真空低温油炸工艺对豆腐泡品质的影响

江连洲，朱 颖，陈惠惠，祁新华，周 艳，李 杨，隋晓楠，齐宝坤，王中江*

（东北农业大学食品学院，黑龙江 哈尔滨 150030）

大豆是世界第五大农作物，含有丰富的优质蛋白质，是粮食中唯一接近全价蛋白的作物[1-2]。东北是全国乃至全世界的大豆主产区，大豆播种面积约占全国大豆总面积的1/2，大豆资源丰富且品质优良。传统豆制品中的油炸豆腐泡一直为人们所青睐。豆腐泡是一种汉族豆制食品，南方称之为油豆腐，北方统称为豆腐泡。传统的制作工艺中油炸温度在150 ℃以上就能得到理想的发泡效果。但随着人们对绿色健康生活品质的追求，常温高压油炸豆制品的营养物质流失严重、含油量过高、易焦糊、易产生致癌物质等问题也越来越受到人们的广泛关注[3-4]。

传统油炸技术的弊端严重阻碍豆制品工业化生产进程，应用新型油炸技术对于传统豆制品的发展将具有重要意义。真空低温油炸是在20世纪60年代发展起来的一种将油炸和脱水作用结合在一起的高新技术。通常来说，油炸按照油炸压力可分为常压油炸、减压油炸和高压油炸3 类。而真空油炸是将样品处于负压状态进行食品加工，可以减轻甚至避免氧化作用（例如脂肪酸败、酶促褐变和其他氧化变质等）所带来的危害[5-7]。与常压油炸相比，真空油炸技术可以显著地降低产品的脂肪含量，但产品的脂肪质量分数仍在30%以上，口感有明显的油腻味，影响产品的风味和销售[8-9]。

因此，为更有效地降低产品的脂肪含量，提高产品品质，研究不同真空油炸的真空度、油炸温度和油炸时间对豆腐泡的水分质量分数、脂肪质量分数以及感官评分的影响[10]。在此基础上通过质构分析（texture profile analysis，TPA）模拟口腔咀嚼运动对传统油炸豆腐泡与真空低温油炸豆腐泡的性质区别，并通过扫描电镜分析二者微观结构上的差异，从而证明该油炸工艺的优化结果有利于大豆加工工业的发展方向。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

东北大豆、大豆色拉油 市售。

真空油炸设备 无锡南丰轻化设备有限公司；干燥箱上海跃进医疗器械厂；SZC-B脂肪测定仪 上海纤检仪器有限公司；TA-XT2i质构分析仪 英国Stable Micro System公司；分析天平 北京赛多利斯仪器系统有限公司；SU8020扫描电镜 日本Hitachi公司。

1.2 方法

1.2.1 豆泡的制作

根据卢义伯等[11]的方法进行豆腐泡的制作：原料→浸泡→水洗→磨制分离→煮浆→点浆静置→凝固成型→切块→真空油炸→离心脱油。

挑选颗粒饱满、表面光滑的大豆，按料液比1∶4（g/mL）添加泡豆水（水温20～25 ℃的弱碱水）浸泡6～8 h；将浸泡好的大豆用水清洗干净，去除浮皮和杂质，降低泡豆的酸度；用磨浆机磨制水洗好的大豆，磨制时每千克大豆加入55～65 ℃的热水3 000 mL左右；煮浆使蛋白质发生热变性，煮浆温度为98～100 ℃，煮沸并保持6～8min；向煮沸的豆浆中加入盐卤（MgCl2），并轻轻搅匀，放入成型箱内静置15 min成型；将凝固后的豆腐切成5～7 cm小正方形，在真空度0.080～0.095 MPa、（90±10）℃低温条件下油炸6～12 min；油炸后的豆腐泡在真空度不变条件下，400 r/min离心脱油3～5 min即为成品[12]。

1.2.2 单因素试验

为考察各因素对真空低温油炸豆腐泡品质的影响，选择主要的影响因素包括油炸时间、油炸温度、真空度、物料量、脱油时间等，筛除不可控因素，选择其中对真空油炸豆腐泡品质影响显著的3 个因素，即油炸时间、油炸温度及真空度，优化豆腐泡工艺[13-14]。所有试验进行3 次，结果取3 次平均值。

表1 豆腐泡优化工艺单因素试验因素与水平Table 1 Coded levels and corresponding actual levels of factors used in one-factor-at-a-time design

1.2.3 响应面试验优化真空低温油炸工艺

在单因素试验基础上，通过Box-Behnken试验设计，选定油炸时间、油炸温度、真空度3 个因素作为目标变量，试验因素及水平见表2，确定真空低温油炸豆腐泡的最佳制备工艺[15]。

表2 响应面试验因素与水平Table 2 Coded levels and corresponding actual levels of factors used in Box-Behnken design

1.2.4 水分的测定

按照GB/T 5009.3—2010《食品中水分的测定》进行测定：采用直接干燥法，取豆腐泡样品10 g左右，精确称定。放置于干燥恒质量的扁形称瓶中，打开瓶盖，于105 ℃干燥4 h，将瓶盖盖好，移置干燥器中，冷却0.5 h，精确称定。再在上述温度干燥1 h，冷却，称质量，至连续2 次称质量的差异不超过2 mg为止。根据减失的质量，计算样品中的水分含量。

1.2.5 脂肪的测定

按照GB/T 14772—2008《食品中粗脂肪的测定》进行测定：豆腐泡用研钵磨碎并且在烘箱中加热，利用索氏抽提法进行豆腐泡中脂肪含量的测定。实验重复1 次，取2 次实验的平均值（以干基计）。

1.2.6 样品感官评分的测定

由10 人组成评定小组，对不同真空油炸处理后豆腐泡的色泽、风味、组织质地进行感官评定，感官评分采用100 分法评定：各项目依次按差、较差、一般、较好、好分为5 个等级[16]。具体感官评分标准见表3。

表3 感官评分标准Table 3 Criteria for sensory evaluation of tofu puffs

1.2.7 TPA的测定

将传统油炸及真空低温油炸工艺制得的豆腐泡样品放置在载物台上，将探头对准样品中心位置。测定条件：P/0.25探头，前进速率10.0 mm/s，破碎速率6.0 mm/s，后退速率8.0 mm/s，测试距离10.0 mm，实验重复3 次，以平均值为测定结果[17]。

1.2.8 扫描电镜观察豆腐泡超微结构

取传统油炸及真空低温油炸工艺制得的豆腐泡样品外部、内部结构用导电胶固定至样品台上，真空状态下镀金，用SU8020扫描电镜在1.0 kV加速电压下观察微观结构，并拍取在一定放大倍数条件下的照片，对样品进行分析。

1.3 数据统计分析

2 结果与分析

2.1 豆腐泡的水分含量及脂肪含量

实验结果表明，豆腐泡水分质量分数高达83%左右，经过油炸过程，水分含量降低，表面呈有淡黄色光泽，质地柔软，这与杨铭铎等[18]研究油炸过程中食品品质的变化是一致的。由于真空油炸过程中，水分逐渐蒸发并从豆腐泡表面滋出，水蒸气气流不断由内向外流动，在物料内部产生油进入物料空间，炸油逐渐浸入物料组织中，即在一定时间范围内，随着油炸时间的延长，物料中水分含量逐渐下降，而脂肪含量逐渐上升[19]。但是根据实验数据得知，油炸时间延长到一定程度，脂肪含量不再增加，当豆腐泡表面达到一定硬度时，油脂无法侵入到物料，并且随着时间的延长，表面发生糊化现象，脂肪含量下降，感官品质下降。

豆腐泡中主要含有自由水和结合水，当处于高温环境下，自由水以气泡的方式快速蒸发，当油炸继续进行时，外表面逐渐变干，其疏水性随之增强，故油脂可以吸附到豆腐泡表面。当豆腐泡从油炸锅取出时，气孔中的蒸气冷凝，从而使外界环境的压力高于脆片气孔内压力，其压力差促使吸附在表面的油脂进入其内部，但是豆腐泡中较高的水分可以阻止表面油进入内部[20]。本实验采用的真空低温油炸工艺，对于处于负压状态进行的低温油炸，可以减轻油脂煎炸过程中发生氧化作用，可以显著地降低产品的脂肪含量，同时在从油锅内取出时，能够更好地形成内部疏松多孔的质地。

2.2 单因素试验结果

2.2.1 油炸时间对豆腐泡品质的影响

在油炸温度95 ℃、真空度0.085 MPa条件下分别油炸6、8、10、12 min，测定样品水分含量、脂肪含量并观察其品质。

由图1可以看出，油炸时间对于豆腐泡的品质影响极显著（P＜0.01），在一定的油炸时间内随着时间的延长样品品质越来越好，水分含量下降，脂肪含量上升[21]。但是当时间超过10 min以后，水分含量急剧下降，脂肪含量也随之降低，伴随着豆腐泡的表面变硬，颜色变深，说明油炸时间过长，导致豆腐泡表面质地较硬，品质较差。因为油炸时间在8～10 min时油炸豆腐泡在组织状态、色泽、口感上都优于其他油炸时间样品，此时水分含量也适宜，脂肪含量相对较少，因此选择8 min为最佳油炸时间。

图1 油炸时间对水分质量分数、脂肪质量分数及感官评分的影响Fig. 1 Effect of frying time on moisture content, oil content and sensory score

2.2.2 油炸温度对豆腐泡品质的影响

在真空度0.085 MPa条件下，分别在油炸温度为90、95 、100、105 ℃分别油炸8 min，然后在转速400 r/min的条件下脱油3 min。

通过图2可以看出，油炸温度对真空低温油炸豆腐泡的品质影响较大（P＜0.05），当油炸温度在90～100 ℃的范围内时产品的组织状态都较好[22]，豆腐泡的表面不会出现较硬及深黄色的现象，到100 ℃以上时无论是组织还是色泽、口感都下降。但从口感及色泽上看，较好的是90～95 ℃左右，组织状态完整，口感松软（水分质量分数大于28%），有诱人的色泽，因此选择95 ℃左右作为油炸温度较理想。

图2 油炸温度对水分质量分数、脂肪质量分数及感官评分的影响Fig. 2 Effect of frying temperature on moisture content, oil content and sensory score

2.2.3 真空度对豆腐泡品质的影响

分别在真空度0.080、0.085、0.090、0.095 MPa，油炸温度95 ℃的条件下油炸8 min，然后在转速400 r/min的条件下脱油3 min[23]。由图3可知，真空度影响豆腐泡的水分含量及脂肪含量的程度较小，但是会影响油炸过程中油温的变化，在一定的真空条件下，才能达成一个较低的油炸温度，从而避免了传统高温油炸过程造成的营养成分损失。从豆腐泡的品质及综合经济成本分析可知，采用0.085 MPa的真空度为该工艺的理想真空度。

图3 真空度对水分质量分数、脂肪质量分数及感官评分的影响Fig. 3 Effect of vacuum degree on moisture content, oil content and sensory score

2.3 回归方程的建立与分析

采用Box-Behnken设计原理，对真空低温油炸条件油炸时间（A）、油炸温度（B）和真空度（C）对豆腐泡品质的影响因素水分质量分数（Y1）、脂肪质量分数（Y2）及感官评分（Y3）进行响应面优化分析，结果见表4。

利用Design-Expert软件，对表4试验数据进行多元拟合，得到水分质量分数（Y1）、脂肪质量分数（Y2）及感官评分（Y3）对油炸时间（A）、油炸温度（B）和真空度（C）回归方程为：

表4 响应面试验设计及结果Table 4 Experimental design and results for response surface analysis

由表5～7可知，响应面回归模型极显著（P＜0.01）；失拟项P大于0.05，表明失拟项不显著。一般情况下，R2越接近1，拟合的经验模型越好；另一方面，R2值越小，模型中独立变量的相关性越差[24-25]。3个模型的相关系数R2值分别为0.958 5、0.960 5、0.959 5，说明有95%以上的水分质量分数、脂肪质量分数及感官评分的响应值变化来源于所选因素，模型与实际试验拟合较好。由表5～7可知，一次项A影响极显著（P＜0.01），说明油炸时间对3 个响应值的影响程度最大，通过各因素回归系数的大小判断，3因素对3 个响应值的影响次序基本为油炸时间＞油炸温度＞真空度，即A＞B＞C。

表5 水分质量分数的方差分析Table 5 Analysis of variance (ANOVA) for the effect of frying conditions on moisture content

表6 脂肪质量分数的方差分析Table 6 ANOVA for the effect of frying conditions on oil content

表7 感官评分的方差分析Table 7 ANOVA for the effect of frying conditions on sensory score

图4 水分质量分数与油炸温度、油炸时间及真空度的关系Fig. 4 Response surface plots showing the interactive effects of frying conditions on moisture content

图5 脂肪质量分数与油炸温度、油炸时间及真空度的关系Fig. 5 Response surface plots showing the interactive effects of frying conditions on oil content

图6 感官评分与油炸温度、油炸时间及真空度的关系Fig. 6 Response surface plots showing the interactive effects of frying conditions on sensory score

油炸时间、油炸温度和真空度相互作用对豆腐泡水分质量分数、脂肪质量分数及感官评分的响应面图见图4～6。根据响应面试验的结果，选择所需响应值的大小关系，选择水分质量分数较高、脂肪质量分数较低同时感官评分高的一组作为最终的结果，联合3 个方程得到最佳油炸条件：油炸时间7.46 min、油炸温度95.4 ℃、真空度0.085 2 MPa。为验证响应面所得结果的可靠性，根据上述结果进行验证实验。考虑到实际操作情况，将工艺参数修正为油炸时间7.5 min、油炸温度95 ℃、真空度0.085 MPa，此条件下实际测得低温真空油炸豆腐泡的水分质量分数为77.52%，脂肪质量分数为27.97%，感官评分为94，与预测值拟合性良好，说明优化结果具有可靠性。

2.4 TPA结果

在油炸过程中，豆腐泡中的大部分水分蒸发导致其质构发生很大的变化，尤其是豆腐泡的表面高温下失水形成金黄色的外表[26-28]。由表8可知，传统油炸过程中高温油炸形成的表面质地较硬，咀嚼性相较于真空低温油炸豆腐泡较差，内部结构失水导致黏度降低。因此真空低温油炸豆腐泡在弹性和咀嚼性上优于传统油炸豆腐泡。

表8 不同工艺豆腐泡TPATable 8 TPA analysis of tofu puffs produced by different frying methods

2.5 豆腐泡内部及外部结构扫描电镜结果

图7 传统油炸及真空低温油炸豆腐泡内部、外部结构微观结构图Fig. 7 Microstructure of interior and exterior structures of traditional fried and vacuum low temperature fried tofu puffs

从图7可以看出，油炸豆腐泡的外部微观结构致密，内部呈现蜂窝状结构。与传统高温油炸豆腐泡相比，真空低温油炸后的豆腐泡表面失水较少，表面形成的褶皱较少，粗糙度较低；从图7A2和B2可看出传统油炸豆腐泡在高温下失水较多，形成较多而大的蜂窝状孔洞，内部结构松软，这可能与高温油炸有关系，高温条件下，水分子更加容易蒸发[29-30]。

3 结 论

在单因素试验基础上，利用Box-Behnken设计原理与响应面分析法优化真空低温油炸豆腐泡工艺，拟合油炸时间、油炸温度及真空度3 个因素，经水分质量分数、脂肪质量分数及感官评分的响应面联合求解分析确定豆腐泡真空低温油炸的工艺条件为真空度0.085 MPa、油炸温度95 ℃、油炸时间7.5 min；此条件下，豆腐泡的水分质量分数为77.52%，脂肪质量分数为27.97%，感官评分为94 分。同时通过对最优真空低温油炸工艺与传统油炸工艺产品的TPA及微观扫描电镜分析，表明真空低温油炸豆腐泡的弹性等质构性能优越于传统油炸豆腐泡，微观结构上可以看出真空油炸豆腐泡的水分散失较少从而形成的内部孔径小、表面粗糙程度较低，因此该工艺优化结果可为豆腐及其他豆制品产业提供一定的参考。