新疆具有得天独厚的气候和光照条件,在优越的种植条件下,灰枣圆润饱满、核小、皮薄、果肉紧实细腻、甘甜多汁爽口、营养物质丰富,适宜干制、鲜食、加工[1]。目前市面上枣产品以粗加工的干枣、枣片、枣粉、枣夹核桃等[2-7]为主。深加工以红枣酒、枣醋、红枣饮料、红枣酸奶等[8-11]产品为主,但市场占比较低,未满足市场对高品质红枣的需求,提质空间大。鲜枣的保鲜期短,加工产品都停留在粗加工的初级阶段,加工层次单一,附加值低,营养流失严重。拓宽鲜枣的加工产业链,延长产品货架期,提高其附加值是亟待解决的问题。
真空低温油炸是以植物油为介质,在负压和较低温度条件下使物料中的水分迅速蒸发,在短时间内达到脱水的技术。用此技术加工的产品口感酥脆、油脂含量低,最大限度保留原料本身的营养物质和色泽。真空低温油炸果蔬、肉制品等在国内外发展迅速,真空低温油炸薯条[12]、红薯片[13]、番木瓜[14]、食用菌类[15-17]、桃脆片[18]、胡萝卜[19-20]、紫甘蓝[21]、豌豆[22-23]等的加工技术较为成熟。真空低温油炸脆枣产品多以干枣为原料,干枣水分含量低,还原糖含量高,不易切分。在油炸过程中,焦糖化和美拉德反应剧烈,导致油炸脆枣含油量大,褐变严重。而脆熟全红期鲜枣由于自身的理化特性,可减少处理步骤,规避部分前处理对后续加工产品品质的影响。
本试验以脆熟全红期灰枣作为试验原料,经过挑选、清洗、去核、冷冻前处理后进行真空低温油炸,开发鲜枣加工休闲食品,缓解鲜枣集中上市的销售压力,实现鲜枣加工产业延伸,为真空低温油炸枣产品提供参考。
脆熟全红期灰枣:采自新疆麦盖提县;大豆油:市售;石油醚(分析纯,30℃~60℃):国药集团化学试剂有限公司。
VF5I真空低温油炸设备:烟台海瑞食品设备有限公司;Haier BC-251HD冰柜:青岛海尔电冰箱有限公司;DHG-9240电热鼓风干燥箱:上海一恒科技有限公司;SZF-06脂肪测定仪:上海圣科仪器设备有限公司;TAXT质构仪:英国Stable System有限公司;ME204E分析天平:北京联合科仪科技有限公司;3nh便携式电脑色差仪:深圳市三恩时科技有限公司。
1.3.1 真空低温油炸脆枣工艺
工艺流程:灰枣清洗→沥干→去核→-20℃冷冻→真空低温油炸→离心脱油。
挑选脆熟期全红灰枣进行清洗、沥干表面水分去核,放入-20℃冰箱冷冻24 h,控制油炸时间、油炸温度、真空度进行油炸,油炸后脆枣在相同油炸真空度下300 r/min离心脱油。
1.3.2 单因素试验
为研究不同单因素对真空油炸脆枣的品质影响,选择不同油炸时间(10、20、30、40、50 min)、油炸温度(90、100、110、120、130℃)、真空度(0.07、0.08、0.09MPa)、脱油时间(1、3、5、7、9 min),以水分含量、含油量、硬度、色度值及感官评分为考察指标,筛选真空油炸脆枣最佳工艺参数。其中,为确保真空度参数误差小于0.005 MPa,根据真空油炸设备真空度实际控制区间,选择可以稳定控制的0.07、0.08、0.09 MPa。
1.3.3 响应面试验优化真空低温油炸工艺
在单因素的基础上,选取油炸时间(A)、油炸温度(B)、真空度(C)、脱油时间(D)4个因素作为自变量,以油炸脆枣的含油量(R1)和感官评分(R2)作为因变量,确定最佳真空低温油炸脆枣的制备工艺。试验因素及水平见表1。
表1 真空油炸工艺条件因素与水平
Table 1 Factors and levels in vacuum frying process conditions
水平因素A油炸时间/min D脱油时间/min-1 30 110 0.07 1 B油炸温度/℃C真空度/MPa 0 40 120 0.08 3 1 50 130 0.09 5
1.3.4 水分的测定
根据GB 5009.3—2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》[24]进行测定。
1.3.5 脂肪的测定
根据GB 5009.6—2016《食品安全国家标准食品中脂肪的测定》[25]进行测定,结果以干基计。
1.3.6 色泽的测定
采用色差仪进行色泽测定。参数模式为“L*、a*、b*”,测量孔径:φ4 mm。其中,L* 表示亮度,a* 为红绿指数,b*为黄蓝指数。
测定方法:打开色差仪开关预热30 min,安置好白板进行自动黑白板校正。将仪器垂直平整放置在物体表面,按下测量键进行测定,取其平均值,本试验选择L*和a*进行比较。枣皮色差测定:将仪器测量端口靠近枣皮表面,在垂直于核的赤道线测定3个点,记录数据。
1.3.7 硬度的测定
采用TAXT质构仪对油炸脆枣进行质构测定,探头选用HDP/BSW,测试条件:测前、测中、测后速度分别为 1、3、1 mm/s,应变 60% ,触发力 5 g,每项测试测定10次,为减少误差,去除数据中的最大值和最小值,取其平均值。
1.3.8 感官评价
感官评分为外观、色泽、香气、口感4个评价项目分值乘以权重之和,其中各指标权重为色泽30% 、外观20% 、香气20% 、口感30% 。由10名食品专业人员对油炸脆枣进行感官评分,具体感官评价标准见表2。
表2 感官评分标准
Table 2 Sensory scoring criteria
项目 评价标准 分值色泽 枣皮呈现枣红色,枣内部色泽均匀,呈金黄色 >80枣皮呈现枣红色、枣内部焦黄色 60~80枣皮表面焦糊、枣内部黄褐色 <60外观 表面有光泽、颗粒平滑饱满膨化度好 >80表面有光泽、颗粒饱满、枣皮略有皱缩 60~80枣皮表面皱缩严重膨化度较差 <60香气 淡淡的油脂香气以及鲜枣特征清香 >80具有油炸食品的油脂香气、鲜枣的香气不浓郁 60~80油脂味浓郁、焦糊味明显 <60口感 酥脆,咬合易断、口感丝滑、酸甜适中 >80酥脆、口感略干、后味略苦 60~80口感坚硬且焦苦味浓郁 <60
每个试验至少重复3次。数据处理、折线趋势图、响应面图由 Design Expert 8.0.6.1、Excel、Origin 绘制,SPSS25进行方差分析。
2.1.1 油炸时间对脆枣品质的影响
油炸时间对水分含量和含油量的影响见图1。
图1 油炸时间对水分含量和含油量的影响
Fig.1 Effect of frying time on moisture and oil content
不同小写字母表示差异显著,P<0.05。
油炸是一个传热和传质共存的复杂现象[17],油脂作为传热介质,将热量传递至物料内部,同时脂肪也被物料吸附于表面,并逐渐渗透至物料内部。由图1可知,随着油炸时间的延长,水分含量逐渐下降,物料含油量逐渐增加。其中油炸时间在前30 min内,水分含量曲线斜率较大,物料水分含量下降速率较快,超过40 min后,水分含量达到10% 以下,水分下降速率趋于平稳。这主要是因为真空低温油炸前期,物料内部主要以自由水形成冰晶的升华为主,水分快速脱除。随着油炸时间继续延长,物料内部结合水继续扩散,水分下降速率明显减弱。而在物料含油量方面,随着油炸时间的延长,水分不断升华后,油脂逐渐进入水分散失留下的多孔结构,含油量随之增加。物料的含油量随油炸时间的增加而增加的结果与俞琳等[26]的研究结果保持一致。油炸时间对硬度、色度值及感官评分的影响见图2。
图2 油炸时间对硬度、色度值及感官评分的影响
Fig.2 Effect of frying time on hardness,color value and sensory score
不同小写字母表示差异显著,P<0.05。
油炸过程中不仅有水分的下降和脂肪的增加,同时也伴随物料组织软化、表面结构皱缩等现象。由图2可知,在较短的油炸时间内,仅能脱除物料部分水分,主要是因为去核整枣与油接触面积不大,且有枣皮阻隔,水分不易散失,当油炸时间为10 min时,物料硬度仅为6.19 N。油炸30 min时,硬度为37.39 N,口感偏软,a*值最大为31.96,色泽暗红。油炸前30 min,L*值逐渐降低,产品色泽明亮度降低,同时大量油脂附着表面,带来软且油腻的口感,感官评分较低。随着油炸时间的延长,脆枣组织逐渐脱水硬化,去核整果硬度增加,感官评分最高达87.6。油炸时间超过40 min后,硬度持续增加,过长的油炸时间引起脆枣的苦味、焦糊味以及硬度的增加,硬度最大为56.08 N,导致感官评分下降。由此,确定真空低温油炸时间为40 min对后续工艺参数进一步筛选。
2.1.2 油炸温度对脆枣品质的影响
油炸温度对水分含量、含油量的影响见图3。
图3 油炸温度对水分含量、含油量的影响
Fig.3 Effect of frying temperature on moisture and oil content
不同小写字母表示差异显著,P<0.05。
油炸温度越高,传热速度越快,水分散失速率也越快[27]。水分脱除产生的孔洞,为油脂吸收提供通道[28]。由图3可知,随着油炸温度的升高,物料水分含量整体呈下降趋势,当油炸温度超过120℃时,水分含量降至10% 以下。而当油炸温度为130℃时,过高温度造成物料表面组织结构失水形成硬壳,水分散失速率下降,导致物料水分含量略有升高,经方差分析,在120、130℃两个油炸温度下水分含量差异不显著。在相同油炸时间下,物料含油量随着油炸温度的升高而增加。当油炸温度在90℃~110℃范围内,曲线斜率大,油脂进入水分散失留下的孔隙,油脂含量迅速增加。油炸温度达到120℃时,水分基本脱除,吸油速率变缓,含油量曲线趋于平稳,此时物料水分含量为7.72% ,含油量17.69% 。油炸温度对硬度、色度值及感官评分的影响见图4。
图4 油炸温度对硬度、色度值及感官评分的影响
Fig.4 Effect of frying temperature on hardness,color value and sensory score
不同小写字母表示差异显著,P<0.05。
油炸温度是影响油炸食品品质的重要因素之一。由图4可知,油炸脆枣的硬度随油炸温度的升高而呈现增加的趋势。油炸温度越高,物料中水分脱除速率越快,组织结构硬度越大。当油炸温度为130℃时,硬度最高达79.96 N。油炸温度为110℃时,具有软硬适中、较好的口感,硬度为42.44N,感官评分为89.4。当油炸温度超过110℃时,脆枣表面糊化,色度值均有下降趋势,枣皮呈现红褐色,果肉颜色暗淡。这主要是因为枣中的糖类遇高温发生焦糖化和美拉德反应产生类黑精物质[29],使脆枣的颜色加深以及出现明显焦糊的苦味现象[30-32],而枣中苦味物质的形成与处理时间和温度有关[33],且适合的油炸温度可使脆枣具有烘焙香气[34]。综上,选择110、120、130℃进行后续试验。
2.1.3 油炸真空度对脆枣品质的影响
真空度对水分含量和含油量的影响见图5。
图5 真空度对水分含量和含油量的影响
Fig.5 Effect of vacuum level on moisture and oil content
不同小写字母表示差异显著,P<0.05。
真空度影响水和油的沸点,较高的真空度水分脱除速率快。由图5可知,当真空度在0.07MPa~0.09 MPa范围内曲线斜率较大,水分含量下降速率快。较高真空度更易形成多孔结构[35],同时油脂也更容易进入物料内部,使物料的含油量增加。真空度为0.09 MPa时,物料含油量最高为17.48% 。真空度对硬度、色度值及感官评分的影响见图6。
图6 真空度对硬度、色度值及感官评分的影响
Fig.6 Effect of vacuum level on hardness,color value and sensory score
不同小写字母表示差异显著,P<0.05。
由图6可知,当真空度小于0.07 MPa时,水分没有完全脱除,水分含量高,物料内部未熟化,硬度低,没有达到酥脆的口感,感官评分低。随着真空度的继续升高,硬度逐渐增加,L*值逐渐降低,a*值升高。当真空度为0.09 MPa时,硬度最大可达51.77 N,a*值最大达到29.42,综上,较低的真空度不利于产品的感官,尤其是口感的酥脆程度。综合考虑,选择大于0.07 MPa的真空度以期获得脆枣较好的品质。
2.1.4 脱油时间对脆枣品质的影响
脱油时间对水分含量和含油量的影响见图7。
图7 脱油时间对水分和含油量的影响
Fig.7 Effect of de-oiling time on moisture and oil content
不同小写字母表示差异显著,P<0.05。
在脱油过程中,保持与油炸过程相同的真空度进行脱油工艺。研究表明,在较高的真空度下,离心过程更有利于脱除组织结构油脂和表面渗透油脂,降低物料含油量。由图7可知,在密闭的油炸条件下,油炸仓内存在水蒸气,在脱油过程物料吸湿,使得物料中水分含量有差异。由于物料随着脱油时间的延长,离心脱除枣表面吸附油脂和组织结构油脂,物料含油量有下降的趋势,当脱油时间分别为5、7 min时,物料含油量变化不显著。脱油时间对硬度、色度值及感官评分的影响见图8。
图8 脱油时间对硬度、色度值及感官评分的影响
Fig.8 Effect of de-oiling time on hardness,color value and sensory score
不同小写字母表示差异显著,P<0.05。
由图8可知,在真空条件下进行脱油工艺,随着脱油时间的延长,对a*值、b*值没有显著影响,L*值有下降的趋势,由于密闭条件下,油炸仓内存在水蒸气且温度较高,对枣的色泽有一定影响。综合含油量和感官评分结果,选择脱油时间1、3、5 min对后续优化方案进行优化。
低温真空油炸条件对油炸脆枣的含油量、硬度、感官评分等有较大影响,需要进一步试验进行工艺的优化。优化工艺采用Box-Behnken设计原理,以油炸时间(A)、油炸温度(B)、真空度(C)、脱油时间(D)为自变量,含油量(R1)、感官评分(R2)为响应值进行响应面优化分析,结果见表3、表4、表5。
表3 响应面试验设计及结果
Table 3 Response surface test design and results
序号 A油炸时间/min B油炸温度/℃C真空度/MPa D脱油时间/min含油量/% 感官评分1 30 110 0.08 3 16.62 80.4 2 50 110 0.08 3 17.62 82.7 3 30 130 0.08 3 17.87 82.4 4 50 130 0.08 3 17.67 80.1 5 40 120 0.07 1 16.74 85.4 6 40 120 0.09 1 17.33 87.5 7 40 120 0.07 5 15.58 84.1 8 40 120 0.09 5 16.93 89.3 9 30 120 0.08 1 16.53 85.5 10 50 120 0.08 1 17.06 82.5 11 30 120 0.08 5 14.07 85.3 12 50 120 0.08 5 17.23 80.1 13 40 110 0.07 3 15.36 87.6 14 40 130 0.07 3 16.82 82.5 15 40 110 0.09 3 17.52 91.2 16 40 130 0.09 3 17.89 82.3 17 30 120 0.07 3 15.42 83.1 18 50 120 0.07 3 17.16 80.4 19 30 120 0.09 3 16.51 84.1 20 50 120 0.09 3 17.93 83.2 21 40 110 0.08 1 16.98 88.0 22 40 130 0.08 1 17.56 83.0 23 40 110 0.08 5 16.32 88.3 24 40 130 0.08 5 17.24 83.2 25 40 120 0.08 3 15.10 90.1 26 40 120 0.08 3 15.16 89.9 27 40 120 0.08 3 15.30 88.3 28 40 120 0.08 3 16.87 89.7 29 40 120 0.08 3 15.21 91.0
表4 含油量的方差分析
Table 4 ANOVA of oil content
方差来源 平方和 自由度 均方 F值 P值模型 24.68 14 1.76 4.95 0.002 5**A油炸时间 4.88 1 4.88 13.7 0.002 4**B油炸温度 1.79 1 1.79 5.02 0.041 8*C真空度 4.12 1 4.12 11.57 0.004 3**D脱油时间 1.94 1 1.94 5.46 0.034 8*AB 0.36 1 0.36 1.01 0.331 7 AC 0.026 1 0.026 0.072 0.792 5 AD 1.73 1 1.73 4.86 0.044 8*BC 0.3 1 0.3 0.83 0.376 5 BD 0.029 1 0.029 0.081 0.779 9 CD 0.14 1 0.14 0.41 0.534 5
续表4 含油量的方差分析
Continue table 4 ANOVA of oil content
注:*表示影响显著(P<0.05);**表示影响极显著(P<0.01)。
方差来源 平方和 自由度 均方 F值 P值A2 2.46 1 2.46 6.9 0.019 9*B2 7.68 1 7.68 21.57 0.000 4**C2 1.98 1 1.98 5.57 0.033 3*D2 0.8 1 0.8 2.24 0.156 8残差 4.98 14 0.36失拟项 2.71 10 0.27 0.48 0.843 6纯误差 2.27 4 0.57总和 29.67 28 R2=0.832 0 R2Adj=0.663 9
表5 感官评分的方差分析
Table 5 ANOVA of sensory scores
注:*表示影响显著(P<0.05);**表示影响极显著(P<0.01)。
方差来源 平方和 自由度 均方 F值 P值模型 304.26 14 21.73 7.31 0.000 3**A油炸时间 11.6 1 11.6 3.9 0.068 3 B油炸温度 50.84 1 50.84 17.09 0.001**C真空度 17.52 1 17.52 5.89 0.029 3*D脱油时间 0.21 1 0.21 0.072 0.792 7 AB 5.29 1 5.29 1.78 0.203 6 AC 0.81 1 0.81 0.27 0.609 9 AD 1.21 1 1.21 0.41 0.533 9 BC 3.61 1 3.61 1.21 0.289 2 BD 0.002 5 1 0.002 5 0.000 841 0.977 3 CD 2.40 1 2.40 0.81 0.38 4 A2 191.49 1 191.49 64.39 <0.000 1**B2 47.14 1 47.14 15.85 0.001 4**C2 16.01 1 16.01 5.38 0.036*D2 12.41 1 12.41 4.17 0.060 4残差 41.64 14 2.97失拟项 37.84 10 3.78 3.98 0.097 5纯误差 3.8 4 0.95总和 345.89 28 R2=0.879 6 R2Adj=0.759 2
利用Design Expert 8.0.6.1对试验结果进行多元回归拟合,得到含油量(R1)和感官评分(R2)的回归方程:R1=15.53+0.64A+0.39B+0.59C-0.40D-0.30AB-0.080AC+0.66AD-0.27BC+0.085BD+0.19CD+0.62A2+1.09B2+0.55C2+0.35D2;R2=87.86-0.98A-2.21B+1.02C-0.19D-1.17AB+0.43AC-0.57AD-0.20BC-0.025BD+0.63CD-4.57A2-1.59B2-0.66C2-0.20D2。
由表4~表5可知,响应值R1含油量回归模型的P值小于0.01,失拟项0.843 6大于0.05,响应值R2感官评分回归模型的P值小于0.05,失拟项大于0.05,两个模型具有良好的适应性。一般,R2越接近1,拟合的经验模型越好,含油量和感官评分的R2分别为0.832 0和0.879 6,拟合度良好。由表4含油量方差分析可知,一次项的油炸时间和真空度对含油量影响极显著(P<0.01),油炸温度和脱油时间对含油量影响显著(P<0.05),油炸时间对含油量的影响最大,其次为真空度、脱油时间和油炸温度。由表5感官评分的方差分析可知,一次项的油炸温度对感官评分的影响极显著(P<0.01),真空度对感官评分影响显著(P<0.05),油炸温度对感官评分的影响最大,其次为真空度、油炸时间、脱油时间。各因素对含油量和感官评分的交互作用曲面见图9和图10。
图9 各因素对含油量的交互作用
Fig.9 The interaction of factors on oil content
图10 各因素对感官评分交互作用
Fig.10 The interaction of factors on sensory scores
从图9和图10可以看出,各因素对油炸脆枣的含油量和感官评分影响明显,油炸时间越长,油炸温度越高,真空度越大,脆枣的含油量越大。油炸脆枣的工艺优化应选择含油量低,感官评分高的条件作为最优组。根据响应面预测得到最优条件为油炸时间37.28 min、油炸温度116.59℃、真空度0.08 MPa、脱油时间3.83 min。为验证响应面试验预测结果的可靠性,考虑设备及试验环境条件,修正油炸工艺条件:油炸时间40 min、油炸温度115℃、真空度0.08 MPa、脱油时间4 min。根据修正油炸条件,油炸的脆枣含油量为(16.23±0.18)% ,感官评分为88.7。预测含油量为16.08% ,感官评分90.6,含油量和感官评分的相对偏差为0.93% 和2.09% 。
通过单因素和响应面试验对真空低温油炸脆枣进行工艺优化,确定油炸时间、油炸温度、真空度、脱油时间4个因素对脆枣水分、含油量、质构、感官评分的影响。通过对含油量、感官评分进行回归模型分析,得出真空低温油炸脆枣的最佳工艺条件,油炸时间40 min、油炸温度115℃、真空度0.08 MPa、脱油时间4 min。经工艺优化的脆枣具有淡淡的油脂香气以及保留了鲜枣的清新酸甜的口感,测得脆枣含油量(16.23±0.18)% ,感官评分88.7。
油炸前鲜枣经冷冻处理,能保持较好的组织形态,油炸后果型饱满,皱缩不明显,后期可针对不同冷冻前处理对油炸脆枣果型变化进行系统研究,进一步完善真空低温油炸脆枣前处理工艺,对以鲜枣为原料的休闲食品开发具有重大意义。
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