范飛，陸寧，張宇，張慧敏，蒲順昌

（亳州學(xué)院生物與食品工程系藥食同源功能食品重點實驗室，安徽 亳州 236800）

紫薯又名黑薯，薯肉呈紫色至深紫色[1-2]。近年來，紫薯在國內(nèi)外市場上十分暢銷，紫薯除具有普通紅薯的多糖、酚類、維生素和黃酮類物質(zhì)營養(yǎng)成分外，還富含硒元素和花青素[3-6]。硒具有預(yù)防高血壓與癌癥等功能，花青素對100多種疾病有預(yù)防和治療作用，被譽為繼水、蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、維生素、礦物質(zhì)之后的第七大必需營養(yǎng)素[7-9]。紫薯因其豐富的營養(yǎng)功效價值越來越受到大眾歡迎。

近年來休閑食品日益盛行，休閑食品脆片的需求量也隨之增大，其中紫薯脆片不僅擁有原蔬菜水果的色、香、味，而且還具有酥脆可口、色澤鮮艷、食用方便與儲藏時間長等特點[10-11]。但傳統(tǒng)脆片都是經(jīng)高溫油炸工藝生產(chǎn)而成，其成品含油量高、感官品質(zhì)差、易生成致癌物質(zhì)，同時紫薯中花青素在加工中受溫度、氧氣和pH值等因素的影響而降解，紫薯脆片的色澤也會變差[12-14]。而真空油浴作為一種果蔬脆片的加工工藝，其油炸溫度較低，所用時間較短，能較好保存紫薯脆片的色澤、風(fēng)味與營養(yǎng)成分，產(chǎn)品的含油量低，產(chǎn)品膨化度高，口感酥脆[15-17]。研究表明，預(yù)處理對果蔬真空油浴產(chǎn)品的感官品質(zhì)影響較大[15，18]，是保證產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。

檸檬酸作為護色劑應(yīng)用廣泛，在傳統(tǒng)的食品工業(yè)中也常用于護色，護色效果顯著且價格低廉[19-20]。因此，本試驗以檸檬酸作為護色劑對紫薯薄片進行預(yù)處理，結(jié)合真空油浴工藝的方法，確定紫薯脆片最佳工藝參數(shù)，為果蔬脆片工業(yè)化生產(chǎn)提供更好的實踐指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

檸檬酸（食品級）：浙江東升生物科技有限公司；乙醇、無水乙醚、石油醚（均為分析純）：國藥集團化學(xué)試劑有限公司；鮮紫薯（紫羅蘭品種）：市售。

1.2 儀器與設(shè)備

分光測色儀（YS6060型）：三恩時科技有限公司；質(zhì)構(gòu)儀（Universal TA）：上海騰拔儀器科技有限公司；真空油浴設(shè)備（320型）：諸城市永聯(lián)機械有限公司；切片機（400型）：濟南恒信食品機械有限公司；恒溫水浴鍋（HWS24型）：上海一恒科學(xué)儀器有限公司；電子天平（FA2204C型）：上海精科天美科學(xué)儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 紫薯脆片的工藝

紫薯脆片的工藝流程：新鮮紫薯→清洗→去皮與切片→燙漂與護色→糖漬→冷凍→真空油浴→成品。

同一批次外形良好、大小均勻的新鮮紫薯用流動自來水清洗后、去皮、切成厚度為3 mm片狀，放入燙漂鍋中燙漂（100℃、1 min），瀝干后冷凍（-18℃）備用。將冷凍的紫薯薄片放入真空油浴設(shè)備中加工，加工完畢待其冷卻后真空包裝待測。

1.3.2 單因素試驗

1.3.2.1 檸檬酸對紫薯脆片品質(zhì)的影響

蒙臺梭利認為新生兒不僅僅是一個器官和組織的混合物，而且他從一誕生起便具有精神生活，我們必須關(guān)注兒童的這種精神生活。蒙臺梭利把動物比作成批生產(chǎn)的物品，把人比作手工制作的物品，動物具有它的物種所特有的特征，但是每一個人都不相同。人的個性的形成是一個“實體化”的過程，必須通過自身的意志幫助才能“成為實體”。所謂“實體化”即剛出生的嬰兒在生理和心理發(fā)展方面都非常脆弱，只有通過與環(huán)境的相互作用，才能不斷形成、發(fā)展、完善自己，從而實現(xiàn)“實體化”的過程。因此，兒童的成長需要適宜的物質(zhì)環(huán)境和精神環(huán)境，通過與環(huán)境的相互作用，塑造個人并使其達到完美。

油浴設(shè)備參數(shù)設(shè)定為油浴溫度95℃、油浴時間40 min，將厚度為3 mm紫薯片分別添加（以燙漂水的總質(zhì)量為準）0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%檸檬酸預(yù)處理后真空油浴，油浴后測定其感官評分、含油率、脆度、色差，確定檸檬酸的最佳添加量。

1.3.2.2 油浴溫度對紫薯脆片品質(zhì)的影響

采用添加量為2.0%的檸檬酸處理紫薯片，油浴設(shè)備參數(shù)設(shè)定為油浴時間40 min，將厚度為3 mm紫薯片置于 80、85、90、95、100 ℃條件下油浴，油浴后測定其感官評分、含油率、脆度、色差，確定最佳油浴溫度。

1.3.2.3 油浴時間對紫薯脆片品質(zhì)影響

采用添加量為2.0%的檸檬酸處理紫薯片，油浴設(shè)備參數(shù)設(shè)定為油浴溫度90℃，將厚度為3 mm紫薯片分別在 20、30、40、50、60 min 條件下油浴，油浴后測定其感官評分、含油率、脆度、色差，確定最佳油浴時間。

1.3.3 正交試驗

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，選取紫薯脆片加工工藝較好的區(qū)間進行三因素三水平即L9（33）正交試驗，試驗因素水平見表1。設(shè)定不同檸檬酸添加量、油浴溫度及油浴時間進行試驗，對其進行指標測定與分析。

表1 正交試驗因素水平Table 1 Factors and levels of orthogonal test

1.3.4 指標測定

1.3.4.1 感官評價

選定10名食品專業(yè)人員進行一定培訓(xùn)，然后以表2中各個指標的評分之和的1/3（3個指標的權(quán)重分別為三分之一）作為最終的綜合感官評分[21]。紫薯脆片感官評分標準見表2。

表2 紫薯脆片感官評分標準Table 2 Sensory scoring standard of purple sweet potato chips

1.3.4.2 樣品含油率測定

參照GB 5009.6—2016《食品安全國家標準食品中脂肪的測定》，稱取約5 g紫薯脆片，置于50 mL試管內(nèi)，加入8 mL水，混勻后再加10 mL鹽酸。將試管放入70℃～80℃水浴中，每隔10 min用玻璃棒攪拌1次，至試樣消化完全為止，將粗脂肪處理后稱重并計算含油率。

1.3.4.3 樣品脆度測定

參考果蔬脆片的脆度測定方法[22-23]并稍作修改，應(yīng)用單次循環(huán)模式，探頭為直徑2 mm柱形探頭（P/2），測試速度為1 mm/s，測試后速度為1 mm/s，目標距離為8 mm，觸發(fā)力為8 g。脆度用脆性距離來表示，脆性距離越小，脆度越好。

1.3.4.4 樣品色差測定

采用YS6060型分光測色儀測定，將紫薯脆片放在測量孔8 mm的位置測定（標準白板：L0*=98.90，a0*=0.06，b0*=0.53），對紫薯脆片顏色進行測定，每個樣品取5個不同的測試點取平均值，記錄L*，a*和b*的值。其中L*代表從黑（0）到白（100）的變化的范圍，a*代表從紅（+）到綠（-）的變化情況，b*代表從黃（+）到藍（-）的變化情況[24]?？偵睿é*）按下面公式計算。

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用Excel 2010、Origin 8.5進行數(shù)據(jù)處理與繪制圖表；采用SPSS23軟件進行單因素方差分析與顯著差異分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 護色處理對紫薯脆片品質(zhì)的影響

不同檸檬酸添加量預(yù)處理紫薯脆片單因素試驗結(jié)果見圖1和圖2。

圖1 檸檬酸預(yù)處理對紫薯脆片感官評分和含油率的影響Fig.1 Effect of citric acid pretreatment on sensory score and oil content of purple sweet potato chips

圖2 檸檬酸預(yù)處理對紫薯脆片脆度和色差的影響Fig.2 Effect of citric acid pretreatment on crispness and color difference of purple sweet potato chips

由圖1可知，隨著檸檬酸添加量的增加，紫薯脆片的感官評分呈現(xiàn)先上升后降低的趨勢，且檸檬酸添加量為1.5%的感官評分最高為9.06分。紫薯脆片的組織狀態(tài)變化不大，色澤及酥性有所增加，可能由于添加的檸檬酸降低pH值而抑制了酶活性，同時預(yù)處理檸檬酸滲入紫薯組織內(nèi)，提高加工后脆片的酥性；隨著檸檬酸添加量的增加，脆片的含油率逐漸降低。

由圖2可知，隨著檸檬酸添加量的增加，ΔE*呈先降低后上升的趨勢，添加量為2.0%效果最佳，這與胡婷等[25]的研究結(jié)論相一致；隨著檸檬酸添加量的增加，脆度呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，當檸檬酸添加量為2.0%時，脆性距離最小值為0.92 mm，脆片的脆度最佳。因此，用添加量為2.0%檸檬酸預(yù)處理紫薯脆片的綜合品質(zhì)最佳，可選取1.5%、2.0%和2.5%作為正交試驗的3個檸檬酸添加量梯度。

2.2 油浴溫度對紫薯脆片品質(zhì)的影響

不同油浴溫度條件下紫薯脆片的含油率、感官評分、脆度和色差變化情況見圖3和圖4。

圖3 油浴溫度對紫薯脆片感官評分和含油率的影響Fig.3 Effect of oil bath temperature on sensory score and oil content of purple sweet potato chips

圖4 油浴溫度對紫薯脆片脆度和色差的影響Fig.4 Effect of oil bath temperature on crispness and color difference of purple sweet potato chips

由圖3可知，紫薯脆片的感官評分隨油浴溫度的升高呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，油浴溫度為90℃時，感官評分最高，其中脆片的酥性明顯增加；含油率有增大的趨勢，說明紫薯脆片在油浴過程中，由于結(jié)構(gòu)改變所形成的空泡可能包裹較多的油脂，從而過高溫度提高了脆片的含油率[26]。

由圖4可知，隨著油浴溫度增加，ΔE*先下降后上升，油浴溫度小于90℃，色澤變化較小，可能是由于檸檬酸的保護作用，當溫度高于95℃時色差變暗最為明顯。一是升高溫度能夠增強果蔬脆片的美拉德反應(yīng)，二是高溫對紫薯中花青素的結(jié)構(gòu)有一定破壞作用。另外，油浴溫度高于90℃，脆片的脆度明顯降低。所以，綜合分析，油浴溫度為90℃時脆片品質(zhì)最佳，可選取85、90、95℃作為正交試驗的3個油浴溫度梯度。

2.3 油浴時間對紫薯脆片品質(zhì)的影響

不同油浴時間加工紫薯脆片單因素試驗結(jié)果見圖5和圖6。

圖5 油浴時間對紫薯脆片感官評分和含油率的影響Fig.5 Effect of oil bath time on sensory score and oil content of purple sweet potato chips

圖6 油浴時間對紫薯脆片脆度和色差的影響Fig.6 Effect of oil bath time on crispness and color difference of purple sweet potato chips

由圖5可知，隨著油浴時間的延長，紫薯脆片的感官評分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，油浴時間為40 min時，脆片感官評分最高。油浴時間大于40 min，脆片的感官評分有下降的趨勢，由于油浴時間太久會嚴重影響其色澤，從而影響脆片的感官評分；當油浴時間小于50 min時，每組樣品的含油率增加量較多，可能鮮紫薯薄片的含水量較高，油置換水相對充分。由于鮮紫薯薄片的總含水量一定，隨著油浴時間延長，各組樣品的含油率增加相對減少[27-28]。

由圖6可知，隨著油浴時間的延長，脆片的總色差呈現(xiàn)升高趨勢，油浴時間為50 min與60 min的脆片色澤較差，紫薯脆片的脆性有所增加，提高了脆片的酥性。因此，綜合4個指標，可以確定紫薯脆片真空油浴選擇油浴時間為40 min較為合適。

2.4 正交試驗結(jié)果分析

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，選擇最佳檸檬酸添加量、油浴溫度及油浴時間3個工藝參數(shù)區(qū)間設(shè)計正交試驗，以紫薯脆片加工后的綜合評分（由感官評分、脆度、色差與含油率加權(quán)平均計算得到，加權(quán)系數(shù)分別為0.3、0.2、0.2、0.3）為評價指標，篩選出預(yù)處理結(jié)合真空油浴加工的最佳工藝參數(shù)。正交設(shè)計試驗和方差結(jié)果見表3和表4。

表3 紫薯脆片正交試驗結(jié)果Table 3 Orthogonal test results of purple sweet potato chips

表4 方差分析結(jié)果Table 4 Results of variance analysis

由表3可知，3個因素對紫薯脆片品質(zhì)影響的主次關(guān)系為A＞B＞C，即檸檬酸添加量影響脆片的品質(zhì)最大，油浴溫度及油浴時間的影響次之。由K值所得最優(yōu)工藝組合為A2B2C1，即檸檬酸的添加量為2.0%，油浴溫度為90℃，油浴時間為35 min。

表4方差結(jié)果分析表明，檸檬酸添加量與油浴溫度對綜合評分的影響顯著（P＜0.05）。

2.5 驗證試驗結(jié)果分析

考慮到最優(yōu)組合A2B2C1未在正交試驗中出現(xiàn)，現(xiàn)以最優(yōu)組合A2B2C1的脆片加工工藝條件，與正交試驗結(jié)果的最高綜合評分對比，按照同樣紫薯脆片的工藝方法進行驗證試驗，如表5所示。

表5 驗證試驗結(jié)果Table 5 Validation test results

由表5可以看出，最優(yōu)加工工藝參數(shù)A2B2C1的綜合評分為9.25，高于正交試驗表中A2B2C3的綜合評分，說明脆片預(yù)處理結(jié)合真空油浴工藝進行正交試驗優(yōu)化的綜合評價方法較準確。因此，綜合分析，紫薯脆片的最佳加工工藝是護色劑檸檬酸添加量2.0%、油浴溫度90℃、油浴時間35 min，脆片的品質(zhì)最優(yōu)。

3 結(jié)論

本研究利用護色劑檸檬酸預(yù)處理結(jié)合真空油浴加工紫薯脆片，以紫薯脆片的感官評分、含油率、色差及脆度為綜合評定指標，通過單因素試驗與正交試驗確定紫薯脆片的最優(yōu)工藝。結(jié)果表明：檸檬酸添加量2.0%、油浴溫度90℃、油浴時間35 min，此條件下制作的紫薯脆片綜合品質(zhì)最佳。由試驗結(jié)果可以看出，單一護色劑檸檬酸預(yù)處理結(jié)合真空油浴技術(shù)，能夠有效降低成本和提高效率，對工業(yè)生產(chǎn)脆片具有一定的參考價值。本試驗僅對紫薯脆片的加工工藝進行探究，后期可對加工后脆片的成分變化及脆片的貨架期進行深入研究。