王香存，陳 龍，2，金征宇*，2

（1.江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇 無錫 214122；2.食品科學(xué)與技術(shù)國家重點實驗室，江南大學(xué)，江蘇 無錫 214122）

油炸是一種傳統(tǒng)的食品加工方式，以油脂為介質(zhì)進行傳熱和傳質(zhì)來熟制食品[1]。油炸食品因制備快捷且具有金黃色澤、芳香氣味和酥脆口感，受到廣大消費者的喜愛[2]。但在油炸過程中，食品水分在高溫下迅速沸騰并以水蒸氣的形式蒸發(fā)出去，導(dǎo)致食品內(nèi)部氣壓降低，油脂在壓力差作用下進入食品內(nèi)，使油炸食品吸油量升高[3]。而高油脂含量的油炸食品攝入可能會增加高血壓、糖尿病等心腦血管疾病及乳腺癌的發(fā)病率，不利于人類健康[4]。人們用了很多方法來降低油炸食品吸油量，如在油炸前對食品進行預(yù)處理，調(diào)整用油種類、油炸溫度和時間，給食品進行涂膜處理等[5]。近年來，新型油炸技術(shù)成為研究熱點，真空油炸、超聲波、微波輔助油炸及各種技術(shù)間的聯(lián)用大大降低了油炸食品的吸油量[6]。

真空油炸是一種較為成熟的新型油炸技術(shù)，是食品在減壓或真空條件脫水熟化的過程[7]。由于氣壓降低，食品水分在低溫下沸騰蒸發(fā)，食品熟化后形態(tài)和營養(yǎng)成分得到最大程度保留。研究表明，與常壓油炸相比，真空油炸可以顯著降低油炸食品吸油量，提高食品品質(zhì)[8]。目前，真空油炸技術(shù)已廣泛應(yīng)用于果蔬制品、肉制品等的加工過程中。

淀粉是油炸食品原料的主要組分之一，常見油炸食品如薯片、方便面等均含有豐富的淀粉。在油炸過程中，淀粉會發(fā)生結(jié)構(gòu)改變、糊化和老化等一系列理化變化，其消化性能也會受到影響[9]。與常壓油炸相比，使用真空油炸技術(shù)加工淀粉基食品，可以更好地保護食品營養(yǎng)成分與感官品質(zhì)，減少食品吸油量[10]。

作者綜述了真空油炸技術(shù)的原理、優(yōu)點、與其他技術(shù)的聯(lián)用及其在淀粉基食品中的應(yīng)用，以期為真空油炸技術(shù)在淀粉基食品中的應(yīng)用提供參考。

1 真空油炸概述

1.1 真空油炸原理

根據(jù)壓力的不同，油炸可以分為常壓、減壓和加壓3 種類型[11]。常壓下，水的沸點為100 ℃。真空條件下，水的沸點降低，食品中的水分可以在較低溫度下脫除，油炸時間縮短，食品中的營養(yǎng)素也可以得到較好保留。如圖1所示，工業(yè)生產(chǎn)中的真空油炸系統(tǒng)通常由3 個部分構(gòu)成：高強度真空泵、真空油炸室和蒸氣冷凝收集器[12]。真空泵在油炸開始之前打開，使系統(tǒng)保持真空狀態(tài)。油炸室下方的加熱器開啟后加熱食用油，當油溫達到預(yù)定溫度時，通過旋轉(zhuǎn)手柄將裝有食物的籃網(wǎng)浸入熱油中。在油炸過程中，食物被加熱，其脫除的水以蒸氣形式通過真空管流入蒸氣冷凝收集器[10]。

圖1 真空油炸示意圖Fig.1 Schematic diagram of vacuum frying

1.2 真空油炸的優(yōu)點

1.2.1 油炸溫度低，營養(yǎng)物損失小常壓油炸溫度通常在150～200 ℃，而真空油炸的溫度大約在90～100 ℃。真空油炸處于低溫低壓條件，低溫可有效抑制食品營養(yǎng)物質(zhì)的分解，食品中酚類、維生素類等營養(yǎng)物質(zhì)得到保留[7]。Albertos 等研究發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)常壓油炸胡蘿卜片相比，真空油炸胡蘿卜片的酚類含量更高，并具有更強的抗氧化性能[13]。Soto 等研究發(fā)現(xiàn)，真空油炸木瓜片中維生素A 原胡蘿卜素的生物轉(zhuǎn)化率較高[14]。將真空油炸木瓜片飼喂大鼠后不會增加大鼠血漿中的血糖、膽固醇或甘油三酯含量。食品營養(yǎng)素大多對熱敏感，在高溫油炸過程中容易受熱分解而失去營養(yǎng)價值。真空油炸過程溫度較低，可以有效防止食品中營養(yǎng)素的損失。真空油炸技術(shù)的優(yōu)點見圖2。

圖2 真空油炸技術(shù)的優(yōu)點Fig.2 Advantages of vacuum frying technology

1.2.2 氧含量低，危害物生成少油炸過程中會產(chǎn)生潛在有害物質(zhì)[15]，如還原糖和氨基酸在高溫下發(fā)生美拉德反應(yīng)產(chǎn)生丙烯酰胺等致癌物質(zhì)[16]。油炸體系中氧氣的存在也使得油脂發(fā)生氧化劣變并產(chǎn)生有害物質(zhì)[17]。油炸溫度和氧氣含量是影響美拉德反應(yīng)和脂質(zhì)氧化的重要因素。而真空油炸過程中低溫和低氧的條件可以有效抑制美拉德反應(yīng)和脂質(zhì)氧化進程，從而減少油炸過程中不良產(chǎn)物的生成[18]。有研究報道，真空油炸（125 ℃）比傳統(tǒng)油炸（165 ℃）可減少98%的丙烯酰胺生成量[19]。Yam 等對真空油炸和常壓油炸兩種魚豆腐油炸方式進行了比較，發(fā)現(xiàn)真空油炸處理可以有效緩解油脂氧化進程，防止炸油劣化[20]。Belkova 等用真空油炸技術(shù)加工馬鈴薯片，發(fā)現(xiàn)真空油炸薯片的丙烯酰胺含量遠低于常壓油炸薯片[21]。同時，真空油炸薯條中己醛和2-戊基呋喃含量也較低，因為真空油炸有效抑制了脂質(zhì)的氧化進程[22]。

1.2.3 吸油量低，健康程度高水分流失和油脂吸收是油炸過程中兩個重要的物質(zhì)傳遞現(xiàn)象，真空油炸食品的含水量和含油量更低，有利于貨架期延長。Ayustaningwarno 等用真空油炸技術(shù)生產(chǎn)了一種更健康的芒果零食[23]。未成熟芒果在10 kPa、100 ℃條件下真空油炸20 min，可在不吸油的情況下失水干燥，獲得良好的脆度與色澤，并能保持抗壞血酸和β-胡蘿卜素的含量。Deng 等采用響應(yīng)面法優(yōu)化真空油炸香菇片工藝參數(shù)，發(fā)現(xiàn)油炸溫度105 ℃、真空度0.085 MPa、油炸時間27.3 min 時，香菇片總油含量降低了33.54%[24]。常壓油炸條件下食品組織基質(zhì)降解嚴重，導(dǎo)致食品表面形成更多孔隙，油通過孔隙進入食品內(nèi)部。真空油炸過程中的溫度較低，水的蒸汽壓也較低，這種低溫低壓環(huán)境將減少食品組織細胞斷裂和損傷，從而減少油的吸收[25]。另一方面，油炸食品的吸油量隨著油炸時間增長而增加[26]。真空油炸時間短，加熱和水分蒸發(fā)快，使得真空油炸食品的吸油量更低[27]。

1.2.4 保留食品風(fēng)味，感官品質(zhì)好與常壓油炸相比，真空油炸食品具有更優(yōu)越的質(zhì)構(gòu)、色澤和風(fēng)味等感官品質(zhì)[28]。在真空油炸過程中，水分從食品表面迅速蒸發(fā)，水分排出的地方變干，形成多孔結(jié)構(gòu)，有利于食品形成酥脆質(zhì)地[29]。此外，油炸食品物料中的呈香呈味成分多為水溶性成分，在真空油炸過程中，食品物料在真空狀態(tài)和低溫條件下緩慢加熱，在低溫的過程中極少溶出。而且隨著油炸過程中食品物料中水分的不斷減少，食品物料中的呈香呈味成分得到進一步濃縮，賦予真空油炸食品更濃郁的風(fēng)味品質(zhì)[22]。Tirtawijaya 等用真空油炸技術(shù)油炸鱈魚，發(fā)現(xiàn)與常壓油炸相比，真空油炸鱈魚的外觀、香氣和風(fēng)味等感官品質(zhì)更佳[18]。Albertos 等在真空油炸前對蘋果片進行超高壓預(yù)處理，提高了蘋果片的質(zhì)構(gòu)品質(zhì)[30]。Islam 等采用真空油炸技術(shù)對毛豆進行油炸處理，并用數(shù)學(xué)模型描述了油炸毛豆的脫水動力學(xué)。發(fā)現(xiàn)真空油炸毛豆的干燥動力學(xué)和有效水分擴散率提高，含油量和水分活度較低，色澤和質(zhì)構(gòu)也得到明顯改善[31]。

2 真空油炸與其他技術(shù)的聯(lián)用

與常壓油炸相比，真空油炸可以生產(chǎn)出含油量更低且感官品質(zhì)更優(yōu)質(zhì)的食品。但是，真空油炸對設(shè)備要求較高，且油炸過程非常耗時耗能。為了克服真空油炸技術(shù)的局限性，常常將其與其他技術(shù)聯(lián)合使用[32]。

2.1 微波

微波是一類頻率在300 MHz～300 GHz 范圍內(nèi)的電磁波[33]。為了防止對通信設(shè)備的干擾，民用微波頻率規(guī)定為915 MHz 和2 450 MHz[34]。915 MHz 是工業(yè)生產(chǎn)常用的微波頻率，2 450 MHz 是家用微波爐使用的微波頻率[35]。在微波加熱過程中，食品中的水分子等極性分子隨著交變電場方向的變化產(chǎn)生劇烈摩擦和碰撞，將電磁能轉(zhuǎn)化為熱能，促進水分蒸發(fā)，并提高食品的溫度[36]。微波加熱具有方便快捷、熱效率高、營養(yǎng)損失少等諸多優(yōu)點[37]。將微波技術(shù)應(yīng)用于真空油炸可以提高水分蒸發(fā)速率、加快傳質(zhì)、縮短油炸時間[38]。Su 等結(jié)合核磁共振和激光共聚焦掃描顯微鏡對微波輔助真空油炸薯片的脫水動力學(xué)、水分和油脂分布狀況進行了分析[25]。結(jié)果表明，與真空油炸相比，微波輔助真空油炸顯著提高了水分蒸發(fā)率和有效水分擴散率，且微波功率越高，水分蒸發(fā)率和有效水分擴散率越高。Su 等的研究發(fā)現(xiàn)，微波輔助真空油炸鱈魚片的氣孔更細小均勻，含油量低，且外觀質(zhì)地較好[39]。食品在微波場存在的條件下快速均勻脫水，在更短的時間內(nèi)完成油炸過程[40]。

2.2 超聲波

超聲波是一類頻率在20 kHz～10 MHz 的機械波，在介質(zhì)中傳播時會產(chǎn)生擊碎、乳化、擴散、機械振蕩等作用力使物體內(nèi)部產(chǎn)生高溫、高壓的沖擊波和微射流，加速體系的傳熱和傳質(zhì)過程[41]。超聲波不能在真空中傳播，但可以用于真空油炸預(yù)處理過程[42]，有效提高食品脫水效率并改善食品品質(zhì)[43]。Fan 等采用超聲波對真空油炸紫薯片進行脫水預(yù)處理，并用低場核磁共振技術(shù)測定油炸紫薯片的水分含量，發(fā)現(xiàn)超聲預(yù)處理降低了油炸紫薯片的平衡水分含量[44]。在真空油炸前對食品進行超聲波脫水預(yù)處理可以有效縮短油炸時間，降低油炸食品吸油量。Shen 等的研究發(fā)現(xiàn)，超聲預(yù)處理可以顯著提高真空油炸蘋果片的介電性能，降低蘋果片的含水量和吸油量，同時提高其抗氧化性能[45]。Devi 等的研究也表明，超聲預(yù)處理可以減少真空油炸薯片的吸油量，并且不會對薯條的感官品質(zhì)造成不良影響[46]。

2.3 微波-超聲波聯(lián)用

微波和超聲波技術(shù)常常結(jié)合起來使用，二者可以產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，提高真空油炸效率和食品質(zhì)量[32]。據(jù)報道，微波和超聲波的結(jié)合可以增強油炸過程中的脫水過程并改善真空油炸水果和蔬菜的質(zhì)量[47]。Su 等研究了微波-超聲波真空油炸紫肉馬鈴薯的干燥動力學(xué)和品質(zhì)特性，發(fā)現(xiàn)微波和超聲波的結(jié)合顯著提高了真空油炸過程中食品水分的蒸發(fā)速率，縮短了油炸時間[32]。此外，紫肉馬鈴薯片的水分活度降低，總花色苷含量增加，質(zhì)構(gòu)和色澤也得到顯著改善。油的吸收是油炸過程中重要的傳質(zhì)現(xiàn)象，而吸油量高會增加生產(chǎn)成本，同時高含油量油炸食品的攝入對人體健康不利[48]。微波和超聲波聯(lián)用可以有效降低真空油炸食品的吸油量，并且一定條件下微波和超聲波功率越高，油炸食品的吸油量越少[39]。Islam 等的研究發(fā)現(xiàn)，與單獨使用微波或超聲波真空油炸相比，微波-超聲波輔助真空油炸處理顯著縮短了毛豆的油炸加工時間，且油炸毛豆的含水量和含油量更低，具有更優(yōu)的色澤和質(zhì)地[49]。油炸食品的吸油量和油分布取決于其外殼層的微觀結(jié)構(gòu)[50]。油炸后冷卻階段壓力降低使油通過食品表層的微孔滲入食品內(nèi)部[51]。微波-超聲波輔助真空油炸食品吸油量的大幅降低可歸因于微波和超聲波能量引起的油炸時間的縮短和食品表層微觀結(jié)構(gòu)的變化[32]。微波-超聲波輔助真空油炸使食品表層具有較高孔隙率、更均勻的孔隙分布以及更光滑的內(nèi)表面[52]。與微波真空油炸相比，超聲波與微波組合真空油炸在水分快速蒸發(fā)和均勻加熱方面具有更大的優(yōu)勢，可以在短時間內(nèi)生產(chǎn)出質(zhì)地更酥脆且色澤更具吸引力的油炸食品[53]。Faruq 等研究發(fā)現(xiàn)超聲波與微波的聯(lián)合應(yīng)用使蘋果片在真空油炸過程中快速脫水，形成酥脆質(zhì)地，其天然味道和色澤也得到了較大程度的保留[54]。Devi 等使用4 種油炸條件對蘑菇條進行油炸，即真空油炸、微波真空油炸、超聲波真空油炸和微波-超聲波真空油炸。研究發(fā)現(xiàn)微波-超聲波真空油炸蘑菇條中蛋白質(zhì)、總酚化合物和總黃酮化合物得到了更大程度保留。微波與超聲聯(lián)合處理產(chǎn)生的協(xié)同作用能顯著降低真空油炸蘑菇條的水分活度和吸油量，并保留原始樣品的顏色[55]。真空油炸與其他技術(shù)的聯(lián)用的優(yōu)缺點見表1。

3 真空油炸對淀粉性質(zhì)的影響

3.1 淀粉糊化特性

糊化特性是淀粉重要理化特性之一，是指淀粉在一定溫度條件下吸水膨脹、破裂形成均勻糊狀溶液的過程[58]。真空油炸條件下，由于真空度較低，水的沸點降低甚至低于淀粉糊化所需溫度，淀粉不易糊化，結(jié)構(gòu)松散，具有較高的吸油滲透性[10]。Sobukola 等研究發(fā)現(xiàn)，真空油炸過程中水沸點溫度低于淀粉糊化所需的溫度 （55～65 ℃），淀粉很難糊化，顆粒形態(tài)較為完整[59]。相反，如果使用較低的真空度（33.21 kPa）油炸樣品，淀粉可以發(fā)生糊化。食品水分含量也是影響淀粉糊化特性的重要因素，真空油炸過程中會加速水分蒸發(fā)，從而使食品表面水分含量過低導(dǎo)致淀粉糊化不足[24]。Contardo 等發(fā)現(xiàn)真空油炸面團的吸水指數(shù)較低[60]，用DSC 測定真空油炸面團中淀粉糊化度，發(fā)現(xiàn)與常壓油炸面團（糊化程度約98.3%）相比，9.9 kPa 下真空油炸面團的糊化程度較低，僅為53.8%。

3.2 淀粉消化特性

淀粉消化率的差異與淀粉本身物理狀態(tài)以及加工過程中形成的微觀結(jié)構(gòu)類型有關(guān)[61]。研究表明，真空油炸過程可以有效降低淀粉的消化率，增加抗性淀粉含量[62]。與常壓油炸相比，在真空油炸過程中，淀粉糊化受到抑制而消化性降低[60]。Contardo 等研究了真空油炸對淀粉消化率的影響[63]。研究結(jié)果表明，真空油炸（6.5 kPa）淀粉糊化率較低（28%）。體外消化實驗表明，快消化淀粉質(zhì)量分數(shù)為27%，慢消化淀粉質(zhì)量分數(shù)為70%，消化率較慢，與生面團的消化率相似。另一項研究將真空油炸（9.9 kPa，溫度115 ℃）和常壓油炸面團分別飼喂SD 大鼠。飼喂真空油炸面團大鼠進食60 min 后體內(nèi)血糖值達到最高（血糖升高較慢），而飼喂常壓油炸面團大鼠進食僅30 min 后血糖達到最大值，真空油炸顯著降低了面團的升糖指數(shù)和消化率[60]。此外，油炸過程中淀粉與脂質(zhì)可以通過疏水相互作用和氫鍵作用形成淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物[64]。淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物具有很強的抗酶解性能，也被稱為RS5 型抗性淀粉[65]。真空油炸過程中淀粉與脂質(zhì)相互作用產(chǎn)生淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物，使淀粉對酶的敏感性降低，淀粉消化性能降低[66]。

4 真空油炸在淀粉基食品中的應(yīng)用

與常壓油炸相比，真空油炸具有低壓、低溫、低氧的特點，可以最大限度保持食品營養(yǎng)成分[67]。與常壓油炸相比，使用真空油炸技術(shù)加工淀粉基食品可以更好地保持食品營養(yǎng)成分與感官品質(zhì)，減少食品吸油量[68]。

4.1 薯類

油炸薯片和薯條等薯類零食受到眾多消費者的喜愛。用真空油炸技術(shù)加工薯類食品可以縮短油炸時間，減少危害物質(zhì)的生成并改善感官品質(zhì)[69]。木薯、番薯和馬鈴薯等可用作真空油炸淀粉基食品的原料。Sobukola 等使用真空油炸技術(shù)加工黃肉木薯片并進行了工藝條件優(yōu)化，通過調(diào)整真空度、油炸溫度和油炸時間得到品質(zhì)屬性較好的油炸木薯片[70]。Xu 等以紫甘薯粉、大豆分離蛋白和黃原膠為包衣材料，開發(fā)了一種真空油炸面包蝦面糊體系，提高了油炸面包蝦的抗氧化性能[71]。油的種類會影響真空油炸薯類食品的營養(yǎng)與感官品質(zhì)。Soto 等研究發(fā)現(xiàn)[72]，與棕櫚油相比，大豆油提高了真空油炸番木薯冷卻過程中類胡蘿卜素的保留率。這是因為大豆油中的不飽和脂肪酸可與類胡蘿卜素的雙鍵競爭氧氣，起到抗氧化作用。可以通過使用真空油炸預(yù)處理手段優(yōu)化真空油炸薯類食品感官品質(zhì)。García 等對木薯片進行熱燙預(yù)處理，降低了真空油炸木薯片的吸油量并保持其良好色澤和脆性[73]。Qiu 等對微波-超聲波輔助真空油炸工藝條件對甘薯片品質(zhì)的影響展開研究[74]，在一定范圍內(nèi)，隨著超聲波功率的增大和處理時間的延長，薯片的吸油率和含水量不斷降低，炸甘薯片的質(zhì)地更脆。

4.2 油炸方便面

方便面是一種常見的淀粉基油炸食品，真空油炸可作為油炸方便面的重要生產(chǎn)手段。Vernaza 等以添加了大豆分離蛋白和RS3型抗性淀粉的面團為原料，采用真空油炸工藝開發(fā)出含油量低且耐消化的油炸方便面[75]。通過對常壓油炸和真空油炸方便面的吸油量進行比較，發(fā)現(xiàn)真空油炸方便面的油脂質(zhì)量分數(shù)比常壓油炸方便面少3%。這是因為常壓油炸方便面表面形成了更多的孔隙結(jié)構(gòu)，油脂更容易滲入。另一項研究中，Vernaza 等在面團中添加質(zhì)量分數(shù)10%的RS2、RS3和青香蕉粉3 種抗性淀粉，并分別采用常壓和真空油炸工藝制作方便面。與常壓油炸相比，真空油炸方便面吸油量減少3%，且抗性淀粉的保留量更高[76]。

4.3 其他

南瓜、山藥、香蕉和木瓜等常見食品中也含有豐富的淀粉，可作為油炸食品加工原料。王文成等發(fā)現(xiàn)真空低溫油炸山藥脆片在色澤和含油量方面明顯優(yōu)于常壓油炸方法[77]。Huang 等使用微波-超聲波輔助真空油炸技術(shù)加工南瓜片，縮短了油炸時間，同時南瓜片的結(jié)構(gòu)得到較好保護，其含水量和含油量均較低[78]。在真空油炸前進行適當預(yù)處理可以有效改善油炸食品理化和感官特性。滲透脫水、微波加熱和熱風(fēng)干燥3 種預(yù)處理后的真空油炸香蕉片含油量均較低，且表現(xiàn)出更好的色澤和質(zhì)構(gòu)特性[79]。冷凍預(yù)處理后的真空油炸木瓜片具有較為良好的色澤、硬度等感官品質(zhì)，并較好地保留了總黃酮、胡蘿卜素等物質(zhì)的抗氧化活性[80]。

5 展 望

近年來，隨著人們生活水平的提高，越來越多的消費者追求健康、低油低脂的飲食。真空油炸可以較大程度保留食品營養(yǎng)成分，降低食品吸油量，生產(chǎn)出低脂美味的淀粉基食品。但是，真空油炸技術(shù)對設(shè)備要求和使用成本均較高，其在快餐店等餐飲行業(yè)中的應(yīng)用尚存在一定限制，真空油炸與其他輔助加熱技術(shù)的聯(lián)用是未來研究重點。真空輔助油炸實際上是物料脫水的過程，因此真空油炸除了與微波和超聲波技術(shù)連用，未來研究也可以將其與紅外、脈沖電場等新型干燥技術(shù)相結(jié)合，提高真空油炸效率，生產(chǎn)出營養(yǎng)和感官品質(zhì)更佳的淀粉基油炸食品。