真空微油炸葛根脆片的工藝優(yōu)化

孫加剛，邵俊鋒，顧文雨，董雪萌，戴陽軍*

(1.揚(yáng)州大學(xué) 旅游烹飪學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225127；2.常熟理工學(xué)院 生物與食品工程學(xué)院，江蘇 常熟 215500)

葛根在中藥中很常見，能夠有效地緩解肌肉疼痛，具有促進(jìn)體液分泌和解渴等功效。淀粉是葛根的主要成分，含有部分黃酮類化合物，包含10多種大豆甙、葛根素和胡蘿卜甙等；此外，還含有蛋白質(zhì)、氨基酸、糖和人體不能自身合成的鐵、鈣、銅、硒等微量元素，有“千年人參”的美稱[1]。葛根的需求近年來不斷攀升，其深加工研究不斷深入，相關(guān)產(chǎn)品也得到了開發(fā)，例如葛根中低聚糖的提取、葛根涼皮、天然速食葛粉及其產(chǎn)品的工藝優(yōu)化等，但是葛根脆片相關(guān)產(chǎn)品還未見報(bào)道[2]。果蔬脆片是近年來休閑食品的代表，其原材料大多是新鮮的果蔬，經(jīng)真空低溫油炸脫水制作而成。近年來，市場上研發(fā)出了新的脆片加工技術(shù)，主要有真空微波干燥、變溫壓差膨化、真空冷凍干燥等。真空油炸相對傳統(tǒng)油炸方式具有很多優(yōu)勢，不僅可以提升脆片的風(fēng)味，使產(chǎn)品酥脆、復(fù)水性好、成品接近新鮮食材等，而且能最大程度地保留原材料的營養(yǎng)成分，同時(shí)有效地防止油炸食品發(fā)生褐變和褪色，降低油脂氧化酸敗反應(yīng)的發(fā)生，可以較好地保留食物原有的色澤[3-5]。本實(shí)驗(yàn)以麥芽糖的浸泡濃度、浸泡時(shí)間和油炸溫度為條件，對葛根脆片產(chǎn)品的開發(fā)進(jìn)行了工藝優(yōu)化。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

葛根、植物油、鹽、麥芽糊精：以上產(chǎn)品皆符合國家食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，均購于常熟大潤發(fā)超市。

1.2 主要試劑及設(shè)備

焦亞硫酸鈉、檸檬酸。

切片機(jī) 佛山佰達(dá)機(jī)械有限公司；真空油炸機(jī) 廣州旭眾食品機(jī)械有限公司；糖度計(jì)、BSA4202S電子天平 賽多利斯(上海)貿(mào)易有限公司；TA.XT plus食品物性測定儀 廈門超技儀器設(shè)備有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 真空微油炸葛根脆片的加工方法

1.3.1.1 工藝流程

新鮮葛根清洗去皮→切片→護(hù)色→熱燙→瀝水→緩凍→浸糖→快速冷凍→真空油炸→真空脫油→成品。

1.3.1.2 操作要點(diǎn)

原料選擇和預(yù)處理：選擇新鮮的葛根，其理化及安全指標(biāo)應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。清洗、切片、護(hù)色、熱燙、冷卻后用麥芽糊精溶液浸泡，瀝干。

清洗：將大小均勻的葛根去皮洗凈。

切片：將葛根放入蒸鍋中蒸30 min，在切片機(jī)上進(jìn)行切片，厚度約5 mm。

護(hù)色：在0.2%檸檬酸和0.05%焦亞硫酸鈉溶液中浸泡20 min，洗凈護(hù)色液。

熱燙：將已護(hù)色的葛根片熱燙5 min后撈出，用冰水冷卻。

緩凍：將熱燙后的葛根片瀝水，均勻鋪開在托盤中，放入冰箱緩慢冷凍24 h。

浸泡：用流水解凍，放在30%麥芽糊精和5‰氯化鈉溶液中浸泡3 h。

快速冷凍：放入-18 ℃冰箱中快速冷凍，待葛根冷凍成型，質(zhì)地堅(jiān)挺。

真空油炸：在油炸前，先對真空油炸設(shè)備進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，將凍硬的葛根片投入物料筐中，關(guān)閉進(jìn)料門，打開真空泵、液壓站進(jìn)行油炸。

真空脫油：經(jīng)油炸的葛根，會在其表面附著一層油脂，因此達(dá)到預(yù)定油炸時(shí)間后，液壓站將物料框升起后,開始旋轉(zhuǎn)脫油，得到酥脆的葛根片。

1.3.2 葛根脆片的單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1.3.2.1 麥芽糊精浸泡濃度的選擇

經(jīng)預(yù)實(shí)驗(yàn)確定葛根脆片的基礎(chǔ)處理?xiàng)l件為：20%麥芽糊精溶液，浸泡2 h，90 ℃真空油炸。將葛根片分別放在20%、25%、30%、35%、40%濃度的麥芽糊精溶液中浸泡，加工處理后進(jìn)行測定。

1.3.2.2 麥芽糊精浸泡時(shí)間的選擇

在其他因素不變的情況下，將葛根薄片在5個(gè)不同的時(shí)間段對產(chǎn)品進(jìn)行浸泡，時(shí)間分別是1，2，3，4，5 h，其他同上。

1.3.2.3 真空微油炸溫度的選擇

在其他因素不變的情況下，將處理后的葛根分別以75，80，85，90，95 ℃的油炸溫度進(jìn)行真空油炸，得到樣品后，評價(jià)其脆片品質(zhì)，選擇合適的油炸溫度[6]。

1.3.3 真空低溫油炸工藝設(shè)計(jì)響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)

根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以麥芽糊精浸泡濃度、麥芽糊精浸泡時(shí)間、真空微油炸溫度作為參考變量，以酥脆度作為響應(yīng)值，進(jìn)行三因素三水平的Box-Benhnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，并利用Minitab 15軟件對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)見表1[7]。

a

表1 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)因素水平表Table 1 The factors and levels of response surface experiment

1.3.4 數(shù)據(jù)處理方法

在單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果的研究基礎(chǔ)上，使用Design-Expert軟件進(jìn)行分析處理。利用Box-Behnken法將麥芽糊精濃度、麥芽糊精浸泡時(shí)間、真空微油炸溫度列為3個(gè)影響因素，采用三因素三水平的響應(yīng)曲面設(shè)計(jì)方法。其中用z1、z2、z3分別表示3個(gè)因素，并用1，0，-1分別代表變量水平，按方程 Zi=(zi-z0)/ΔZ對自變量進(jìn)行編碼。式中：Zi為變量的編碼值，zi為變量的實(shí)際值，z0為變量的中間值，ΔZ為變量的變化步長；硬度(Y)為考察指標(biāo)。最后用方差進(jìn)行分析，得出最優(yōu)的工藝參數(shù)。建立響應(yīng)曲面回歸方程，進(jìn)而反映各因素對指標(biāo)的影響規(guī)律[8]。

1.4 檢測方法

1.4.1 酥脆性的測定方法

將制備好的葛根脆片放置于載物臺上，參數(shù)參照祁芳斌等的方法[9]，略作改動，每個(gè)樣品測試3次，取平均值。在測試的過程中，坐標(biāo)圖上最大壓力峰值用來表示樣品的硬度，峰值越小說明酥脆性越好，產(chǎn)品質(zhì)量越好。

1.4.2 感官評分方法

本次感官評價(jià)由10位接受過感官測試訓(xùn)練的人員組成的評價(jià)小組進(jìn)行，選用百分法，由評分小組先打出分值，選取中間8組數(shù)值取其平均值，評定標(biāo)準(zhǔn)見表2[10]。

表2 感官評分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 The sensory evaluation standard

2 結(jié)果分析

2.1 葛根脆片工藝單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 麥芽糊精浸泡濃度對產(chǎn)品品質(zhì)的影響與分析

不同麥芽糊精浸泡濃度對葛根脆片品質(zhì)的影響見圖1。

圖1 不同麥芽糊精浸泡濃度對產(chǎn)品品質(zhì)的影響Fig.1 The effect of different maltodextrin soaking concentration on the product quality

由圖1可知，麥芽糊精浸泡濃度對產(chǎn)品感官評分的影響較大。當(dāng)麥芽糊精浸泡濃度為30%時(shí)，葛根脆片的感官評分最高，酥脆性較好。但濃度過高時(shí)產(chǎn)品太過甜膩，感官評分值下降。所以，選擇麥芽糊精浸泡濃度為25%～35%這一區(qū)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

2.1.2 麥芽糊精浸泡時(shí)間對產(chǎn)品品質(zhì)的影響與分析

不同麥芽糊精浸泡時(shí)間對葛根脆片品質(zhì)的影響見圖2。

圖2 不同麥芽糊精浸泡時(shí)間對產(chǎn)品品質(zhì)的影響Fig.2 The effect of different maltodextrin soaking time on the product quality

由圖2可知，當(dāng)麥芽糊精浸泡時(shí)間為3 h時(shí)，葛根脆片的感官評分最高。少于3 h時(shí)，因?yàn)榻輹r(shí)間不夠，未能進(jìn)入組織內(nèi)部，感官評分相對不高；浸泡時(shí)間太長，糖分滲入過多，產(chǎn)品甜膩，口感偏硬。因此，選擇麥芽糊精浸泡時(shí)間為2～4 h這一區(qū)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

2.1.3 真空微油炸溫度對產(chǎn)品品質(zhì)的影響與分析

不同真空微油炸溫度對葛根脆片品質(zhì)的影響見圖3。

圖3 不同真空微油炸溫度對產(chǎn)品品質(zhì)的影響Fig.3 The effect of different vacuum micro-frying temperatures on the product quality

由圖3可知，真空微油炸溫度對產(chǎn)品感官評分的影響較大。當(dāng)真空微油炸溫度為90 ℃時(shí)，葛根脆片的感官評分最高，有油炸食品的風(fēng)味且有葛根香味，酥脆性較好。真空微油炸溫度越高，葛根脆片的酥性越好，但溫度過高時(shí)產(chǎn)品容易黑糊、油膩感重，導(dǎo)致感官評分下降[11]。因此，在85～95 ℃這一區(qū)間內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

2.2 葛根脆片工藝優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 響應(yīng)曲面實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)上述單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出麥芽糊精浸泡濃度(%)、浸泡時(shí)間(h)和真空微油炸溫度(℃)在葛根制作過程中可以作為關(guān)鍵控制因素。為此通過Box-Behnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，將其設(shè)計(jì)成三因素三水平的17組實(shí)驗(yàn)，其中A，B，C，Y分別為麥芽糊精浸泡濃度、麥芽糊精浸泡時(shí)間、真空微油炸溫度和酥脆性。為確定最佳工藝參數(shù)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和分析結(jié)果見表3。

表3 Box-Behnken設(shè)計(jì)方案與實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 3 Box-Behnken design program and experiment results

2.2.2 響應(yīng)曲面回歸方程分析

回歸模型方差分析表見表4。

表4 回歸模型的方差分析表Table 4 Analysis of variance for regression model

由表4可知，響應(yīng)值與自變量之間的回歸關(guān)系為極顯著，失擬項(xiàng)的P=0.2856，不顯著，模型中的A、C、AC、A2、B2、C2對響應(yīng)值有極顯著性影響，B對響應(yīng)值的影響顯著(P<0.05)，BC、AB對響應(yīng)值的影響不顯著(P>0.05)。其中失擬項(xiàng)表示模型預(yù)測值與實(shí)際值不擬合的概率。模型中失擬項(xiàng)的P值為0.2856>0.05(不顯著)，表示該模型成立，能夠利用該模型來預(yù)測該工藝條件對葛根脆片酥脆性的影響，最后通過分析回歸方程模型獲得最優(yōu)工藝參數(shù)[12-13]。多元二次響應(yīng)面回歸方程模型：Y=2465.10+1939.39A-126.85B+198.10C-105.91AB-251.07AC-20.11BC-791.60A2-529.95B2-286.28C2。

2.2.3 Box-Behnken實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

通過Design-Expert 8.0.6繪制響應(yīng)面3D圖進(jìn)行可視化分析，各響應(yīng)值與相關(guān)因素的趨勢圖見圖4。

由圖4中a可知，麥芽糊精溶液對應(yīng)曲面中，在濃度為30%之前，葛根脆片的脆度呈上升趨勢。當(dāng)濃度為30%時(shí)，脆度達(dá)到了峰值；當(dāng)濃度繼續(xù)上升，脆度下降。當(dāng)麥芽糊精浸泡時(shí)間為3 h時(shí)，脆度達(dá)到最高值。從整體趨勢來看，麥芽糊精浸泡濃度對產(chǎn)品的脆度影響更為明顯。

續(xù) 表

由圖4中b可知，各曲線圍成的圖形為橢圓形，表明麥芽糊精浸泡溶液濃度時(shí)間與油炸溫度的交互作用顯著。當(dāng)真空油炸溫度為90 ℃時(shí)，葛根脆片的脆度呈現(xiàn)明顯上升趨勢，當(dāng)溫度達(dá)到90 ℃后，脆度變化不明顯。當(dāng)麥芽糊精溶液濃度為30%時(shí)，產(chǎn)品的脆度達(dá)到最高值。當(dāng)真空油炸溫度在90 ℃左右，且麥芽糊精溶液濃度在30%時(shí)，葛根脆片的品質(zhì)較好。

由圖4中c可知，等高線所圍成的圖形呈近似圓形，說明麥芽糊精浸泡時(shí)間和真空微油炸溫度兩者的交互作用不顯著；在麥芽糊精浸泡時(shí)間對應(yīng)的曲面中，浸糖時(shí)間在3 h時(shí)酥脆值呈現(xiàn)高值。真空微油炸溫度為90 ℃時(shí)，葛根脆片的脆度達(dá)到最高值。真空微油炸溫度對應(yīng)的響應(yīng)面坡度相對平緩一些，說明麥芽糊精浸泡時(shí)間的影響比真空微油炸溫度的影響更為顯著[14]。

2.2.4 最佳工藝條件確定及驗(yàn)證

根據(jù)Design-Expert對脆度和感官評分響應(yīng)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行分析，當(dāng)A為30.41%、B為2.87 h、C為91.58 ℃時(shí)，葛根脆片的脆度為2512.64 g，產(chǎn)品的感官品質(zhì)最佳。結(jié)合響應(yīng)面分析探討實(shí)際工藝條件，最終實(shí)驗(yàn)優(yōu)化的葛根脆片加工工藝參數(shù)為：麥芽糊精浸泡濃度為30.4%，麥芽糊精浸泡時(shí)間為2.9 h，真空微油炸溫度為91 ℃，通過此最佳工藝參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的操作及質(zhì)構(gòu)驗(yàn)證，平行3次實(shí)驗(yàn)并取平均值，最后測得葛根脆片的酥脆值為2512 g，與實(shí)驗(yàn)優(yōu)化數(shù)據(jù)基本符合。

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)主要探究了真空油炸工藝在葛根產(chǎn)品方面的應(yīng)用，通過感官評價(jià)結(jié)合響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，進(jìn)行了葛根脆片的加工工藝優(yōu)化，主要以葛根脆片的脆度為測定指標(biāo)，探討分析了葛根脆片制作過程中麥芽糊精浸泡濃度、麥芽糊精浸泡時(shí)間以及真空微油炸溫度對其酥脆性的影響，通過單因素實(shí)驗(yàn)和響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)的分析比較優(yōu)化，最后確定了最佳配方和工藝參數(shù)：麥芽糊精浸泡濃度為30.4%，麥芽糊精浸泡時(shí)間為2.9 h，真空微油炸溫度為91 ℃。此時(shí)得到的葛根脆片休閑食品在質(zhì)感和感官上都有著較好的效果，同時(shí)也為葛根脆片的工業(yè)化生產(chǎn)工藝提供了理論基礎(chǔ)。