油炸花生米生產工藝及揮發性風味成分研究

劉瀟瀟，張龍飛，甘鈺培，馬娟，李文靜，張夢靜，肖麗霞

（揚州大學食品科學與工程學院，江蘇 揚州 225000）

花生（peanut），別名落花生，是一種雙子葉植物。近年來，花生的種植面積、單產、總產、花生油產量等持續增長[1]，其豐富的含油量和蛋白質含量使其成為我國除油菜外第二大油料作物和重要的出口產品[2]。目前，我國是種植花生的第一大國，其產量約1 700萬噸，約占世界總產量的40%，在全國農作物當中排第四位[3]。花生的種類多種多樣，當下可以查詢到的有540種，通常情況下可以把它們分為小粒花生和大粒花生。紅皮小粒花生是一種蛋白及脂肪含量均較高的營養性食物，其供給相對平衡，有比較全面的營養素[4]，花生仁富含維生素、礦物質等物質[5]。

油炸是在較高溫度條件下讓食品熟化和脫水的一種方法[6]。油炸的方式多種多樣，有常規油炸、真空油炸、微波油炸、微波輔助真空油炸、高壓油炸等。其中，常規油炸是在150℃～200℃溫度條件下進行的一種油炸方式[7]。目前常規油炸因其缺少標準工藝，常常出現油炸制品口感差，不夠酥脆等問題，因此需要進行油炸工藝的標準化研究。除此，本研究還將分析最佳油炸工藝下的油炸花生米的揮發性風味物質，即通過氣質色譜聯用儀對其進行檢測。油炸食品因其獨特的風味和口感深受人們的喜愛，花生的果仁和果皮經油炸后有香脆口感，并且老少皆宜，因此，本研究對于油炸花生米的生產具有理論指導意義。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

紅皮花生米、食用油：市售。

1.2 主要設備

HH6數顯恒溫水浴鍋：常州國華電器有限公司；MS304-S型電子天平（1/10000）：梅特勒-托利多儀器有限公司；Uniersal TA質構儀：上海騰拔儀器科技有限公司；FBS-730A快速水分儀：廈門弗布斯檢測設備有限公司；WK2102型電磁爐：廣東美的生活電器制造有限公司；BTE-SPWDJ溫度計：衡水正旭電子科技有限公司。

1.3 油炸花生米工藝流程

紅皮花生米清洗→浸泡→給料→油炸→脫油→冷卻→成品。

1.4 花生米浸泡工藝

將花生米分別置于 15、25、35、45、55、65、75、85 ℃的不同溫度下分別浸泡 30、60、90、120、150、180、210、240、270 min，以含水量為主要檢測指標，從而探究浸泡時間與浸泡溫度對花生米含水量的影響。

1.5 油炸工藝條件優化

1.5.1 油炸花生米生產工藝的單因素試驗

1.5.1.1 不同油炸溫度對油炸花生米品質的影響

將含水量為25%的紅皮花生分別在130、140、150、160、170、180、190 ℃油炸 5 min。以感官評分與硬度為主要指標，考察不同油炸溫度對油炸花生米的色澤和組織狀態等品質的影響。

1.5.1.2 不同油炸時間對油炸花生米品質的影響

將含水量為25%的紅皮花生在160℃條件下分別油炸 2、3、4、5、6、7、8 min。以感官評分與硬度為主要指標，考察不同油炸時間對油炸花生米的色澤和組織狀態等品質的影響。

1.5.1.3 不同含水量對油炸花生米品質的影響

選擇含水量分別為10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%的花生米在160℃條件下油炸5 min。以感官評分與硬度為主要指標，考察不同含水量對油炸花生米的色澤和組織狀態等品質的影響。

1.5.2 油炸花生米生產工藝正交試驗

正交因素水平如表1所示。

表1 正交因素水平Table 1 The levels and factors of orthogonal

基于油炸時間、油炸溫度、含水量3個基本單因素試驗，以感官評價為主要指標，利用正交試驗確定油炸花生米的最佳油炸工藝。

1.6 試驗方法

1.6.1 感官評價

油炸花生米感官評價標準如表2所示。

表2 油炸花生米感官評定標準Table 2 Sensory evaluation criteria for fried peanuts

食品的感官評價好壞是消費者是否接受這種產品的重要指標。感官評定的小組成員均為食品專業人員，并且保持感官人員不變。小組成員根據對油炸花生米的觀察、品嘗等綜合標準對其進行感官評價。參照魯耀彬等[9]的感官評價標準以及國家標準GB/T 1532—2008《花生》[10]對本試驗的油炸花生米產品分別從外形、色澤、香味、口感4個方面進行感官評價。

1.6.2 含水量檢測

取3 g花生米樣品置于快速水分測量儀上進行檢測，同一條件下的花生米取平行3次[11]。

1.6.3 質構的測定

采用質地剖面分析（texture profile analysis，TPA）測試對樣品進行質構測定。測試條件確定如下：探頭P/36R，測前速率 0.8 mm/s，測試速率 0.8 mm/s，測后速率0.8 mm/s，壓縮程度為40%，觸發應力5 N，取點頻率200 point/s，兩次下壓間隔時間為2 s[12-13]。每項測試重復3次。

1.6.4 風味成分檢測

1.6.4.1 頂空固相微萃取（headspace solid phase microextraction，HS-SPME）

稱量5 g油炸花生米樣品進行碾磨，并將其放入15 mL頂空瓶中，并用鋁蓋和特氟龍隔墊密封。在80℃平衡20 min后，將包含纖維的手動SPME固定器插入樣品瓶中，然后將SPME樣品在不攪拌的情況下暴露于頂部空間60 min[14]。

1.6.4.2 氣相色譜-質譜法（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）

使用配備HP-5毛細管柱（30 m×0.25 mm，膜厚0.25 pm）和痕量質譜儀的痕量GC系統進行GC分析，質量掃描范圍為30 amu～400 amu。以氦氣為載氣（流速0.8 mL/min）采用不分流模式進行分析。進樣器和檢測器的溫度分別設置為250℃和280℃。將色譜柱在40℃的初始溫度下保持5 min，然后以5℃/min的速度升溫至60℃并保持2 min，然后以4℃/min的速度升高至120℃并保持2 min，最后以10℃/min的速度升至250℃，并保持5 min。纖維吸收的揮發物在氣相色譜的熱進樣口中以不分流模式在250℃下熱解吸5 min[15]。

1.7 統計分析

所有試驗均重復3次。其中，揮發性化合物的鑒定主要基于與相應標準品匹配的質譜信息，其與NIST2.2（由安捷倫科技有限公司提供）的數據的匹配度大于700（最大值是1 000）。揮發性成分的定量通過面積歸一化方法計算。

2 結果與分析

2.1 浸泡時間和浸泡溫度對含水量的影響

花生米的含水量隨浸泡時間與浸泡溫度的變化情況見圖1。

圖1 浸泡時間和浸泡溫度對含水量的影響Fig.1 The effect of soaking time and soaking temperature on water content

由Palou等[16]研究的Peleg模型可知，花生米在浸泡過程中，其浸泡溫度與浸泡時間對含水量有一定的影響，并且三者之間存在一定相互關系。由圖1可知，不同溫度下花生米隨著浸泡時間的延長，其含水量呈現先上升后逐漸平穩的趨勢。在前30 min內，15℃浸泡的花生米水分含量上升速度最慢，55℃浸泡后的花生米水分含量上升速度最快。在相同浸泡時間內，隨著溫度的上升，花生米的含水量上升速度先增加，在55℃時達到最高后上升速度緩慢降低。在浸泡90 min后，花生米的含水量趨于穩定，含水量為40%左右，隨浸泡時間的變化而變化較小。其中，在25℃，120 min浸泡時間內，含水量上升速度最快，含水量達到最高，為43.22%。

2.2 油炸工藝的單因素試驗

2.2.1 不同油炸溫度對油炸花生米品質的影響

不同油炸溫度對油炸花生米品質的影響見圖2。

圖2 不同油炸溫度對油炸花生米品質的影響Fig.2 Effect of different frying temperature on quality of fried peanut

由圖2可知，隨著油炸溫度的升高，油炸花生米的感官評分呈先上升后下降的趨勢，硬度呈先上升再下降后上升的趨勢。這可能是由于隨著油炸溫度的上升，花生米在劣變階段發生了碳化現象，影響其硬度與感官評分。油炸溫度為160℃時，花生米硬度適中，感官評分最高，為15，因此選擇油炸溫度為150℃、160℃和170℃進行后續正交試驗。

2.2.2 不同油炸時間對油炸花生米品質的影響

不同油炸時間對油炸花生米品質的影響見圖3。

圖3 不同油炸時間對油炸花生米品質的影響Fig.3 Effect of different frying time on quality of fried peanut

由圖3可知，花生米在油炸時，水分汽化層開始向食品內部遷移，表面的溫度達到油溫時，花生米內部的溫度逐漸趨向100℃，并在其表面發生蛋白質變性、焦糖化反應以及一些其他物質的分解反應，產生油炸食品特有的芳香氣味，然而，當油炸時間不斷延長后，花生米內部溫度過高，產生焦化氣味，其硬度會增加，導致感官評分降低，當油炸時間為5 min時其硬度最小并且感官品質最好，因此可以選擇油炸時間5、6 min和7 min進行后續正交試驗。

2.2.3 不同含水量對油炸花生米品質的影響

不同含水量（基于55℃/5 min、15℃/25 min、25 ℃/20 min、15 ℃/60 min、85 ℃/30 min、25 ℃/90 min以及65℃/90 min的浸泡工藝）對油炸花生米品質的影響見圖4。

圖4 不同含水量對油炸花生米品質的影響Fig.4 Effect of different water content on quality of fried peanut

一定含水量的花生米在油炸過程中會釋放水分，組織結構上形成孔隙，從而得到感官上脆度較好的產品。由圖4可知，隨著花生米含水量的增加，油炸花生米的感官評分不斷降低，同時硬度呈先上升再下降后上升趨勢，這可能是由于花生米含水量過高時，一定的油炸條件并不能將其水分完全釋放，形成的空隙層較薄，導致油炸花生米產生綿軟的口感，硬度較低，影響其感官評分。對于不同含水量下的油炸花生米產品，含水量為10%時其硬度最小并且感官品質最好，因此可以選擇含水量為10%、15%和20%進行后續正交試驗。

2.3 油炸工藝的正交試驗結果

油炸花生米油炸工藝的正交設計試驗結果見表3。

表3 正交設計試驗結果的統計分析Table 3 Statistical analysis of experimental results of orthogonal design

從表3可知，油炸時間、油炸溫度、含水量對油炸花生有著不同的影響，4號試驗結果最好，對應的優化組合為A2B1C2。通過極差R分析發現油炸花生米感官影響因素關系為B>C>A，理論的最優組合為A3B1C2，即花生米油炸溫度為170℃，油炸時間為5 min，油炸前花生米含水量為15%。通過驗證試驗，此時油炸花生米感官評分為92分，高于A2B1C2組合，因此選擇A3B1C2為最優油炸花生米生產工藝。

2.4 揮發性風味物質分析

油炸花生米揮發性風味成分分析結果見表4，香氣成分總離子圖見圖5。

圖5 油炸花生米香氣成分總離子圖Fig.5 Total ion diagram of aroma components of fried peanuts

表4 油炸花生米揮發性風味成分分析Table 4 Analysis of volatile flavor components of fried peanuts

由表4可知，油炸花生米檢測出的揮發性物質有60種，其相對含量是92.78%。相對含量最多的是其他類，其次是酯類、醇類、醛類、烴類、酮類、烯類和酸類。各類物質中相對含量較多的是2，5-二甲基吡嗪，分析得出其中1-十一醇在香精中作為體香、糠醇具有特殊苦辣氣味、2-苯基乙醛具有濃郁的玉簪花香氣、壬醛具有強烈的油脂氣味、苯乙醛具有洋水仙的優雅香氣、十二醛具有似紫羅蘭樣的香氣、苯乙酮具有愉快的芳香氣味、異松油烯具有檸檬氣味、2，5-二甲基吡嗪具有炒花香氣和巧克力氣味、2，3-二乙基吡嗪具有天然物質的香味以及2-甲氧基-（1-丙烯）酚具有柔和的焦糖辛香味。油炸花生米的風味物質中，對產品影響最大的是2，5-二甲基吡嗪，具有炒花香氣和巧克力味。

3 結論

以紅皮花生米為原料，通過單因素試驗和正交試驗確定油炸花生米的最佳工藝，建立以感官評分為檢測指標，油炸溫度、油炸時間、含水量為變量的正交試驗，通過油炸工藝中單因素試驗與正交試驗設計，確定油炸花生米最佳工藝：花生米在15℃浸泡25 min后，含水量達到15%；油炸溫度為170℃，油炸時間為5 min。通過氣相色譜-質譜法對油炸花生米揮發性風味成分的分析，鑒定出60種主要揮發性風味物質，其中對油炸花生米風味影響較大是2，5-二甲基吡嗪。在此油炸工藝下得到的油炸花生米具有酥脆的口感，金黃且均勻的色澤以及獨特的油炸芳香味，為標準化生產油炸花生米提供理論基礎。