大豆分离蛋白/甲基纤维素浸泡预处理对猕猴桃脆片品质的影响

罗晶晶,李华佳,郭 壮,赵慧君,雷 敏,*

(1.湖北文理学院食品科学技术学院,鄂西北传统发酵食品研究所,湖北襄阳 441053; 2.四川省农业科学院,农产品加工研究所,四川成都 610066)

猕猴桃又称阳桃、奇异果,属于猕猴桃科(Actinidiaceae)猕猴桃属(Actinidia),在中国栽培面积广且品种繁多[1]。猕猴桃含有丰富的维生素C和矿物质,具有一定的抗癌和提高免疫力等药用价值[2-4]。在水果滞销的年份,猕猴桃的霉烂变质给果农造成较大的经济损失,故对猕猴桃的深加工显得十分重要[5-6]。近些年来,猕猴桃果酒、猕猴桃果汁及猕猴桃果脯等产品陆续上市,猕猴桃脆片也成为深受消费者喜爱的产品[7-8]。真空油炸是果蔬脆片常用的加工技术之一,与传统油炸相比,其耗时短,因此能极大限度地保留原料的营养成分及风味[9-10]。然而,随着人们生活品质的提升,对健康低热量食品的追求使得油炸食品的消费群体受到限制,如何在降低真空油炸果蔬脆片含油率的同时保留其原有的品质成为果蔬脆片加工中亟待解决的问题。

大豆分离蛋白是从脱脂豆粕中提取的高纯度大豆蛋白,由于其良好的吸水性、吸油性、乳化性和凝胶性而广泛应用于肉制品的加工中,能够乳化肉制品中的油脂、结合水分,改善肉制品的质构和风味[11-12]。甲基纤维素具有保水、增稠、乳化等功能,从而广泛应用于食品工业[13]。以上添加剂在肉制品中的应用均有较多的研究,而对于其在果蔬脆片中的应用鲜有报道[14-16]。

本研究通过使用大豆分离蛋白和甲基纤维素对猕猴桃切片进行不同时间的浸泡预处理,以期降低真空油炸猕猴桃脆片的含油率,同时保留或改善其原有的质构和风味等品质;并采用电子鼻、蒸汽吸附分析仪、快速水分测定仪、油脂测定仪、物性测试仪、色度仪检测添加剂浸泡预处理对猕猴桃脆片品质的影响,以期为后续猕猴桃脆片相关产品的开发提供一定的理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

徐香猕猴桃(软硬适中,横切面直径5 cm左右,单果重80 g左右) 购于襄阳市中国航空附件研究所农贸市场;甜蜜素、乳酸 方大添加剂有限公司;大豆分离蛋白 河南华悦化工产品有限公司;甲基纤维素 亿鑫生物科技有限公司;棕榈油 益海(广州)粮油工业有限公司;石油醚 西陇科学股份有限公司。

HSS32电子鼻 德国AIRSENSE公司;Ultra PRO色度仪 美国Hunterlab公司;TA-XT Plus物性测试仪 英国Stable Micro System公司;SOX500油脂测定仪 山东海能科技仪器有限公司;HE53快速水分测定仪 梅特勒-托利多国际有限公司;VSA107蒸汽吸附分析仪 中国aqualab公司;YP5002电子天平 上海佑科仪器仪表有限公司;SH2040B多功能电磁炉 广东美的生活电器制造有限公司;QS-05真空油炸机 全氏食品机械(上海)有限公司;HH-3数显恒温水浴锅 金坛市城东新瑞仪器厂;Haier卧式冷藏冷冻转换柜 青岛海尔特种电冰柜有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 猕猴桃脆片加工工艺流程 猕猴桃清洗去皮→切片→漂烫→添加剂浸泡预处理→冷冻→真空油炸→干燥→罐装

1.2.2 操作要点

1.2.2.1 清洗去皮 用流动水清洗新鲜完好的猕猴桃,以去除表面的灰尘等杂物并去皮。

1.2.2.2 切片 将猕猴桃横切,厚度为5 mm。

1.2.2.3 漂烫 将猕猴桃切片置于100 ℃ 0.3%甜蜜素和0.1%乳酸溶液中漂烫2 min,沥水并冷却。

1.2.2.4 添加剂浸泡预处理 将漂烫后的猕猴桃片用2%甲基纤维素、2%大豆分离蛋白或1%大豆分离蛋白与1%甲基纤维素复配浸泡处理,添加剂比率参考陆志娟等[14]及王富刚等[15]的报道并有所调整。处理组分别为:样品1为对照,不使用添加剂浸泡;样品2、样品3、样品4分别为2%甲基纤维素浸泡30 s、1 min、5 min;样品5、样品6、样品7分别为2%大豆分离蛋白浸泡30 s、1 min、5 min;样品8为1%大豆分离蛋白与1%甲基纤维素复配浸泡30 s,添加剂处理时间参考Mostaghimi[17]的报道并有所调整。

1.2.2.5 冷冻 将添加剂浸泡后的猕猴桃片放入-20 ℃冰柜中处理24 h。

1.2.2.6 真空油炸 将冷冻处理过的猕猴桃片置于低温真空油炸锅中油炸,设定真空油炸时间为420 s，油炸完成后放油时间为30 s(使锅内油放回储油罐内);设置离心脱油时间为300 s(高速旋转炸篮,使产品离心脱油)，油炸温度和储油罐温度均为100 ℃。

1.2.2.7 干燥 将猕猴桃脆片冷却至室温后,置于60 ℃烘箱烘干处理12 h。

1.2.2.8 罐装 将干燥冷却后的猕猴桃脆片置于罐装瓶,加入干燥剂并密封保存。

1.2.3 猕猴桃脆片理化指标的测定

1.2.3.1 油脂含量的测定 参考吴礼娥[18]的方法并做适当修改,使用脂肪测定仪采取索氏标准提取法对不同处理的猕猴桃脆片油脂含量进行提取及测定,索氏标准提取8～10 h,每组实验重复3次。

1.2.3.2 气味的测定 使用电子鼻对不同处理的猕猴桃脆片气味进行测定,参考尚雪娇等[19]的方法并做适当修改。称取5 g猕猴桃脆片切碎,移入样品瓶至1/3处,40 ℃水浴30 min后冷却至室温,将进样针头插入样品瓶进行测定。仪器参数:传感器清洗时间90 s,调零时间5 s,测定时间60 s,进样吸气流量200 mL/min,选取49、50、51 s的响应值,每组实验重复3次,取平均值。

1.2.3.3 质构的测定 参考陈恺等[20]的方法并做适当修改。选取片型较好的猕猴桃脆片,使用质构仪测定其硬度及破碎度,猕猴桃脆片不可重复使用。选用HDP-3PB探头,设置参数为测前速度1 mm/s,测中速度0.5 mm/s,测后速度1 mm/s。下压距离10 mm,激活感应力5 g,每组实验重复4次。

1.2.3.4 色度的测定 参考郭壮等[21]的方法并做适当修改。将色度仪预热1 h并用光阱和白板校正后,利用反射模式对不同处理的猕猴桃脆片L*(亮度)、a*(红绿度)、b*(黄蓝度)值进行测定,每组实验重复3～4次。

1.2.3.5 水分活度的测定 参考王璐等[22]的方法并做适当修改。将一定量的猕猴桃脆片切碎后均匀平铺于测定盘,利用蒸汽吸附分析仪对不同处理的猕猴桃脆片水分活度进行测定,每组实验重复3次。

1.2.3.6 水分含量的测定 参考邹金等[23]的方法进行测定。

1.3 数据处理

使用方差分析(analysis of variance)对添加剂浸泡预处理后猕猴桃脆片色泽、质构、油脂含量、气味、水分含量及水分活度进行显著性分析,采用聚类分析、主成分分析(principal component analysis,PCA)对猕猴桃脆片样品品质进行评价,使用Origin2017软件绘图。

2 结果与分析

2.1 添加剂浸泡预处理对猕猴桃脆片含油率的影响

经过真空油炸的果蔬脆片都有一定的含油率,这主要是由于果蔬脆片表面孔隙所吸附的油脂不能以离心脱油这种方法完全去除[24]。本研究通过使用甲基纤维素和大豆分离蛋白浸泡预处理的形式,以期降低猕猴桃脆片成品的含油率。由图1可知,添加剂浸泡预处理对猕猴桃脆片的含油率有较大的影响。与对照组(样品1)相比,添加剂浸泡预处理后猕猴桃脆片的含油率整体呈现下降趋势,但2%甲基纤维素浸泡1 min(样品3)及2%大豆分离蛋白浸泡1 min(样品6)的猕猴桃脆片的含油率与对照组(样品1)相比反而显著升高(P<0.05);样品7和样品5猕猴桃脆片的含油率显著低于其他处理组(P<0.05);样品2和样品8猕猴桃脆片含油率差异不显著(P>0.05)。大豆分离蛋白处理后可有效降低猕猴桃脆片含油率,该结果与潘薇娜等[25]的报道相似,大豆分离蛋白可显著降低油炸面拖食品的含油率;李素云等[26]发现,羧甲基纤维素钠可显著降低油炸香蕉片的含油率,这也与本文结果相一致。综上,样品7、样品5、样品2和样品8猕猴桃脆片的含油率均较为理想。

图1 添加剂浸泡预处理对猕猴桃脆片油脂含量的影响Fig.1 Effects of additives soaking pretreatmenton fat content of kiwi crispy tablets注:样品1为对照,不使用添加剂浸泡;样品2、样品3、样品4分别为2%甲基纤维素浸泡30 s、1 min、5 min;样品5、样品6、样品7分别为2%大豆分离蛋白浸泡30 s、1 min、5 min;样品8为1%大豆分离蛋白与1%甲基纤维素复配浸泡30 s(全文同);不同字母显示差异显著,P<0.05,图2～图4同。

2.2 添加剂浸泡预处理对猕猴桃脆片气味的影响

芳香气味是多数果蔬散发的令人愉悦的气味,是果蔬重要的感官品质之一,果蔬脆片芳香气味数值是使用电子鼻检验其气味品质的重要指标。由表1可知,样品8猕猴桃脆片的气味变化效果最理想,即相较于对照和其它组,其芳香类物质灵敏的传感器(W1C、W3C、W5C)响应值显著升高(P<0.05),其次为样品2;样品2、样品3、样品7及样品8对应的传感器W1W(对有机硫化物、萜类物质敏感)及W2W(对有机硫化物)响应值相较其它组显著降低(P<0.05)。董凡晴[27]在熟制麻团的研究中也发现类似的结果,即大豆分离蛋白可改善熟制麻团的气味等指标。综上,样品8和样品2猕猴桃脆片的气味较为优越。

表1 添加剂浸泡预处理后猕猴桃脆片的气味差异性分析Table 1 Analysis of odor difference of kiwi crispy tablets after additives soaking pretreatment

2.3 添加剂浸泡预处理对猕猴桃脆片质构的影响

果蔬脆片的脆度及硬度是其品质的重要构成之一,本研究使用质构仪检测了不同添加剂浸泡预处理后猕猴桃脆片的质构指标。由图2可知,与对照(样品1)相比,添加剂浸泡预处理(样品2～8)可显著降低猕猴桃脆片的硬度(P<0.05),但对其破碎度无显著影响(P>0.05)。对每种添加剂而言,添加剂浸泡时间越长,猕猴桃脆片的硬度值越大(样品2～3,样品5～7)。忻晨[28]在对冷冻面团改性的研究中也发现,甲基纤维素的添加可有效降低冷冻面团烘焙的面包的硬度,改善成品品质;而史轲轲等[29]发现,大豆分离蛋白可有效提升鲜切桃的硬度,从而延长鲜切桃的贮藏期,这与本文结果中大豆分离蛋白可降低猕猴桃脆片硬度的结果相反,这可能与食品的加工工艺不同有关。综上,添加剂浸泡30 s(样品2、5、8)的猕猴桃脆片硬度无显著差异(P>0.05),与对照相比均显著降低,为较优越的品质。

图2 添加剂浸泡预处理对猕猴桃脆片质构的影响Fig.2 Effects of additives soaking pretreatmenton the texture of kiwi brittle tablets

2.4 添加剂浸泡预处理对猕猴桃脆片色度的影响

猕猴桃脆片的色泽是其重要的感官品质,也是其品质的重要组成。本研究使用色度仪对添加剂浸泡预处理后猕猴桃脆片的亮度、红绿度和黄蓝度进行测定。图3中L*值表征亮度,L*(暗→亮:0→100);a*值表征红绿度,a*(绿→红+);b*值表征黄蓝度,b*(蓝→黄+)。结果显示,添加剂浸泡预处理对猕猴桃脆片的L*值影响最为显著。用2%甲基纤维素浸泡后猕猴桃脆片随着浸泡时间增加色泽变暗(样品2～4),而用2%大豆分离蛋白浸泡的则随着浸泡时间增加色泽变亮(样品5～7)。样品8的猕猴桃脆片L*值、b*值最大,呈现出比较明亮、偏黄色色调的特征;其次,样品2的猕猴桃脆片色泽较明亮。该结果与史轲轲等[29]的报道类似,即大豆分离蛋白的添加可有效提高鲜切桃的亮度。综上,样品8和样品2的色泽较为优越。

图3 添加剂浸泡预处理对猕猴桃脆片色度的影响Fig.3 Effects of additives soaking pretreatmenton the chromaticity of kiwi crispy slices

2.5 添加剂浸泡预处理对猕猴桃脆片水分含量及水分活度的影响

果蔬脆片水分含量过高会使其发生褐变、加速氧化,使其品质降低,GB/T 23787-2009规定果蔬脆片等的水分含量不高于5%[30]。由图4可知,样品1～8猕猴桃脆片的含水量均低于5%,满足GB/T 23787-2009的要求。与空白组(样品1)对比,样品2～8猕猴桃脆片水分含量均显著降低(P<0.05),相较于添加甲基纤维素处理的样品(样品2～4),添加大豆分离蛋白的猕猴桃脆片(样品5～7)水分含量降低更为明显,但添加剂浸泡预处理对其水分活度的影响并不显著(P>0.05)。而潘薇娜等[25]也发现,与大豆浓缩蛋白相比,大豆分离蛋白能更好地降低油炸面拖食品的水分含量。由图4亦可知,样品5的猕猴桃脆片水分含量最低;样品3的猕猴桃脆片水分含量是除对照组之外水分含量最高的处理组。综上,样品5、样品6和样品8的水分含量均较为理想。

图4 添加剂浸泡预处理对猕猴桃脆片水分含量及水分活度的影响Fig.4 Effects of additives soaking pretreatment on moisturecontent and moisture activity of kiwi crispy tablets

2.6 基于PCA分析对猕猴桃脆片品质的评价

本研究进一步对猕猴桃脆片的整体品质进行了评价。经主成分分析可知,猕猴桃脆片的品质信息可由3个主成分代表,其累计方差贡献率为86.73%。其中第一主成分和第二主成分的贡献率分别为45.14%和26.53%。由图5可知,第一主成分主要由对芳香类物质敏感的传感器指标(W1C、W3C、W5C)、W1S(对甲烷敏感)、W2S(对乙醇敏感)、W6S(对氢气有选择性)、水分活度、含油率及硬度9个指标组成;第二主成分主要由W1W(对有机硫化物、萜类物质敏感)、W5S(对氢氧化物敏感)、W2W(对有机硫化物敏感)、色度a*和水分含量5个指标组成。猕猴桃脆片的主成分1与主成分2因子得分图如图6所示。

图5 基于主成分分析的PC1和PC2因子载荷图Fig.5 Factor loading diagram of PC1and PC2 based on principal coordinate analysis

由图6可知,样品4和样品6位于第一象限;样品7和样品2位于第三象限;样品1与样品3位于第四象限;样品8介于第二、三象限之间;样品5则远离这几个聚集区。结合因子载荷图(图5)可以发现,样品5中有机硫化物、氢氧化物等不良指标远高于其它样品;样品8芳香类物质含量远高于其它样品,且含油率、硬度、有机硫化物、氢氧化物等不良指标均较低;样品2芳香类物质含量仅次于样品8,在不良指标中,含油率、硬度指标仅次于样品8,而有机硫化物、氢氧化物含量较样品8更低。由此可见,经1%甲基纤维素与1%大豆分离蛋白复配浸泡30 s(样品8)为最佳添加剂浸泡预处理工艺。

图6 基于主成分分析的PC1和PC2因子得分图Fig.6 Factor scores diagram of PC1and PC2 based on principal coordinate analysis

2.7 基于聚类分析对猕猴桃脆片品质的评价

由于PCA是一类无监督的只能定性的空间排布多元统计学方法[31],本研究又对猕猴桃脆片样品进行了聚类分析。如图7所示,当距离取400时,8个样品整体上可分为2个聚类,样品1、3和4隶属于聚类Ⅰ,而样品2、8、5、6和7隶属于聚类Ⅱ。结合图6可得,隶属于聚类I的样品在空间排布上偏X轴正方向,而隶属于聚类二的样品则主要偏X轴负方向,且二者呈现出分离趋势。由于聚类Ⅱ整体的风味和色泽较聚类Ⅰ更好,且含油率、硬度及水分含量等缺陷型指标普遍低于聚类Ⅰ,由此可见,隶属于聚类Ⅱ的猕猴桃脆片样本其品质可能优于聚类Ⅰ。综上所述,经1%甲基纤维素和1%大豆分离蛋白复配浸泡30 s(样品8)的猕猴桃脆片整体品质最为理想,其次为2%甲基纤维素浸泡30 s(样品2)的猕猴桃脆片。

图7 基于UPGMA分析的添加剂浸泡预处理对猕猴桃脆片品质影响的评价Fig.7 Quality evaluation of kiwi crispy tabletsby additives soaking pretreatment based on UPGMA analysis

3 结论

采用甲基纤维素和大豆分离蛋白对猕猴桃脆片进行浸泡预处理后,均能降低猕猴桃脆片的含油率、硬度和水分含量。本试验综合猕猴桃脆片的各项理化指标,得到真空油炸猕猴桃脆片的最佳预处理工艺为:1%甲基纤维素和1%大豆分离蛋白复配浸泡30 s,在此条件下,猕猴桃脆片含油率、硬度和水分含量均显著降低,且芳香气味值显著提升、缺陷型气味值显著下降,亮度显著提升(P<0.5)。因此,在猕猴桃脆片的真空油炸工艺中,可结合使用甲基纤维素和大豆分离蛋白对猕猴桃脆片进行浸泡预处理,以改善猕猴桃脆片的品质。随着大众对低热量零食的诉求逐渐增加,此处理工艺作为降低猕猴桃脆片含油率的改进工艺,在实际生产中具有一定的应用潜力。