添加成分对外裹糊流变性能及外裹糊鱼块油炸过程油脂渗透的影响

王玉环，陈季旺,2,*，翟金玲，王海滨,2，廖 鄂,2，夏文水,3，熊幼翎

（1.武汉轻工大学食品科学与工程学院，湖北 武汉 430023；2.大宗粮油精深加工教育部重点实验室（武汉轻工大学），湖北 武汉 430023；3.江南大学食品学院，江苏 无锡 214122）

油炸外裹糊食品是将肉类、蔬菜和奶酪等裹上外裹糊和面包糠后炸制的一大类风味食品，深受消费者喜爱[1-3]。油炸过程中，外裹糊形成的壳增强了感官品质（外观、颜色、酥脆度等），减少了水分损失，使得油炸外裹糊食品外酥里嫩[3-5]。但是油炸外裹糊食品的油脂含量较高，可达到整个食品质量的三分之一，长期摄取会引起肥胖，导致各种心血管疾病，降低油炸外裹糊食品油脂含量的方法已成为研究的热点[4,6-7]。

研究人员报道了许多降低油炸食品油脂含量的方法，例如，改进油炸工艺参数、改变食品表面特性、精准监测油炸温度和油脂的降解，以及在油炸食品表面应用可食用的物理屏障[5-6]。由于能够控制油炸食品的物理和机械特性，应用可食用凝胶层降低油炸外裹糊食品中的油脂含量已有较多报道[1,4]。目前的研究证明在外裹糊中添加亲水胶体、蛋白质和膳食纤维，能明显减少油炸外裹糊食品中的油脂含量，例如，油炸鸡块[8]、油炸鸡腿[9]、油炸鱼块[10]、油炸鱿鱼圈[11]。外裹糊的流变性能对油炸外裹糊食品的品质至关重要，直接影响外壳的感官品质[12-14]。亲水胶体、蛋白质和膳食纤维也被广泛添加到外裹糊中，用于减少外裹糊黏度的变化、增加裹糊率，提高外壳的酥脆性[15-20]。

本课题组前期的研究显示，外裹糊中分别添加0.4%黄原胶、2%大豆纤维、4%乳清蛋白，能明显改善油炸外裹糊鱼块的食用品质，降低油脂含量[21-23]。然而，这些成分如何影响外裹糊的流变性能，由此产生的对外裹糊鱼块深度油炸过程油脂渗透的影响机制仍不清楚。因此，本实验将分别添加黄原胶（0.4%）、大豆纤维（2%）、乳清蛋白（4%）的外裹糊制作油炸外裹糊鱼块，通过测定外裹糊的黏性模量（G”）和弹性模量（G’）以及油炸外裹糊鱼块的水分和油脂含量、微观结构、苏丹红染色水平和油脂分布，探讨这些成分对外裹糊流变性能及外裹糊鱼块深度油炸过程油脂渗透的影响，以期为低脂油炸外裹糊鱼制品的生产提供科学指导。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鲜活草鱼（约1.5 kg/尾）、大豆油、食盐和茶叶市购；中筋小麦粉 武汉市太阳行食品有限责任公司；玉米淀粉（淀粉含量90.1%，干基） 山东金城股份有限公司；面包糠（粒径＜2 mm） 无锡金皇花食品有限公司；黄原胶（BP9270，食品级） 淄博中轩生化有限公司；大豆纤维（不溶性纤维65.8%，干基） 陕西慈缘生物科技有限公司；乳清蛋白（蛋白质81.48%，干基） 河南盛之德商贸有限公司；苏丹红B 上海亨代劳生物有限公司；尼罗红 美国Sigma公司。

1.2 仪器与设备

DHR-2动态流变仪 美国TA公司；S-3000N型扫描电子显微镜 日本Hitachi公司；UV-2100紫外分光光度计 上海尤尼柯仪器公司；Cryotome E冷冻切片机美国Thermo公司；FV1200快速激光共聚焦扫描显微镜日本奥林巴斯公司。

1.3 方法

1.3.1 外裹糊鱼块的制作

鲜活草鱼去鳞、去皮、去头、去尾和去内脏，清洗切块（6 cm×1.5 cm），-20 ℃冷冻备用。将0.4%黄原胶、2%大豆纤维以及4%乳清蛋白分别加到基本外裹糊中（中筋小麦粉60 g、玉米淀粉40 g、泡打粉1 g、食盐2 g），然后加入98 g去离子水，使用精密搅拌机以2 000 r/min的速率搅拌10 min，调制成均匀的糊。

将冷冻的草鱼块室温解冻，并修整至大小厚薄基本相同（4 cm×1.5 cm×2 cm），每块质量为（10±1） g。用2%的茶液以固液质量比1∶1浸泡脱腥2 h，然后加入3%的食盐腌制30 min。取处理好的鱼块放入混合均匀的糊中，使鱼块表面与糊全部接触，浸没10 s后缓慢取出，沥淋15 s，再放入糊中二次裹糊。将2 次裹糊的鱼块取出，当糊不成股滴下时将鱼块放入面包糠中，使面包糠均匀覆盖在外裹糊鱼块的表面。

1.3.2 油炸过程

将新鲜的大豆油或添加苏丹红B的大豆油倒入油炸锅，加热到180 ℃。将外裹糊鱼块放入大豆油中油炸60 s，取出油炸好的鱼块，置于不锈钢滤网中自然沥去表面多余的油脂，室温冷却60 min。测定4 种油炸外裹糊鱼块（对照组外裹糊中未添加黄原胶、大豆纤维或乳清蛋白）的水分含量和油脂含量，观察微观结构和油脂分布。

1.3.3 外裹糊的流变性能

采用动态流变仪测定4 种外裹糊的流变性能，参照Chen等[10]的方法并稍作修改。取2.5 mL外裹糊放在60 mm 2°角锥板上，测量间隙设为66 μm，盖上防气逸散罩减少水分蒸发。在1.0%张力、1.0 Hz转动频率、温度变化范围为0～80 ℃的条件下，以2 ℃/min进行温度扫描，记录损失模量或黏性模量（G”）、储存模量或弹性模量（G’）及损耗正切值（tanδ=G”/G’）。G”表示黏性模量，G’表示弹性模量，tanδ表示损耗正切值，每个样品测3 次平行，取平均值。

1.3.4 水分含量的测定

参照GB 5009.3—2016《食品中水分的测定》[24]测定油炸外裹糊鱼块外壳和鱼块的水分含量。

1.3.5 油脂含量的测定

油炸外裹糊鱼块的表面油脂、表面渗透油脂测定参考Bouchon等[25]的方法并稍作修改。

表面油脂的测定：在250 mL干净烧杯中加入150 mL石油醚，将油炸外裹糊鱼块放入溶剂中冲洗10 s，再转入250 mL圆底烧瓶中（恒定质量m1），采用旋转式蒸发仪蒸发石油醚，然后将圆底烧瓶放入105 ℃烘箱中干燥至恒定质量m2，表面油脂质量m=m2-m1。

表面渗透油脂的测定步骤如下：

1）在大豆油中添加苏丹红B配制成不同质量浓度（0.40、0.50、0.55、0.60、0.70 g/L）的苏丹红油溶液，30 ℃搅拌24 h直到苏丹红B完全溶解。用石油醚以体积比稀释20 倍，然后用紫外-可见分光光度计在510 nm波长处测吸光度。以质量浓度为纵坐标，吸光度为横坐标做标准曲线，根据标准曲线计算苏丹红油液的质量浓度ρ1。

2）将已经除去表面油脂的油炸外裹糊鱼块剪碎放入滤纸筒内，添加150 mL石油醚到已称质量的250 mL圆底烧瓶中，在47 ℃恒温水浴中用索式抽提法抽提近8 h，用旋转蒸发仪蒸发石油醚。将圆底烧瓶放入105 ℃的烘箱中干燥至恒定质量，得到除去表面油脂的油炸外裹糊鱼块油脂（m0）。将此油脂用石油醚以体积比稀释20 倍，在510 nm波长处测吸光度。根据标准曲线计算对应的苏丹红油液的质量浓度ρ2，得出表面渗透油脂的质量m，按式（1）计算：

1.3.6 微观结构的观察

参考Zeng Heng等[20]的方法并稍做修改。取油炸外裹糊鱼块，用不锈钢刀从外壳和鱼块交界面切出2 mm×2 mm×1 mm立方体形状的平整薄片，采用CO2临界点干燥法处理切下的薄片，即先用2.5%的戊二醛及pH 7的磷酸盐缓冲液（phosphate buffered saline，PBS）固定2～3 h，然后用PBS洗涤3 次，每次洗涤时间10～15 min，再分别用30%、50%、70%、90%、100%的乙醇溶液进行脱水处理5～10 min，最后用无水乙醇和醋酸异戊酯置换5～10 min。采用扫描电子显微镜观察，将电镜载物台放入镀金器中高温喷碳镀金，设定加速电压15 kV，扫描薄片表面结构，将薄片放大500 倍扫描拍照。

1.3.7 苏丹红染色实验

将0.75 g苏丹红B加入1.5 L大豆油中，加热油至60 ℃，维持4 h，使苏丹红B和油充分混合[26]。将外裹糊鱼块放入苏丹红染色油中油炸，室温冷却，从外壳与鱼块的交界处切出5 mm×3 mm×3 mm的平整薄片，光学显微镜观察染色结果，放大倍数4。

1.3.8 油脂分布

参考Adedeji等[27]的方法稍作修改。在10 mL丙酮中溶解1 mg尼罗红，配制成0.01%染液。在-20 ℃下用冷冻切片机从油炸外裹糊鱼块表面切下0.5 cm×0.5 cm×8 μm立方体形状的平整薄片，并固定在显微镜载玻片上，滴适量染液在4 ℃条件下染色3 h。染色后用抗荧光猝灭剂封片，用激光共聚焦扫描显微镜对染色薄片观察，放大倍数10。具体参数为：扫描模式像素1 024×1 024；扫描速度400 Hz；线频0.14 Hz；尼罗红激发波长543 nm；发射波长638～768 nm。

1.4 数据处理

采用Excel软件、Origin软件和SPSS软件处理和分析所有数据。其中方差分析采用ANOVA，显著性分析采用Duncan检验。

2 结果与分析

2.1 外裹糊的流变性能

G”可用于测定每一次振荡耗散和损失的能量；G’可用于测定每一次振荡储存和恢复的能量；tanδ为G”与G’的比值。当tanδ值大于1时，说明是一种液体状态[28]。从图1A可以看出，4 种外裹糊G”值的变化趋势基本相同，呈现略减小又急速增大然后趋于稳定的变化，并出现了3 个明显的阶段。第1阶段外裹糊的G”值呈现特别缓慢的减小趋势，说明随着温度的升高，分子间的布朗运动加剧，分子间距离增大，流动阻力降低[10]。此时，外裹糊未开始固化，处于较柔软状态且具有一定的流动性，外裹糊中的水分轻微蒸发；第2阶段由于蛋白质的变性和淀粉吸水膨胀导致G”值随着温度升高急剧上升，外裹糊开始固化形成外壳，同时水分大量蒸发；第3阶段由于蛋白质的凝胶作用和淀粉已经糊化，G”值趋于稳定，此时外裹糊已完全固化，显著减少了水分的蒸发。从G”值变化的3 个阶段可知，添加成分影响了淀粉的糊化和蛋白质的凝胶作用，导致升温过程外裹糊黏性的差异，明显影响了外壳阻碍水分蒸发的能力。

图1 外裹糊流变性能随温度升高的变化Fig. 1 Change in rheological properties of batters with an increase in frying temperature

从图1B可以看出，G’值随温度升高的变化趋势与G”值相同。由于黄原胶具有良好的凝胶特性，增强了外裹糊中蛋白质的凝胶作用，使黄原胶组G’值最大，外裹糊具有最大的弹性[4]。当温度升高到17 ℃时，对照组的G’值超过了乳清蛋白组；温度升高到65 ℃时，大豆纤维组的G’值超过了黄原胶组。因为大豆纤维的分子结构中含有大量的羟基等亲水基团，通过氢键结合较多的水分，且纤维分子分散在蛋白质凝胶中加固了蛋白质凝胶层，凝胶层不易破裂，使大豆纤维组G’值增加[1,7]。空白组和乳清蛋白组的第2阶段分别从38 ℃和45 ℃开始，且G’值较小；黄原胶组及大豆纤维组第2阶段分别从55 ℃和47 ℃开始，G’值比对照组和乳清蛋白组大。这是由于黄原胶和大豆纤维具有良好的持水性，能够结合大量的水分，以及与外裹糊中淀粉相互作用形成复合物，增强了外裹糊的面筋网络结构，减少了外裹糊中水分损失，从而提高外裹糊的弹性[29]。

如图1C所示，在初始阶段，大豆纤维组、乳清蛋白组和对照组的tanδ值均大于1，黏性成分比例高，外裹糊中的蛋白质还未形成凝胶，容易导致外裹糊中的水分蒸发。随着温度的升高，tanδ值逐渐减小，当温度分别升高到21、53 ℃和50 ℃时，大豆纤维组、乳清蛋白组和对照组的tanδ值小于1，说明外裹糊中的蛋白质开始形成凝胶，阻碍水分的蒸发，抑制油脂的渗透。然而，添加黄原胶的外裹糊tanδ值均小于1，结合图1A、B可知，其G”与G’值均较其他3 种外裹糊高，说明添加黄原胶后，外裹糊具有最好的黏弹性能，且弹性成分比例一直较黏性成分的高。与对照组相比，添加成分明显降低了外裹糊的tanδ值，在升温过程中，促使外裹糊中的蛋白质凝胶迅速形成，减少了油炸过程中水分的蒸发，从而抑制了油脂的渗透。

2.2 油炸外裹糊鱼块的水分和油脂含量

表1 油炸外裹糊鱼块的水分和油脂含量Table 1 Moisture and fat contents of fried BBFNs

如表1所示，与对照组相比，添加成分制成的油炸外裹糊鱼块外壳中的水分含量均增加，其中黄原胶组和大豆纤维组的水分质量分数明显增加，分别为22.37%和23.16%，鱼块中的水分质量分数也较高，分别为69.72%和67.45%，但乳清蛋白组外壳和鱼块的水分含量仅稍高于对照组。表1数据还显示，黄原胶组、大豆纤维组和乳清蛋白组总的油脂质量分数分别为11.85%、13.94%和11.94%，明显低于对照组（16.36%），说明外裹糊中添加这3 种成分都有减油的效果。

添加黄原胶和大豆纤维的外裹糊具有良好的黏弹性，且弹性成分比例一直较黏性成分高（图1），油炸过程易形成凝胶层，阻碍了水分的蒸发。黄原胶和大豆纤维具有良好的持水能力，形成了较好的阻止水分蒸发的屏障，减少了油炸过程油脂的吸收，抑制了油脂进一步渗透到鱼块。因此，黄原胶组和大豆纤维组的外壳和鱼块水分含量较高，且黄原胶组表面渗透油脂的含量最低[1,23]。然而，大豆纤维良好的膨胀性，虽然增加了面筋网络结构的膨胀能力，达到更好的持汽效果，减少了油脂的吸收，但在冷却过程，由于负压的形成，面筋网络结构中的水蒸气溢出，表面油脂渗透到鱼块，导致表面渗透油脂和总油脂含量较高[23]。乳清蛋白具有良好的凝胶能力，添加乳清蛋白的外裹糊黏弹性能在高温下比对照组大（图1），有利于外裹糊鱼块油炸过程外壳中形成坚固的蛋白质凝胶层，较好地阻止了外壳中水分的蒸发和水分从由鱼块向外壳的迁移，抑制了油脂的渗透[30]。

2.3 油炸外裹糊鱼块的微观结构

图2 油炸外裹糊鱼块的扫描电子显微镜图（×500）Fig. 2 Scanning electron micrographs of fried BBFNs ( × 500)

如图2所示，对照组外壳表面粗糙、气孔多且不规则，鱼块表面粗糙、气孔和裂缝多；黄原胶组的外壳表面较光滑、结构紧密、气孔小且数量少，鱼块表面光滑，未见明显气孔；大豆纤维组外壳较粗糙且不规则，气孔大，鱼块表面较光滑，有少量气孔；乳清蛋白组外壳孔隙均匀、结构疏松，鱼块表面较光滑，气孔较多且有少量裂缝。

黄原胶增强了外裹糊中蛋白质的凝胶作用，促进糊化的淀粉与变性的蛋白质结合，因此黄原胶组的外裹糊具有良好的黏弹性能，油炸后形成的外壳结构紧密且气孔小，数量少；大豆纤维组的外裹糊具有较好的黏弹性能，但较大的粒径影响了微观结构，使得形成的外壳结构松散且较粗糙[31]。乳清蛋白组的外裹糊蛋白质含量较高，油炸过程蛋白质变性和凝胶形成连续的蛋白质基质，包裹糊化的淀粉，形成孔隙均匀、结构疏松的呈蜂窝状的外壳[32]。油炸外裹糊鱼块的微观结构结果进一步说明了添加成分影响了外裹糊的流变性能，使油炸后形成的外壳结构变得紧密，且气孔小、数量少，减少了水分的蒸发，从而抑制了油脂的渗透。

2.4 油炸外裹糊鱼块截面的苏丹红染色图

由图3可以看出，油脂的吸收主要集中于外壳及外壳与鱼块的交界处。黄原胶组的染色幅度最小，只出现在外壳中，油脂没有渗透到鱼块。对照组的吸油现象不仅出现在外壳及外壳与鱼块的交界处，同时有少量的油脂渗透到鱼块。乳清蛋白组的吸油现象主要在外壳及外壳与鱼块的交界处。虽然大豆纤维组的染色部分只出现在外壳中，并没有渗透到外壳与鱼块交界处，但染色幅度较乳清蛋白组大。这是由于大豆纤维的分子结构中含有羟基等亲水基团，通过氢键结合更多的水分，能减少外裹糊鱼块油炸过程中的水分损失；而且分散在蛋白质凝胶中的纤维分子增加了外壳凝胶层的致密性和韧性，减少了水分的蒸发、抑制了油脂渗透到鱼块[1,20]。但由于大豆纤维比外裹糊中小麦粉和玉米淀粉的粒径大，增加了外裹糊的粗糙度，在凝胶层附近产生较大的孔隙，减弱了对水分蒸发的阻碍力，导致染色幅度较乳清蛋白组大[20]。

图3 油炸外裹糊鱼块的苏丹红染色图（×4）Fig. 3 Sudan red-dying of fried BBFNs ( × 4)

2.5 油炸外裹糊鱼块的油脂分布

图4 油炸外裹糊鱼块的激光共聚焦显微镜图（×10）Fig. 4 Confocal laser scanning micrographs of fried BBFNs ( × 10)

在同一参数下，荧光强度越强代表油脂含量越高[27]。由图4可以看出，对照组外壳的荧光强度最强，说明油脂含量最高。与对照组相比，黄原胶组、乳清蛋白组、大豆纤维组的外壳荧光强度较弱，说明油脂含量较低。其中，黄原胶组外壳的荧光强度最弱，其次是乳清蛋白组和大豆纤维组。苏丹红染色和激光共聚焦扫描显微镜结果与表面渗透油脂含量、微观结构分析的结果类似，进一步证明了油脂通过水分蒸发留下的孔隙渗透到鱼块；添加黄原胶、大豆纤维和乳清蛋白影响了外裹糊的流变性能，形成了物理屏障，阻碍了外裹糊鱼块油炸过程的水分蒸发、抑制了油脂的渗透，从而减少了油炸外裹糊鱼块的油脂含量。

3 结 论

外裹糊中分别添加适量的黄原胶、大豆纤维和乳清蛋白，均增加了外裹糊的黏弹性能，其中黄原胶组具有最好的黏弹性，且弹性成分比例一直较黏性成分高。黄原胶增强外裹糊中蛋白质凝胶，促进糊化的淀粉与变性的蛋白质结合，使油炸外裹糊鱼块的外壳结构紧密，鱼块中孔隙小且数量少，显著抑制油脂渗透；乳清蛋白有利于在外壳中形成牢固的凝胶层，明显减少水分蒸发和抑制油脂渗透；大豆纤维增加了外壳蛋白质凝胶层的致密性和韧性，减少水分蒸发，抑制油脂渗透。

添加成分明显影响外裹糊的流变性能，形成物理屏障，阻碍外裹糊鱼块油炸过程的水分蒸发，抑制油脂渗透，从而减少油炸外裹糊鱼块的油脂含量。该研究结果可指导低脂油炸外裹糊鱼块的规模化生产。