhì)期方面，可利用可食性膜技術與脫氧劑、新型包裝技術相結合，如新型納米脫氧劑、真空包裝、充氮包裝等，從而有效抑制油炸食品氧化酸敗，保持油炸食品品質(zhì)。

隨著食品工業(yè)的發(fā)展，可食性膜在油炸食品上的應用有著廣闊前景，這一領域的研究有著重要意義。