油炸花生米生产工艺及挥发性风味成分研究

刘潇潇，张龙飞，甘钰培，马娟，李文静，张梦静，肖丽霞

（扬州大学食品科学与工程学院，江苏 扬州 225000）

花生（peanut），别名落花生，是一种双子叶植物。近年来，花生的种植面积、单产、总产、花生油产量等持续增长[1]，其丰富的含油量和蛋白质含量使其成为我国除油菜外第二大油料作物和重要的出口产品[2]。目前，我国是种植花生的第一大国，其产量约1 700万吨，约占世界总产量的40%，在全国农作物当中排第四位[3]。花生的种类多种多样，当下可以查询到的有540种，通常情况下可以把它们分为小粒花生和大粒花生。红皮小粒花生是一种蛋白及脂肪含量均较高的营养性食物，其供给相对平衡，有比较全面的营养素[4]，花生仁富含维生素、矿物质等物质[5]。

油炸是在较高温度条件下让食品熟化和脱水的一种方法[6]。油炸的方式多种多样，有常规油炸、真空油炸、微波油炸、微波辅助真空油炸、高压油炸等。其中，常规油炸是在150℃～200℃温度条件下进行的一种油炸方式[7]。目前常规油炸因其缺少标准工艺，常常出现油炸制品口感差，不够酥脆等问题，因此需要进行油炸工艺的标准化研究。除此，本研究还将分析最佳油炸工艺下的油炸花生米的挥发性风味物质，即通过气质色谱联用仪对其进行检测。油炸食品因其独特的风味和口感深受人们的喜爱，花生的果仁和果皮经油炸后有香脆口感，并且老少皆宜，因此，本研究对于油炸花生米的生产具有理论指导意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料

红皮花生米、食用油：市售。

1.2 主要设备

HH6数显恒温水浴锅：常州国华电器有限公司；MS304-S型电子天平（1/10000）：梅特勒-托利多仪器有限公司；Uniersal TA质构仪：上海腾拔仪器科技有限公司；FBS-730A快速水分仪：厦门弗布斯检测设备有限公司；WK2102型电磁炉：广东美的生活电器制造有限公司；BTE-SPWDJ温度计：衡水正旭电子科技有限公司。

1.3 油炸花生米工艺流程

红皮花生米清洗→浸泡→给料→油炸→脱油→冷却→成品。

1.4 花生米浸泡工艺

将花生米分别置于 15、25、35、45、55、65、75、85 ℃的不同温度下分别浸泡 30、60、90、120、150、180、210、240、270 min，以含水量为主要检测指标，从而探究浸泡时间与浸泡温度对花生米含水量的影响。

1.5 油炸工艺条件优化

1.5.1 油炸花生米生产工艺的单因素试验

1.5.1.1 不同油炸温度对油炸花生米品质的影响

将含水量为25%的红皮花生分别在130、140、150、160、170、180、190 ℃油炸 5 min。以感官评分与硬度为主要指标，考察不同油炸温度对油炸花生米的色泽和组织状态等品质的影响。

1.5.1.2 不同油炸时间对油炸花生米品质的影响

将含水量为25%的红皮花生在160℃条件下分别油炸 2、3、4、5、6、7、8 min。以感官评分与硬度为主要指标，考察不同油炸时间对油炸花生米的色泽和组织状态等品质的影响。

1.5.1.3 不同含水量对油炸花生米品质的影响

选择含水量分别为10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%的花生米在160℃条件下油炸5 min。以感官评分与硬度为主要指标，考察不同含水量对油炸花生米的色泽和组织状态等品质的影响。

1.5.2 油炸花生米生产工艺正交试验

正交因素水平如表1所示。

表1 正交因素水平Table 1 The levels and factors of orthogonal

基于油炸时间、油炸温度、含水量3个基本单因素试验，以感官评价为主要指标，利用正交试验确定油炸花生米的最佳油炸工艺。

1.6 试验方法

1.6.1 感官评价

油炸花生米感官评价标准如表2所示。

表2 油炸花生米感官评定标准Table 2 Sensory evaluation criteria for fried peanuts

食品的感官评价好坏是消费者是否接受这种产品的重要指标。感官评定的小组成员均为食品专业人员，并且保持感官人员不变。小组成员根据对油炸花生米的观察、品尝等综合标准对其进行感官评价。参照鲁耀彬等[9]的感官评价标准以及国家标准GB/T 1532—2008《花生》[10]对本试验的油炸花生米产品分别从外形、色泽、香味、口感4个方面进行感官评价。

1.6.2 含水量检测

取3 g花生米样品置于快速水分测量仪上进行检测，同一条件下的花生米取平行3次[11]。

1.6.3 质构的测定

采用质地剖面分析（texture profile analysis，TPA）测试对样品进行质构测定。测试条件确定如下：探头P/36R，测前速率 0.8 mm/s，测试速率 0.8 mm/s，测后速率0.8 mm/s，压缩程度为40%，触发应力5 N，取点频率200 point/s，两次下压间隔时间为2 s[12-13]。每项测试重复3次。

1.6.4 风味成分检测

1.6.4.1 顶空固相微萃取（headspace solid phase microextraction，HS-SPME）

称量5 g油炸花生米样品进行碾磨，并将其放入15 mL顶空瓶中，并用铝盖和特氟龙隔垫密封。在80℃平衡20 min后，将包含纤维的手动SPME固定器插入样品瓶中，然后将SPME样品在不搅拌的情况下暴露于顶部空间60 min[14]。

1.6.4.2 气相色谱-质谱法（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）

使用配备HP-5毛细管柱（30 m×0.25 mm，膜厚0.25 pm）和痕量质谱仪的痕量GC系统进行GC分析，质量扫描范围为30 amu～400 amu。以氦气为载气（流速0.8 mL/min）采用不分流模式进行分析。进样器和检测器的温度分别设置为250℃和280℃。将色谱柱在40℃的初始温度下保持5 min，然后以5℃/min的速度升温至60℃并保持2 min，然后以4℃/min的速度升高至120℃并保持2 min，最后以10℃/min的速度升至250℃，并保持5 min。纤维吸收的挥发物在气相色谱的热进样口中以不分流模式在250℃下热解吸5 min[15]。

1.7 统计分析

所有试验均重复3次。其中，挥发性化合物的鉴定主要基于与相应标准品匹配的质谱信息，其与NIST2.2（由安捷伦科技有限公司提供）的数据的匹配度大于700（最大值是1 000）。挥发性成分的定量通过面积归一化方法计算。

2 结果与分析

2.1 浸泡时间和浸泡温度对含水量的影响

花生米的含水量随浸泡时间与浸泡温度的变化情况见图1。

图1 浸泡时间和浸泡温度对含水量的影响Fig.1 The effect of soaking time and soaking temperature on water content

由Palou等[16]研究的Peleg模型可知，花生米在浸泡过程中，其浸泡温度与浸泡时间对含水量有一定的影响，并且三者之间存在一定相互关系。由图1可知，不同温度下花生米随着浸泡时间的延长，其含水量呈现先上升后逐渐平稳的趋势。在前30 min内，15℃浸泡的花生米水分含量上升速度最慢，55℃浸泡后的花生米水分含量上升速度最快。在相同浸泡时间内，随着温度的上升，花生米的含水量上升速度先增加，在55℃时达到最高后上升速度缓慢降低。在浸泡90 min后，花生米的含水量趋于稳定，含水量为40%左右，随浸泡时间的变化而变化较小。其中，在25℃，120 min浸泡时间内，含水量上升速度最快，含水量达到最高，为43.22%。

2.2 油炸工艺的单因素试验

2.2.1 不同油炸温度对油炸花生米品质的影响

不同油炸温度对油炸花生米品质的影响见图2。

图2 不同油炸温度对油炸花生米品质的影响Fig.2 Effect of different frying temperature on quality of fried peanut

由图2可知，随着油炸温度的升高，油炸花生米的感官评分呈先上升后下降的趋势，硬度呈先上升再下降后上升的趋势。这可能是由于随着油炸温度的上升，花生米在劣变阶段发生了碳化现象，影响其硬度与感官评分。油炸温度为160℃时，花生米硬度适中，感官评分最高，为15，因此选择油炸温度为150℃、160℃和170℃进行后续正交试验。

2.2.2 不同油炸时间对油炸花生米品质的影响

不同油炸时间对油炸花生米品质的影响见图3。

图3 不同油炸时间对油炸花生米品质的影响Fig.3 Effect of different frying time on quality of fried peanut

由图3可知，花生米在油炸时，水分汽化层开始向食品内部迁移，表面的温度达到油温时，花生米内部的温度逐渐趋向100℃，并在其表面发生蛋白质变性、焦糖化反应以及一些其他物质的分解反应，产生油炸食品特有的芳香气味，然而，当油炸时间不断延长后，花生米内部温度过高，产生焦化气味，其硬度会增加，导致感官评分降低，当油炸时间为5 min时其硬度最小并且感官品质最好，因此可以选择油炸时间5、6 min和7 min进行后续正交试验。

2.2.3 不同含水量对油炸花生米品质的影响

不同含水量（基于55℃/5 min、15℃/25 min、25 ℃/20 min、15 ℃/60 min、85 ℃/30 min、25 ℃/90 min以及65℃/90 min的浸泡工艺）对油炸花生米品质的影响见图4。

图4 不同含水量对油炸花生米品质的影响Fig.4 Effect of different water content on quality of fried peanut

一定含水量的花生米在油炸过程中会释放水分，组织结构上形成孔隙，从而得到感官上脆度较好的产品。由图4可知，随着花生米含水量的增加，油炸花生米的感官评分不断降低，同时硬度呈先上升再下降后上升趋势，这可能是由于花生米含水量过高时，一定的油炸条件并不能将其水分完全释放，形成的空隙层较薄，导致油炸花生米产生绵软的口感，硬度较低，影响其感官评分。对于不同含水量下的油炸花生米产品，含水量为10%时其硬度最小并且感官品质最好，因此可以选择含水量为10%、15%和20%进行后续正交试验。

2.3 油炸工艺的正交试验结果

油炸花生米油炸工艺的正交设计试验结果见表3。

表3 正交设计试验结果的统计分析Table 3 Statistical analysis of experimental results of orthogonal design

从表3可知，油炸时间、油炸温度、含水量对油炸花生有着不同的影响，4号试验结果最好，对应的优化组合为A2B1C2。通过极差R分析发现油炸花生米感官影响因素关系为B>C>A，理论的最优组合为A3B1C2，即花生米油炸温度为170℃，油炸时间为5 min，油炸前花生米含水量为15%。通过验证试验，此时油炸花生米感官评分为92分，高于A2B1C2组合，因此选择A3B1C2为最优油炸花生米生产工艺。

2.4 挥发性风味物质分析

油炸花生米挥发性风味成分分析结果见表4，香气成分总离子图见图5。

图5 油炸花生米香气成分总离子图Fig.5 Total ion diagram of aroma components of fried peanuts

表4 油炸花生米挥发性风味成分分析Table 4 Analysis of volatile flavor components of fried peanuts

由表4可知，油炸花生米检测出的挥发性物质有60种，其相对含量是92.78%。相对含量最多的是其他类，其次是酯类、醇类、醛类、烃类、酮类、烯类和酸类。各类物质中相对含量较多的是2，5-二甲基吡嗪，分析得出其中1-十一醇在香精中作为体香、糠醇具有特殊苦辣气味、2-苯基乙醛具有浓郁的玉簪花香气、壬醛具有强烈的油脂气味、苯乙醛具有洋水仙的优雅香气、十二醛具有似紫罗兰样的香气、苯乙酮具有愉快的芳香气味、异松油烯具有柠檬气味、2，5-二甲基吡嗪具有炒花香气和巧克力气味、2，3-二乙基吡嗪具有天然物质的香味以及2-甲氧基-（1-丙烯）酚具有柔和的焦糖辛香味。油炸花生米的风味物质中，对产品影响最大的是2，5-二甲基吡嗪，具有炒花香气和巧克力味。

3 结论

以红皮花生米为原料，通过单因素试验和正交试验确定油炸花生米的最佳工艺，建立以感官评分为检测指标，油炸温度、油炸时间、含水量为变量的正交试验，通过油炸工艺中单因素试验与正交试验设计，确定油炸花生米最佳工艺：花生米在15℃浸泡25 min后，含水量达到15%；油炸温度为170℃，油炸时间为5 min。通过气相色谱-质谱法对油炸花生米挥发性风味成分的分析，鉴定出60种主要挥发性风味物质，其中对油炸花生米风味影响较大是2，5-二甲基吡嗪。在此油炸工艺下得到的油炸花生米具有酥脆的口感，金黄且均匀的色泽以及独特的油炸芳香味，为标准化生产油炸花生米提供理论基础。