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        真空低溫油炸工藝對豆腐泡品質(zhì)的影響

        2018-10-08 02:50:28江連洲陳惠惠祁新華隋曉楠齊寶坤王中江
        食品科學(xué) 2018年18期
        關(guān)鍵詞:真空度油炸豆腐

        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蛋白的作物[1-2]。東北是全國乃至全世界的大豆主產(chǎn)區(qū),大豆播種面積約占全國大豆總面積的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。但隨著人們對綠色健康生活品質(zhì)的追求,常溫高壓油炸豆制品的營養(yǎng)物質(zhì)流失嚴(yán)重、含油量過高、易焦糊、易產(chǎn)生致癌物質(zhì)等問題也越來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)進程,應(yīng)用新型油炸技術(shù)對于傳統(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)。通常來說,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、油炸溫度和油炸時間對豆腐泡的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)以及感官評分的影響[10]。在此基礎(chǔ)上通過質(zhì)構(gòu)分析(texture profile analysis,TPA)模擬口腔咀嚼運動對傳統(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 無錫南豐輕化設(shè)備有限公司;干燥箱上海躍進醫(yī)療器械廠;SZC-B脂肪測定儀 上海纖檢儀器有限公司;TA-XT2i質(zhì)構(gòu)分析儀 英國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]的方法進行豆腐泡的制作:原料→浸泡→水洗→磨制分離→煮漿→點漿靜置→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;用磨漿機磨制水洗好的大豆,磨制時每千克大豆加入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

        為考察各因素對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間、油炸溫度、真空度、物料量、脫油時間等,篩除不可控因素,選擇其中對真空油炸豆腐泡品質(zhì)影響顯著的3 個因素,即油炸時間、油炸溫度及真空度,優(yōu)化豆腐泡工藝[13-14]。所有試驗進行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)面試驗優(yōu)化真空低溫油炸工藝

        在單因素試驗基礎(chǔ)上,通過Box-Behnken試驗設(shè)計,選定油炸時間、油炸溫度、真空度3 個因素作為目標(biāo)變量,試驗因素及水平見表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 水分的測定

        按照GB/T 5009.3—2010《食品中水分的測定》進行測定: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2 mg為止。根據(jù)減失的質(zhì)量,計算樣品中的水分含量。

        1.2.5 脂肪的測定

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

        1.2.6 樣品感官評分的測定

        由10 人組成評定小組,對不同真空油炸處理后豆腐泡的色澤、風(fēng)味、組織質(zhì)地進行感官評定,感官評分采用100 分法評定:各項目依次按差、較差、一般、較好、好分為5 個等級[16]。具體感官評分標(biāo)準(zhǔn)見表3。

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

        1.2.7 TPA的測定

        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上,將探頭對準(zhǔn)樣品中心位置。測定條件:P/0.25探頭,前進速率10.0 mm/s,破碎速率6.0 mm/s,后退速率8.0 mm/s,測試距離10.0 mm,實驗重復(fù)3 次,以平均值為測定結(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,對樣品進行分析。

        1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

        2 結(jié)果與分析

        2.1 豆腐泡的水分含量及脂肪含量

        實驗結(jié)果表明,豆腐泡水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達83%左右,經(jīng)過油炸過程,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]研究油炸過程中食品品質(zhì)的變化是一致的。由于真空油炸過程中,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,在物料內(nèi)部產(chǎn)生油進入物料空間,炸油逐漸浸入物料組織中,即在一定時間范圍內(nèi),隨著油炸時間的延長,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)實驗數(shù)據(jù)得知,油炸時間延長到一定程度,脂肪含量不再增加,當(dāng)豆腐泡表面達到一定硬度時,油脂無法侵入到物料,并且隨著時間的延長,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)進行時,外表面逐漸變干,其疏水性隨之增強,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,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入其內(nèi)部,但是豆腐泡中較高的水分可以阻止表面油進入內(nèi)部[20]。本實驗采用的真空低溫油炸工藝,對于處于負(fù)壓狀態(tài)進行的低溫油炸,可以減輕油脂煎炸過程中發(fā)生氧化作用,可以顯著地降低產(chǎn)品的脂肪含量,同時在從油鍋內(nèi)取出時,能夠更好地形成內(nèi)部疏松多孔的質(zhì)地。

        2.2 單因素試驗結(jié)果

        2.2.1 油炸時間對豆腐泡品質(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,油炸時間對于豆腐泡的品質(zhì)影響極顯著(P<0.01),在一定的油炸時間內(nèi)隨著時間的延長樣品品質(zhì)越來越好,水分含量下降,脂肪含量上升[21]。但是當(dāng)時間超過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,說明油炸時間過長,導(dǎo)致豆腐泡表面質(zhì)地較硬,品質(zhì)較差。因為油炸時間在8~10 min時油炸豆腐泡在組織狀態(tài)、色澤、口感上都優(yōu)于其他油炸時間樣品,此時水分含量也適宜,脂肪含量相對較少,因此選擇8 min為最佳油炸時間。

        圖1 油炸時間對水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)及感官評分的影響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。

        通過圖2可以看出,油炸溫度對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)時產(chǎn)品的組織狀態(tài)都較好[22],豆腐泡的表面不會出現(xiàn)較硬及深黃色的現(xiàn)象,到100 ℃以上時無論是組織還是色澤、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 油炸溫度對水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)及感官評分的影響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,但是會影響油炸過程中油溫的變化,在一定的真空條件下,才能達成一個較低的油炸溫度,從而避免了傳統(tǒng)高溫油炸過程造成的營養(yǎng)成分損失。從豆腐泡的品質(zhì)及綜合經(jīng)濟成本分析可知,采用0.085 MPa的真空度為該工藝的理想真空度。

        圖3 真空度對水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)及感官評分的影響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)計原理,對真空低溫油炸條件油炸時間(A)、油炸溫度(B)和真空度(C)對豆腐泡品質(zhì)的影響因素水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)(Y1)、脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)(Y2)及感官評分(Y3)進行響應(yīng)面優(yōu)化分析,結(jié)果見表4。

        利用Design-Expert軟件,對表4試驗數(shù)據(jù)進行多元擬合,得到水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)(Y1)、脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)(Y2)及感官評分(Y3)對油炸時間(A)、油炸溫度(B)和真空度(C)回歸方程為:

        表4 響應(yīng)面試驗設(shè)計及結(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P大于0.05,表明失擬項不顯著。一般情況下,R2越接近1,擬合的經(jīng)驗?zāi)P驮胶茫涣硪环矫?,R2值越小,模型中獨立變量的相關(guān)性越差[24-25]。3個模型的相關(guān)系數(shù)R2值分別為0.958 5、0.960 5、0.959 5,說明有95%以上的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)及感官評分的響應(yīng)值變化來源于所選因素,模型與實際試驗擬合較好。由表5~7可知,一次項A影響極顯著(P<0.01),說明油炸時間對3 個響應(yīng)值的影響程度最大,通過各因素回歸系數(shù)的大小判斷,3因素對3 個響應(yīng)值的影響次序基本為油炸時間>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 感官評分與油炸溫度、油炸時間及真空度的關(guān)系Fig. 6 Response surface plots showing the interactive effects of frying conditions on sensory score

        油炸時間、油炸溫度和真空度相互作用對豆腐泡水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)及感官評分的響應(yīng)面圖見圖4~6。根據(jù)響應(yīng)面試驗的結(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)較低同時感官評分高的一組作為最終的結(jié)果,聯(lián)合3 個方程得到最佳油炸條件:油炸時間7.46 min、油炸溫度95.4 ℃、真空度0.085 2 MPa。為驗證響應(yīng)面所得結(jié)果的可靠性,根據(jù)上述結(jié)果進行驗證實驗??紤]到實際操作情況,將工藝參數(shù)修正為油炸時間7.5 min、油炸溫度95 ℃、真空度0.085 MPa,此條件下實際測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%,感官評分為94,與預(yù)測值擬合性良好,說明優(yōu)化結(jié)果具有可靠性。

        2.4 TPA結(jié)果

        在油炸過程中,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

        在單因素試驗基礎(chǔ)上,利用Box-Behnken設(shè)計原理與響應(yīng)面分析法優(yōu)化真空低溫油炸豆腐泡工藝,擬合油炸時間、油炸溫度及真空度3 個因素,經(jīng)水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)及感官評分的響應(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%,感官評分為94 分。同時通過對最優(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從而形成的內(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。

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