江連洲，朱 穎，陳惠惠，祁新華，周 艷，李 楊，隋曉楠，齊寶坤，王中江*

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150030）

大豆是世界第五大農(nóng)作物，含有豐富的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)，是糧食中唯一接近全價(jià)蛋白的作物[1-2]。東北是全國(guó)乃至全世界的大豆主產(chǎn)區(qū)，大豆播種面積約占全國(guó)大豆總面積的1/2，大豆資源豐富且品質(zhì)優(yōu)良。傳統(tǒng)豆制品中的油炸豆腐泡一直為人們所青睞。豆腐泡是一種漢族豆制食品，南方稱之為油豆腐，北方統(tǒng)稱為豆腐泡。傳統(tǒng)的制作工藝中油炸溫度在150 ℃以上就能得到理想的發(fā)泡效果。但隨著人們對(duì)綠色健康生活品質(zhì)的追求，常溫高壓油炸豆制品的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)流失嚴(yán)重、含油量過(guò)高、易焦糊、易產(chǎn)生致癌物質(zhì)等問(wèn)題也越來(lái)越受到人們的廣泛關(guān)注[3-4]。

傳統(tǒng)油炸技術(shù)的弊端嚴(yán)重阻礙豆制品工業(yè)化生產(chǎn)進(jìn)程，應(yīng)用新型油炸技術(shù)對(duì)于傳統(tǒng)豆制品的發(fā)展將具有重要意義。真空低溫油炸是在20世紀(jì)60年代發(fā)展起來(lái)的一種將油炸和脫水作用結(jié)合在一起的高新技術(shù)。通常來(lái)說(shuō)，油炸按照油炸壓力可分為常壓油炸、減壓油炸和高壓油炸3 類。而真空油炸是將樣品處于負(fù)壓狀態(tài)進(jìn)行食品加工，可以減輕甚至避免氧化作用（例如脂肪酸敗、酶促褐變和其他氧化變質(zhì)等）所帶來(lái)的危害[5-7]。與常壓油炸相比，真空油炸技術(shù)可以顯著地降低產(chǎn)品的脂肪含量，但產(chǎn)品的脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)仍在30%以上，口感有明顯的油膩味，影響產(chǎn)品的風(fēng)味和銷售[8-9]。

因此，為更有效地降低產(chǎn)品的脂肪含量，提高產(chǎn)品品質(zhì)，研究不同真空油炸的真空度、油炸溫度和油炸時(shí)間對(duì)豆腐泡的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)以及感官評(píng)分的影響[10]。在此基礎(chǔ)上通過(guò)質(zhì)構(gòu)分析（texture profile analysis，TPA）模擬口腔咀嚼運(yùn)動(dòng)對(duì)傳統(tǒng)油炸豆腐泡與真空低溫油炸豆腐泡的性質(zhì)區(qū)別，并通過(guò)掃描電鏡分析二者微觀結(jié)構(gòu)上的差異，從而證明該油炸工藝的優(yōu)化結(jié)果有利于大豆加工工業(yè)的發(fā)展方向。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

東北大豆、大豆色拉油 市售。

真空油炸設(shè)備 無(wú)錫南豐輕化設(shè)備有限公司；干燥箱上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠；SZC-B脂肪測(cè)定儀 上海纖檢儀器有限公司；TA-XT2i質(zhì)構(gòu)分析儀 英國(guó)Stable Micro System公司；分析天平 北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；SU8020掃描電鏡 日本Hitachi公司。

1.2 方法

1.2.1 豆泡的制作

根據(jù)盧義伯等[11]的方法進(jìn)行豆腐泡的制作：原料→浸泡→水洗→磨制分離→煮漿→點(diǎn)漿靜置→凝固成型→切塊→真空油炸→離心脫油。

挑選顆粒飽滿、表面光滑的大豆，按料液比1∶4（g/mL）添加泡豆水（水溫20～25 ℃的弱堿水）浸泡6～8 h；將浸泡好的大豆用水清洗干凈，去除浮皮和雜質(zhì)，降低泡豆的酸度；用磨漿機(jī)磨制水洗好的大豆，磨制時(shí)每千克大豆加入55～65 ℃的熱水3 000 mL左右；煮漿使蛋白質(zhì)發(fā)生熱變性，煮漿溫度為98～100 ℃，煮沸并保持6～8min；向煮沸的豆?jié){中加入鹽鹵（MgCl2），并輕輕攪勻，放入成型箱內(nèi)靜置15 min成型；將凝固后的豆腐切成5～7 cm小正方形，在真空度0.080～0.095 MPa、（90±10）℃低溫條件下油炸6～12 min；油炸后的豆腐泡在真空度不變條件下，400 r/min離心脫油3～5 min即為成品[12]。

1.2.2 單因素試驗(yàn)

為考察各因素對(duì)真空低溫油炸豆腐泡品質(zhì)的影響，選擇主要的影響因素包括油炸時(shí)間、油炸溫度、真空度、物料量、脫油時(shí)間等，篩除不可控因素，選擇其中對(duì)真空油炸豆腐泡品質(zhì)影響顯著的3 個(gè)因素，即油炸時(shí)間、油炸溫度及真空度，優(yōu)化豆腐泡工藝[13-14]。所有試驗(yàn)進(jìn)行3 次，結(jié)果取3 次平均值。

表1 豆腐泡優(yōu)化工藝單因素試驗(yàn)因素與水平Table 1 Coded levels and corresponding actual levels of factors used in one-factor-at-a-time design

1.2.3 響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化真空低溫油炸工藝

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，通過(guò)Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)，選定油炸時(shí)間、油炸溫度、真空度3 個(gè)因素作為目標(biāo)變量，試驗(yàn)因素及水平見(jiàn)表2，確定真空低溫油炸豆腐泡的最佳制備工藝[15]。

表2 響應(yīng)面試驗(yàn)因素與水平Table 2 Coded levels and corresponding actual levels of factors used in Box-Behnken design

1.2.4 水分的測(cè)定

按照GB/T 5009.3—2010《食品中水分的測(cè)定》進(jìn)行測(cè)定：采用直接干燥法，取豆腐泡樣品10 g左右，精確稱定。放置于干燥恒質(zhì)量的扁形稱瓶中，打開(kāi)瓶蓋，于105 ℃干燥4 h，將瓶蓋蓋好，移置干燥器中，冷卻0.5 h，精確稱定。再在上述溫度干燥1 h，冷卻，稱質(zhì)量，至連續(xù)2 次稱質(zhì)量的差異不超過(guò)2 mg為止。根據(jù)減失的質(zhì)量，計(jì)算樣品中的水分含量。

1.2.5 脂肪的測(cè)定

按照GB/T 14772—2008《食品中粗脂肪的測(cè)定》進(jìn)行測(cè)定：豆腐泡用研缽磨碎并且在烘箱中加熱，利用索氏抽提法進(jìn)行豆腐泡中脂肪含量的測(cè)定。實(shí)驗(yàn)重復(fù)1 次，取2 次實(shí)驗(yàn)的平均值（以干基計(jì)）。

1.2.6 樣品感官評(píng)分的測(cè)定

由10 人組成評(píng)定小組，對(duì)不同真空油炸處理后豆腐泡的色澤、風(fēng)味、組織質(zhì)地進(jìn)行感官評(píng)定，感官評(píng)分采用100 分法評(píng)定：各項(xiàng)目依次按差、較差、一般、較好、好分為5 個(gè)等級(jí)[16]。具體感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3。

表3 感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Criteria for sensory evaluation of tofu puffs

1.2.7 TPA的測(cè)定

將傳統(tǒng)油炸及真空低溫油炸工藝制得的豆腐泡樣品放置在載物臺(tái)上，將探頭對(duì)準(zhǔn)樣品中心位置。測(cè)定條件：P/0.25探頭，前進(jìn)速率10.0 mm/s，破碎速率6.0 mm/s，后退速率8.0 mm/s，測(cè)試距離10.0 mm，實(shí)驗(yàn)重復(fù)3 次，以平均值為測(cè)定結(jié)果[17]。

1.2.8 掃描電鏡觀察豆腐泡超微結(jié)構(gòu)

取傳統(tǒng)油炸及真空低溫油炸工藝制得的豆腐泡樣品外部、內(nèi)部結(jié)構(gòu)用導(dǎo)電膠固定至樣品臺(tái)上，真空狀態(tài)下鍍金，用SU8020掃描電鏡在1.0 kV加速電壓下觀察微觀結(jié)構(gòu)，并拍取在一定放大倍數(shù)條件下的照片，對(duì)樣品進(jìn)行分析。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

2 結(jié)果與分析

2.1 豆腐泡的水分含量及脂肪含量

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，豆腐泡水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)83%左右，經(jīng)過(guò)油炸過(guò)程，水分含量降低，表面呈有淡黃色光澤，質(zhì)地柔軟，這與楊銘鐸等[18]研究油炸過(guò)程中食品品質(zhì)的變化是一致的。由于真空油炸過(guò)程中，水分逐漸蒸發(fā)并從豆腐泡表面滋出，水蒸氣氣流不斷由內(nèi)向外流動(dòng)，在物料內(nèi)部產(chǎn)生油進(jìn)入物料空間，炸油逐漸浸入物料組織中，即在一定時(shí)間范圍內(nèi)，隨著油炸時(shí)間的延長(zhǎng)，物料中水分含量逐漸下降，而脂肪含量逐漸上升[19]。但是根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得知，油炸時(shí)間延長(zhǎng)到一定程度，脂肪含量不再增加，當(dāng)豆腐泡表面達(dá)到一定硬度時(shí)，油脂無(wú)法侵入到物料，并且隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，表面發(fā)生糊化現(xiàn)象，脂肪含量下降，感官品質(zhì)下降。

豆腐泡中主要含有自由水和結(jié)合水，當(dāng)處于高溫環(huán)境下，自由水以氣泡的方式快速蒸發(fā)，當(dāng)油炸繼續(xù)進(jìn)行時(shí)，外表面逐漸變干，其疏水性隨之增強(qiáng)，故油脂可以吸附到豆腐泡表面。當(dāng)豆腐泡從油炸鍋取出時(shí)，氣孔中的蒸氣冷凝，從而使外界環(huán)境的壓力高于脆片氣孔內(nèi)壓力，其壓力差促使吸附在表面的油脂進(jìn)入其內(nèi)部，但是豆腐泡中較高的水分可以阻止表面油進(jìn)入內(nèi)部[20]。本實(shí)驗(yàn)采用的真空低溫油炸工藝，對(duì)于處于負(fù)壓狀態(tài)進(jìn)行的低溫油炸，可以減輕油脂煎炸過(guò)程中發(fā)生氧化作用，可以顯著地降低產(chǎn)品的脂肪含量，同時(shí)在從油鍋內(nèi)取出時(shí)，能夠更好地形成內(nèi)部疏松多孔的質(zhì)地。

2.2 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 油炸時(shí)間對(duì)豆腐泡品質(zhì)的影響

在油炸溫度95 ℃、真空度0.085 MPa條件下分別油炸6、8、10、12 min，測(cè)定樣品水分含量、脂肪含量并觀察其品質(zhì)。

由圖1可以看出，油炸時(shí)間對(duì)于豆腐泡的品質(zhì)影響極顯著（P＜0.01），在一定的油炸時(shí)間內(nèi)隨著時(shí)間的延長(zhǎng)樣品品質(zhì)越來(lái)越好，水分含量下降，脂肪含量上升[21]。但是當(dāng)時(shí)間超過(guò)10 min以后，水分含量急劇下降，脂肪含量也隨之降低，伴隨著豆腐泡的表面變硬，顏色變深，說(shuō)明油炸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致豆腐泡表面質(zhì)地較硬，品質(zhì)較差。因?yàn)橛驼〞r(shí)間在8～10 min時(shí)油炸豆腐泡在組織狀態(tài)、色澤、口感上都優(yōu)于其他油炸時(shí)間樣品，此時(shí)水分含量也適宜，脂肪含量相對(duì)較少，因此選擇8 min為最佳油炸時(shí)間。

圖1 油炸時(shí)間對(duì)水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)及感官評(píng)分的影響Fig. 1 Effect of frying time on moisture content, oil content and sensory score

2.2.2 油炸溫度對(duì)豆腐泡品質(zhì)的影響

在真空度0.085 MPa條件下，分別在油炸溫度為90、95 、100、105 ℃分別油炸8 min，然后在轉(zhuǎn)速400 r/min的條件下脫油3 min。

通過(guò)圖2可以看出，油炸溫度對(duì)真空低溫油炸豆腐泡的品質(zhì)影響較大（P＜0.05），當(dāng)油炸溫度在90～100 ℃的范圍內(nèi)時(shí)產(chǎn)品的組織狀態(tài)都較好[22]，豆腐泡的表面不會(huì)出現(xiàn)較硬及深黃色的現(xiàn)象，到100 ℃以上時(shí)無(wú)論是組織還是色澤、口感都下降。但從口感及色澤上看，較好的是90～95 ℃左右，組織狀態(tài)完整，口感松軟（水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于28%），有誘人的色澤，因此選擇95 ℃左右作為油炸溫度較理想。

圖2 油炸溫度對(duì)水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)及感官評(píng)分的影響Fig. 2 Effect of frying temperature on moisture content, oil content and sensory score

2.2.3 真空度對(duì)豆腐泡品質(zhì)的影響

分別在真空度0.080、0.085、0.090、0.095 MPa，油炸溫度95 ℃的條件下油炸8 min，然后在轉(zhuǎn)速400 r/min的條件下脫油3 min[23]。由圖3可知，真空度影響豆腐泡的水分含量及脂肪含量的程度較小，但是會(huì)影響油炸過(guò)程中油溫的變化，在一定的真空條件下，才能達(dá)成一個(gè)較低的油炸溫度，從而避免了傳統(tǒng)高溫油炸過(guò)程造成的營(yíng)養(yǎng)成分損失。從豆腐泡的品質(zhì)及綜合經(jīng)濟(jì)成本分析可知，采用0.085 MPa的真空度為該工藝的理想真空度。

圖3 真空度對(duì)水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)及感官評(píng)分的影響Fig. 3 Effect of vacuum degree on moisture content, oil content and sensory score

2.3 回歸方程的建立與分析

采用Box-Behnken設(shè)計(jì)原理，對(duì)真空低溫油炸條件油炸時(shí)間（A）、油炸溫度（B）和真空度（C）對(duì)豆腐泡品質(zhì)的影響因素水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)（Y1）、脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)（Y2）及感官評(píng)分（Y3）進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化分析，結(jié)果見(jiàn)表4。

利用Design-Expert軟件，對(duì)表4試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元擬合，得到水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)（Y1）、脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)（Y2）及感官評(píng)分（Y3）對(duì)油炸時(shí)間（A）、油炸溫度（B）和真空度（C）回歸方程為：

表4 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 4 Experimental design and results for response surface analysis

由表5～7可知，響應(yīng)面回歸模型極顯著（P＜0.01）；失擬項(xiàng)P大于0.05，表明失擬項(xiàng)不顯著。一般情況下，R2越接近1，擬合的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮胶?；另一方面，R2值越小，模型中獨(dú)立變量的相關(guān)性越差[24-25]。3個(gè)模型的相關(guān)系數(shù)R2值分別為0.958 5、0.960 5、0.959 5，說(shuō)明有95%以上的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)及感官評(píng)分的響應(yīng)值變化來(lái)源于所選因素，模型與實(shí)際試驗(yàn)擬合較好。由表5～7可知，一次項(xiàng)A影響極顯著（P＜0.01），說(shuō)明油炸時(shí)間對(duì)3 個(gè)響應(yīng)值的影響程度最大，通過(guò)各因素回歸系數(shù)的大小判斷，3因素對(duì)3 個(gè)響應(yīng)值的影響次序基本為油炸時(shí)間＞油炸溫度＞真空度，即A＞B＞C。

表5 水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的方差分析Table 5 Analysis of variance (ANOVA) for the effect of frying conditions on moisture content

表6 脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)的方差分析Table 6 ANOVA for the effect of frying conditions on oil content

表7 感官評(píng)分的方差分析Table 7 ANOVA for the effect of frying conditions on sensory score

圖4 水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)與油炸溫度、油炸時(shí)間及真空度的關(guān)系Fig. 4 Response surface plots showing the interactive effects of frying conditions on moisture content

圖5 脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)與油炸溫度、油炸時(shí)間及真空度的關(guān)系Fig. 5 Response surface plots showing the interactive effects of frying conditions on oil content

圖6 感官評(píng)分與油炸溫度、油炸時(shí)間及真空度的關(guān)系Fig. 6 Response surface plots showing the interactive effects of frying conditions on sensory score

油炸時(shí)間、油炸溫度和真空度相互作用對(duì)豆腐泡水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)及感官評(píng)分的響應(yīng)面圖見(jiàn)圖4～6。根據(jù)響應(yīng)面試驗(yàn)的結(jié)果，選擇所需響應(yīng)值的大小關(guān)系，選擇水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高、脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低同時(shí)感官評(píng)分高的一組作為最終的結(jié)果，聯(lián)合3 個(gè)方程得到最佳油炸條件：油炸時(shí)間7.46 min、油炸溫度95.4 ℃、真空度0.085 2 MPa。為驗(yàn)證響應(yīng)面所得結(jié)果的可靠性，根據(jù)上述結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。考慮到實(shí)際操作情況，將工藝參數(shù)修正為油炸時(shí)間7.5 min、油炸溫度95 ℃、真空度0.085 MPa，此條件下實(shí)際測(cè)得低溫真空油炸豆腐泡的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為77.52%，脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)為27.97%，感官評(píng)分為94，與預(yù)測(cè)值擬合性良好，說(shuō)明優(yōu)化結(jié)果具有可靠性。

2.4 TPA結(jié)果

在油炸過(guò)程中，豆腐泡中的大部分水分蒸發(fā)導(dǎo)致其質(zhì)構(gòu)發(fā)生很大的變化，尤其是豆腐泡的表面高溫下失水形成金黃色的外表[26-28]。由表8可知，傳統(tǒng)油炸過(guò)程中高溫油炸形成的表面質(zhì)地較硬，咀嚼性相較于真空低溫油炸豆腐泡較差，內(nèi)部結(jié)構(gòu)失水導(dǎo)致黏度降低。因此真空低溫油炸豆腐泡在彈性和咀嚼性上優(yōu)于傳統(tǒng)油炸豆腐泡。

表8 不同工藝豆腐泡TPATable 8 TPA analysis of tofu puffs produced by different frying methods

2.5 豆腐泡內(nèi)部及外部結(jié)構(gòu)掃描電鏡結(jié)果

圖7 傳統(tǒng)油炸及真空低溫油炸豆腐泡內(nèi)部、外部結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu)圖Fig. 7 Microstructure of interior and exterior structures of traditional fried and vacuum low temperature fried tofu puffs

從圖7可以看出，油炸豆腐泡的外部微觀結(jié)構(gòu)致密，內(nèi)部呈現(xiàn)蜂窩狀結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)高溫油炸豆腐泡相比，真空低溫油炸后的豆腐泡表面失水較少，表面形成的褶皺較少，粗糙度較低；從圖7A2和B2可看出傳統(tǒng)油炸豆腐泡在高溫下失水較多，形成較多而大的蜂窩狀孔洞，內(nèi)部結(jié)構(gòu)松軟，這可能與高溫油炸有關(guān)系，高溫條件下，水分子更加容易蒸發(fā)[29-30]。

3 結(jié) 論

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，利用Box-Behnken設(shè)計(jì)原理與響應(yīng)面分析法優(yōu)化真空低溫油炸豆腐泡工藝，擬合油炸時(shí)間、油炸溫度及真空度3 個(gè)因素，經(jīng)水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)及感官評(píng)分的響應(yīng)面聯(lián)合求解分析確定豆腐泡真空低溫油炸的工藝條件為真空度0.085 MPa、油炸溫度95 ℃、油炸時(shí)間7.5 min；此條件下，豆腐泡的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為77.52%，脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)為27.97%，感官評(píng)分為94 分。同時(shí)通過(guò)對(duì)最優(yōu)真空低溫油炸工藝與傳統(tǒng)油炸工藝產(chǎn)品的TPA及微觀掃描電鏡分析，表明真空低溫油炸豆腐泡的彈性等質(zhì)構(gòu)性能優(yōu)越于傳統(tǒng)油炸豆腐泡，微觀結(jié)構(gòu)上可以看出真空油炸豆腐泡的水分散失較少?gòu)亩纬傻膬?nèi)部孔徑小、表面粗糙程度較低，因此該工藝優(yōu)化結(jié)果可為豆腐及其他豆制品產(chǎn)業(yè)提供一定的參考。