预处理结合真空油浴制备紫薯脆片工艺的研究

范飞，陆宁，张宇，张慧敏，蒲顺昌

（亳州学院生物与食品工程系药食同源功能食品重点实验室，安徽 亳州 236800）

紫薯又名黑薯，薯肉呈紫色至深紫色[1-2]。近年来，紫薯在国内外市场上十分畅销，紫薯除具有普通红薯的多糖、酚类、维生素和黄酮类物质营养成分外，还富含硒元素和花青素[3-6]。硒具有预防高血压与癌症等功能，花青素对100多种疾病有预防和治疗作用，被誉为继水、蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素、矿物质之后的第七大必需营养素[7-9]。紫薯因其丰富的营养功效价值越来越受到大众欢迎。

近年来休闲食品日益盛行，休闲食品脆片的需求量也随之增大，其中紫薯脆片不仅拥有原蔬菜水果的色、香、味，而且还具有酥脆可口、色泽鲜艳、食用方便与储藏时间长等特点[10-11]。但传统脆片都是经高温油炸工艺生产而成，其成品含油量高、感官品质差、易生成致癌物质，同时紫薯中花青素在加工中受温度、氧气和pH值等因素的影响而降解，紫薯脆片的色泽也会变差[12-14]。而真空油浴作为一种果蔬脆片的加工工艺，其油炸温度较低，所用时间较短，能较好保存紫薯脆片的色泽、风味与营养成分，产品的含油量低，产品膨化度高，口感酥脆[15-17]。研究表明，预处理对果蔬真空油浴产品的感官品质影响较大[15，18]，是保证产品质量的关键。

柠檬酸作为护色剂应用广泛，在传统的食品工业中也常用于护色，护色效果显著且价格低廉[19-20]。因此，本试验以柠檬酸作为护色剂对紫薯薄片进行预处理，结合真空油浴工艺的方法，确定紫薯脆片最佳工艺参数，为果蔬脆片工业化生产提供更好的实践指导。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

柠檬酸（食品级）：浙江东升生物科技有限公司；乙醇、无水乙醚、石油醚（均为分析纯）：国药集团化学试剂有限公司；鲜紫薯（紫罗兰品种）：市售。

1.2 仪器与设备

分光测色仪（YS6060型）：三恩时科技有限公司；质构仪（Universal TA）：上海腾拔仪器科技有限公司；真空油浴设备（320型）：诸城市永联机械有限公司；切片机（400型）：济南恒信食品机械有限公司；恒温水浴锅（HWS24型）：上海一恒科学仪器有限公司；电子天平（FA2204C型）：上海精科天美科学仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 紫薯脆片的工艺

紫薯脆片的工艺流程：新鲜紫薯→清洗→去皮与切片→烫漂与护色→糖渍→冷冻→真空油浴→成品。

同一批次外形良好、大小均匀的新鲜紫薯用流动自来水清洗后、去皮、切成厚度为3 mm片状，放入烫漂锅中烫漂（100℃、1 min），沥干后冷冻（-18℃）备用。将冷冻的紫薯薄片放入真空油浴设备中加工，加工完毕待其冷却后真空包装待测。

1.3.2 单因素试验

1.3.2.1 柠檬酸对紫薯脆片品质的影响

蒙台梭利认为新生儿不仅仅是一个器官和组织的混合物，而且他从一诞生起便具有精神生活，我们必须关注儿童的这种精神生活。蒙台梭利把动物比作成批生产的物品，把人比作手工制作的物品，动物具有它的物种所特有的特征，但是每一个人都不相同。人的个性的形成是一个“实体化”的过程，必须通过自身的意志帮助才能“成为实体”。所谓“实体化”即刚出生的婴儿在生理和心理发展方面都非常脆弱，只有通过与环境的相互作用，才能不断形成、发展、完善自己，从而实现“实体化”的过程。因此，儿童的成长需要适宜的物质环境和精神环境，通过与环境的相互作用，塑造个人并使其达到完美。

油浴设备参数设定为油浴温度95℃、油浴时间40 min，将厚度为3 mm紫薯片分别添加（以烫漂水的总质量为准）0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%柠檬酸预处理后真空油浴，油浴后测定其感官评分、含油率、脆度、色差，确定柠檬酸的最佳添加量。

1.3.2.2 油浴温度对紫薯脆片品质的影响

采用添加量为2.0%的柠檬酸处理紫薯片，油浴设备参数设定为油浴时间40 min，将厚度为3 mm紫薯片置于 80、85、90、95、100 ℃条件下油浴，油浴后测定其感官评分、含油率、脆度、色差，确定最佳油浴温度。

1.3.2.3 油浴时间对紫薯脆片品质影响

采用添加量为2.0%的柠檬酸处理紫薯片，油浴设备参数设定为油浴温度90℃，将厚度为3 mm紫薯片分别在 20、30、40、50、60 min 条件下油浴，油浴后测定其感官评分、含油率、脆度、色差，确定最佳油浴时间。

1.3.3 正交试验

在单因素试验的基础上，选取紫薯脆片加工工艺较好的区间进行三因素三水平即L9（33）正交试验，试验因素水平见表1。设定不同柠檬酸添加量、油浴温度及油浴时间进行试验，对其进行指标测定与分析。

表1 正交试验因素水平Table 1 Factors and levels of orthogonal test

1.3.4 指标测定

1.3.4.1 感官评价

选定10名食品专业人员进行一定培训，然后以表2中各个指标的评分之和的1/3（3个指标的权重分别为三分之一）作为最终的综合感官评分[21]。紫薯脆片感官评分标准见表2。

表2 紫薯脆片感官评分标准Table 2 Sensory scoring standard of purple sweet potato chips

1.3.4.2 样品含油率测定

参照GB 5009.6—2016《食品安全国家标准食品中脂肪的测定》，称取约5 g紫薯脆片，置于50 mL试管内，加入8 mL水，混匀后再加10 mL盐酸。将试管放入70℃～80℃水浴中，每隔10 min用玻璃棒搅拌1次，至试样消化完全为止，将粗脂肪处理后称重并计算含油率。

1.3.4.3 样品脆度测定

参考果蔬脆片的脆度测定方法[22-23]并稍作修改，应用单次循环模式，探头为直径2 mm柱形探头（P/2），测试速度为1 mm/s，测试后速度为1 mm/s，目标距离为8 mm，触发力为8 g。脆度用脆性距离来表示，脆性距离越小，脆度越好。

1.3.4.4 样品色差测定

采用YS6060型分光测色仪测定，将紫薯脆片放在测量孔8 mm的位置测定（标准白板：L0*=98.90，a0*=0.06，b0*=0.53），对紫薯脆片颜色进行测定，每个样品取5个不同的测试点取平均值，记录L*，a*和b*的值。其中L*代表从黑（0）到白（100）的变化的范围，a*代表从红（+）到绿（-）的变化情况，b*代表从黄（+）到蓝（-）的变化情况[24]。总色差（ΔE*）按下面公式计算。

1.4 数据处理

使用Excel 2010、Origin 8.5进行数据处理与绘制图表；采用SPSS23软件进行单因素方差分析与显著差异分析。

2 结果与分析

2.1 护色处理对紫薯脆片品质的影响

不同柠檬酸添加量预处理紫薯脆片单因素试验结果见图1和图2。

图1 柠檬酸预处理对紫薯脆片感官评分和含油率的影响Fig.1 Effect of citric acid pretreatment on sensory score and oil content of purple sweet potato chips

图2 柠檬酸预处理对紫薯脆片脆度和色差的影响Fig.2 Effect of citric acid pretreatment on crispness and color difference of purple sweet potato chips

由图1可知，随着柠檬酸添加量的增加，紫薯脆片的感官评分呈现先上升后降低的趋势，且柠檬酸添加量为1.5%的感官评分最高为9.06分。紫薯脆片的组织状态变化不大，色泽及酥性有所增加，可能由于添加的柠檬酸降低pH值而抑制了酶活性，同时预处理柠檬酸渗入紫薯组织内，提高加工后脆片的酥性；随着柠檬酸添加量的增加，脆片的含油率逐渐降低。

由图2可知，随着柠檬酸添加量的增加，ΔE*呈先降低后上升的趋势，添加量为2.0%效果最佳，这与胡婷等[25]的研究结论相一致；随着柠檬酸添加量的增加，脆度呈现先增加后降低的趋势，当柠檬酸添加量为2.0%时，脆性距离最小值为0.92 mm，脆片的脆度最佳。因此，用添加量为2.0%柠檬酸预处理紫薯脆片的综合品质最佳，可选取1.5%、2.0%和2.5%作为正交试验的3个柠檬酸添加量梯度。

2.2 油浴温度对紫薯脆片品质的影响

不同油浴温度条件下紫薯脆片的含油率、感官评分、脆度和色差变化情况见图3和图4。

图3 油浴温度对紫薯脆片感官评分和含油率的影响Fig.3 Effect of oil bath temperature on sensory score and oil content of purple sweet potato chips

图4 油浴温度对紫薯脆片脆度和色差的影响Fig.4 Effect of oil bath temperature on crispness and color difference of purple sweet potato chips

由图3可知，紫薯脆片的感官评分随油浴温度的升高呈现先上升后下降的趋势，油浴温度为90℃时，感官评分最高，其中脆片的酥性明显增加；含油率有增大的趋势，说明紫薯脆片在油浴过程中，由于结构改变所形成的空泡可能包裹较多的油脂，从而过高温度提高了脆片的含油率[26]。

由图4可知，随着油浴温度增加，ΔE*先下降后上升，油浴温度小于90℃，色泽变化较小，可能是由于柠檬酸的保护作用，当温度高于95℃时色差变暗最为明显。一是升高温度能够增强果蔬脆片的美拉德反应，二是高温对紫薯中花青素的结构有一定破坏作用。另外，油浴温度高于90℃，脆片的脆度明显降低。所以，综合分析，油浴温度为90℃时脆片品质最佳，可选取85、90、95℃作为正交试验的3个油浴温度梯度。

2.3 油浴时间对紫薯脆片品质的影响

不同油浴时间加工紫薯脆片单因素试验结果见图5和图6。

图5 油浴时间对紫薯脆片感官评分和含油率的影响Fig.5 Effect of oil bath time on sensory score and oil content of purple sweet potato chips

图6 油浴时间对紫薯脆片脆度和色差的影响Fig.6 Effect of oil bath time on crispness and color difference of purple sweet potato chips

由图5可知，随着油浴时间的延长，紫薯脆片的感官评分呈现先上升后下降的趋势，油浴时间为40 min时，脆片感官评分最高。油浴时间大于40 min，脆片的感官评分有下降的趋势，由于油浴时间太久会严重影响其色泽，从而影响脆片的感官评分；当油浴时间小于50 min时，每组样品的含油率增加量较多，可能鲜紫薯薄片的含水量较高，油置换水相对充分。由于鲜紫薯薄片的总含水量一定，随着油浴时间延长，各组样品的含油率增加相对减少[27-28]。

由图6可知，随着油浴时间的延长，脆片的总色差呈现升高趋势，油浴时间为50 min与60 min的脆片色泽较差，紫薯脆片的脆性有所增加，提高了脆片的酥性。因此，综合4个指标，可以确定紫薯脆片真空油浴选择油浴时间为40 min较为合适。

2.4 正交试验结果分析

根据单因素试验结果，选择最佳柠檬酸添加量、油浴温度及油浴时间3个工艺参数区间设计正交试验，以紫薯脆片加工后的综合评分（由感官评分、脆度、色差与含油率加权平均计算得到，加权系数分别为0.3、0.2、0.2、0.3）为评价指标，筛选出预处理结合真空油浴加工的最佳工艺参数。正交设计试验和方差结果见表3和表4。

表3 紫薯脆片正交试验结果Table 3 Orthogonal test results of purple sweet potato chips

表4 方差分析结果Table 4 Results of variance analysis

由表3可知，3个因素对紫薯脆片品质影响的主次关系为A＞B＞C，即柠檬酸添加量影响脆片的品质最大，油浴温度及油浴时间的影响次之。由K值所得最优工艺组合为A2B2C1，即柠檬酸的添加量为2.0%，油浴温度为90℃，油浴时间为35 min。

表4方差结果分析表明，柠檬酸添加量与油浴温度对综合评分的影响显著（P＜0.05）。

2.5 验证试验结果分析

考虑到最优组合A2B2C1未在正交试验中出现，现以最优组合A2B2C1的脆片加工工艺条件，与正交试验结果的最高综合评分对比，按照同样紫薯脆片的工艺方法进行验证试验，如表5所示。

表5 验证试验结果Table 5 Validation test results

由表5可以看出，最优加工工艺参数A2B2C1的综合评分为9.25，高于正交试验表中A2B2C3的综合评分，说明脆片预处理结合真空油浴工艺进行正交试验优化的综合评价方法较准确。因此，综合分析，紫薯脆片的最佳加工工艺是护色剂柠檬酸添加量2.0%、油浴温度90℃、油浴时间35 min，脆片的品质最优。

3 结论

本研究利用护色剂柠檬酸预处理结合真空油浴加工紫薯脆片，以紫薯脆片的感官评分、含油率、色差及脆度为综合评定指标，通过单因素试验与正交试验确定紫薯脆片的最优工艺。结果表明：柠檬酸添加量2.0%、油浴温度90℃、油浴时间35 min，此条件下制作的紫薯脆片综合品质最佳。由试验结果可以看出，单一护色剂柠檬酸预处理结合真空油浴技术，能够有效降低成本和提高效率，对工业生产脆片具有一定的参考价值。本试验仅对紫薯脆片的加工工艺进行探究，后期可对加工后脆片的成分变化及脆片的货架期进行深入研究。