水分含量對馬鈴薯淀粉凝膠體系脂肪吸收的影響

俞　琳，張婷婷，丁占生，范柳萍*

（江南大學食品學院，江蘇 無錫 214122）

水分含量對馬鈴薯淀粉凝膠體系脂肪吸收的影響

俞琳，張婷婷，丁占生，范柳萍*

（江南大學食品學院，江蘇 無錫 214122）

以馬鈴薯淀粉為原材料，與水進行模擬，在180 ℃條件下對馬鈴薯淀粉凝膠樣品進行常壓油炸，研究油炸樣品中總油脂含量，以及各部分油脂含量的分布情況。結果表明：隨著水分含量的增加，馬鈴薯淀粉凝膠體系油炸樣品的總油脂含量、表面油脂含量和表面滲透油脂含量呈逐漸增加的趨勢。隨著油炸時間的延長，馬鈴薯淀粉凝膠體系油炸樣品的總油脂含量和組織結構油脂含量呈逐漸增加的趨勢，表面滲透油脂含量呈逐漸降低的趨勢。隨著水分含量的增加，表面滲透油脂含量在油炸樣品總油脂含量中占據最大部分，其次是組織結構油脂含量，最少的是表面油脂含量。不同部分油脂含量的變化呈現一定的規律性，但變化幅度有一定的差異。

馬鈴薯淀粉凝膠體系；油脂含量；表面油脂；表面滲透油脂；組織結構油脂

常壓油炸是一種普遍的加工方式，油炸類食品因其獨特的口感和香味，受到國內外消費者的青睞，同時人們追求健康以及高品質的食品［1-2］，然而常壓油炸食品含油率高達30%以上［3-6］，給人們的健康帶來了隱患。因此，降低油炸食品含油率成為了人們關注的重點［7］。

水分含量影響物料的結構，從而影響油炸樣品的含油率，物料初始水分較高則油炸后的含油率也較高［8］；同時，隨著油炸時間的延長，馬鈴薯片的水分含量降低，含油率升高［9］。陸啟玉等［10］的研究表明，馬鈴薯片含油主要有兩部分組成，一是表面吸附油脂，二是滲透到物料中的油脂。蘇宗祧等［11］研究表明表面吸附油脂多與馬鈴薯片的結構有關。Bouchon等［12］對馬鈴薯含油進行了更詳細的劃分，油脂在物料中大致有以下3 種分布方式：組織結構油脂，即被吸入食品結構中的那部分油脂；表面滲透油脂，即冷卻過程中滲透進入食品的那部分油脂；表面油脂，即黏附在食品表面而沒有滲透進入食品內部的那部分油脂。油炸是一個熱量和質量傳遞的復雜過程［13-16］，伴隨著物料組織軟化、水分含量降低、含油率提高［17］、物料表面收縮等現象［18］，在這個過程中食品水分含量從80%下降至2%，而含油率卻升高至47%以上［18-19］，油脂作為熱量傳遞介質，不斷進入物料內部［20］。油炸食品中大部分的油脂是在冷卻過程中進入的，占到總含油率的64%以上［21］。大多數學者認為，油炸食品冷卻階段的吸油機制主要為由于溫度降低引起物料表面孔洞的內部水蒸氣壓力變小，而導致了內外壓差，使得油脂被吸入到殼層的冷凝吸油機制和小孔洞發生毛細虹吸現象，將表面附著的油脂吸入到孔內的毛細管吸油機制［11］。兩種吸油機制只與物料的表面殼層有關，為了排除其他因素對吸油產生的影響，本實驗試圖通過馬鈴薯淀粉和水模擬成馬鈴薯淀粉凝膠體系進行油炸，探究油炸過程中凝膠體系中各部分油脂的分布情況，以及物料中水分含量對其分布產生的影響。因此，本實驗中，凝膠體系樣品僅進行了油炸以后貯存，并未進行其他處理。以此凝膠體系為基礎，為進一步研究如何降低油炸馬鈴薯片含油率、油炸食品吸油過程的機制以及食品安全提供理論參考依據。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

馬鈴薯淀粉 無錫市天之源食品有限公司。

起酥油 嘉里特種油脂（上海）有限公司；蘇丹紅Ⅰ、石油醚（沸程30～60 ℃）均為國產分析純。

1.2儀器與設備

SOX406脂肪測定儀 濟南海能儀器股份有限公司；伊萊克斯BCD-223冰箱 伊萊克斯（中國）電器有限公司；真空干燥箱 上海躍進醫療器械廠；FA1004電子天平 上海舜宇恒平科學儀器有限公司；UV2600分光光度計 上海天美科學儀器有限公司；恒溫油浴鍋金壇市精達儀器制造廠；恒溫水浴鍋 鄭州長城科工貿有限公司；油炸籃 金壇市精達儀器制造廠。

1.3方法

1.3.1樣品制備

根據表1中馬鈴薯淀粉體系水分含量稱取馬鈴薯淀粉，與水在燒杯中攪拌均勻，98 ℃水浴［22］中加熱，控制厚度為3 mm，待體系透明后取出，室溫冷卻1 h，然后放入4 ℃冰箱冷藏過夜，取出冷藏過夜的體系，用自制磨具制取直徑為22 mm的圓片樣品，備用。

表1　馬鈴薯淀粉體系樣品制備Table1　Sample preparation of potato starch gel systems

1.3.2油炸實驗

將1 g蘇丹紅Ⅰ溶于1 000 mL的起酥油中，在60 ℃條件下旋轉加熱4 h直到其完全溶解，冷卻至室溫，備用。分光光度計波長掃描測定條件為掃描范圍400～500 nm，掃描速率為600 nm/min，1 nm間隔采樣。利用分光光度計制作吸光度—起酥油中蘇丹紅Ⅰ溶液標準曲線。

在1 000 mL的燒杯中加入400 mL起酥油，放置于恒溫油浴鍋中，設置油炸溫度為180 ℃［23］，預加熱2 h，使得燒杯中的起酥油溫度穩定在恒溫油浴鍋指定溫度。

4 個體系樣品的油炸實驗終點通過油炸樣品最終水分含量來控制，其水分含量應低于2.25%（以濕基計）。每次實驗選用厚度約為3 mm的樣品5.8 g，放入備好的燒杯中進行油炸，油炸時間控制為10、20、30 min。在油炸結束前20 s時，向其中加入已預熱到與起酥油相同溫度的染色油（該過程不超過10 s），攪拌均勻。取出物料，常溫下瀝油10 min。用分析天平稱質量。

1.3.3馬鈴薯淀粉體系樣品水分測定

根據GB 5009.3—2010《食品中水分的測定》方法測定。

1.3.4油炸樣品中油脂含量的測定

馬鈴薯淀粉體系樣品油炸后各部分油脂含量通過Bouchon等［12］提供的方法來確定，略有改動。

1.3.4.1表面油脂測定

將樣品室溫下浸入40 mL的石油醚1 s即拿出，用脂肪測定儀蒸發溶劑，再放在真空干燥箱中干燥至恒質量，即為表面油脂。

1.3.4.2組織結構油脂與表面滲透油脂測定

將去除了表面油脂的樣品進行切分，并在真空干燥箱中50 ℃干燥12 h，取出干燥的固體樣品，剪碎，稱質量，轉移至脂肪測定儀抽提支架中，抽提杯中準備50 mL的石油醚。用脂肪測定儀進行油脂的提取，浸提0.5 h，抽提4 h，然后蒸發溶劑，再放在真空干燥箱中干燥至恒質量，稱質量，記為m。

將所得的油脂稀釋10 倍，測其在459 nm波長處的吸光度，根據標準曲線得其濃度為c，則未稀釋之前的濃度為10c。

根據蘇丹紅Ⅰ質量守恒，可通過下式求得被染色部分的油脂含量（即表面滲透油脂），這部分油脂主要是油在油炸樣品冷卻過程中滲透進入樣品結構中而來的。

另一部分未被染色的油脂含量（即組織結構油脂）通過下式來求得：

1.4數據分析

所有測定均重復3 次，利用Origin 8.5數據處理軟件和Excel進行數據分析，利用SPSS 17.0數據處理軟件的最小顯著差（least significant difference，LSD）法對實驗結果進行顯著性分析。

2　結果與分析

2.1馬鈴薯淀粉體系樣品水分含量

馬鈴薯淀粉本身含有一定量的水分，在實驗過程中由于加入水的量是與淀粉的量進行調試配比的，故最終的體系水分含量須進行測定。其測定結果以及樣品油炸10、20、30 min后體系中的水分含量如表2所示，樣品油炸10 min后的水分含量顯著高于其他兩個時間點（P＜0.05）。

表2　馬鈴薯淀粉體系樣品水分含量Table2　Moisture contents in potato starch gel products

2.2蘇丹紅Ⅰ溶液波長掃描曲線及標準曲線

圖1　蘇丹紅Ⅰ溶液波長掃描曲線Fig.1　Wavelength scanning curve of Sudan Red I solution

蘇丹紅Ⅰ溶液波長掃描曲線如圖1所示，波長在400～500 nm區間內，蘇丹紅Ⅰ溶液有較強吸收，其中在459 nm波長處有最大吸收，故選擇459 nm為實驗測定波長。

由此得出，蘇丹紅Ⅰ溶液濃度與吸光度之間的標準曲線方程為y=46.816x+0.031 6，相關系數R2為0.998 2，表明擬合函數與實驗數據較吻合，可用于實驗計算。

2.3初始水分含量和油炸時間對油炸馬鈴薯淀粉體系總油脂含量的影響

圖2　馬鈴薯淀粉體系油炸最終樣品總油脂含量Fig.2　Content of total oil in final products fried at 180 ℃

馬鈴薯淀粉體系油炸最終樣品（水分含量低于2.25%，以濕基計）中的總油脂含量如圖2所示。隨著馬鈴薯淀粉體系中水分含量的增加，3 個油炸時間點樣品的總油脂含量有不同程度的升高趨勢，60%體系的總油脂含量顯著低于其他3 個水分體系（P＜0.05）。這是由于在油炸過程中，樣品中的水分不斷溢出而油不斷進入，水分溢出得越多，其對應進入的油也會較多，油炸樣品中的總油脂含量與樣品最初的水分含量有顯著的關系，降低水分含量，能夠顯著減低成品中的含油率［24］。隨著油炸時間的增加，4 個水分體系的樣品總油脂含量有不同程度的升高趨勢，其中油炸時間對60%和70%體系的影響均較大，油炸10 min時的總油脂含量顯著低于油炸20 min和30 min（P＜0.05），原因可能是由于油炸20 min和30 min的樣品，油炸時間較長，樣品內水分含量較低，隨著水分含量的降低，樣品中的總油脂含量不斷增加，這與于修燭等［9］的結果一致；而對于80%和90%的體系樣品，不同油炸時間之間差異不顯著。原因可能是隨著水分含量的增加，油炸時間變化幅度較小，對含油率的影響太小。

2.4初始水分含量和油炸時間對油炸馬鈴薯淀粉體系不同油脂含量的影響

圖3　初始水分含量和油炸時間對馬鈴薯淀粉體系各部分油脂含量的影響Fig.3　Contents of surface oil， penetrated surface oil and structural oil in final products fried at 180 ℃

馬鈴薯淀粉體系油炸最終樣品（水分含量低于2.25%，以濕基計）中的各部分油脂含量分布如圖3所示。隨著馬鈴薯淀粉體系中水分含量的增加，4 個水分體系樣品的表面油脂含量有不同程度的升高趨勢，90%體系的表面油脂含量顯著高于其他3 個體系（P＜0.05）；4 個水分體系樣品的表面滲透油脂含量也有不同程度的升高趨勢，90%體系樣品的表面滲透油脂含量顯著高于60%體系（P＜0.05）；4 個水分體系樣品的組織結構油脂含量變化趨勢不顯著，油炸30 min時，90%體系的組織結構油脂含量顯著高于60%體系（P＜0.05）。隨著油炸時間的增加，3 個油炸時間點樣品的表面油脂含量的變化趨勢無明顯規律，不同油炸時間間的差異不大；3 個油炸時間點樣品的表面滲透油脂含量呈降低趨勢，油炸時間僅對60%體系的表面滲透油脂含量有顯著影響（P＜0.05）；3 個油炸時間點樣品的組織結構油脂含量呈升高趨勢，油炸時間也僅對60%體系的組織結構油脂含量有顯著影響（P＜0.05）。

2.5初始水分含量和油炸時間對馬鈴薯淀粉體系油脂分布的影響

圖4　初始水分含量和油炸時間對馬鈴薯淀粉體系油脂分布的影響Fig.4　The distribution of surface oil， penetrated surface oil and structural oil in final products fried at 180 ℃

由圖4可知，對于70%、80%、90%馬鈴薯淀粉體系油炸樣品來說，無論油炸時間是10、20、30 min，表面滲透油脂含量在油炸樣品總油脂含量中始終占最大部分，其次是組織結構油脂含量，最少的是表面油脂含量。而60%馬鈴薯淀粉體系油炸樣品，只在油炸10 min時，表面滲透油脂含量占最大部分，油炸時間為20 min時，其表面滲透油脂和組織結構油脂含量相差無幾，分別為50.3%和47.3%；油炸時間為30 min時，其組織結構油脂含量在油炸樣品油脂含量中占最大部分，為70.4%，這與 Pedreschi等［25］關于馬鈴薯片的研究不一致，這也是由于馬鈴薯淀粉體系與馬鈴薯片本身存在的區別。因為馬鈴薯的平均水分含量為77%［25］，與實驗中的60%體系的水分含量有一定的差距，馬鈴薯片還存在其他大分子物質，如蛋白質、脂肪和粗纖維等［26］，這些大分子物質可能會對油炸過程中脂肪的吸收及其分布產生一定的影響。

3　結 論

本實驗中，隨著馬鈴薯淀粉體系水分含量的增加，3 個時間點油炸樣品的總油脂含量、表面油脂含量和表面滲透油脂含量均呈逐漸增加的趨勢，組織結構油脂含量的變化趨勢不顯著。其中，60%體系的總油脂含量顯著低于其他3 個體系（P＜0.05）；90%體系的表面油脂含量顯著高于其他3 個水分體系（P＜0.05）；90%體系樣品的表面滲透油脂含量顯著高于60%體系（P＜0.05）。隨著油炸時間的增加，4 個水分體系的樣品總油脂含量和組織結構油脂含量有不同程度的升高趨勢，表面滲透油脂含量呈逐漸降低趨勢，表面油脂含量變化趨勢不顯著。其中，油炸時間對60%和70%體系的總油脂含量影響均較大，油炸10 min時的總油脂含量顯著低于油炸20 min和30 min（P＜0.05）；油炸時間對60%體系的表面滲透油脂含量和組織結構油脂含量有顯著影響（P＜0.05）。

隨著水分含量的增加，表面滲透油脂含量均在油炸樣品總油脂含量中占據最大部分，其次是組織結構滲透油脂含量，最少的是表面油脂含量。而60%馬鈴薯淀粉體系樣品，油炸10 min時的趨勢與上述一致；油炸時間為20 min時，其表面滲透油脂和組織結構油脂含量相差無幾；油炸時間為30 min時，其組織結構油脂含量在油炸樣品油脂含量中占最大部分。而馬鈴薯的水分含量大致為77%，且馬鈴薯中含有蛋白質、脂肪和粗纖維等生物大分子物質［26］，因此，以此實驗結果作為參考，在以后的研究中，應對馬鈴薯片或者馬鈴薯條的油炸進行深入研究，為以后馬鈴薯油炸油脂含量的減少及食品安全提供參考。

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Effects of Moisture Content on Oil Absorption Capacity of Potato Starch Gel System

YU Lin， ZHANG Tingting， DING Zhansheng， FAN Liuping*
（School of Food Science and Technology， Jiangnan University， Wuxi 214122， China）

Potato starch gel samples made from potato starch and water were fried at 180 ℃ under atmospheric pressure，and total oil content and oil distribution of the fried samples were analyzed. The results showed that the contents of total oil，surface oil and penetrated surface oil of fried potato starch gels increased with increasing moisture content. The contents of total oil and structural oil increased as the frying time was extended. However， penetrated surface oil content decreased with increasing frying time. Penetrated surface oil constituted the largest portion of the total oil content， followed by structural oil，and surface oil was the smallest portion of the oil in fried potato starch gel samples. The contents of different oil fractions displayed a certain trend， but varied differently during the frying process under atmospheric pressure.

potato starchgel system； oil content； surface oil； penetrated surface oil； structural oil

TS261.21

A

1002-6630（2015）13-0007-05

10.7506/spkx1002-6630-201513002

2014-09-04

國家自然科學基金面上項目（31371812）；江蘇省自然科學基金項目（BK20131104）

俞琳（1991—），女，碩士研究生，研究方向為食品科學。E-mail：happyyulin@126.com

范柳萍（1972—），女，教授，博士，研究方向為食品科學。E-mail：fanliuping@jiangnan.edu.cn