真空油炸又叫低温油炸，是国际上广泛应用的一种食品加工技术。在真空缺氧状态下进行食品熟化、脱水，可减少加工过程中食品与氧气的接触而降低氧化，避免食品氧化给人体健康带来的危害；在负压状态下以油为传热媒介，通过沸点降低而使食品内部的水分（自由水和部分结合水）急剧蒸发，促使组织形成疏松多孔的结构，赋予食品酥脆口感[1]。在真空、油温低的情况下，可避免高温油炸所带来的含油量高、色泽变化大及食品营养损失高的情况出现。
真空油炸技术在上世纪60年代末、70年代初被提出，真空油炸装置的雏形是在1972年由Moore公开的一篇专利中报道的，其是真空油炸技术发展的开端，也是走进大众视线的预告[2]。1977年日本学者公开了关于真空油炸香蕉脆片设备和工艺的专利（No.28865），但当时该设备生产的产品存在着脂肪含量太高、产品品质较差等诸多问题[3]。1983年和1985年日本学者相继对真空油炸设备进行改进并对专利（No.183048/1983和No.92718/1985）进行了公开，不仅改善了真空油炸设备，还优化了真空油炸后产品的脱油工序，但产品仍存在皱缩、变形等问题[4]。此后随着技术水平的提高，真空油炸技术开始正式得到应用。1989年Imai[5]在专利（US4828859）中提出，果蔬经过预处理后再进行真空油炸可以提高果蔬产品品质、降低含油率。自此，真空油炸技术因油炸原料多样及其独特的油炸工艺，引起世界各地学者进一步地广泛深入研究和开发。
在油炸食品加工过程中，油脂含量是油炸食品质量优劣的重要考核指标，这与消费者日渐趋于追求更健康和低脂的产品趋势相矛盾[6]。事实上，目前的营养建议是控制总膳食脂肪，包括反式脂肪酸和饱和脂肪酸。特别是饱和脂肪酸，被认为是对人体健康有重大不利影响的主要因素之一，其可引发冠心病、糖尿病、高血压等慢性疾病[7]。然而研究表明，反式脂肪酸对人体健康的危害更大，世界卫生组织建议居民限制反式脂肪的摄入量，《中国居民膳食指南》推荐每日烹饪油摄入量应控制在25 g～30 g[8]。反式脂肪酸在加热或高温油煎炸时浓度会升高，一些营养物质在高温（通常在160℃～180℃）油炸过程中还会发生降解，同时生成有毒有害物质[9]。人体摄入的饱和脂肪酸和反式脂肪酸大部分来自油炸食品，因此通过食用更健康的低脂食品来改变人们的脂肪摄入量成为可能[10]。因此，低脂食品产品正在食品行业中发挥着举足轻重的作用[11]。
目前，食品工业仍在寻找更多适合低脂油炸食品开发的方法控制食品中的脂肪含量，在保持其营养特性的同时，还可赋予油炸食品所需的品质特性。本文旨在为研发人员提供更多适合低脂油炸食品开发的理论、技术和方法的参考。
1 影响产品品质的因素
1.1 成熟度、食物表面积和粗糙度对产品品质的影响
Ayustaningwarno等[12]研究了芒果成熟度对真空油炸芒果脆片质量的影响，结果表明，未成熟的芒果脱水速率比成熟的快，在110℃和120℃条件下前者油炸后硬度更高，其脆片的油脂含量也较高。不同成熟阶段芒果油炸前的总抗坏血酸和β-胡萝卜素没有差异，但未成熟芒果油炸后的总抗坏血酸含量较高。未成熟芒果的颜色变化更容易受到油炸温度和时间的影响。综合考虑质量参数，真空油炸生芒果的最佳油炸温度为100℃，油炸时间为20 min。Ghaderi等[13]研究表明，随着马铃薯条表面积与体积比的增加，会更大程度影响马铃薯条水分和油含量的变化。李鹏飞等[14]研究了红枣切片厚度对真空油炸红枣脆片的感官品质影响，发现加工条件相同的情况下，当切片过薄时，产品不易咀嚼，口感欠佳；切片过厚时，枣片内的水分被纤维锁住，难以排出，使得产品粘牙，脆度不佳。当切片厚度在3 mm～5 mm，所得产品外观规整，酥脆可口。Moreno等[15]研究了土豆淀粉或小麦面粉类油炸产品的表面粗糙度与吸油量之间的关系，使用扫描激光显微镜观测油炸产品的表面，并通过面积分析进行表征，得出表面粗糙度越高的产品吸油量越多的结论，此结论仅限于性质类似的产品（麸质或土豆淀粉类产品）。
1.2 真空油炸参数对产品品质的影响
Mariscal等[16]研究了真空油炸参数对苹果脆片质量特性的影响，发现脆片质量参数（水分、含油量、颜色、断裂力）与加工条件（油炸方法、预处理、时间和温度）之间存在高度相关性。在恒定的热驱动力（等效热驱动力是油炸过程中不同压力下油温和水沸点之间的恒定差值）下（ΔT=60℃），真空油炸苹果脆片的吸油量比传统油炸苹果脆片减少了50%，且液体（油/水）的沸点随压力的变化而变化。王强等[17]针对油炸温度对真空油炸猕猴桃脆片品质的影响进行研究，发现猕猴桃脆片水分含量随油温的升高呈现先升高后降低，再升高的趋势（90℃时水分含量最低）；破碎力随油炸温度的升高呈现先增大后减小的趋势（100℃时破碎力最高）；在100℃下芳香性敏感的传感器响应值最高，缺陷型指标的响应值最低。最后结合水分含量、含油率、色泽、质构的变化，并以挥发性成分为主要质量参数得出结论：真空油炸猕猴桃在100℃下品质最佳，适合工业生产。王文成等[18]发现，油炸时间、温度和脱油时间对真空油炸山药脆片的含油率和感官评分有明显影响。山药脆片的含油量随着油炸温度和时间的增加而升高，随着脱油时间的延长而降低；感官评分随油炸温度、时间和脱油时间的增加呈现先升高后降低的趋势，最优工艺确定为山药片厚度6 mm、汽蒸5 min、油炸温度95℃、油炸时间5 min 40 s、脱油时间3 min 43 s。
1.3 油炸前后处理方式对产品品质的影响
在油炸之前，需要进行一些预处理，如热烫、冷冻、预干燥等。Maity等[19]发现预处理方法在去除水分、产品水分含量、含油量、脂肪分布、产量等方面发挥着作用。Zhang等[20]研究了部分干燥、部分干燥+冷冻和冷冻对真空油炸木瓜片的物理性质、化学结构和感官质量的影响（100℃、13.33 kPa）。与其他样品相比，部分干燥预处理样品的吸油率降低了19.61%，同时保留了更高的总酚含量（394.07 mg/100 g没食子酸）。与对照相比，冷冻预处理保留总黄酮、类胡萝卜素和抗氧化活性的效果更好，冷冻预处理样品的颜色、酥脆度、味道、口感、外观和整体可接受性更好。Moreira等[21]发现，与未离心的薯片相比，真空油炸并离心（750 r/min、40 s）后的真空油炸薯片的吸油率可降低77%。Dueik等[22]的研究也有相似的结论，即与未离心的切片相比，离心（400 r/min、2 min）的真空油炸苹果和胡萝卜切片的吸油量分别减少35%和70%。
2 产品品质属性变化
2.1 颜色变化
油炸过程中食物颜色变化的主要原因是非酶褐变（美拉德反应和焦糖化）和天然色素（叶绿素、类胡萝卜素、番茄红素等）的热降解。高温导致非酶褐变反应的发生，不仅发生在还原糖和氨基酸之间，也可能发生在抗坏血酸、脱氢抗坏血酸（即氧化抗坏血酸）或抗坏血酸氧化的其他降解产物之间，从而导致美拉德型褐变反应。Dueik等[23]发现土豆和苹果片在98℃真空油炸后保留了约95%的初始抗坏血酸，常压油炸的保留率却要低得多。在160℃和180℃油炸时，抗坏血酸保留率分别为初始含量的50%和40%。在真空油炸过程中，还需要对其他天然抗氧化剂（如倍他林）的保留进行研究。真空油炸时，油炸温度较低（＜100℃）且没有空气，可防止食品表面的酶促褐变。Da Silva等[24]研究了真空和常压油炸果蔬中类胡萝卜素的保留情况，结果表明，真空油炸绿豆、芒果片和甘薯片中的最终类胡萝卜素总量分别比常压油炸的高18%、19%和51%。类似地，Dueik等[25]发现真空油炸胡萝卜片中α-胡萝卜素和β-胡萝卜素的保留率接近90%，而常压油炸的保留率低于36%。
通常，食物颜色的变化是根据L*值（亮度）的变化来测量的，其范围为0～100，a*值（红绿）和b*值（蓝黄）色度坐标的变化范围均为-120～120。L*值、a*值和b*值颜色坐标用于表现颜色的均匀分布情况，因为它们与人类对颜色的感知关系非常密切。油炸条件（时间、温度和压力）和油炸原料的成分是导致褐变的主要因素。L*值被认为是食品油炸行业的关键参数，因为它与食品材料中的非酶褐变有关。在高温下，还原糖和氨基酸之间的反应以及糖分子之间的反应均会导致食品中的非酶褐变。此外，抗坏血酸、脱氢抗坏血酸和其他降解反应产物之间的相互作用也会导致褐变[26]。褐变还与a*值（红绿色度）有关，该色度在常压油炸中明显增加，但真空油炸对其影响不大。Ravli等[27]研究发现，油炸温度从120℃升高到140℃对真空油炸甘薯片的b*值没有明显影响。Zhu等[28]发现，叶绿素降解对预处理真空油炸豌豆的a*值和b*值有很大影响，其中，a*值随叶绿素的降解而降低，b*值随叶绿素的降解而增加。a*和b*值之间的相关性更足以说明产品的热颜色变化与类胡萝卜素和番茄红素的损失有关。
2.2 风味变化
水果和蔬菜营养丰富，但对高温处理敏感。传统的高温油炸会导致营养物质降解，从而使食物失去其天然的颜色和风味。真空油炸水果和蔬菜，如土豆、猕猴桃和大红枣，由于真空油炸氧化条件低，油炸温度极低，与传统油炸的水果和蔬菜零食相比，能够更好地保持其自然属性，可在一定程度上保留它们的天然风味。Sobukola等[29]研究了真空油炸与传统油炸对小麦淀粉和麸质类零食感官特性的影响，与常压油炸相比，真空油炸的小麦淀粉和麸质类零食整体质量（包括感官颜色和风味）得到明显提高，真空油炸零食具有低油性和广受欢迎的感官特征。Troncoso等[30]研究了真空和常压油炸对预处理土豆片感官特性的影响，与常压油炸相比，真空油炸薯片整体质量（包括感官颜色和风味）得到明显提高。Dueik等[25]研究发现，真空油炸工艺的低氧和少油条件，在极大程度上保留了新鲜水果和蔬菜的天然风味，产品的感官风味还会因预处理方法的不同而得到改变。
2.3 质构变化
质构是油炸食品的一个重要感官属性，其会影响消费者对食物的偏好。Moyano等[31]发现，水果和蔬菜在油炸后的质构与初始原料内部的特性高度相关，如细胞大小、表面积、体积、比重、淀粉含量和果胶含量。在油炸过程中，由于初始原料发生一些物理、化学变化，使食物获得了特定的质构。当食物被油炸时，其会发生一系列的物理变化，如硬化、收缩和膨化，这些变化在油炸过程中是相互关联的。油炸后的水分含量对产品的脆度和整体质地的形成起着重要作用。与传统的油炸不同，真空油炸产品的水分含量会明显降低。在真空油炸过程中，水分从内部更快地迁移到食品表面并蒸发，由于食品组织的碰撞导致产品收缩，形状改变。在油炸的初级阶段，水分在食物中的流动是由于蒸发，这会导致产品浸湿、富有弹性和淀粉糊化。当淀粉颗粒在低湿度下受热时，会发生糊化，使油炸产品具有特定的质构[32]。油炸产品的结构特性是微观结构变化的结果。结构越牢固，变形时越容易折断，并会发出清脆的断裂声音。硬度通常与淀粉膨胀和糊化以及细胞壁和中间片层果胶物质的稳定性有关。有人提出，快速脱水可减少淀粉膨胀，因此，细胞壁不会出现普通烹饪过程中的破裂现象。Bouchon等[33]利用热台视频显微镜实时观察了在油中加热期间马铃薯细胞和淀粉颗粒的几何变化。通过观察发现在70℃～80℃时，细胞和淀粉颗粒的面积和形状开始变化，但此温度不会对细胞结构造成重大损害，这与Costa等[34]和McDon-ough等[35]的研究结果相似。Maity等[36]研究发现，亲水胶体预处理增加了真空油炸菠萝蜜片的断裂力。他们还发现，增加亲水胶体浓度同时会增加菠萝蜜切片的断裂力，而断裂力与脆度呈反比，断裂力越高，切片的脆度越低。
2.4 营养成分变化
真空油炸的突出优点是低温（＜100℃）、少氧以及内部压力较低（＜7 kPa），应用于果蔬类零食产品生产中可以更好地保留营养成分和产品特性[37-39]。水果和蔬菜中含有大量的天然抗氧化剂，在这些天然抗氧化剂中，抗坏血酸、类胡萝卜素、β-半乳糖和花青素等，可以作为自由基清除剂，预防人类慢性病[40]。花青素是水果和蔬菜中最丰富的天然抗氧化剂成分，其在有氧或高温下容易降解。Da Silva等[24]研究了真空油炸过程中薯条的花色苷的稳定性，发现真空油炸薯条的最终花青素含量比常压油炸薯条高60%，真空油炸绿豆、芒果片和甘薯片中的最终类胡萝卜素总量分别比常压油炸处理的高18%、19%和51%。
油炸过程中的时间和温度是影响油炸产品营养的最重要因素[41]。真空油炸中的气压远低于大气水平，可延缓油的吸收、变色以及维生素和其他植物化学物质的损失。工艺参数的优化对于保持油炸食品的营养属性非常重要。Diamante等[42]发现，当在80℃下真空油炸50 min，猕猴桃的抗坏血酸损失最少。在另一项研究中，Diamante等[43]发现，在80℃下，将猕猴桃切片热风干燥至最终含水量为17%时，不会造成抗坏血酸含量的明显损失。Maity等[44]研究表明，菠萝蜜切片在80、90℃和100℃真空油炸30 min后，类胡萝卜素的损失率分别为33%、57%和90%。然而，对于总酚和黄酮类化合物，在80、90℃和100℃下煎炸30 min，损失率分别为53%、69%和77%以及32%、45%和67%。
2.5 脂肪含量变化
在油炸食品的特性中，油脂的含量被认为是导致特定健康问题的关键因素。传统工艺油炸产品的含油率约为35%～45%[45]。而且，经常食用高油脂食物可能会增加患心血管疾病的风险。为了降低不同食品中的最终含油率，人们进行了各种尝试。在油炸之前，需要进行一些预处理，如热烫、渗透、冷冻、预干燥等。预干燥通常用于降低最终油炸产品中的含油量。Pedreschi等[46]研究发现，油炸预先干燥过的土豆片，其吸油率降低，脆度明显增加。冷冻是另一种降低初始含水量和保持初始特征的预处理方法，Albertos等[47]发现，使用预先冷冻的胡萝卜片，油炸后具有更多的微孔结构，并会伴随微观结构的改变。结果表明，在油炸前冷冻可增加脆度值，不利于油炸胡萝卜片的吸油，并能够改善其感官特性和抗氧化能力。
表面结构的变化是真空和常压油炸产品之间的主要区别之一。Dueik等[22]研究了真空和常压油炸对马铃薯、胡萝卜和苹果片质地的影响及其与含油量的关系。在油炸过程中，油炸原料孔径随着压力的增加而增加。常压油炸样品吸油量最高，小孔隙比例较大，而真空油炸产品的孔隙比例较小，但直径较大。他们还发现了孔径和毛细管力之间的反比关系，较小的孔径导致较高的毛细管力，从而导致常压油炸产品具有较高的吸油率。Van Koerten等[48]提出了对油炸过程中吸油机理的新解释，以炸薯条为例，发现水蒸气通过薯条外壳的孔隙进入油相。吸油机理的新解释为在油炸过程中，随着传热和水分蒸发速率的降低，孔隙中的压力逐渐降低，外壳逐渐变厚，这导致一些孔隙变得不活跃，油在毛细管压力的作用下被吸收到外壳中。所以，内部孔隙压力的降低会导致水蒸发速率的降低，从而导致孔隙失活，进而导致油的渗透。然而，Moreira等[21]研究表明，真空油炸过程中的加压是油进入产品孔隙的主要原因。真空油炸结束后要取出真空油炸产品，这时产品处于加压和冷却阶段，会加剧吸油过程。加压和冷却过程中，压力的突然增加和蒸汽冷凝使孔隙内的压力增加，迫使表面油通过水分蒸发形成的毛细管通道进入产品孔隙内部。
2.6 产品保质期变化
油炸食品在长时间的贮藏过程中，会由于油脂含量较高引起油脂氧化，从而导致产品劣变[49]，而且油脂氧化会产生自由基，使产品的营养价值降低。此外，油炸食品的其他理化指标也会发生变化，如酸价、过氧化值、水分和感官评价等[50]。真空油炸是油炸和脱水作用有机结合的技术，由于样品处于负压状态，在相对低氧的情况下进行食品加工，可以减轻甚至避免氧化作用所带来的危害。
近年来，国内外学者对真空油炸产品的货架期进行了研究。王为为[51]通过酸价和过氧化值2种模型对真空油炸莲子货架期进行预测，通过试验得到酸价的预测模型比过氧化值更加准确，在常温（26℃）下货架期为97 d。此外，发现油炸中使用的油其稳定性对油炸产品的贮藏特性也有一定影响。钟春艳等[52]通过测定油炸前后碘值、酸价和过氧化值，研究4种常用植物油（大豆油、菜籽油、花生油和玉米油）真空低温炸制豆腐泡的理化性质变化，结果表明，油炸后油的品质均有所降低，但玉米油变化较小，保存时间（或贮藏期）相对更长。Shyu等[53]研究了棕榈油、猪油和大豆油真空油炸胡萝卜片的稳定性（105℃、2 675 Pa），结果发现，过氧化值和酸价均随油炸时间的延长线性增加，酸价是常温油炸时的1/5；提高油炸温度（120℃），过氧化值的增加速率仍低于常压油炸；与常压油炸相比，真空油炸总极性化合物增加的速率至少低50%；真空油炸48 h后，大豆油中的总极性化合物含量比常压油炸低20%，而其他2种油中的总极性化合物含量比常压油炸低14%。
3 低温真空油炸技术存在的问题及未来研究方向
3.1 原料适应性问题及其未来研究方向
随着真空油炸时间的延长，水分的大量蒸发，有些产品的原料色泽和表面性状会向不好的方向变化，最终使产品品质变差，所以要进一步研究真空油炸产品原料的适应性并针对不同原料开发相应的技术，并通过研发排除一些不适用真空油炸的新鲜且含水量高的原料。
虽然真空油炸和普通油炸相比，色泽变化小，含油量明显降低，但真空油炸技术和产品仍存在一些缺点与不足，需进一步深化研究。
3.2 高油脂含量问题及其未来研究方向
水分蒸发促使油脂进入食物结构内部，造成产品含油量过高，与提倡的健康、低脂饮食理念相悖，使消费者难于接受，同时也会增加企业生产成本。所以要进一步研究真空油炸产品原料的适用性及针对不同原料开发相应的技术。
3.3 技术优化问题及其未来研究方向
已对适合真空油炸原料的特性（含水量、成熟度、食物表面积和粗糙度等）、真空油炸技术（真空度、油炸温度和时间）、油炸前预处理技术（热烫、冷冻、预干燥等）、油炸后处理技术（离心）和产品保存技术（保存温度和时间、油的稳定性）进行了广泛的研究，但应用这些技术生产出的一些产品质量仍不尽人意，需引入新技术加以提高。已经有研究将微波、高压、脉冲电场、超声波等新技术与真空油炸相结合以提高产品品质。为使产品在营养和感官属性方面得到更好的提升，未来要继续探索更多新型技术与真空油炸相结合，以提高真空油炸产品质量，生产出更多美味、健康的炸制食品，以满足市场需求。
3.4 工艺与品质问题及其未来研究方向
真空油炸技术已经发展多年，但仍缺乏对真空油炸食品加工工艺参数系统的研究，对真空油炸产品贮藏期和品质变化的研究也非常少，且真空油炸零食的现有研究缺乏消费者的感官评价数据，致使真空油炸产品在市场中所占比例较小。因此，需深化研究消费者对真空油炸产品感官评价数据，并将其作为在工业化规模生产中的参考依据，进一步深化真空油炸食品加工工艺参数的系统研究以及对大型连续真空油炸机器扩大生产线的研究开发，增加真空油炸产品在市场中所占份额。
4 结语
真空油炸由于其优于传统油炸而得到了广泛的应用。与传统油炸产品相比，真空油炸除了生产少油产品外，还可以减少营养损失和有毒化合物的生成。真空油炸水果和蔬菜产品保留了它们的自然属性，如颜色、风味和更好的质地。传统油炸仅限于加工少量的水果和蔬菜，然而，真空油炸为各种水果和蔬菜生产优质产品提供了机会。真空油炸水果和蔬菜有足够的空间用于开发增值产品。消费者对低脂食品和健康食品的需求不断增长，促使建立工业规模的真空油炸装置，生产健康油炸食品，以满足市场需求。随着真空低温油炸技术的发展与完善，相信会开发出更多的产品，真空油炸食品自身会越来越受到消费者的喜爱，成为市场新宠。
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