夏衣旦·買買江，張楠，石磊，閆可心，汪建明*，鄭志強(qiáng)

（1.天津科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300457；2.天津利民調(diào)味品有限公司，天津 300457；3.軍事科學(xué)院系統(tǒng)工程研究院軍需工程技術(shù)研究所，北京 100010）

豆渣是大豆加工的主要副產(chǎn)物，營養(yǎng)豐富，具有高膳食纖維、高粗蛋白、低脂肪、低熱率等特點(diǎn)，是良好的食品原材料[1]。目前國內(nèi)大豆食品行業(yè)每年生產(chǎn)約2 000萬噸豆渣，但只有極少部分豆渣作為食用，絕大多數(shù)成為飼料、肥料或被廢棄，導(dǎo)致嚴(yán)重浪費(fèi)及污染環(huán)境[2]。

油炸類食品因其獨(dú)特的口感、香味和色澤而受到廣大消費(fèi)者的青睞，但是其大量的油脂含量使人們望而卻步。目前，降低油炸食品含油的主要方法可歸為三類[3-4]：（1）對煎炸油進(jìn)行改性，如降低煎炸油的黏度；（2）油炸技術(shù)的改進(jìn)，例如預(yù)油炸、真空油炸等；（3）使用面糊和面包屑涂層對產(chǎn)品表面進(jìn)行改性。因?yàn)槲土恐饕性谑澄锉砻?，涂層通過形成防止油炸過程中水分流失的屏障來抑制油脂的吸收，因此，改變表面結(jié)構(gòu)對減少油炸食品中的油脂具有廣闊的前景。凌俊杰等[5]研究多糖對可食性油炸膜的影響，結(jié)果表明羧甲基纖維素鈉作為表面活性劑，可減小油炸介質(zhì)的界面張力來抑制吸油；阿拉伯膠可在油炸時(shí)形成一層油脂滲透障礙層；海藻酸鈉通過改善制品的組織結(jié)構(gòu)，從而使油的滲透率下降。

本文將豆渣進(jìn)行綜合利用，研究以豆渣為主要原料獲得油炸裹層，及其前處理和復(fù)配后各組分對豆渣油炸裹層抑油效果的影響，以期為利用豆渣為原料開發(fā)油炸裹層，來降低油炸食品吸油率提供理論和技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

豆渣：天津利民調(diào)味品有限公司；胰蛋白酶（250 U/g）、風(fēng)味蛋白酶（500 U/g）、纖維素酶（250 U/g）、半纖維素酶（250 U/g）、木聚糖酶（250 U/g）、ɑ-淀粉酶（150 U/g）：諾維信（中國）生物技術(shù)有限公司；羧甲基纖維素（carboxymethyl cellulose，CMC）：阿澤雷斯國際貿(mào)易（上海）有限公司、羥丙基甲基纖維素（hydroxypropyl methylcellulose，HPMC）：山東優(yōu)索化工科技有限公司；甲基纖維素（methyl cellulose，MC）：曲阜市天利藥用輔料有限公司、海藻酸鈉（sodium alginate，SA）：青島明月海藻集團(tuán)有限公司，均為食品級；石油醚（沸程30℃～60℃，分析純）：天津市津東天正精細(xì)化學(xué)試劑廠；蘇丹紅染液：麥克林生物科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

TQ16-93醫(yī)用離心機(jī)：湖南湘儀試驗(yàn)儀器開發(fā)有限公司；LC-DMS-H控溫磁力攪拌器：上海力辰邦西儀器科技有限公司；DK-8D三溫三控水槽、GZX-9030MBE數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱：上海博順實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；NAI-ZFCDY-6Z索氏提取器：上海那艾精密儀器有限公司；UV-1800紫外可見分光光度計(jì)：上海美譜達(dá)儀器有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程

1.3.1.1 油炸裹層工藝

濕豆渣→酶解→離心→烘干→打粉過篩→加水→復(fù)配→油炸裹層糊漿樣品

1.3.1.2 應(yīng)用試驗(yàn)流程

面團(tuán)成型→用裹層掛糊→油炸→油炸面團(tuán)樣品

1.3.2 操作要點(diǎn)

1.3.2.1 豆渣裹層制備

濕豆渣在試驗(yàn)設(shè)定酶解條件下酶解后離心（4 000 r/min，5 min），取沉淀烘干至恒重（50℃，12 h），干燥樣品打粉并過篩分級，加入一定比例的蒸餾水和復(fù)配材料，在控溫磁力攪拌器中加熱（50℃）攪拌至均勻，然后將裹糊液自然冷卻到室溫（24℃）。

1.3.2.2 油炸面芯制備

取面粉、食鹽于和面機(jī)中混勻，加入面水比為1.5∶1（g/mL）蒸餾水和面至面團(tuán)光滑不粘手，切成2 cm×2 cm的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，最后將面團(tuán)表面均勻掛糊裹層糊漿，進(jìn)行油炸（180℃、5 min）[6]。

1.3.3 豆渣油炸裹層樣品吸油率單因素試驗(yàn)

1.3.3.1 酶處理對豆渣油炸裹層樣品含油率的影響

將豆渣分別在各酶的建議酶解條件下進(jìn)行酶解，離心后取沉淀并烘干，過100目篩，加入1.5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的海藻酸鈉和蒸餾水得到水分含量50%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的豆渣裹層，均勻包裹面團(tuán)樣品，油炸后測定油炸裹層和面芯的含油率以及油炸樣品整體的含水率[7-8]。

1.3.3.2 豆渣顆粒大小對豆渣油炸裹層樣品含油率的影響

將經(jīng)過1.3.3.1篩選的最佳酶處理的豆渣離心后取沉淀并烘干，打粉過篩分級成 60、80、100、120目，加入1.5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的海藻酸鈉和蒸餾水得到水分含量50%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的豆渣裹層，均勻包裹面團(tuán)樣品，油炸后測定油炸裹層和面芯的含油率以及油炸樣品整體的含水率。

1.3.3.3 豆渣水分含量對豆渣油炸裹層樣品含油率的影響

選擇1.3.3.1和1.3.3.2篩選的最優(yōu)條件對豆渣含水率進(jìn)行篩選，得到水分含量分別為5%、20%、40%、60%、80%的豆渣，加入1.5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的海藻酸鈉（SA），得到的豆渣裹層均勻包裹面團(tuán)樣品，油炸后測定油炸裹層和面芯的含油率以及油炸樣品整體的含水率。

1.3.3.4 復(fù)配劑種類和濃度對豆渣油炸裹層樣品含油率的影響

將 MC、CMC、HPMC、SA 分別加入到經(jīng)過 1.3.3.1、1.3.3.2和1.3.3.3篩選的最優(yōu)條件處理后的豆渣粉中，每種復(fù)配劑的添加量分別為0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%，將制得的豆渣裹層均勻包裹面團(tuán)樣品[9]，油炸后測定油炸裹層和面芯的含油率以及油炸樣品整體的含水率。

1.4 指標(biāo)檢測方法

1.4.1 含水率測定

根據(jù)GB5009.3—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測定方法》，在真空干燥箱中烘至恒重測水分。

1.4.2 不同分布油脂含量測定

樣品油炸后的油脂含量參考Bouchon等[10]的方法。

1.4.2.1 表面油脂測定

將樣品在室溫（24℃）下浸入40 mL的石油醚，1 s后即拿出，用脂肪測定儀蒸發(fā)溶劑，再放在真空烘箱中干燥至恒重，即為表面油脂（g）。

1.4.2.2 組織結(jié)構(gòu)油脂測定

將去除了表面油脂的樣品進(jìn)行切分，并在真空烘箱中50℃干燥12 h，取出干燥的固體樣品，剪碎稱重，移至脂肪測定儀抽提支架中，抽提杯中準(zhǔn)備50 mL的石油醚。用脂肪測定儀進(jìn)行油的提取[11-12]，浸提0.5 h，抽提6 h，然后蒸發(fā)溶劑，再放在真空烘箱中干燥至恒重，稱重即為結(jié)構(gòu)油脂（g）。

1.4.2.3 不同分布油脂含量計(jì)算

式中：m 為樣品質(zhì)量，g；M1為表面油脂質(zhì)量，g；M2為結(jié)構(gòu)油脂質(zhì)量，g。

1.4.3 蛋白質(zhì)、碳水化合物、纖維素、脂肪和灰分測定

依照GB 5009.5—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中蛋白質(zhì)的測定》、GB/T 5009.9—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中淀粉的測定》、GB 5009.88—2014《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中膳食纖維的測定》、GB 5009.6—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪的測定》、GB 5009.4—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中灰分的測定》。

1.5 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，選取酶處理（A）、豆渣顆粒大?。˙）、豆渣水分含量（C）、復(fù)配劑添加（D）4個因素作為自變量，變量的水平以1、2、3、4表示，以豆渣油炸裹層樣品的含油率為因變量，設(shè)計(jì)四因素四水平正交試驗(yàn)[13]，前處理及復(fù)配條件優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表1。

表1 正交試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)Table 1 Selected values of orthogonal experiments factors

1.6 數(shù)據(jù)分析

所有測定均重復(fù)3次，利用Origin 8.5數(shù)據(jù)處理軟件和Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，利用SPSS數(shù)據(jù)處理軟件的LSD法對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行顯著性分析[14]。

2 結(jié)果與分析

2.1 豆渣基本成分分析

烘干后的豆渣主要成分是蛋白質(zhì)、纖維素和碳水化合物，油炸過程中，油脂吸收率受到多種因素的影響，如物料的組成、含水率、煎炸油的性質(zhì)、油炸前的預(yù)處理以及油炸條件等[15]。油炸樣品表面組分對油脂吸收過程具有十分重要的影響，所以選取蛋白酶、淀粉酶和纖維素酶進(jìn)行處理，研究其對油炸食品吸油率的影響。豆渣基本成分見表2。

表2 豆渣基本成分Table 2 Basic components of bean dregs

2.2 酶處理對豆渣油炸裹層樣品含油率的影響

為研究得到酶處理對豆渣油炸裹層樣品含油率的影響，依照1.3.3.1所述的方法，測定酶處理后豆渣油炸裹層包裹樣品含油率及含水率結(jié)果見圖1。

圖1 酶處理對豆渣油炸裹層樣品含油率及含水率的影響Fig.1 Effect of enzyme treatment on oil content and moisture content of bean dregs fried coating sample

由圖1可以看出，與原豆渣31.81%的含油率相比，蛋白酶處理后的豆渣油炸裹層樣品的含水率上升，含油率明顯降低；風(fēng)味蛋白酶處理后的樣品含油率僅比胰蛋白酶低1%，差異不明顯。纖維素酶和半纖維素酶處理后的豆渣油炸裹層樣品含水率降低，含油率變化不大，主要是由于結(jié)構(gòu)油脂含率明顯上升，猜測可能是由于酶解后，豆渣中的纖維素結(jié)構(gòu)被破壞，油脂更易進(jìn)入孔洞之中使含油率上升[16-17]。ɑ-淀粉酶和木聚糖酶處理后的豆渣油炸裹層樣品含水率上升，含油率比較原豆渣相比下降近?？梢约僭O(shè)豆渣中的蛋白質(zhì)含率可能對油炸過程中的吸油率影響較大，膳食纖維的保留對于抑制吸油有顯著作用。總體來說，酶解處理后的豆渣對比原豆渣對油炸面芯的吸油率有降低作用，在前人的研究的基礎(chǔ)上[18]，根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果選擇胰蛋白酶、風(fēng)味蛋白酶、ɑ-淀粉酶、木聚糖酶進(jìn)行正交試驗(yàn)。

2.3 豆渣顆粒大小對豆渣油炸裹層樣品含油率的影響

為研究得到豆渣顆粒大小對豆渣油炸裹層樣品含油率的影響，依照1.3.3.2所述的方法，改變豆渣目數(shù)后測定豆渣油炸裹層樣品的含油率及含水率結(jié)果見圖2。

由圖2可知，隨著豆渣目數(shù)的增加，油炸裹層樣品的含油率在60目至100目時(shí)無明顯差異，在120目時(shí)驟增，主要是由于結(jié)構(gòu)油脂含量的增加。油炸裹層樣品含水率的變化趨勢與含油率呈相反趨勢。可見豆渣顆粒大小對油炸樣品的含油率有一定程度影響，與前人研究基本一致[19]，所以選取豆渣目數(shù)為80、90、100、110目進(jìn)行正交試驗(yàn)。

2.4 水分含量對豆渣油炸裹層樣品含油率的影響

為研究水分含量對豆渣油炸裹層樣品含油率的影響，依照1.3.3.3所述的方法，測定改變水分含量后豆渣油炸裹層包裹樣品含油率及含水率結(jié)果見圖3。

圖2 豆渣顆粒大小對豆渣油炸裹層樣品含油率及含水率的影響Fig.2 Effect of mesh number on oil content and moisture content of fried coating sample

圖3 水分含量對豆渣油炸裹層樣品含油率及含水率的影響Fig.3 Influence of moisture content on oil content and water content

由圖3可知，隨著豆渣水分含量的增加，油炸樣品中結(jié)構(gòu)油脂的含量呈下降趨勢，相反表面油不斷增加，總含油率略有增加。當(dāng)水分含量較高時(shí)，油炸過程中樣品內(nèi)部水分逸出劇烈，壓力和水分的疏油作用阻礙油脂進(jìn)入樣品內(nèi)部，結(jié)構(gòu)油脂含量較低。高溫油炸時(shí)，由于樣品表面水分的迅速蒸發(fā)，使表面形成了多孔層，當(dāng)多孔層形成后，水蒸氣將不斷從孔洞向外逸出，隨著表面溫度不斷升高，孔洞內(nèi)部蒸汽壓力有變大的趨勢，但由于孔洞并非處于密封狀態(tài)，因此只是使蒸汽外逸速度加快，油脂進(jìn)入空洞中，使油脂含量增加[20-21]。因此綜合考慮油炸樣品低含油率和高含水率的需求，選40%、50%、60%、70%水分含量進(jìn)行正交試驗(yàn)。

2.5 復(fù)配劑對豆渣油炸裹層樣品含油率的影響

為研究得到復(fù)配劑對豆渣油炸裹層樣品含油率的影響，依照1.3.3.4所述的方法，添加復(fù)配劑后測定 豆渣油炸裹層包裹樣品含油率及含水率結(jié)果見圖4。

圖4 復(fù)配劑對油炸裹層樣品含油率及含水率的影響Fig.4 Effect of compound agent on oil content of fried coating samples

由圖4（a）可以看出，豆渣油炸裹層樣品的含油率在添加MC后明顯減少，添加為1.5%時(shí)的效果最好，可以降低到到15%。圖4（b）顯示，隨著HPMC添加率的增加含油率逐漸降低，由未添加HPMC時(shí)的34.76%降低至15.24%（添加1%時(shí)），當(dāng)添加率大于1%時(shí)含油率不再有明顯降低趨勢；而面團(tuán)的含水率則隨HPMC添加率的增加而增加，這說明HPMC的添加能夠減少樣品在油炸過程中水分的蒸發(fā)，其原因可能是因?yàn)镠PMC具有較強(qiáng)的持水性，而食物在油炸過程中對油脂產(chǎn)生吸收的一個主要機(jī)制就是“水油置換”[22]。由圖4（c）可以看到，僅添加0.5%的CMC就能使含油率降至15%左右，且保持較高的含水率。當(dāng)濃度為1.5%時(shí)，油炸含油率最低。在圖4（d）中，隨SA濃度的增加，豆渣油炸裹層樣品含油率先降低再升高。濃度為1.5%的SA即能有效的減少水分的蒸發(fā)和阻止油脂的滲入，此時(shí)油炸樣品含油率最低。當(dāng)其濃度大于2.0%時(shí)，含油率反而較未裹層的高，這可能是由于裹層本身過厚，在與油發(fā)生劇烈反應(yīng)時(shí)膨脹后破裂，致使更多油脂藏匿于裹層與食物表面空隙之間所致[23]?？傮w比較而言，CMC分子的被膜性和黏稠性更好，使表面吸附的油脂率更少。

4種復(fù)配劑均可以減少油炸介質(zhì)的界面張力，從而減少含油率，但是抑油的機(jī)理和凝膠強(qiáng)度不同。MC、HPMC產(chǎn)生熱可逆的凝膠膜能夠鎖住水分，減少油脂和水分的互相遷移，外殼中水分流失的減少阻止了油脂的滲透；CMC的黏稠性更好，使表面吸附的油脂率更少。SA可以改善制品的組織結(jié)構(gòu)，從而使油的滲透率下降，減少油炸后的含油率。由圖4可以看出，與對照組相比，4種復(fù)配劑對豆渣油炸裹層均有顯著的抑油效果并保持其含水率，并且在不同添加率時(shí)其抑油效果不同，主要因?yàn)椴煌瑥?fù)配劑的抑油的機(jī)理和凝膠強(qiáng)度不同，在某個添加量下均能使含油率降至15%左右，所以選取 1.5%MC、1.5%CMC、2%HPMC、1.5%SA進(jìn)行正交試驗(yàn)。

2.6 低吸油豆渣裹層正交優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果分析

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，選取酶處理（A）、豆渣顆粒大?。˙）、豆渣水分含量（C）、復(fù)配劑添加（D）4個對油炸后含油率影響顯著的因素作為固定因子，變量水平以1、2、3、4表示，以油炸裹層樣品總含油率為因變量，利用IBM SPSS Statistics 23軟件設(shè)計(jì)四因素四水平的正交試驗(yàn)[24]，試驗(yàn)設(shè)計(jì)和結(jié)果見表3、表4。

表3 豆渣油炸裹層樣品含油率L16（44）正交試驗(yàn)及結(jié)果Table 3 Orthogonal array design and results for the optimization of fried coating of bean dregs

表4 方差分析結(jié)果Table 4 Analysis of variance for the experimental results of orthogonal array design

各因素對豆渣油炸裹層總含油率的影響可通過極差分析中的R值評價(jià)[25]，R值越大，說明其因素對含油率的影響越顯著，影響含油率的主次因子依次為A＞D＞B＞C，即酶處理＞復(fù)配劑添加＞顆粒大?。径乖趾?，K值最優(yōu)組合是：A4B4C3D2，即胰蛋白酶處理，110目豆渣，水分含量60%，添加1.5%CMC。在此條件下進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，得到的油炸樣品含油率為11.022%，與正交試驗(yàn)表中最優(yōu)組相比降低了0.855%。

由表4方差分析可知，酶處理（A）、復(fù)配劑添加（D）兩因素對指標(biāo)影響達(dá)到顯著水平（P＜0.05），是影響豆渣油炸裹層樣品含油率的主要因素，而豆渣的水分含量（C）和顆粒大?。˙）對豆渣油炸裹層樣品含油率無顯著性影響（P＞0.05）。

3 結(jié)論

本文研究了以豆渣為基料開發(fā)油炸裹層的生產(chǎn)工藝條件的優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)法探究豆渣不同前處理并且添加不同復(fù)配劑作為低吸油豆渣油炸裹層的最佳條件，確定低吸油豆渣油炸裹層的最佳方案為：胰蛋白酶處理、110目豆渣、水分含量60%、添加1.5%CMC，得到的油炸樣品含油率為11.022%。本試驗(yàn)優(yōu)化的以豆渣為基料的豆渣油炸裹層，不僅保留了豆渣膳食纖維，同時(shí)降低了油炸樣品的吸油率，保證了樣品的含水率，得到外酥里嫩、營養(yǎng)健康的低油炸食品，為廢棄豆渣的重新利用及低吸油豆渣油炸裹層的研發(fā)制備提供了理論依據(jù)。