真空低温油炸技术利用水分沸点随着压力减小而降低的原理，实现食品在较低的温度下短时间内迅速脱水[1-2]。真空油炸与常压油炸技术相比，具有低氧和低温的加工环境，可减少营养物质和油脂的氧化[3]、保存产品的天然色泽和风味[4]、减少丙烯酰胺生成[1]、减少营养物质损失[5]和降低产品含油率[6-7]。
在真空油炸过程中，油炸温度、真空度和油炸时间是影响果蔬脆片品质的关键因素，温度越高、真空度越低，产品油炸的时间越短，不同加工参数对产品的脆度、营养物质保存程度是不同的。许多学者对不同原料的真空油炸温度、真空度、油炸时间这3个参数进行了深入的研究[8-11]，结果表明，由于不同原料的真空油炸特性存在较大的差异，采取的最佳真空油炸参数均不相同。所以，针对不同的原料特性，应该采用合适的油炸温度、真空度和油炸时间。
香菇是世界消费量第二的食用菌，含有丰富的营养成分且具有多种保健功能，宜采用真空油炸技术生产即食香菇脆片[6，12]。目前，关于真空油炸香菇脆片方面的研究主要集中在预处理[12-14]、油炸过程中传热传质规律[15-16]和风味物质成分分析[17]等方面，陈集元[18]进行了真空油炸过程中油炸温度、真空度和油炸时间工艺参数优化，但并未系统研究新鲜香菇和成品之间的营养品质差异。本试验以新鲜香菇为原料，通过低温真空油炸技术，以含油率和破碎力为指标，对低温真空油炸香菇脆片工艺进行优化，并分析了新鲜香菇经真空油炸后营养、脆度和复水比等品质方面的变化，为生产高品质的香菇脆片提供理论参考。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
新鲜香菇：市售；棕榈油（凝固温度24℃）：益海嘉里粮油公司。
1.2 仪器与设备
BL310电子天平：德国SARTORIUS公司；VFII真空油炸机：烟台海瑞食品设备有限公司；DHG-9240A干燥箱：上海圣科仪器设备有限公司；DKS-16型水浴锅：中新医疗仪器有限公司；SZC-B脂肪测定仪：上海纤检仪器有限公司；TA.XT plus型物性测定仪：英国stable microsystems公司；CIA-10型色差计：日本柯尼卡美能达控股株式会社。
1.3 试验方法
1.3.1 真空油炸
挑选菇盖较厚的新鲜香菇，去柄切成厚度为6 mm的香菇片，清洗后立即90℃漂烫3 min[12]。真空油炸设备中加入50 L棕榈油，加热至设定温度后，将处理好的500g香菇片放入油炸篮中，关闭密封门和真空阀门，开启真空泵，当抽真空至真空度为0.095 MPa时，放下油炸篮，设定油炸时间，开始真空油炸。油炸结束后进行脱油，油炸篮转速300 r/min，脱油时间3 min[15]。
1.3.2 单因素试验
1）油炸温度：设定真空度为0.085 MPa，油炸时间为 35 min，考察油炸温度 70、80、90、100、110 ℃对香菇脆片破碎力的影响。
2）真空度：设定油炸时间为35 min，油炸温度为90℃，考察真空度 0.065、0.075、0.085、0.095 MPa对香菇脆片破碎力的影响。
3）油炸时间：设定油炸温度90℃，真空度为0.085 MPa，考察油炸时间 20、25、30、35、40 min 对香菇脆片破碎力的影响。
1.3.3 响应面优化
根据单因素试验结果，以油炸温度、真空度和油炸时间为自变量，根据Box-Behnken模型中心组合试验设计原理，以含油率和破碎力为试验指标，设计三因素三水平响应面试验优化香菇脆片真空油炸工艺条件[11]。
1.4 指标测定
1.4.1 含水率测定
按照GB 5009.3—2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》中的方法。含水率均用干基表示，重复3次试验，取平均值。
1.4.2 含油率测定
按照GB 5009.6—2016《食品安全国家标准食品中脂肪的测定》中的方法。含油率均用干基表示，重复3次取平均值。
1.4.3 多糖含量测定
采用蒽酮-硫酸比色法对样品多糖含量进行测定，以葡萄糖作为标准品[17]。多糖含量用干基表示，重复3次取平均值。
1.4.4 复水比测定
参照文献[19-20]的测定方法，取真空油炸后的样品2.000 g浸入纯净水中，50℃水浴锅加热，称重前用滤纸擦干样品表面水分，每隔15 min称重一次，直到质量变化小于0.050 g。重复3次取平均值。
复水比（RR）=Me/Mo
式中：Me为吸水后样品质量，g；Mo为干样品质量，g。
1.4.5 破碎力测定
参照文献[21-22]的测定方法，采用物性测定仪测定样品的脆度，用破碎力表示。将样品置于测定台上，P=0.25 s不锈钢探头以恒定速率10 mm/s与样品接触，脆度以出现在下压探头第一次冲向样品过程中坐标图上的第一个明显压力峰值表示，该峰值对应的力即为破碎力，峰值越小表明脆性越好，品质越佳，重复3次取平均值。
1.4.6 色差测定
利用CIA-10色差计进行测定。以仪器白板为标准，测量样品的色泽，L代表黑白度，从0（黑色）到100（白色）；a代表红绿色，正值为红色，负值为绿色；b代表黄蓝色，正值为黄色，负值为蓝色。重复3次取平均值[20]。
2 结果与讨论
2.1 单因素试验
2.1.1 温度对香菇脆片破碎力的影响
温度对香菇脆片破碎力的影响见图1。
图1 油炸温度对香菇脆片破碎力的影响
Fig.1 Effect of vacuum frying temperature on the breaking force of shiitake mushroom chips
由图1可知，当油炸温度从70℃逐渐升高到90℃时，香菇脆片破碎力逐渐减小；当油炸温度超过90℃后，随着温度升高，香菇脆片破碎力逐渐增大。在90℃油炸温度获得的香菇脆片破碎力最小。所以，选择油炸温度90℃为真空油炸香菇脆片中心组合试验设计的零水平。
2.1.2 真空度对香菇脆片破碎力的影响
真空度对香菇脆片破碎力的影响见图2。
图2 真空度对香菇脆片破碎力的影响
Fig.2 Effect of vacuum degree on the breaking force of shiitake mushroom chips
由图2可知，随着真空度的提高，香菇脆片的破碎力逐渐减小，但是当真空度大于0.085 MPa时，破碎力下降趋势变慢。所以，选择真空度0.085 MPa为真空油炸香菇脆片中心组合试验设计的零水平。
2.1.3 油炸时间对香菇脆片破碎力的影响
油炸时间对香菇脆片破碎力的影响见图3。
图3 油炸时间对香菇脆片破碎力的影响
Fig.3 Effect of vacuum frying time on the breaking force of shiitake mushroom chips
由图3可知，当香菇脆片油炸时间小于35 min时，香菇脆片的破碎力随着油炸时间的增加而急剧降低；35 min以后香菇脆片的破碎力下降缓慢。因此在优化试验设计中选取油炸时间35 min为零水平。
2.2 响应面优化试验
2.2.1 试验结果
根据单因素试验结果，结合相关文献研究，以含油率（Y1）和破碎力（Y2）为指标，根据 Box-Behnken 模型中心组合试验设计原理，进行三因素三水平响应面优化试验设计[8，11]，试验因素及水平见表1，试验设计与结果见表2。
表1 香菇脆片响应面因素及水平
Table 1 Analytical factors and levels for response surface methodology of shiitake mushroom chips
水平 因素X1油炸温度/℃ X2真空度/MPa X3油炸时间/min-1 80 0.075 30 0 90 0.085 35+1 100 0.095 40
表2 真空油炸香菇脆片响应面试验结果
Table 2 The results of response surface analysis of vacuum fried shiitake mushroom chips
编号 X1 X2 X3 Y1/% Y2/g 1 -1 0 -1 22.52 896.53 2 1 1 0 27.29 511.46 3 0 0 0 23.76 531.54 4 0 0 0 23.56 625.3 5 0 1 -1 25.22 737.67 6 -1 0 1 23.35 640.07 7 0 0 0 23.82 612.02 8 0 0 0 23.75 618.32 9 0 1 1 25.45 638.67 10 1 -1 0 21.17 908.49 11 1 0 -1 24.65 701.02 12 1 0 1 25.56 682.31 13 0 -1 1 22.85 768.21 14 0 0 0 23.59 620.42 15 -1 -1 0 22.53 763.34 16 0 -1 -1 22.24 1084.28 17 -1 1 0 21.13 743.11
2.2.2 模型的建立及方差分析
软件分析得到各因素对含油率（Y1）、破碎力（Y2）的二次多项式回归方程如下。
对得到的模型进行方差分析，结果见表3、表4。
表3 香菇脆片含油率方差分析结果
Table 3 AVOVA of fat content of shiitake mushroom chips
方差来源 平方和 自由度 均方 F值 P值模型 41.13 9 4.57 117.51 <0.000 1 X1 10.44 1 10.44 268.47 <0.000 1 X2 13.26 1 13.26 340.94 <0.000 1 X3 0.83 1 0.83 21.39 0.002 4 X1X2 14.14 1 14.14 363.47 <0.000 1 X1X3 1.600×10-3 1 1.600×10-3 0.041 0.845 0 X2X3 0.036 1 0.036 0.93 0.367 4 X12 0.36 1 0.36 9.29 0.018 6 X22 0.59 1 0.59 15.06 0.006 0 X32 1.60 1 1.60 41.21 0.000 4失拟项 0.22 3 0.073 5.63 0.064 2残差 0.27 7 0.039净误差 0.052 4 0.013总离差 41.41 16
表4 香菇脆片破碎力方差分析结果
Table 4 AVOVA of breaking force of shiitake mushroom chips
方差来源 平方和 自由度 均方 F值 P值模型 3.280×105 9 36 445.45 26.44 0.000 1 X1 7 186.21 1 7 186.21 5.21 0.056 4 X2 99 772.68 1 99 772.68 72.38 <0.000 1 X3 59 553.91 1 59 553.91 43.20 0.000 3 X1X2 35 494.56 1 35 494.56 25.75 0.001 4 X1X3 14 131.27 1 14 131.27 10.25 0.015 0 X2X3 11 779.85 1 11 779.85 8.55 0.022 2 X12 2 940.69 1 2 940.69 2.13 0.187 5 X22 45 237.22 1 45 237.22 32.82 0.000 7 X32 43 836.38 1 59 660.34 31.80 0.000 8失拟项 3 437.28 3 1 145.76 0.74 0.582 1残差 9 649.67 7 1 378.52净误差 6 212.39 4 1 553.10总离差 3.377×105 16
由表3可知，回归模型的P<0.000 1，表明含油率与自变量之间的关系高度显著，失拟误差项P＞0.05，不显著，说明该模型误差相对较小，拟合度好。X1、X2、X3、X1X2、X22和 X32对含油率影响极显著（P<0.01）；X12对含油率影响显著（P<0.05）；X1X3和X2X3对含油率影响不显著（P>0.05）；模型相关系数R2=0.993 4，表明该回归方程与试验结果具有较好的拟合度，可以用该方程表达含油率与油炸温度、真空度和油炸时间之间的关系。
由表4可知，回归模型的P<0.000 1，表明破碎力与自变量之间的关系高度显著，失拟误差项P＞0.05，不显著，说明该模型误差相对较小，拟合度好。X2、X3、X1X2、X22和 X32对破碎力影响极显著（P<0.01）；X1X3和X2X3对破碎力影响显著（P<0.05）；X1和X12对破碎力影响不显著（P>0.05）；模型相关系数R2=0.971 4，表明该回归方程与试验结果具有较好的拟合度，可以用该方程表示破碎力与油炸温度、真空度和油炸时间之间的关系。
2.2.3 响应面分析
各因素交互作用对香菇脆片含油率的响应面图见图4。
图4 香菇脆片含油率的响应面图
Fig.4 The surface of oil contents of shiitake mushroom chips
从图4可看出真空度和油炸温度对含油率影响的交互作用非常显著，响应曲面陡峭；油炸时间和油炸温度、油炸时间和真空度对含油率的交互作用不显著，所以响应曲面比较平缓；在试验范围内可以获得含油率为最小值的点。
各因素交互作用对香菇脆片破碎力的响应面图见图5。
图5 香菇脆片破碎力的响应面图
Fig.5 The surface of breaking forces of shiitake mushroom chips
从图5可看出真空度和油炸温度对破碎力影响的交互作用非常显著，响应曲面非常陡峭；油炸时间和油炸温度、油炸时间和真空度对破碎力的交互作用也显著，响应曲面也比较陡峭；在试验范围内可以获得破碎力为最小值的点。
2.2.4 验证试验
采用分析软件进行数据分析处理，可得含油率最低的油炸参数为油炸温度100℃、真空度0.075 MPa、油炸时间35.00 min，在此条件下香菇脆片的含油率为21.01%，破碎力为907.51 g；破碎力最小的油炸参数为油炸温度99℃、真空度0.095MPa、油炸时间35.35min；在此条件下香菇脆片的含油率为27.15%，破碎力为504.40 g。为获得含油率低同时破碎力较小的香菇脆片，通过软件进一步分析，得到最佳油炸参数为油炸温度80℃、真空度0.089 MPa、油炸时间36.65 min；此时模型预测的香菇脆片含油率为22.14%，破碎力为636.16 g。对最佳工艺条件进行验证试验，测得此条件下香菇脆片的含油率为22.53%，破碎力为650.31 g，与预测值比较接近，说明该模型预测香菇脆片真空油炸工艺准确可靠。
2.3 香菇脆片品质分析
真空油炸香菇脆片的含油率、破碎力和色泽等指标测定结果见表5。
表5 香菇脆片品质比较
Table 5 Quality of shiitake mushroom chips by different processing methods
注：字母不同表示有显著性差异（P<0.05）；—表示未测定。
处理方法含油率/%破碎力/g多糖含量/（mg/100 g）复水比 L值 a值 b值新鲜香菇12.47±0.87a真空油炸— — 15.62±0.82a — 51.82±1.53a 6.63±0.19a 22.53±0.38 650.31±9.25 13.84±0.65b 4.27±0.36 43.15±0.83b 5.35±0.28a 10.17±0.52a
香菇脆片含油率为22.53%，DENG等[6]进行了真空油炸香菇脆片工艺研究，获得香菇脆片的含油率为28.87%，可能是由于工艺参数和设备型号不同。香菇脆片多糖含量为13.84 mg/100 g，略低于新鲜香菇，多糖含量是香菇的重要营养指标，干燥过程中会造成多糖含量降低。WANG等[23]采用热风、红外和间歇微波干燥香菇，发现3种干燥方法都降低了香菇中的多糖含量。TIAN等[24]研究也表明，香菇热风、真空、微波、真空微波干燥会降低香菇多糖含量，其中微波干燥方式的多糖含量保持较好为13.6 mg/100 g，与本试验获得的真空油炸香菇脆片多糖含量大致相同。复水比是脱水干制品品质的重要指标，香菇脆片的复水比为4.27，高于热风（3.38）、真空（3.41）、微波（2.94）、真空微波（3.99）香菇干[24]，因为真空油炸对香菇产生了较好的膨化效果。真空油炸降低了产品的亮度，但从颜色观察产品的褐变程度较低。
3 结论
本文以含油率和破碎力为指标，对油炸温度、真空度和油炸时间进行了响应面优化，获得真空油炸香菇脆片最佳工艺参数为油炸温度80℃、真空度0.089 MPa、油炸时间36.65 min，此条件下，香菇脆片含油率为22.53%，破碎力为650.31 g。香菇脆片含油率、破碎力、多糖含量、复水比和色泽等指标分析表明，真空油炸较好的保持了香菇脆片的多糖含量，具有较高的复水比。因此，获得的真空油炸香菇脆片工艺具有较好的应用参考价值。
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