陸建鋒，程裕東*，金銀哲*

（上海海洋大學(xué) 食品學(xué)院，上海201306）

近年來(lái)，油炸食品因其獨(dú)特的質(zhì)構(gòu)和香脆的口感深受廣大人民群眾的喜愛(ài)。但隨著人們生活水平的日益提高，單純的油炸食品，特別是油炸肉類(lèi)食品會(huì)出現(xiàn)肉的老化現(xiàn)象，且油炸過(guò)程中油的過(guò)分吸收也對(duì)人類(lèi)身體健康產(chǎn)生了很大的危害。

油炸過(guò)程中影響樣品吸油量的因素有：油炸過(guò)程中使用的油的質(zhì)量[1]；樣品的質(zhì)構(gòu)[2]；油炸溫度、時(shí)間以及樣品的形狀[3]；初始含水量；初始界面張力[4]；樣品的疏松度以及油炸后外殼的形成[5]。而這些性質(zhì)的改變主要受油炸過(guò)程中水分損失的影響[4]。油炸是一個(gè)熱傳遞和質(zhì)量轉(zhuǎn)移同時(shí)進(jìn)行的過(guò)程。熱傳遞是從油傳遞到食品，同時(shí)伴隨水分蒸發(fā)以及食品的吸油[6]。在產(chǎn)品油炸過(guò)程中，內(nèi)部水分蒸發(fā)導(dǎo)致形成了一個(gè)壓力梯度，表面干燥使油依附在結(jié)構(gòu)破壞的表面。大部分油是先吸附著于樣品上面，之后將剛剛經(jīng)過(guò)油炸的樣品拿出的時(shí)候由于溫度的下降而是樣品氣孔中的水分急速冷卻而在樣品內(nèi)部產(chǎn)生真空，后將吸附于表面的油吸入樣品內(nèi)部[7]。為解決這一現(xiàn)象，研究人員致力于開(kāi)發(fā)一系列既能保持樣品的含水量，又能減少樣品吸油量的方法。

Myers[8]等人發(fā)明了一項(xiàng)技術(shù)，即縮短油炸時(shí)間以保持樣品的高含水量，然后通過(guò)烘烤以達(dá)到熟化食品的目的，同時(shí)減少了將近 30%的吸油量。曾敏[9]等人通過(guò)微波干燥的方法減少了油炸馬鈴薯時(shí)的含油量。周韻[10]等人，用熱風(fēng)、微波聯(lián)合干燥的方法增加了初始固形物的含量從而減少了樣品的吸油量。趙勇[11]等人通過(guò)添加物及涂膜處理的實(shí)驗(yàn)方法減少了油炸食品中的油含量。但這些方法，既耗時(shí)耗力，又不能滿(mǎn)足油炸食品本身帶給人們的口感。

本實(shí)驗(yàn)研究了經(jīng)預(yù)干燥處理的精煉淀粉油炸后的水分損失、吸油量以及水分活性的相關(guān)關(guān)系，為在減少油炸過(guò)程中樣品的水分損失、吸油量的同時(shí)，保持樣品香脆的口感提供了一種可行性方案。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

精煉淀粉 食品級(jí)，上海風(fēng)箏面粉有限公司；金龍魚(yú)大豆油 食品級(jí)，上海嘉里食品工業(yè)有限公司。

電加熱油炸鍋 意大利德龍股份有限公司F885V型；SLV-12C恒溫恒濕箱 東京株式會(huì)社五十鈴制作所；DHG-9245A電熱鼓風(fēng)干燥箱 上?；厶﹥x器制造有限公司； BS224S賽多利斯分析天平 德國(guó)Sartorious公司；電子顯微鏡；THERMIC MODEL2100A熱電偶測(cè)溫儀 ETO DENKI公司；甲醇 分析純，國(guó)藥集團(tuán)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品制備

精煉淀粉與去離子水以質(zhì)量比100:40混合，制成面團(tuán)，常溫下醒面12h。將面團(tuán)制成長(zhǎng)寬高分別為50 ×50×2mm的長(zhǎng)方體樣品。

1.2.2 預(yù)干燥處理

將制成的長(zhǎng)方體面團(tuán)放于溫度65℃、濕度15%的恒溫恒濕箱中預(yù)干燥，時(shí)間分布為10、15、20、25和30min。每種預(yù)干燥時(shí)間使用10個(gè)樣品，其中5個(gè)樣品做水分含量實(shí)驗(yàn)，另外5個(gè)樣品做油含量實(shí)驗(yàn)，平均3次實(shí)驗(yàn)。

1.2.3 樣品的油炸及處理

將樣品分別置于電加熱油炸鍋中，溫度設(shè)定為175℃，以熱電偶控制溫度。油炸時(shí)間分別為10、20、30、45、60和90s。油炸后置于網(wǎng)狀托盤(pán)上濾油30min。取5組樣品置于鼓風(fēng)干燥箱中105℃干燥12h后，置于稱(chēng)量瓶中，并放置于干燥器中冷卻至室溫，測(cè)量樣品放置于稱(chēng)量瓶中測(cè)量前后的重量，差值即為水分損失。油的測(cè)定遵照GBT 14772-2008粗脂肪含量的測(cè)定中的索氏提取。以電子顯微鏡觀察樣品結(jié)構(gòu)的變化。

2 結(jié)果與討論

不同預(yù)干燥時(shí)間對(duì)油炸過(guò)程中的含水量與含油量影響較大，隨著預(yù)干燥時(shí)間的增加，相應(yīng)的含水量降低并伴隨油炸初始吸油量的減少，如圖1所示，其中x軸代表連續(xù)對(duì)多個(gè)樣品進(jìn)行預(yù)干燥以及油炸所消耗的單個(gè)樣品預(yù)干燥和油炸的時(shí)間以及多個(gè)樣品預(yù)干燥和油炸的時(shí)間總和。將預(yù)干燥所消耗的時(shí)間與油炸過(guò)程所用時(shí)間結(jié)合，可以看出樣品的初始水分含量對(duì)油炸過(guò)程中的水分損失影響較大，如圖1(a)所示。初始水分含量由預(yù)干燥時(shí)間的長(zhǎng)短決定，隨著預(yù)干燥時(shí)間的增加而減少，但是油炸食品最終的水分含量與初始水分含量沒(méi)有較為明顯的關(guān)系，其最終含水量幾乎相同。然而，隨著預(yù)干燥時(shí)間的不同，其油炸后的含油量變化較大，如圖1(b)所示，隨著預(yù)干燥時(shí)間的不同，其油炸相同時(shí)間下的含油量區(qū)別較大，預(yù)干燥30min的樣品的含油量比未經(jīng)預(yù)干燥的樣品少了近3倍。由此可知，預(yù)干燥對(duì)油炸過(guò)程中水分含量的影響不是很明顯，對(duì)油炸后的油含量的影響較大，這與 Rosen[12]等人的研究結(jié)果類(lèi)似。導(dǎo)致這種現(xiàn)象發(fā)生的可能原因是預(yù)干燥時(shí)間較長(zhǎng)，樣品結(jié)構(gòu)更加致密。

圖1 油炸食品在預(yù)干燥與油炸過(guò)程中含水量和含油量的變化Fig.1 Moisture and oil content during drying and frying procedures in frying food.

2.1 結(jié)構(gòu)的觀察

為證明上述觀點(diǎn)，本實(shí)驗(yàn)通過(guò)電子顯微鏡，觀察了不同預(yù)干燥時(shí)間的樣品，油炸后的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示。圖2，a、b、c為選取的不同預(yù)干燥時(shí)間分別為10、20、30min下，175℃油炸60s后的樣品結(jié)構(gòu)示意圖。由圖可知，預(yù)干燥使油炸后的精煉淀粉結(jié)構(gòu)趨于緊密，而結(jié)構(gòu)的緊密使得樣品中水分的損失速率減慢，并伴隨著吸油量的減少，這與上述的研究結(jié)果一致。而圖c結(jié)構(gòu)過(guò)于緊密，甚至出現(xiàn)裂痕，這是過(guò)分干燥的結(jié)果，而這種現(xiàn)象會(huì)很大程度影響油炸食品香脆的口感。因此，預(yù)干燥時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，在20min內(nèi)較為合適。

圖2 不同預(yù)干燥時(shí)間處理的精煉淀粉在油炸60s時(shí)的掃描電鏡圖Fig.2 The image of the refined starch which is fried 60s after different pre-drying time under the scanning electron m icroscope (SEM).

2.2 含水量與含油量的關(guān)系

圖3為不同預(yù)干燥時(shí)間處理的精煉淀粉在油炸過(guò)程中的水分損失以及吸油量的關(guān)系圖。隨著預(yù)干燥時(shí)間的增加，樣品油炸至終點(diǎn)時(shí)，水分含量由0.2351g下降到0.1941g，水分變化不是很明顯，而此時(shí)油含量由0.3239g下降到0.0875g，變化較大。當(dāng)油炸至60s時(shí)，樣品中水分含量以及油含量幾乎不變，由此可知，預(yù)干燥過(guò)程對(duì)油炸精煉淀粉后的油含量影響較大。為更顯著的表示精煉淀粉在油炸過(guò)程中的水分損失以及吸油量，本實(shí)驗(yàn)采用 Krokida[13]等人對(duì)油炸過(guò)程中水分損失及吸油量的表示方法，即失水速率和吸油速率來(lái)表示油炸精煉淀粉過(guò)程中的水分及油含量的變化。

公式中m、o分別代表水分以及油，t為時(shí)間，Km和Ko為失水速率以及吸油速率，其中（3）（4）由方程式（1）（2）計(jì)算得出。采用公式（3）和（4），通過(guò)計(jì)算可求其失水速率以及吸油速率，結(jié)果如圖4所示，圖中a和b的斜率分別表示其失水速率以及吸油速率。由圖可知，隨著預(yù)干燥時(shí)間的增加其吸油速率和失水速率均下降。此時(shí)，吸油速率由 0.0468g/s下降到 0.0029g/s;失水速率由 0.0276g/s下降到0.01699g/s，吸油速率下降很明顯，而失水速率變化不大，此結(jié)果進(jìn)一步證明了預(yù)干燥能夠較好的降低油炸過(guò)程中的吸油量。

同時(shí)，以油炸精煉淀粉過(guò)程中水分含量與油含量的關(guān)系圖進(jìn)一步直觀的確認(rèn)預(yù)干燥對(duì)減少油含量與降低水分損失的有效性，并證明了吸油量的增加是由于水分損失引起的，關(guān)系如圖5所示。圖5為油炸溫度為175℃下的精煉淀粉在預(yù)干燥時(shí)間不同的條件下分別油炸10、20、30、45、60、90s后，水分含量與油含量的關(guān)系。由圖可知，不同預(yù)干燥時(shí)間處理后精煉淀粉的水分含量與油含量呈現(xiàn)良好的相關(guān)性，隨著水分含量的減少，油含量逐漸增加。這一結(jié)果與Komasula[13-14]等人的研究結(jié)果類(lèi)似。

圖3 不同預(yù)干燥時(shí)間處理的樣品在油炸過(guò)程中水分含量和含油量的變化（T=175℃）Fig.3 Effect of pre-frying drying time on moisture and oil content of refined starch (T=175℃).

圖4 不同預(yù)干燥時(shí)間處理下的樣品在油炸過(guò)程中的失水速率和吸油速率（T=175℃）Fig.4 The water loss and oil absorption rate during frying against pre-drying time (T=175℃).

圖5 油炸過(guò)程中水分含量與含油量的關(guān)系（T=175℃）Fig.5 Variation of oil content against moisture content during frying of pre-frying dried Refined starch（T=175℃）.

2.3 含水量與水分活性的關(guān)系

圖6 水分含量與水分活性的關(guān)系Fig.6 Relationship between the moisture content and the water activity.

水分含量與水分活度的關(guān)系表示樣品儲(chǔ)藏時(shí)間的長(zhǎng)短，大多數(shù)細(xì)菌在水分活性為 0.91以下時(shí)停止生長(zhǎng)，大多數(shù)霉菌在0.8以下停止生長(zhǎng)，到達(dá)0.7-0.75時(shí)微生物則停止生長(zhǎng)，而到達(dá)此水分活性的樣品其本身已經(jīng)過(guò)分干燥，不適合人類(lèi)本身的口感。由圖6可知，水分活性低于0.8的曲線(xiàn)為預(yù)干燥時(shí)間分別為20min、25min以及30min時(shí)的油炸面團(tuán)，而低于0.75水分活性的為25min和30min時(shí)的樣品，由此可知，20min的預(yù)干燥較為適合。

2.4 含油量與水分活性的關(guān)系

圖7為水分活性與含油量之間的關(guān)系圖。由圖可知，隨著油含量的增加，其水分活性逐漸變小，且隨著預(yù)干燥時(shí)間的增加，兩者以遞減的方式逐漸減小，這也進(jìn)一步說(shuō)明了預(yù)干燥在延長(zhǎng)樣品的儲(chǔ)藏能力的同時(shí)，又能減少樣品中的油含量。

圖7 含油量與水分活性的關(guān)系Fig.7 Relationship between the oil content and the water activity.

3 結(jié)論

預(yù)干燥的處理手段能夠較好的保持油炸食品中的水分，且能有效的減少油炸食品中的油含量，同時(shí)還能適當(dāng)提高油炸食品的儲(chǔ)藏時(shí)間。油炸過(guò)程中，失水量與吸油量呈現(xiàn)非線(xiàn)性的遞增關(guān)系，隨著油炸時(shí)間的增加，水分含量逐漸減少，油含量逐漸增加，這是因?yàn)橛驼ㄊ箻悠分械乃盅杆僬舭l(fā)，使內(nèi)部形成壓力梯度，所以油炸時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，最佳油炸時(shí)間為 60s。而預(yù)干燥的處理手段能夠有效抑制這種現(xiàn)象的發(fā)生，因?yàn)轭A(yù)干燥改變了預(yù)油炸食品的結(jié)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)更加致密。但是，過(guò)度的預(yù)干燥會(huì)使樣品過(guò)分干燥，從而使油炸食品產(chǎn)生龜裂現(xiàn)象，這會(huì)嚴(yán)重影響樣品的質(zhì)感。從水分含量與水分活性的關(guān)系可以得到最佳預(yù)干燥時(shí)間，從而在保持樣品口感的同時(shí)還能延長(zhǎng)保質(zhì)時(shí)間。然后建立油含量與水分活性的關(guān)系，進(jìn)一步確定了最佳預(yù)干燥時(shí)間為20min。本研究結(jié)果為微波加工技術(shù)在油炸調(diào)理食品中的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。

[1] Adel M H, Karara H A.Changes in corn oi l during deep fat f rying of foods [J].Lebensmittel-Wissenschaf t und-Technologie, 1986, 19: 323-327.

[2] 鄧云,吳穎,楊銘鐸，等.煎炸油中產(chǎn)生的極性成分對(duì)食品微觀結(jié)構(gòu)和質(zhì)構(gòu)的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2004,20（6）:160-164.

[3] Fan L L, Arce J A.Preparation of f ried food products with oi l containing emulsi f iers [P].USA: US 4608264, 1986.

[4] Mit telman N, Mizrahi S, Berk S.Heat and mass t ransfer in f rying.In Engineering and Food [M].London: Elsevier Appl ied Science Publ ishers, 1982.

[5] Kel ler C, Escher F, Solms J A.Method for local izing fat dist ribution in deep fat f ried potato products [J].Lebensmit tel- Wissenschaf t und-Technologie, 1986, 19: 346-348.

[6] Krokida M K, Oreopoulou V, Maroul is Z B.Water loss and oi l uptake as a function of f rying time [J].Journal of Food Engineering, 2000, 44: 39-46.

[7] Gamble M H, Rice P, Selman J D.Relationship between oi l uptake and moisture loss during f rying of potato slices f rom c.v.Record U.K.Tubers [J].International Journal of Food Science of Technology, 1987, 22(3): 233-241.

[8] Myers M A.Functional ity of hydrocol loids in bat ter coating systems [D].New Mexico: American association of cereal chemists, 1990.

[9] 曾敏.利用微波油炸技術(shù)降低馬鈴薯片含油量的工藝研究[D].長(zhǎng)沙：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2007.

[10] 周韻.熱風(fēng)微波耦合干燥特性的研究[D].無(wú)錫：江南大學(xué)，2011.

[11] 趙勇.降低油炸食品含油量的研究[D].重慶：西南大學(xué)，2008.

[12] Rosen J, Hel lenas K E.Analysis of acrylamide in cooked foods by liquid chromatography tandem mass spect romet ry [J].Analyst, 2002, 127(7): 880-882.

[13] Krokida M K, Oreopoulou V, Maroul is Z B, et al.Ef fects of osmotic dehydration pret reatment on qual ity of f rench f ries [J].Journal of Food Engineering, 2001, 49: 339-345.

[14] Krokida M K, Oreopoulou V, Maroulis Z B, et al.Ef fects of pre-drying on qual ity of f rench f ries [J].Journal of Food Engineering, 2001, 49: 347-354.