薯片加工方式对薯片品质及光谱特性影响分析

邓 峰

（深圳市育新学校，广东深圳 518107）

油炸薯片以新鲜的马铃薯为原料经过蒸煮、搅拌、切片以及油炸等多道工序制备而成，松脆爽口、营养丰富且价格低廉，深受广大消费者的喜爱。许多商家为迎合顾客消费心理打出“非油炸”的广告，但人们只是关注了油炸的过程，而忽略了是否进行高温油炸的过程。当薯片经过高温工艺加工后，其营养成分会遭到不同程度的破坏，如维生素C、蛋白质[1]等，还会产生危害身体健康的丙烯酰胺、亚硝胺等致癌物质，当这些有损健康的物质进入人体，可引起体内的氧化应激反应，产生大量的自由基，造成人体氧化损害，加速细胞衰老，导致人们出现抵抗力下降、器官衰竭等严重后果。

近年来，随着“地沟油”“合成肉”无良厂商与不规范的加工工艺的相继曝光，人们越来越重视食品的营养健康和安全卫生问题。薯片因其高盐、高油、高温的制作工艺，一度被认为是“垃圾食品”之首，但是油炸薯片由来已久，其制作的主要原材料也是常见的食材——马铃薯，其对人体的健康真的只有不良的影响吗？还是不同的加工工艺的薯片之间成分含量相差甚远？本文采用USB2000微型光谱仪[2-3]光栅式光谱测量方法，探究不同温度油炸的薯片的光谱曲线，光栅式光谱测量方法可快速采集样品的光谱特征曲线，波长分辨率为0.3～10 nm，积分时间1～65 000 ms，DH2000氘钨灯光源，每秒可存储1 000幅光谱图，利用钨灯光照射的环境中波段与反射率形成曲线的机理，判断不同加工方式的薯片在光谱图像上的区别，并寻找其特征峰，由此可进一步区别判断常压高温油炸薯片与真空低温油炸薯片是否存在成分上的显著差异。

1 试验材料与测定原理

1.1 试验材料与设备

1.1.1 试验材料

马铃薯（市售），植物油（广州辰帝化工有限公司），玉米淀粉（山东瑞泽化工科技有限公司），红薯淀粉（山东瑞泽化工科技有限公司），面粉（苏州市汐信化工科技有限公司），食盐（市售），蔗糖（市售），柠檬酸（嘉兴科尼化工有限公司），碳酸氢铵（山东鑫茂源化工有限公司）。

1.1.2 试验仪器

全自动切片机（丽水丝毫精密机械有限公司），油浴锅（上海秋佐科学仪器有限公司），减压装置（实验自制），真空低温油浴锅（苏州威尔实验用品有限公司），分析天平（绍兴市景迈仪器设备有限公司），冰箱（海尔集团），物性测定仪（洛阳泰纳克高温仪器设备有限公司），USB2000微型光谱仪（杭州谱镭光电技术有限公司）。

1.2 测定原理

试验共选取28种薯片，其中14种为自制的常压高温油炸薯片，14种为自制的真空低温90 ℃油炸薯片。分别将28种薯片进行DH2000氘钨灯照射，利用环境中波段与反射率形成的曲线作为判断依据，并以此对常压高温油炸与真空低温油炸两种薯片的光谱特性进行区别，并分别在两种曲线上寻找特征峰[4-6]。本文采用USB2000微型光谱仪光栅式光谱测量方法，探究不同温度油炸的薯片的光谱曲线，依据光栅和狭缝而定论波长分辨率约为0.3～10 nm，USB2000微型光谱仪利用高强度脉冲发射激光束，聚集在样品表面某一特定的点，诱导击穿产生等离子体，当一定时间内等离子出现衰减、冷却后，样品中的元素与等离子体发生具有差异波长的光，此时，光谱仪中的探头捕捉这一光线并记录光谱，利用相关测试软件数据库[7]对所测得的光谱进行分析比对，从而分析识别该波长光线所属元素。

2 结果与讨论

2.1 分析参数及模型建立

2.1.1 薯片成分参数

试验以100 g薯片为测试对象，分别对其进行水分、淀粉、维生素C、蛋白质以及可溶性固形物的含量分析，薯片中各成分及含量参数范围指标见表1。薯片各成分以及含量的详细参数，为后续光谱测试锁定分析范围提供了依据。

表1 薯片中各成分及含量参数范围指标

2.1.2 光谱分析模型建立

利用28种薯片的营养成分测量值与近红外光谱信息分别建立水分、还原糖、淀粉、蛋白质4个指标的预测模型，薯片光谱分析模型建立如表2所示。将光谱分析记录光谱进行波峰分析，对28种薯片的来源以及成分含量模型分析，并选择相同品种的马铃薯进行薯片加工工艺比较试验，排除影响因素干扰。

表2 薯片光谱分析模型建立

2.2 不同加工条件的油炸薯片光谱特性分析

常压高温油炸薯片加工工艺为：压力0.101 3 MPa，油炸温度为160 ℃，油炸时间范围为15～85 s。利用测试软件获得分析光谱图像，将光谱图像经过MAT-LAB的函数分析[8]，以曲线的形式表达出来，常压高温油炸型薯片的光谱曲线如图1所示。真空低温油炸薯片加工工艺为：压力 0.08 MPa，油炸温度为90 ℃，油炸时间范围为30～200 s。真空低温油炸薯片的光谱曲线如图2所示。

图1 常压高温油炸型薯片光谱曲线

图2 真空低温油炸薯片光谱曲线

由图1可知，常压高温油炸型薯片光谱曲线位于700～650 cm-1波段处，存在一个较小的波谷，此处的光波反射率降低，说明此处有一定程度的能量损失。图2为真空低温油炸薯片的光谱曲线，该曲线呈现平滑状态分布，并未出现光波反射率降低的波谷，由此可以说明高温油炸工艺对薯片的成分含量具有一定的影响，但对于具体元素的影响还需进一步分析。

3 结论

马铃薯是一种耐贮存、淀粉含量较高且营养成分齐全的食材之一，需进行烹饪获得极佳的口感，将其制成薯片并且经过一定温度的油炸后，其含有的元素从成分到含量都会有不同程度的改变。本文通过USB2000微型光谱仪光谱技术对常压高温油炸与真空低温油炸两种薯片进行分析，试验结果表明：高温油炸加工工艺会对马铃薯加工成薯片的过程存在一定的影响，其光谱曲线表现为700～650 cm-1波段处反射率降低，即存在相关元素的分解或其他物质的生成。试验从本质上探究高温对薯片的成分含量变化具有一定的影响，但影响作用较小。本试验不仅验证了高温油炸食品具有潜在不确定的健康影响，且为高温油炸类食品的成分变化提供数据支持。