真空油炸哈密瓜脆片加工工藝優(yōu)化研究

◎ 婁 巖，王盼龍，閆 琪，李斯穎，牛希躍,2

（1.塔里木大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，新疆 阿拉爾 843300；2.南疆特色農(nóng)產(chǎn)品深加工兵團(tuán)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 阿拉爾 843300）

哈密瓜作為新疆的特色水果，廣泛分布于新疆東部的吐哈盆地。哈密瓜在新疆的種植歷史悠久，早在1 000多年前就有種植哈密瓜的記錄[1]。由于哈密瓜的生長周期和地域性等特點(diǎn)，造成了其在成熟期間大批量的涌入市場(chǎng)，容易形成市場(chǎng)的短期積壓。哈密瓜含糖量較高，水分含量大，在采后和運(yùn)輸過程中稍加不注意就會(huì)發(fā)生腐敗變質(zhì)[2]，給采摘后后運(yùn)輸和貯藏都增加了困難，降低了商品價(jià)值，造成了大量的經(jīng)濟(jì)損失[3]。根據(jù)哈密瓜的特性，可通過加工成哈密瓜脆片休閑食品，避免哈密瓜資源的損失，同時(shí)也能提高農(nóng)產(chǎn)品附加值[4]。

低溫真空油炸脆片是在真空或負(fù)壓狀態(tài)下，保持物料外形及顏色不發(fā)生變化的同時(shí)，通過低溫真空油炸方法將物料中的水分蒸發(fā)掉，從而得到含水量在5%左右的制品[5-6]，其不含色素、無防腐劑、富含纖維，是純天然的休閑食品[7]。哈密瓜脆片的真空油炸技術(shù)參數(shù)較多，生產(chǎn)工藝較為復(fù)雜，需要多重嚴(yán)格把控，否則生產(chǎn)出來的脆片存在松軟不酥脆、含油量高、口感油膩及色澤暗淡等問題，嚴(yán)重限制了相關(guān)食品企業(yè)的發(fā)展[8-9]。

本文對(duì)哈密瓜脆片生產(chǎn)過程中的切片厚度、填充劑糊精濃度、油炸溫度和油炸時(shí)間關(guān)鍵參數(shù)及控制方法進(jìn)行研究，最終篩選出最佳工藝參數(shù)，以解決果蔬脆片加工中的技術(shù)難題，增加新疆哈密瓜產(chǎn)業(yè)的利潤空間，提升哈密瓜市場(chǎng)的競(jìng)爭力，促進(jìn)哈密瓜深加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

哈密瓜、食鹽，于超市采購；棕櫚油，益海嘉里糧油工業(yè)有限公司生產(chǎn)；麥芽糊精，河南萬邦實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)。

1.2 儀器與設(shè)備

JS-5型低溫真空油炸機(jī)（上海勁森輕工機(jī)械有限公司）、DWHL-668型超低溫冰箱（合肥美菱股份有限公司）、DZF-6210型真空浸漬機(jī)（上海一恒科學(xué)儀器有限公司）及LE2002E型電子天平（梅特勒-托利多（上海）有限公司）。

1.3 哈密瓜脆片真空油炸工藝

哈密瓜脆片制作工藝：原料→分選、去皮→清 洗→切片→漂燙→脫水→浸漬→冷凍→真空油炸→脫油→冷卻→包裝→成品。

具體制作步驟：①將哈密瓜進(jìn)行分選、去皮、清洗和切片處理。②將切好的哈密瓜薄片放入1% NaCl溶液中，在90 ℃左右的溫度下漂燙5～6 min。③去除哈密瓜切面表面的殘留水分。④將哈密瓜切片放入配制好的麥芽糊精中，進(jìn)行真空充填處理[10]。⑤將經(jīng)過充填處理的哈密瓜脆片表面擦拭干凈，整齊的放入冷凍箱內(nèi)，進(jìn)行速凍處理。⑥將速凍好的哈密瓜脆片進(jìn)行真空油炸處理，最后進(jìn)行脫油、冷卻、包裝等處理。

1.4 對(duì)真空油炸哈密瓜脆片品質(zhì)影響的單因素實(shí)驗(yàn)

1.4.1 切片厚度工藝參數(shù)的確定

以填充劑食用糊精的濃度為25%，真空油炸溫度為90 ℃，油炸時(shí)間為40 min為基準(zhǔn)，哈密瓜切面的厚度分別為2 mm、4 mm、6 mm、8 mm和10 mm，觀察切片厚度對(duì)真空油炸哈密瓜脆片感官品質(zhì)的影響。

1.4.2 填充劑濃度工藝參數(shù)的確定

以哈密瓜切片厚度為6 mm，真空油炸溫度為 90 ℃，油炸時(shí)間為40 min為基準(zhǔn)，填充劑食用糊精的濃度為15%、20%、25%、30%和35%，觀察填充劑濃度對(duì)哈密瓜脆片感官品質(zhì)的影響。

1.4.3 油炸溫度工藝參數(shù)的確定

以哈密瓜切片厚度為6 mm，食用填充劑的濃度為25%，油炸時(shí)間為40 min為基準(zhǔn)，真空油炸溫度為87 ℃、89 ℃、91 ℃、93 ℃和95 ℃，觀察油炸溫度對(duì)哈密瓜脆片感官品質(zhì)的影響。

1.4.4 油炸時(shí)間工藝參數(shù)的確定

以哈密瓜切片厚度為6 mm，食用填充劑的濃度為25%，油炸溫度為91 ℃為基準(zhǔn)，真空油炸時(shí)間為36 min、38 min、40 min、42 min和44 min，觀察油炸時(shí)間對(duì)哈密瓜脆片品質(zhì)的影響。

1.5 響應(yīng)面設(shè)計(jì)

結(jié)合單因素試驗(yàn)結(jié)果，根據(jù)Box-Behnken中心組合設(shè)計(jì)原理，選取切片厚度、糊精濃度、油炸溫度以及油炸時(shí)間為自變量，以哈密瓜脆片的感官評(píng)分為響應(yīng)值，采用響應(yīng)面分析法，通過回歸得出自變量與響應(yīng)函數(shù)之間的統(tǒng)計(jì)模型[11-12]，響應(yīng)曲面優(yōu)化試驗(yàn)的因素水平見表1。

表1 響應(yīng)曲面試驗(yàn)因素水平表

1.6 哈密瓜脆片感官評(píng)定

選取適量樣品于白瓷器皿中，通過觀察色澤和脆片的整體狀態(tài)特征，嗅其風(fēng)味，并取少量的樣品放入口中品嘗滋味，觀察其內(nèi)部組織形態(tài)[13]。感官評(píng)價(jià)由6人建立的感官評(píng)價(jià)小組按照表2標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

1.7 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2013及Design-Expert 8.06軟件進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 加工工藝條件對(duì)油炸哈密瓜脆片的影響

2.1.1 切片工藝參數(shù)對(duì)哈密瓜脆片感官品質(zhì)的影響

哈密瓜脆片的厚度直接影響產(chǎn)品的感官評(píng)價(jià)，切片厚度過薄，油炸出來的產(chǎn)品易碎，沒有咀嚼感，若厚度太厚，炸出來的產(chǎn)品酥脆度差，組織形態(tài)過硬。由圖1可知，哈密瓜脆片的切片厚度在小于6 mm時(shí)，隨著切片厚度的增加，感官評(píng)分逐漸增加，這主要是因?yàn)檎婵沼驼ㄟ^程中，樣品內(nèi)部蒸發(fā)的水分需穿透外部組織才能溢出，較厚的組織會(huì)增大水蒸汽的擴(kuò)散阻力。而且隨著油炸時(shí)間的延長，樣品也會(huì)因焦糖化反應(yīng)而降低感官評(píng)分[14]。因此，選定切片厚度為6 mm。

圖1 切片厚度對(duì)哈密瓜脆片感官品質(zhì)的影響圖

2.1.2 填充劑濃度參數(shù)對(duì)哈密瓜脆片感官品質(zhì)的影響

哈密瓜干物質(zhì)含量較低，在進(jìn)行油炸脫水過程中，隨著水分的蒸發(fā)，哈密瓜的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生坍塌，導(dǎo)致加工過的哈密瓜脆片皺縮，因此，需要添加填充劑，對(duì)哈密瓜的組織框架進(jìn)行干物質(zhì)填充，否則油炸過后的哈密瓜脆片容易發(fā)生皺縮，影響產(chǎn)品的感官品質(zhì)。由圖2可知，當(dāng)食用糊精的添加量小于25%時(shí)，隨著食品填充劑食用糊精濃度的增加，脆片感官評(píng)分逐漸上升；當(dāng)填充劑的濃度在高于25%時(shí)，脆片的感官評(píng)分呈現(xiàn)出緩慢增長的趨勢(shì)，在濃度＞30%時(shí)，脆片感官評(píng)分急劇下降，此時(shí)脆片在油炸后，產(chǎn)品表面褐變嚴(yán)重，隨著填充劑濃度的不斷升高，填充劑對(duì)哈密瓜組織細(xì)胞的填充過飽和，因此填充劑的濃度在25%時(shí)，產(chǎn)品的感官品質(zhì)最佳。

圖2 食品填充劑濃度對(duì)哈密瓜脆片感官品質(zhì)的影響圖

2.1.3 油炸溫度參數(shù)對(duì)哈密瓜脆片感官品質(zhì)的影響

由圖3可知，真空油炸溫度在小于91 ℃時(shí)，隨著油炸溫度的升高，感官評(píng)分逐漸上升；溫度大于91 ℃時(shí)，隨著油炸溫度的升高，產(chǎn)品的酥性逐漸變差，滋味和口感欠佳，感官評(píng)分下降。油炸溫度的提高，導(dǎo)致哈密瓜中的淀粉分子發(fā)生美拉德褐變，影響了切片的品質(zhì)[15]。

表2 哈密瓜脆片感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)表

圖3 真空油炸溫度對(duì)哈密瓜脆片感官品質(zhì)的影響圖

2.1.4 油炸時(shí)間參數(shù)對(duì)哈密瓜脆片感官品質(zhì)的影響

由圖4可知，當(dāng)哈密瓜切片的油炸時(shí)間小于38 min 時(shí)，隨著油炸時(shí)間的增加，感官評(píng)分逐漸上升；當(dāng)油炸時(shí)間大于38 min時(shí)，增加油炸時(shí)間感官評(píng)分持續(xù)下降。原因可能是隨著油炸時(shí)間的增加，淀粉分子在油炸高溫環(huán)境下，發(fā)生美拉德褐變，導(dǎo)致產(chǎn)品焦褐色嚴(yán)重，影響感觀。同時(shí)油炸時(shí)間過長，組織切片中的含油量增加，因此選定油炸時(shí)間為38 min。

圖4 真空油炸時(shí)間對(duì)哈密瓜脆片感官品質(zhì)的影響圖

2.2 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果與分析

根據(jù)表3響應(yīng)面設(shè)計(jì)方案及結(jié)果，通過Design-Expert 8.06軟件進(jìn)行二次響應(yīng)面回歸分析，得到多元二次響應(yīng)面回歸模型：感官評(píng)分=92.68+0.13A-0.18B-0.16C-0.27D-4.17A2-2.24B2-6.91C2-5.68D2+0.15AB-0.30AC-0.050AD-0.30BC-0.30BD-0.33CD。

表3 響應(yīng)面設(shè)計(jì)方案及結(jié)果表

由表4可知，各因素對(duì)感官評(píng)分影響的順序?yàn)橛驼〞r(shí)間＞填充劑濃度＞油炸溫度＞切片厚度?；貧w模型的P＜0.01，說明該模型具有極高的顯著性；二次項(xiàng)A2、B2、C2和D2偏回歸系數(shù)P＜0.01都達(dá)到極顯著水平，說明油炸時(shí)間、填充劑濃度、油炸溫度和切片厚度對(duì)真空油炸哈密瓜脆片感官評(píng)定具有極顯著性影響；交互項(xiàng)AD顯著，AB、AC、BC、BD和CD均不顯著；模型決定系數(shù)=0.972 2，說明模型能解釋97.22%響應(yīng)值的變化，有總變異的2.78%不能用此模型解釋；模型的復(fù)相關(guān)系數(shù)為R2=0.986 1，說明該模型擬合度良好，該方程擬合4因素的感官評(píng)分是可行的。各因素間的相互作用關(guān)系見圖5～圖10。

表4 回歸方程系數(shù)顯著性檢驗(yàn)和方差分析表

圖5 切片厚度和填充劑的相互作用圖

圖6 切片厚度和油炸溫度的相互作用圖

圖7 切片厚度和油炸時(shí)間的相互作用圖

圖8 填充劑濃度和油炸溫度的相互作用圖

圖9 填充劑濃度和油炸時(shí)間的相互作用圖

圖10 油炸時(shí)間和油炸溫度的相互作用圖

2.3 響應(yīng)面優(yōu)化結(jié)果及驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

由響應(yīng)曲面分析得出真空油炸哈密瓜脆片的最佳工藝條件為切片厚度6.03 mm、填充劑濃度24.81%、油炸溫度90.98 ℃油炸時(shí)間37.95 min，在該條件下預(yù)期感官評(píng)分為92.688 5。考慮到實(shí)際情況，將最優(yōu)條件修正為切片厚度6 mm、填充劑濃度25%、油炸溫度91 ℃油炸時(shí)間38 min。經(jīng)3次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，得到實(shí)驗(yàn)感官評(píng)分分別為92.1、92.5、93.1分，測(cè)定結(jié)果穩(wěn)定、偏差較小、數(shù)據(jù)重現(xiàn)性良好，平均值為92.57，與理論預(yù)測(cè)值接近，充分反映該模型是合理有效的，能夠?yàn)閷?shí)際操作提供良好的指導(dǎo)。

3 結(jié)論

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，將響應(yīng)面法應(yīng)用于哈密瓜脆片的加工工藝優(yōu)化，得到哈密瓜脆片加工的最佳工藝參數(shù)為：切片厚度6 mm、填充劑濃度25%、油炸溫度91 ℃和油炸時(shí)間38 min，此時(shí)哈密瓜脆片的實(shí)測(cè)感官評(píng)分為92.57與其預(yù)測(cè)值基本符合。