低温真空油炸工艺对小龙虾虾尾酥品质的影响

杨祺福，徐文思，资陆妍，谷纤纤，王芙蓉，杨品红

（湖南文理学院生命与环境科学学院，水产高效健康生产湖南省协同创新中心，环洞庭湖水产健康养殖及加工湖南省重点实验室，水生生物资源保育与利用湖南省高校科技创新团队，水产养殖与加工常德市重点创新团队，湖南 常德 415000）

小龙虾，学名克氏原螯虾（Procambarus clarkii），是一种高蛋白、低脂肪的高营养水产品，必需氨基酸、不饱和脂肪酸含量丰富[1]。小龙虾肉质鲜美、烹饪后口味多样，进而受到消费者喜爱，其养殖及加工规模也在不断扩大。除鲜销外，小龙虾加工产品主要为冻藏调味小龙虾、单冻龙虾尾及冻虾仁等预制食品，产品种类少、加工量小、贮存条件苛刻。目前关于小龙虾加工的研究主要集中于调味及冻藏品质变化，而在油炸工艺条件改进及相关即食产品开发方面鲜有研究。基于水产品丰富的营养物质，不同的加工工艺，可以获得色香味不同的产品[1]。小龙虾虾尾酥是一种新型休闲水产食品，由熟制单冻小龙虾尾经油炸工艺脱水制成。油炸工艺赋予小龙虾独特的风味，香酥可口，食用方便，同时因降低了水分含量，可以延长产品货架期[2]。油炸是一个复杂的传热传质过程，在发生水分蒸发、油脂渗透的同时，伴随着氧化、聚合、氢化等化学反应[2]。常压油炸温度通常在180℃～220℃，可引起原料碳水化合物、蛋白质、脂肪的物理、化学和结构变化[1，3]，以及淀粉的糊化、蛋白质的变性、美拉德反应、焦糖化等褐变作用，进而赋予产品独特的味道、颜色和质地[4-7]。然而，油炸产品的油脂含量较高，如常压油炸鱼皮油脂含量为40%～50%[8-9]，且100℃以上通过美拉德反应还会生成食源性毒性物质丙烯酰胺等[10-11]。虽有利有弊，但油炸食品仍然受到消费者的喜爱[12-16]。

真空低温油炸属于一种新型的油炸工艺，在低温低压低氧的条件下对物料进行油水替换，进而达到脱水的目的[17]。与常压油炸相比，真空油炸可以有效降低油炸食品中的油脂含量[17]，减少褐变反应以及高温对原料营养及感官品质上的破坏[18]，减少有害物质的生成[19]，同时增加油炸食品的酥脆性[20-22]。 Fang等[23]在120℃条件下真空油炸罗非鱼鱼皮，获得表面光滑、组织均匀的鱼皮酥产品，含油量为27.7%，显著低于常压油炸。本研究以熟制单冻小龙虾虾尾为原料，通过真空油炸工艺制备小龙虾虾尾酥产品。在单因素试验的基础上，以水分、粗脂肪含量、酥脆性、硬度及丙烯酰胺含量为指标，选择真空油炸温度、真空油炸时间、油料质量比和脱油时间为变量，利用正交试验对真空油炸工艺进行优化，旨在为提升小龙虾油炸制品品质提供理论依据和科学指导。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

单冻龙虾尾：湖南顺祥食品有限公司；食用油（一级大豆油）：山东香满园粮油有限公司；石油醚（沸程30℃～60℃）：天津市恒兴化学试剂制造有限公司；甲酸（分析纯）：国药集团化学试剂有限公司；甲醇（LCMS级）：美国ACS恩科化学公司；丙烯酰胺（色谱纯）：上海源叶生物科技有限公司。

1.2 仪器与设备

电子精密天平（BS-224S）：赛多利斯科学仪器有限公司；低温真空油炸设备：上海秋佐科学仪器有限公司RE-201D旋转蒸发设备改造（见图1）；水分快速测定仪（DSH-50-5）：上海越平科学仪器有限公司；粗脂肪测定仪（SZF-06A）：上海昕瑞仪器仪表有限公司；质构仪（TA-XT Express）：英国 Stable Micro Systems公司；三重四极杆液质联用仪（1290-6460 LC/MS/MS）、色谱柱 C18（2.1 mm×100 mm，3 μm）：美国 Agilent有限公司。

1.3 方法

1.3.1 样品前处理

单冻熟制龙虾尾经流水解冻去冰衣，除虾线，沥干后备用。

1.3.2 单因素试验

1.3.2.1 真空油炸温度的确定

在真空度0.09 MPa条件下，设定真空油炸时间为60 min、油料质量比为3.0:1.0、离心脱油转速1200r/min、离心脱油时间为20 min，分别研究真空油炸温度为55、65、75、85、95 ℃时小龙虾虾尾酥水分及油脂含量，确定最适真空油炸温度。

1.3.2.2 真空油炸时间的确定

在真空度0.09 MPa条件下，设定真空油炸温度为85℃、油料质量比为3.0:1.0、离心脱油转速1 200 r/min、离心脱油时间为20 min，分别研究真空油炸时间为30、60、90、120 min时小龙虾虾尾酥水分及油脂含量，确定最适真空油炸时间。

1.3.2.3 真空油炸油料质量比的确定

在真空度0.09 MPa条件下，设定真空油炸温度为85℃、真空油炸时间为60min、离心脱油转速1200r/min、离心脱油时间为20 min，分别研究真空油炸油料质量比为1.5:1.0、3.0:1.0、4.5:1.0时小龙虾虾尾酥水分及油脂含量，确定最适真空油炸油料质量比。

1.3.2.4 真空油炸后离心脱油转速的确定

在真空度0.09 MPa条件下，设定真空油炸温度为85℃、真空油炸时间为60 min、油料质量比为3.0:1.0、离心脱油时间为20 min，分别研究离心脱油转速为500、1 000、1 200、1 500 r/min 时小龙虾虾尾酥油脂含量，确定最适真空油炸脱油转速。

1.3.2.5 真空油炸后离心脱油时间的确定

在真空度0.09 MPa条件下，设定真空油炸温度为85℃、真空油炸时间为60 min、油料质量比为3.0:1.0、离心脱油转速为1 200 r/min，分别研究离心脱油时间为5、10、15、20 min时小龙虾虾尾酥油脂含量，确定最适真空油炸脱油时间。

1.3.3 正交试验

根据单因素试验结果，以油炸时间（A）、油炸温度（B）、脱油时间（C）、油料质量比（D）为试验因素进行正交试验，以产品水分含量、粗脂肪含量、酥脆性及丙烯酰胺含量为指标，采用综合指标法对试验结果进行判断。采用SPSS 16.0设计四因素三水平的正交试验，试验因素和水平见表1。

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

1.3.4 检测方法

1.3.4.1 水分含量测定

采用DSH水分快速测定仪进行测定。

1.3.4.2 油脂含量测定

参照GB 5009.6—2016《食品安全国家标准食品中脂肪的测定》中索氏提取法测定油脂含量。

1.3.4.3 酥脆性及硬度测定

选取油炸后虾尾酥第二腹节侧面，选择压缩模式，采用P/2探头测定酥脆性及硬度，测前速度2.00 mm/s，测中速度1.00 mm/s，测后速度10.0 mm/s，测试距离5.00 mm，触发力5.0 g。脆性：计算峰个数（峰值≥100 g），酥性：计算峰个数（峰值<100 g），酥脆性记为脆性与酥性之和。硬度：最大峰峰值。共进行10次平行，去掉最大值与最小值，求得平均值。

1.3.4.4 丙烯酰胺含量测定

称取适量样品，加水均质混匀，12 000 r/min离心后，取中间清液过滤膜过滤，取滤液经亲水亲脂平衡型（hydrophilic-lipophilic balance，HLB）固相萃取柱上样净化，用水洗脱，收集洗脱液，进行测定。柱温35℃，流速 0.3 mL/min；采集模式 ESI+；进样量 5 μL。

1.3.5 综合指标计算

正交试验结果采用综合指标法（overall desirability，OD），进行统一综合考察。在计算综合指标之前，需先将各指标进行规格化[24-26]。

对于欲达到最大化的指标，如硬度、酥脆性，其规格化方程为di=（Yi-Ymin）/（Ymax-Ymin）。式中，Yi代表各指标的实际值，Ymax和Ymin分别为各指标可被接受的最大值和最小值，最大值的选择依据：当指标值超过最大值时，产品的质量并不能得到显著的改善，因此，当某各试验的指标值等于或超过Ymax时，将di设为1。相反，当某个指标值等于或低于Ymin时，di为0。

对于要进行最小化的指标，如水分含量、粗脂肪含量，丙烯酰胺含量，其规格化方程为di=（Ymax-Yi）/（Ymax-Ymin）。当实测指标值等于或超过设定的最大值时，di=0；当实测值等于或低于Ymin时，di为1。根据试验目的和试验结果，选定了4个考察指标的最大和最小值，见表2。

表2 各考察指标可接受的最大值和最小值Table 2 Maximum and minimum acceptable values of the investigated factors

再根据规格化方程计算出各指标的规格化值后，由公式OD=（d1d2d3…dk）1/K计算综合指标，式中K代表指标总个数。

1.4 数据处理

所有数据均平行测定3次，试验结果以平均值±标准差来表示。使用SPSS 16.0软件进行单因素方差分析（One-Way ANOVA）。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果与分析

2.1.1 真空油炸温度对小龙虾虾尾酥品质的影响

因常压油炸法温度较高，物料营养成分损失较大，并且在高于100℃的条件下，易产生有害物质，因此本试验将真空油炸温度设置为100℃以下。真空条件下，水的沸点大大降低，以油作为传热介质，小龙虾尾内部的水分会急剧蒸发，使组织形成疏松多孔的结构，进而油脂会进入组织微孔。真空油炸温度对小龙虾虾尾酥品质的影响见图2。

图2 真空油炸温度对小龙虾虾尾酥品质的影响Fig.2 Effect of vacuum fried temperature on quality of crayfish tail crisp

由图2可知，在较低油炸温度下水分蒸发缓慢，致使小龙虾虾尾酥水分含量较高，达不到酥脆的效果。随着油炸温度的升高，水分脱除及油脂渗透速度加快。当油炸温度为75℃时，小龙虾虾尾酥水分含量为（7.93±1.06）%，油脂含量（32.29±0.98）%。当温度高于75℃后，水分蒸发速率变慢。同时由于温度升高油脂黏性降低，利于油分排出[27-28]，导致油脂含量略有下降。因此真空油炸温度选择范围应为75℃～95℃。

2.1.2 真空油炸时间对小龙虾虾尾酥品质的影响

油炸时间是油炸工艺的重要参数，在特定的温度条件下随着时间延长，物料中水分逐渐蒸发，导致油分粘附于干燥组织表面，并向内部渗透。真空油炸时间对小龙虾虾尾酥品质的影响见图3。

由图3可知，在85℃的油炸温度下，0～60 min内水分迅速蒸发，速度快于相似条件下黄秋葵（厚度2 cm）脱水速度[29]，60 min后物料中的非结合水分已被蒸发干，结合水蒸发速度减慢，与传统干燥中的降速干燥阶段一致[30]。同时油脂含量虽略有上升但无显著差异，且60 min后趋于平稳。因此真空油炸时间应设定在60 min～120 min。

图3 真空油炸时间对小龙虾虾尾酥品质的影响Fig.3 Effect of vacuum fried time on quality of crayfish tail crisp

2.1.3 真空油炸油料质量比对小龙虾虾尾酥品质的影响

油料质量比一方面影响油炸工艺的成本，一方面影响物料与油脂间的传质传热速率。油料质量比对小龙虾虾尾酥品质的影响见图4。

图4 油料质量比对小龙虾虾尾酥品质的影响Fig.4 Effect of material to solvent ratio on quality of crayfish tail crisp

由图4可知，在相同的油炸温度及油炸时间条件下，随着食用油油量的增加，小龙虾虾尾酥水分含量略有降低，油量的增加加快了传质传热效率，但小龙虾虾尾酥油脂含量变化并不明显。此外，通过试验观察，在油料质量比低于1.5:1.0的条件下，物料不能完全浸没在油液中，因此油炸效率低；而相对于3.0:1.0，4.5:1.0的油料质量比对小龙虾虾尾酥水分及油脂含量无明显影响。为了节约成本，将油料质量比设定为 1.5:1.0～4.5:1.0。

2.1.4 真空油炸后脱油转速对小龙虾虾尾酥品质的影响

过高的含油率会导致产品油腻感，且影响酥脆性[31]。油炸后物料脱油是重要的工艺步骤，试验采用离心脱油，且仅对油脂含量进行测定分析。脱油转速对小龙虾虾尾酥油脂含量的影响见图5。

图5 脱油转速对小龙虾虾尾酥油脂含量的影响Fig.5 Effect of deoiling speed on oil content of crayfish tail crisp

由图5可知，随着脱油转速的升高，油脂含量逐渐减少，由此，说明通过离心脱油的方式可以很有效地降低产品含油量，当脱油转速在1 200 r/min以上时，油脂含量变化不显著，因转速在1 500 r/min时物料完整性受到影响，且较高转速对设备要求较高，因此试验设定离心速度为1 200 r/min，既能有较好的脱油效果，又能防止物料因脱油转速过大导致完整性受到影响。由于转速相对于其他因素而言不是主要的影响因素，所以正交试验中不再对此因素进行优化。

2.1.5 真空油炸后脱油时间对小龙虾虾尾酥品质的影响

脱油时间主要影响虾尾的油脂含量，对油脂含量测定的结果如图6所示。

图6 脱油时间对小龙虾虾尾酥油脂含量的影响Fig.6 Effect of deoiling time on oil content of crayfish tail crisp

由图6可知，在1 200 r/min的离心条件下，随着脱油时间的延长，小龙虾虾尾酥油脂含量逐渐下降，在15 min后趋于平衡。由于小龙虾虾壳的存在不仅保护了油炸及脱油过程中虾肉的完整性，同时在脱油的过程中部分油脂被虾壳截留在虾壳内，应适当延长脱油时间。此外，通过观察发现，随着脱油时间的延长，碎渣量增加，造成小龙虾虾尾酥质量损失。因此，综合考虑油脂含量及质量损失，脱油时间应选择在 15 min～25 min。

2.2 正交试验结果分析

2.2.1 正交试验设计结果

正交试验结果见表3。

表3 正交试验结果Table 3 Results of orthogonal experiment

由表3经直观分析可知影响真空油炸小龙虾虾尾酥品质的大小顺序为油炸温度（B）＞油炸时间（A）＞油料质量比（D）＞脱油时间（C），最优工艺组合为A3B3C3D2，即为油炸时间120 min、油炸温度95℃、油料质量比3.0:1.0、脱油时间25 min。

2.2.2 验证试验

按最优工艺组合进行验证试验，结果如表4所示。

由表4可知，正交试验最优工艺组合条件下小龙虾虾尾酥水分含量与220℃常压油炸法相近，为（2.65±0.11）%，显著低于180℃常压油炸工艺；油分含量显著低于180℃及220℃常压油炸工艺，为（25.66±1.88）%，与真空油炸2 mm鱼糜片油量相当[32]，低于常压油炸香芋片[33]；由于油炸温度较低，丙烯酰胺含量显著低于常压油炸法，为（11.2±0.17）μg/kg。真空油炸在水分去除的过程中，小龙虾组织结构中出现细小空隙，这赋予其一定的酥脆性[34]，酥脆性与常压油炸法相近，但硬度显著低于常压油炸法，为（443.21±42.36）g，与薯片硬度相当，符合最佳口感的硬度区间（350 g～450 g）[35]。真空条件使物料产生较低的硬度的同时提高了酥脆性[28，36]。综合评分为0.804 7，优于正交试验表中的9个试验组合，表明试验方案设计稳定、可行。

表4 不同油炸条件对小龙虾虾尾酥品质的影响Table 4 Effect of different frying conditions on quality of crispy crayfish tail

3 结论

本文以单冻小龙虾尾为原料，通过低温真空油炸工艺制备小龙虾虾尾酥产品。通过研究油炸温度、油炸时间、油料质量比、离心脱油时间对小龙虾虾尾酥的品质影响。在单因素试验的基础上，以水分、粗脂肪含量、酥脆性、硬度、丙烯酰胺含量为指标，选择油炸温度、油炸时间、油料质量比和脱油时间为变量，利用正交试验设计对真空油炸工艺进行优化，通过综合指标分析法，获得真空油炸工艺的最优条件：真空度0.09 MPa，油炸温度95℃、油炸时间120 min、油料质量比3.0:1.0、脱油时间25 min。此条件下，小龙虾虾尾酥水分含量为（2.65±0.11）%，粗脂肪含量为（25.66±1.88）%，硬度为（443.21±42.36）g，酥脆性与常压油炸小龙虾虾尾酥无显著差别，丙烯酰胺含量为（11.2±0.17）μg/kg。低温真空油炸工艺制备的小龙虾虾尾酥产品营养品质得以保留，与常压油炸法相比，油脂及丙烯酰胺含量明显降低。油炸过程采用水分收集装置，同时获得小龙虾低温油浸提液，有待进一步研究。不同的加工方法对虾的风味物质种类和量的影响不同，产品的风味物质需要进一步探讨。