干燥方式对方便橡子粉皮老化特性影响的研究

李本姣,程亚娇,秦春青,刘金枝,任 亭,黄 可,刘 雄

(1.西南大学食品科学学院,重庆 400715;2.达州市农业科学研究院,四川达州 635000)



干燥方式对方便橡子粉皮老化特性影响的研究

李本姣,程亚娇,秦春青,刘金枝,任 亭,黄 可,刘 雄

(1.西南大学食品科学学院,重庆 400715;2.达州市农业科学研究院,四川达州 635000)

控制粉皮老化度是生产高品质方便粉皮的关键。本文以红外分析仪、X-射线衍射仪、快速黏度分析仪分析研究不同干燥方式对方便橡子粉皮老化特性的影响,并采用扫描电子显微镜对粉皮的微观结构进行了研究和评价。结果表明:与热风干燥相比,热风-微波联合干燥时粉皮的碘呈色度显著升高(p<0.05)、红外吸光度和回生值显著降低(p<0.05)、结晶度也呈降低的趋势。粉皮微观结构更加松散,孔洞较大。热风-微波联合干燥时粉皮的老化程度较低。

方便橡子粉皮,干燥方式,老化特性,微观结构

橡子是壳斗科植物橡树果实的俗称,但不包括人工培育的板栗。我国橡子资源十分丰富,有7属(青冈属、水青冈属、栲属、石栎属、栎属、三棱栎属和栗属)301种[1],广泛分布于温带和亚热带。橡树种植面积高达1.33×107～1.67×107hm2,橡子年产量高达600～700万吨[2]。本文实验材料为西南地区常见的青冈栎橡子。青冈栎是壳斗科(Fagaceae)青冈属(Cyclobalanopsis Oerst.)的常绿乔木,亦称铁栎、青栲、细叶桐等,营养成分十分丰富,除含有淀粉、蛋白质、油脂等基本成分外,还含有单宁、黄酮等功能性成分,具有较高的药用价值,广泛的用于抗氧化[3]、清除自由基[4]、抗肿瘤和抗癌[5]等。传统的利用橡子加工的食品主要是橡子凉粉、糕点、豆腐、橡子酱等鲜湿的具有地方特色的产品,保质期较短,不便于长途运输。因此,利用橡子生产方便橡子粉皮有十分重要的意义。

方便橡子粉皮最主要的评价指标为复水性[6]。研究表明,方便食品的复水性与原料淀粉的老化度密切相关[7],老化度又与方便食品的干燥方式息息相关[8-9]。目前方便食品最主要的干燥方式仍然是油炸法干燥,该法干燥速率快、淀粉老化程度较小、成品品质较好,但是存在成品油脂含量较高、营养物质损失较多、保质期较短等缺点,不能满足人们对绿色、环保、健康、营养的方便食品的需求。因此,采用新型的干燥方法干燥方便食品是研究的热点和重点。目前应用最多的干燥干法有:热风干燥、微波干燥以及热风-微波联合干燥[10-12]等。但是,人们侧重的是对干燥工艺的研究,而干燥方式对方便食品老化特性影响的报道甚少。赵思明[13]研究了方便米饭干燥过程中淀粉的老化机制及模型,结果表明,干燥过程中淀粉的老化可用“两区域”和级分分离模型来解释。

因此,本文对比研究了热风干燥、热风-微波定功率干燥和热风-微波变功率干燥对方便橡子粉皮老化特性的影响,以期为方便橡子粉皮的加工提供理论依据和技术参考,这对于开发有保健功能的方便粉皮具有十分重要的现实意义,也可在提高橡子综合利用率的同时推动地方经济的发展。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

青冈栎橡子仁 襄阳三珍食品有限公司;精制红薯淀粉 当阳龙之泉农业发展有限公司;魔芋精粉、黄原胶、复合磷酸盐、氯化钙 均为食品级,郑州升达食品添加剂有限公司;氯化钠,食品级 重庆市盐业(集团)有限公司;碘、碘化钾、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾 均为分析纯,成都市科龙化工试剂厂。

LA2003A电子分析天平 上海精天科技股份有限公司;DHG-9070A电热恒温鼓风干燥箱 上海精宏实验设备有限公司;EG823LA6-NR微波炉 广东美的微波炉有限公司;SDHC9E15-210电磁炉 浙江苏泊尔有限公司;FW100高速粉碎机 天津市泰斯特仪器有限公司;RVA-Ezi快速黏度分析仪 瑞典Perten仪器公司;Nicolet 6700傅里叶变换红外光谱仪 美国Nicolet公司;XRD-7000X-射线粉末衍射仪 日本岛津公司;JSM-6510LV扫描电子显微镜 日本电子;UV-2450分光光度计 日本岛津公司;SHA-B恒温水浴振荡器 金坛市华欧实验仪器厂。

1.2 实验方法

1.2.1 方便橡子粉皮的制作流程及操作要点 10 g红薯淀粉,用10 mL 65 ℃的热水溶解→加入剩余的红薯淀粉、橡子全粉和添加剂,搅打成糊→沸水冲成稀糊→称取适量于平盘→电磁炉上隔水蒸3 min→室温晾凉→揭皮→切片→干燥→成品

操作要点:(1)当用65 ℃的热水对红薯淀粉进行预糊化时应不断的搅拌,避免红薯淀粉结块。(2)当加入剩下的原料和添加剂后,应充分搅拌,使添加剂和原料混合均匀;(3)当用沸水冲成稀糊时,应慢慢的加入沸水并不断搅拌,防止糊化不均匀,从而影响产品的品质;(4)将盛有稀糊的平盘放入电磁炉上隔水蒸煮时,一定要保证盘放平,以免粉皮厚薄不均匀,此时粉皮的厚度为2.5 mm;(5)揭皮时动作要慢,以免粉皮破裂;(6)揭皮后将粉皮切成15 cm长、0.5 cm宽的长条,此时的粉皮即为方便橡子粉皮鲜样。(7)根据设计的干燥方法对鲜样进行干燥。(8)干燥好的成品应及时密封包装,防止吸潮。

1.2.2 干燥方法

1.2.2.1 热风干燥 将切好后的粉皮放在铁丝网上于恒温鼓风干燥箱内进行干燥,热风干燥温度分别为:50、60、70、80、90 ℃,干燥时间分别为:220、180、120、110、100 min,干燥前称量粉皮的质量,干燥期间每隔10 min对粉皮翻面后继续干燥,干燥结束后对粉皮进行称重,此时的粉皮即为不同热风干燥温度下干燥的方便橡子粉皮成品。

1.2.2.2 热风-微波(定功率)干燥 将切好后的粉皮放在铁丝网上于80 ℃的恒温鼓风干燥箱内进行干燥,干燥前称量粉皮的质量,干燥期间每隔10 min对粉皮翻面后继续干燥,45 min后将粉皮进行微波干燥。微波功率为80 W,干燥期间每隔1 min对粉皮翻面后继续干燥,21 min后对粉皮进行称重,此时的粉皮即为热风-微波(定功率)干燥的方便橡子粉皮成品。

1.2.2.3 热风-微波(变功率)干燥 将切好后的粉皮放在铁丝网上于80 ℃的恒温鼓风干燥箱内进行干燥,干燥前称量粉皮的质量,干燥期间每隔10 min对粉皮翻面后继续干燥,45 min后将粉皮进行微波干燥。微波功率为80 W,干燥期间每隔1 min对粉皮翻面后继续干燥,9 min后转入微波功率为160 W的微波炉中继续干燥,6 min后对粉皮进行称重,此时的粉皮即为热风-微波(变功率)干燥的方便橡子粉皮成品。

经过以上三种干燥方法干燥后,粉皮的含水量均在9.5%左右(研究结果另文发表),此时即为方便橡子粉皮成品,粉碎后过100目筛,并密封包装用于老化性质的测定。

1.3 实验指标的测定

1.3.1 方便橡子粉皮碘呈色度的测定 方便橡子粉皮碘呈色度的测定可参照方便粉丝的方法(GB/T 23783-2009)进行测定。准确称取经石油醚脱脂、研磨、过筛(孔宽0.156 mm)后的样品1.000 g,放于150 mL的三角瓶中,加入20.0 mL蒸馏水,置于(50±1) ℃恒温振荡水浴锅中振荡。30 min后取出摇匀倒入100 mL离心管中,然后以3000 r/min的转速离心10 min。然后用移液枪取1 mL上清液放在50 mL容量瓶中,再加入pH5.8的磷酸二氢钾-磷酸氢二钾缓冲溶液5.0 mL、0.05 mol/L的碘-碘化钾溶液1.0 mL,用蒸馏水定容至50 mL并摇匀。同时取1.0 mL蒸馏水代替上清液制备空白溶液。最后用分光光度计在570 nm波长下测定吸光度。方便橡子粉皮的糊化度可用碘呈色度(IOD)来表示,碘呈色度计算公式如下所示:

碘呈色度(IOD)=2×A

式中:2表示稀释倍数;A表示吸光度。

1.3.2 方便橡子粉皮红外吸光度的测定 方便橡子粉皮红外吸光度的测定可采用Nicolet 6700型傅里叶变换红外光谱仪[14]。具体的方法为:将经过不同干燥方式加工后所得的粉皮成品粉碎,通过溴化钾压片法制取样品薄片后再进行红外光谱扫描。扫描条件为:波段范围450～1300 cm-1,扫描分辨率4 cm-1,扫描整合频谱32倍。

1.3.3 方便橡子粉皮RVA特性的测定 快速黏度分析仪(RVA)可测定淀粉类食品在加温膨胀过程中黏度的变化,也可测得降温时的跌落值和回生值,跌落值反映了淀粉的热糊稳定性、回生值反映了淀粉的冷糊稳定性和老化趋势[15]。具体操作方法如下:准确称取2.500 g粉末状样品于铝罐中,加入25 mL蒸馏水,放入搅拌器后将铝罐放入RVA测定仪中,选择仪器中自带的标准模式一进行测定,每个样品测定3次,结果取平均值。

1.3.4 方便橡子粉皮X-射线衍射的测定[16]取少量方便橡子粉皮粉末样品,置于含有饱和碳酸氢钠的相对湿度为75%的密闭容器中24 h。然后取少量样品于样品盘中,用玻片将样品铺平压实形成一个平面,再在X-射线衍射仪中进行测定。测定条件为:电压40 kV、电流40 mA、扫描范围衍射角(2θ)4-50°,扫描速度 4 °/min、扫描步长0.02°,每个样品测定三次。

1.3.5 方便橡子粉皮扫描电子显微镜的测定[17]用液氮冷冻脆断制样法将干燥后的方便橡子粉皮制出整齐的横截面,再用特定的双面胶带固定在样品台上,断面朝上。经自动喷金器镀金后,在扫描电子显微镜下观察粉皮的内部组织微观结构并拍照。

1.4 数据处理

测定结果用origin8.1进行数据处理,采用SPSS Statistics软件对结果进行统计分析,实验数据以平均值±标准差形式表示;各组结果采用Duncan显著性差异测验进行单向方差分析,取95%置信度(p<0.05)。

2 结果与讨论

2.1 干燥方式对方便橡子粉皮碘呈色度的影响

碘呈色度(又称糊化度)简称IOD,是指方便面中淀粉熟化的程度,其内涵是β-淀粉转化为α-淀粉的程度,它是衡量方便面复水性能的重要指标。方便面行业标准中规定碘呈色度≥1.0,IOD值越高,淀粉α化程度越高,方便面越易复水和口感越好。

干燥方式对方便橡子粉皮碘呈色度的影响如图1所示。由图1可知,干燥过程中,热风干燥温度和微波干燥功率对方便橡子粉皮的碘呈色度影响显著。这可能是因为高温抑制了淀粉的老化;其次,干燥温度和微波功率直接影响干燥速率,干燥速率又对淀粉的老化影响非常大。干燥速率小,干燥缓慢,粉皮中已经糊化的淀粉分子有更多的时间去取向排列,从而促进老化;相反,干燥速率大,方便橡子粉皮的含水量迅速降低,可使淀粉的不定型结构固定下来,从而抑制淀粉的老化。同时,食品中淀粉易发生老化现象的含水量为30%～60%,当含水量<10%或>60%时,则不易发生老化现象。因此,干燥速率大,粉皮中的含水量可迅速通过30%～60%的区带,从而抑制粉皮中淀粉的老化,提高方便橡子粉皮的碘呈色度。

图1 不同干燥方式对方便橡子粉皮碘呈色度的影响Fig.1 Effect of different drying method on the IOD of convenience acorn vermicelli

通过图1可知:当温度为50、60 ℃时,随着热风干燥温度的增加,方便橡子粉皮的碘呈色度增加不显著(p<0.05);而温度为70、80、90 ℃时,粉皮的碘呈色度无显著性差异(p>0.05);但是,当温度超过70 ℃时,碘呈色度大于1,表明此时方便橡子粉皮的糊化度较大即老化较小。研究表明,方便粉丝的老化与复水性呈负相关即老化越大复水性越小[18];复水性又与口感密不可分:复水性太小,食物过硬、弹性过大;复水性太大,食物太软,失去了粉皮爽滑Q弹的特点,不符合加工的品质要求。随着微波干燥功率的增加,方便橡子粉皮的碘呈色度显著增加(p<0.05),并且都大于1,这可能是因为微波干燥的速度快,粉皮含水量下降也快,粉皮在高水分的时间较短,从而抑制了方便橡子粉皮中淀粉的返生,提高粉皮的碘呈色度,进而提高方便橡子粉皮的复水性。热风干燥和热风-微波联合干燥相比,联合干燥时粉皮的碘呈色度显著大于热风干燥(p<0.05),这可能是因为微波干燥速率快,同时,微波具有微膨化的作用,因此,粉皮的碘呈色度即糊化度大。

2.2 干燥方式对方便橡子粉皮红外吸光度的影响

干燥方式对方便橡子粉皮红外吸光度的影响如图2和图3所示。由图2可知,随着热风干燥温度的增加,方便橡子粉皮的红外吸光度值显著降低(p<0.05);80 ℃和90 ℃时,粉皮的红外吸光度无显著性差异(p>0.05);随着微波干燥功率的增加,粉皮的红外吸光度值也显著降低(p<0.05)。这可能是因为热风温度高、微波功率大时,干燥速率快,粉皮很快就达到所需的水分含量,从而使得淀粉分子不容易聚集老化,因此,红外吸光度值不断降低。

表1 不同干燥方式对方便橡子粉皮RVA特性的影响

图2 不同干燥方式对方便橡子粉皮红外吸光度的影响Fig.2 Effect of different drying method on the infrared absorbance of convenience acorn vermicelli

图3 不同干燥方式对方便橡子粉皮红外吸光度的影响Fig.3 Effect of different drying method on the infrared absorbance of convenience acorn vermicelli

注:用LSD法进行多重比较。同一列中标有不同小写字母者表示组间差异显著(p<0.05);标有相同小写字母者表示组间差异不显著(p>0.05)(n=3)。红外光谱(FT-IR)可以检测淀粉构型和晶体相关化学键的振动频率变化[19]。IR在1047 cm-1的吸收代表了淀粉结晶区的结构特征,反映了淀粉短程分子内的有序结构;1022 cm-1的吸收则代表了淀粉无定型区的结构特征,反映了淀粉大分子的无规则线团结构。两者的比值表示淀粉有序和无序结构的比例,其值越大,淀粉颗粒的结晶程度越大,老化程度越大[20],反之亦然。由图3可知,粉皮经过不同的干燥方式干燥后,淀粉的特征吸收峰未发生明显变化,这可能是因为干燥不能导致淀粉分子结构的改变。

2.3 干燥方式对方便橡子粉皮RVA特性的影响

干燥方式对方便橡子粉皮RVA特性的影响如表1所示。由表可知,随着热风干燥温度的增加,峰值黏度、峰谷黏度、最终黏度和回生值均显著降低(p<0.05),糊化温度显著升高(p<0.05),而跌落值呈升高的趋势。随着微波干燥功率的增加,峰值黏度、峰谷黏度和回生值均降低,但无显著性差异(p>0.05),最终黏度显著降低(p<0.05),糊化温度和跌落值升高(p<0.05)。热风干燥和热风-微波联合干燥相比,联合干燥的回生值显著降低(p<0.05),如当采用联合干燥时,粉皮的回生值比热风干燥50 ℃时降低了26.91%。在RVA分析中,跌落值反映了淀粉的热糊稳定性,随着热风干燥温度和微波干燥功率的增加,粉皮的跌落值不断升高,表明糊化溶胀后淀粉颗粒的强度小,易破裂,导致其热糊稳定性不好,热糊稳定性差,粉皮的煮沸损失大、口感不好。回生值反映了淀粉的冷糊稳定性和老化趋势,回生值越大,粉皮的老化程度越大,随着热风干燥温度和微波干燥功率的增加,粉皮的回生值不断降低,冷糊稳定性不断提高,表明粉皮的老化程度降低。

2.4 干燥方式对方便橡子粉皮结晶度的影响

方便橡子粉皮属于淀粉类食品,可通过测定淀粉的结晶情况来反映粉皮的老化程度。本实验采用X射线衍射仪对不同干燥方式方便橡子粉皮的晶型结构进行分析,从而从分子角度研究方便橡子粉皮的老化特性。不同干燥方式对方便橡子粉皮结晶度的影响结果如图4所示。

图4 干燥方式对方便橡子粉皮结晶度的影响Fig.4 Effect of different drying method on the crystallinity of convenience acorn vermicelli注:图中(1)、(2)和(3)分别为热风温度为70 ℃干燥、热风-微波(定功率)干燥和热风-微波(变功率)干燥时粉皮的衍射图。

由图可知,当方便橡子粉皮处于热风温度70 ℃的条件下干燥时,在17.04 °和19.50 °处出现衍射峰。研究表明,2θ=17°时出现的衍射峰主要是由无定型区域的支链淀粉片段形成的,是典型的B型结晶;2θ=20°时出现的衍射峰主要是由直链淀粉与脂质形成的复合物结晶形成的,是典型的Vh型结晶。所以,此时粉皮中的淀粉结晶度较大,亦即老化较大。由图4又可知,(1)中方便橡子粉皮有尖峰衍射峰,主要是由线度大的微晶晶粒引起的,(2)和(3)中均无明显的尖峰衍射峰,呈现出典型的的弥散衍射图谱,主要是由短程有序的非晶结构引起的,由此说明:热风-微波联合干燥可使方便橡子粉皮内淀粉晶体的晶格有序化程度不断下降,无定型化程度逐渐上升。(2)和(3)相比,虽然均为明显的衍射峰,但是(2)比(3)的衍射强度要大,因此,结晶度(2)大于(3),这可能是由于(3)的后期微波功率较大,水分能很快蒸发而不会引起淀粉分子的迁移聚集。由此可知,随着微波干燥的加入、微波功率的增大,方便橡子粉皮的α化程度越大,老化越小。

2.5 干燥方式对方便橡子粉皮微观结构的影响

扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)具有分辨率高、立体感强等优点,特别是它可基于表面成像原理对样品的微观结构进行直观独到的分析,因此,SEM广泛用于样品微观结构的研究。本实验主要探究的是经不同干燥方式干燥后方便橡子粉皮内部微观结构的变化,因此,利用SEM对热风干燥温度为70 ℃、热风-微波(定功率)干燥、热风-微波(变功率)干燥这三种干燥方式的粉皮进行了观察,结果如图5所示。

图5 干燥方式对方便橡子粉皮微观结构的影响Fig.5 Effect of different drying method on the microstructure of convenience acorn vermicelli

从图5可知,方便橡子粉皮在热风温度为70 ℃的条件下干燥时,粉皮内部结构较紧密、孔洞少又小,这可能是因为粉皮处于70 ℃的热风干燥时,干燥后期由于温度梯度和湿度梯度方向相反,干燥速率较慢,水分只能缓慢的从粉皮内部迁移至表面再蒸发,水分不能快速的冲破粉皮表面形成均匀的致密的孔洞,所以此时粉皮结构较结实和紧密;随着微波的加入(图b和图c),粉皮内部的微观结构越来越松散,孔洞较大,这是因为微波干燥时温度梯度和湿度梯度方向相同,水分可快速的冲破粉皮表面蒸发,从而使粉皮形成大量的细小的孔洞;由图b和图c又可知,随着微波功率的增加,粉皮的微观结构越松散,孔洞越大,这可能是因为干燥后期随着微波功率的增加,方便橡子粉皮出现微膨化的现象。

3 结论

本文以橡子全粉和精制红薯淀粉为原料制作成粉皮,经干燥后即可得成品粉皮。主要系统的研究了热风不同温度干燥、热风-微波定功率干燥和热风-微波变功率干燥对粉皮老化特性的影响,研究发现:与热风干燥相比,热风-微波联合干燥时粉皮的碘呈色度显著升高(p<0.05)、红外吸光度和回生值显著降低(p<0.05)、结晶度也呈降低的趋势。微观结构扫描显示:热风干燥时,粉皮内部结构较紧密,孔洞少又小;热风-微波联合干燥时,由于微波的加入,使得方便橡子粉皮发生微膨化,从而内部结构较松散。因此,粉皮采用热风-微波联合干燥时老化程度较小,品质较好。

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Effects of different drying methods on the retrogradation property of convenience acorn vermicelli

LI Ben-jiao1,2,CHENG Ya-jiao1,QIN Chun-qing1,LIU Jin-zhi1,REN Ting1,HUANG Ke1,LIU Xiong1,*

(1.College of Food Science,Southwest University,Chongqing 400715,China;2.Dazhou Agricultural Science and Research Institute,Dazhou 635000,China)

Control retrogradation is key to producing high quality convenience acorn vermicelli. In this paper,Infrared analysis(FI-RT),X-ray diffraction(XRD)and Rapid viscosity analyzer(RVA)were utilized to analyze the effects of drying methods on retrogradation property of convenience acorn vermicelli,and then it was characterized by Scanning electron microscope(SEM)to analyze and value its microstructure. The results showed that compared to the hot air drying,the index of the hot-microwave drying as IOD decreased significantly(p<0.05),infrared absorbance and retrogradation value increased significantly(p<0.05),crystallinity tended to decreased. The microstructure more loosely,holes more larger. Therefore,hot-microwave dried products showed the lower degree of retrogradation.

convenience acorn vermicelli;drying methods;retrogradation property;microstructure

2016-03-08

李本姣(1990-)，女，硕士研究生，研究方向：现代食品加工理论与技术，E-mail：476236119@qq.com。

*通讯作者:刘雄(1970-)，男，博士，教授，研究方向：碳水化合物功能与利用、食品化学与营养学，E-mail：476236119@qq.com。

重庆特色农产品产业协同创新与关键技术攻关,重庆市科委集成示范项目(cstc2012jcsf-jfzh0033)；社会事业与民生保障科技创新专项——薯类食品安全加工技术研究与应用(cstc2015shms-ztzx0113)。

TS217.1

A

1002-0306(2016)20-0000-00

10.13386/j.issn1002-0306.2016.20.000