楊 丹，吳港城，李培燕，金 俊，金青哲，張 暉，王興國

（江南大學 食品學院，江蘇 無錫 214122）

油脂含量是油炸食品的關鍵品質指標之一，它不僅影響煎炸食品的營養(yǎng)，還與煎炸食品的口感、風味等感官特征密切相關。目前，包括煎炸薯條在內(nèi)的煎炸食品的油脂含量普遍過高，有些甚至超過了其干重的50%，長期攝入高脂的煎炸食品容易引發(fā)高血壓、肥胖癥、冠心病等一系列慢性疾病，危害人體健康[1-4]。薯條在煎炸之前通常需要先經(jīng)過預處理階段。熟化、冷凍等預處理有助于提升油炸薯條品質，是其商業(yè)化生產(chǎn)中必不可少的環(huán)節(jié)。熟化過程是指采用熱處理等方式使食物中的大分子物質性質發(fā)生劇烈變化（如淀粉糊化、蛋白質變性）的過程。薯條煎炸前的熟化預處理手段一般采用的是漂燙熟化方式，即將切割好的薯條放入高溫清水中進行烹煮，從而達到保持薯條原有色澤、提升口感和改善加工特性等目的[5]。冷凍技術也是薯條煎炸前經(jīng)常使用的預處理手段之一[6]。目前，大多數(shù)快餐店都采用速凍馬鈴薯條替代新鮮馬鈴薯條制備薯條。冷凍預處理不僅可以延緩大多數(shù)生化反應的速度、降低營養(yǎng)損失，還可以保證薯條在供應鏈中的品質穩(wěn)定性和衛(wèi)生安全性[7]。探索熟化和冷凍預處理對油脂吸附的影響對于提高薯條的品質同樣具有重要意義。但是，目前關注熟化和冷凍預處理對薯條油脂吸附影響的研究仍然較少。有研究發(fā)現(xiàn)漂燙熟化預處理會增加煎炸過程食物的油脂吸附，但是并未對油脂吸附增加的原因作深入解釋[8]。最近，微波熟化作為一種新型熟化預處理方式也逐漸受到人們的關注，但其對煎炸食品油脂吸附方面的影響尚不清楚[9]。到目前為止，關于不同熟化和冷凍預處理對薯條理化性質的改變以及這些變化對煎炸階段薯條油脂吸附的影響尚未研究，對其具體影響機制的研究更是鮮有報道[10-13]。

本論文以煎炸薯條為研究對象，在制備煎炸薯條的過程中，分別采用不同熟化方式（漂燙熟化和微波熟化）和不同冷凍方式（常規(guī)冷凍和同超低溫冷凍）的結合預處理，探究其對煎炸薯條油脂吸附的影響，以期為煎炸食品制備過程采取相應措施來調控油脂吸附提供新的思路。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

新鮮馬鈴薯，品種為荷蘭15號：無錫市農(nóng)貿(mào)市場；棕櫚液油（融點：24°，專用煎炸油）：上海益海嘉里有限公司；石油醚（沸點：30～60 ℃，分析純）：國藥控股集團化學試劑有限公司（中國上海）；異硫氰酸熒光素（FITC）、尼羅紅（Nile Red）：Sigma-Aldrich公司；其他試劑均為分析純：國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

切條機：浙江百茂廚具設備有限公司；EF-3L電子油炸鍋：廣東友田家用電器有限公司；HWS24型恒溫水浴鍋：上海一恒科技有限公司；G80F23CN2P-B5微波爐：廣東格蘭仕公司；SOX406自動索式抽提儀：山東濟南海能儀器有限公司；LGJ10E凍干機：北京四環(huán)科學儀器廠有限公司；PB203-N型電子天平：上海天平儀器廠；101型電熱鼓風干燥箱：上?？坪銓崢I(yè)發(fā)展有限公司；DSC8500差示掃描量熱儀：美國 Perkin Elmer公司；SU1510掃描電子顯微鏡：日本日立株式會社；LSM880激光共聚焦顯微鏡：德國Carl Zeiss公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 原料預處理

將新鮮馬鈴薯在流動的自來水下清洗干凈，去皮，用切條機將其切割成長條狀（10 × 10 ×50 mm）。隨后，選擇一部分切好的薯條在沸水中漂燙熟化5 min，薯條和水分的質量比為1∶10。撈出后的薯條冷卻至室溫（25 ℃），并將其表面的水用吸水紙輕輕擦干。漂燙后的薯條分成兩部分，分別置于-18 ℃和-40 ℃冰箱中冷凍24 h后進行油炸實驗。另外一部分切好的薯條置于微波爐中熟化預處理 60 s（功率 800 W，頻率：2 250 MHz）。隨后同樣分成兩部分，分別置于-18、-40 ℃冰箱中冷凍24 h后進行油炸實驗。

1.3.2 煎炸過程

量取 3 L棕櫚液油倒入油炸鍋中，加熱到（170 ± 1）℃，并在此溫度下穩(wěn)定1 h。之后，每次取出約150 g經(jīng)不同預處理后的薯條放入煎炸籃中進行煎炸。煎炸3 min后取出。四種預處理薯條的煎炸實驗均至少重復三次，每次更換新鮮的棕櫚液油。

1.3.3 油含量的測定

薯條中的油脂按照吸入途徑的不同，分為表面油、表面滲透油、結構油和總油。按照Pedreschi等[14]描述的方法，測定薯條的表面油含量，將從炸鍋中取出并完成冷卻（冷卻至室溫）的薯條立即置于盛有30 mL石油醚的恒重過的鋁盒中浸泡1～2 s。然后，將鋁盒置于通風柜中24 h以揮發(fā)石油醚。此后，在105 ℃的烘箱中將盛有油脂的鋁盒干燥至恒重。此過程獲得的油即為表面油。采用國家標準 GB 5009.6—2016《食品安全國家標準 食品中脂肪的測定》索氏提取法測定薯條的結構油含量。去除表面油后的薯條使用冷凍干燥機在-50 ℃和100 mbar下凍干72 h以除去水分。凍干后，稱量薯條干重，隨后研磨成粉末，并用石油醚（沸點30 ～ 60 ℃）萃取6 h。測定的油含量（干基）即為結構油含量。而經(jīng)過冷卻后的薯條的結構油還包含了在冷卻期間滲入的表面滲透油?？傆秃繛楸砻嬗秃徒Y構油含量的總和。薯條中的油含量使用%（干基）表示。所有上述測定均重復三次。

1.3.4 淀粉熱力學特性的測定

使用鋒利的刀片將薯條的外殼和核心分離開，將外殼經(jīng)索氏抽提法脫脂后，冷凍干燥磨成粉末并過0.15 mm的篩。采用DSC測定薯條外殼中淀粉的熱力學特性。將粉末和去離子水按照1∶3的質量比（樣品粉末：去離子水，g/g）轉移到鋁制DSC坩堝（50 μL）中并立即密封。將密封的坩堝在室溫下平衡24 h。測定前，先用標準品對儀器進行校正。升溫程序：樣品首先在30 ℃下平衡10 min，之后以5 ℃/min的加熱速率從30升溫至150 ℃。期間系統(tǒng)中氮氣的流速恒定在20 mL/min。每個樣品平行測定三次，初始溫度（To）、峰值溫度（Tp）、結束溫度（Tc）和焓值（ΔH）由儀器自帶的STARe軟件分析得出。

1.3.5 CLSM雙通道觀察微觀油脂分布情況

煎炸前，將經(jīng)過不同預處理的薯條浸泡在FITC染液（濃度：0.02 mg/mL，溶劑：丙酮）中30 min，隨后在丙酮中沖洗兩次以除去多余的染液。將尼羅紅溶解于油炸用油中用于染色（濃度：0.02 mg/mL）。尼羅紅具有較強的脂溶性、耐熱性，且發(fā)射光譜明顯不同于FITC[15]。染色薯條的煎炸實驗是獨立進行的。將染色后的薯條在染色油中煎炸3 min，制成雙染色煎炸薯條。雙染色煎炸薯條冷卻后用鋒利的刀片切成約1 mm厚的片狀，置于共聚焦小皿中（待觀測面朝下），用于隨后的CLSM 成像。對于用于觀測核心區(qū)域的樣品，采用橫截面切割獲取，而對于用于觀測外殼表面區(qū)域的樣品，采用直接切割下外殼層獲取。利用倒置CLSM對雙染色的煎炸薯條切片進行了顯微觀察。采用雙通道模式，獲得尼羅紅（紅色，激發(fā)波長：543 nm）和FITC（綠色，激發(fā)波長：488 nm）的雙色圖像。

1.3.6 SEM觀察微觀結構形貌

煎炸薯條先經(jīng)索氏抽提脫脂、冷凍干燥脫水（-50 ℃，72 h）處理后使用液氮將樣品淬斷成小塊。隨后將其固定于儀器專用金屬樣品臺，在待觀測面噴上一層金膜以增加樣品導電性，隨后將載有樣品的樣品臺推入SEM儀器腔體內(nèi)部，抽真空后于5.0 kV加速電壓和100倍放大倍數(shù)下觀察樣品的形貌特征。

1.3.7 感官評價

煎炸薯條品質的感官評價實驗采取評價小組人員打分的方式進行。首先選取30名具有相關專業(yè)背景、按照國家標準GB/T16291《感官分析 選拔、培訓與管理評價員一般導則》接受過感官評價培訓的人員（15名女性，15男性）組成評價小組。將炸好的薯條從油炸鍋中取出后置于室溫下冷卻，待表面溫度降至 60 ℃左右立即呈遞給評價小組人員進行感官評測。煎炸薯條樣品采用字母加數(shù)字形式進行隨機編碼，評測人員不知道所測試的樣品類別。感官評測項目包括色澤喜好度、氣味喜好度、質構喜好度、感官油膩度和整體喜好度。評價小組人員根據(jù)表1感官評定標準，按照喜好度從0～10分（非常不喜歡到非常喜歡）的對樣品進行打分。評測之前以及評測兩個樣品之間，評價小組人員需要用溫水清潔口腔。

表1 煎炸薯條感官評定標準Table 1 Sensory evaluation standard for fried potato strips

1.4 數(shù)據(jù)分析

使用IBM SPSS 23.0軟件對數(shù)據(jù)進行ANOVA單因素方差分析和 Duncan多重比較檢驗顯著性分析（P＜ 0.05）。圖和表中不同字母表示樣品間差異顯著，數(shù)據(jù)以平均值±標準偏差（M±SD）表示。所有實驗至少重復三次。對于圖像分析，每批隨機抽取6個樣本，并隨機抽取呈現(xiàn)的圖像。采用OriginPro 9.1軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 不同熟化和冷凍預處理結合對煎炸薯條中不同類型油含量的影響

圖1A為不同熟化方式（漂燙熟化和微波熟化）和不同冷凍方式（常規(guī)冷凍和超低溫冷凍）的結合預處理對煎炸后薯條中各類型油含量的影響。發(fā)現(xiàn)，經(jīng)漂燙熟化結合常規(guī)冷凍預處理的煎炸薯條的總油含量最高，為44.74%，經(jīng)微波熟化結合超低溫冷凍預處理的煎炸薯條的總油含量最低，為24.28%。對比經(jīng)漂燙熟化結合常規(guī)冷凍預處理的煎炸薯條，將漂燙熟化改為微波熟化，煎炸薯條的總油含量下降了15.86%；將常規(guī)冷凍改為超低溫冷凍，煎炸薯條的總油含量下降了6.09%；而微波熟化結合超低溫冷凍預處理使煎炸薯條的總油含量降低了20.46%。表面油含量和結構油含量表現(xiàn)出與總油含量相似的變化趨勢。由圖1B發(fā)現(xiàn)，經(jīng)不同預處理的薯條煎炸后其各類型油脂占總油脂比例也發(fā)生了轉變。其中，經(jīng)四種不同預處理（漂燙熟化結合常規(guī)冷凍預處理、漂燙熟化結合超低溫冷凍預處理、微波熟化結合常規(guī)冷凍預處理和微波熟化結合超低溫冷凍預處理）的煎炸薯條中的結構油含量與表面油含量占總油含量的百分比依次為 72%和 28%、80%和20%、82%和18%、92%和8%?？梢园l(fā)現(xiàn)，將常規(guī)冷凍改為超低溫冷凍，表面油含量所占比例顯著降低。這一現(xiàn)象可能與薯條在冷凍過程中受到不同程度的結構破壞有關。相較于超低溫冷凍，由于常規(guī)冷凍的冷凍速率較慢，使得薯條中的水分凝結成尺寸更大的冰晶，且隨著冷凍處理時間的延長而不斷增大。較大的冰晶對薯條的組織結構破壞力更強，從而導致其油脂吸附增加[16]。此外，薯條表面形成的較大冰晶的脫落還會使薯條表面結構更加粗糙，進而增強了薯條表面對油脂的黏附能力。

圖1 （A）煎炸薯條中不同類型油的含量；（B）煎炸薯條中不同類型油含量占總油含量比例Fig.1 (A) Content of different oil fractions in fried potato strips; (B) percentage of different oil fractions in total oil content of fried potato strips

2.2 不同熟化和冷凍預處理結合對煎炸薯條核心區(qū)域微觀油脂分布影響

FITC和尼羅紅熒光染料分別與煎炸薯條中的基質組分（主要為淀粉）和油脂特異性結合，通過CLSM雙通道成像模式從細胞尺度上觀察煎炸薯條內(nèi)部微觀油脂分布情況及組分間的相互作用情況。如圖2所示，為經(jīng)不同預處理的薯條煎炸后其核心區(qū)域的CLSM顯微熒光圖像。其中，綠色為馬鈴薯組織，紅色為油脂?？梢园l(fā)現(xiàn)，在煎炸薯條核心區(qū)域，油脂和細胞組織區(qū)分明顯，油脂分布在細胞間隙或細胞破損孔隙處。對比同一熟化方式下經(jīng)不同冷凍方式預處理的煎炸薯條，發(fā)現(xiàn)經(jīng)常規(guī)冷凍預處理的煎炸薯條（圖2A和C）的核心區(qū)域的細胞組織破壞程度明顯高于經(jīng)相同熟化方式超低溫冷凍預處理的煎炸薯條（圖2B和D），且油脂分布也明顯更多。Charoenrein和 Owcharoen[17]的研究也有類似的發(fā)現(xiàn)，他們通過CLSM觀察不同冷凍速率對芒果組織細胞壁的影響，發(fā)現(xiàn)經(jīng)快速冷凍（超低溫冷凍）的芒果組織細胞結構完好，細胞膜也沒有受到損傷，而經(jīng)慢速冷凍（常規(guī)冷凍）的樣品，細胞壁被破壞，細胞結構疏松甚至消失，細胞中溶質流失到細胞間隙。研究表明，冰的結晶有兩個步驟：冰晶核的形成以及冰晶核生長到特定尺寸的冰晶體。已知最終冰晶體尺寸是成核速率、晶體生長速率以及最終溫度的函數(shù)[16]。慢速冷凍通常導致在細胞外區(qū)域形成大尺寸冰晶，從而破壞細胞結構，增加了煎炸過程食物的油脂吸附。而快速冷凍可以產(chǎn)生均勻分布在整個組織中的小尺寸晶體。因此，快速冷凍是可取的，它可以減少冷凍對食物組織細胞膜的損害。

圖2 經(jīng)不同預處理的煎炸薯條核心區(qū)域的CLSM二維熒光圖像；（A）漂燙熟化結合常規(guī)冷凍預處理；（B）漂燙熟化結合超低溫冷凍預處理；（C）微波熟化結合常規(guī)冷凍預處理；（D）微波熟化結合超低溫冷凍預處理；數(shù)字1，2，3分別代表馬鈴薯組織熒光圖像、油脂熒光圖像及兩者疊加熒光圖像Fig.2 The CLSM two-dimensional fluorescence images of the core area in the fried potato strips with different pretreatment; (A) the fried potato strips with water blanching and traditional freezing pretreatment (B) the fried potato strips with water blanching and ultra-low temperature freezing pretreatment (C) the fried potato strips with microwave and traditional freezing pretreatment(D) the fried potato strips with microwave and ultra-low temperature freezing pretreatment. The numbers 1, 2, and 3 represent the fluorescence image of potato tissue, the fluorescence image of oil, and the superimposed fluorescence image of the two, respectively

此外，對比經(jīng)同一冷凍方式不同熟化方式預處理的煎炸薯條可以明顯發(fā)現(xiàn)，漂燙熟化預處理薯條（圖2A和B）煎炸后其細胞結構出現(xiàn)大量破損變形，組織結構疏松，油脂大量分布于孔隙和細胞破損處。而微波熟化預處理薯條煎炸后（圖2C和 D），其細胞體積膨脹變大，分布均勻且破損變形細胞數(shù)量較少，組織結構較致密，油脂分布較少，說明在冷凍處理之采用微波熟化替代漂燙熟化可以有效緩解冷凍對薯條微觀結構的破壞。此外還可以發(fā)現(xiàn)，微波熟化結合超低溫冷凍預處理顯著降低了薯條核心區(qū)域的油脂含量，進一步證實了圖1中油含量的測定結果。

2.3 不同熟化和冷凍預處理結合對煎炸薯條中淀粉性質的影響

經(jīng)不同預處理的薯條煎炸后其外殼中淀粉的DSC熱力學特性曲線和相應參數(shù)（To、Tp、Tc和ΔH）分別如圖3和表2所示。研究表明，DSC在高于淀粉糊化溫度下檢測到吸熱峰，表明存在淀粉脂質復合物，且吸熱焓值與復合物的含量成正比[18-19]。由DSC熱譜圖可以清楚的發(fā)現(xiàn)，經(jīng)不同預處理的煎炸薯條樣品均在 108～120 ℃附近出現(xiàn)吸收峰，表明均生成了淀粉脂質復合物。不同類型的淀粉脂質復合物其相應的 DSC吸熱峰位置也有所不同，其中，I型淀粉脂質復合物在低于100 ℃處有吸熱峰，而II型淀粉脂質復合物在高于100 ℃有吸熱峰，后者比前者性質更加穩(wěn)定[20]。如表2所示，經(jīng)不同預處理（漂燙熟化結合常規(guī)冷凍預處理、漂燙熟化結合超低溫冷凍預處理、微波熟化結合常規(guī)冷凍預處理和微波熟化結合超低溫冷凍預處理）的煎炸薯條中復合物的Tp分別為 114.51、114.01、113.93 和 114.76 ℃（P＞ 0.5），均在100 ℃以上，表明形成的淀粉脂質復合物均為性質更為穩(wěn)定的II型淀粉脂質復合物，且相應的 ΔH分別為 1.47、2.31、5.98 g和 6.09 J/g（P＜0.5），表明復合物的含量依次遞增。微波熟化預處理薯條煎炸后外殼中檢測到更多的淀粉脂質復合物，表明微波熟化預處理有助于煎炸過程中淀粉脂質復合物的形成。分析原因，可能是由于微波熟化后薯條中直鏈淀粉含量增加，而直鏈淀粉更易于與油脂相互作用生成淀粉脂質復合物。雖然漂燙熟化也可以引起支鏈淀粉雙螺旋結構解體，增加直鏈淀粉含量，但漂燙過程薯條處于水相環(huán)境，容易造成直鏈淀粉溶出，反而不利于淀粉脂質復合物的生成。

圖3 不同預處理薯條煎炸后外殼中淀粉的DSC熱力學特性曲線Fig.3 DSC thermograms of starch in the crust of fried potato strips with different pretreatment

表2 不同預處理煎炸薯條的DSC熱力學特性參數(shù)（n=6）Table 2 DSC thermodynamic characteristic parameters of fried potato strips with different pretreatment (n=6)

2.4 不同熟化和冷凍預處理結合對煎炸薯條微觀結構的影響

采用 SEM 觀察經(jīng)不同預處理薯條煎炸后的微觀形貌差異。圖4A1、B1、C1和D1分別為經(jīng)漂燙熟化結合常規(guī)冷凍預處理、漂燙熟化結合超低溫冷凍預處理、微波熟化結合常規(guī)冷凍預處理和微波熟化結合超低溫冷凍預處理的煎炸薯條核心區(qū)域微觀結構形貌，可以發(fā)現(xiàn)，核心區(qū)域組織結構的破損程度逐漸減小。其中，經(jīng)漂燙熟化結合常規(guī)冷凍預處理的煎炸薯條核心區(qū)域破損最嚴重，出現(xiàn)較大孔隙，這將有助于油脂的滲入。而經(jīng)微波熟化結合超低溫冷凍預處理的煎炸薯條核心區(qū)域組織結構破損程度最低，致密性最高且孔隙也最少，內(nèi)部可容納油脂的空間小，因而不利于油脂滲入。圖4A2～D2中煎炸薯條的外殼表面形貌表現(xiàn)出相似的變化趨勢，并且可以明顯的發(fā)現(xiàn)，經(jīng)微波熟化預處理的煎炸薯條表面結構光滑、平整，幾乎沒有破損產(chǎn)生的孔隙和裂縫，因而表面滯留的油脂也較少。圖4A3～D3呈現(xiàn)了經(jīng)不同預處理的煎炸薯條的外殼厚度，外殼的厚度越大、結構越致密，越不利于油脂的滲入。顯然，經(jīng)四種預處理（漂燙熟化結合常規(guī)冷凍預處理、漂燙熟化結合超低溫冷凍預處理、微波熟化結合常規(guī)冷凍預處理和微波熟化結合超低溫冷凍預處理）的煎炸薯條外殼逐漸增厚，致密性也逐漸增加，這與煎炸薯條油含量呈現(xiàn)相反的變化趨勢，即，外殼越厚越致密，油含量越低。

圖4 經(jīng)不同預處理的煎炸薯條的SEM圖像；（A）漂燙熟化結合常規(guī)冷凍預處理；（B）漂燙熟化結合超低溫冷凍預處理；（C）微波熟化結合常規(guī)冷凍預處理；（D）微波熟化結合超低溫冷凍預處理；數(shù)字1、2、3分別代表薯條核心、外殼表面和殼核連接區(qū)域Fig.4 The SEM images of the fried potato strips with different pretreatment (A) the fried potato strips with water blanching and traditional freezing pretreatment (B) the fried potato strips with water blanching and ultra-low temperature freezing pretreatment (C) the fried potato strips with microwave and traditional freezing pretreatment (D) the fried potato strips with microwave and ultra-low temperature freezing pretreatment The numbers 1, 2, and 3 represent the regions of core,crust surface, and crust and core connection of samples, respectively

2.5 不同熟化和冷凍預處理結合對煎炸薯條感官品質的影響

對經(jīng)不同預處理的煎炸薯條進行感官評價以評估消費者的喜愛程度，其相應結果如表3所示。在該測試中，煎炸薯條的某項感官屬性得分越高，代表評價小組人員對于這項屬性的評價越好。由該表可知，所有煎炸薯條的整體喜好度得分均在6.5以上，說明各煎炸薯條的整體接受度都較好。其中，微波熟化結合超低溫冷凍預處理的煎炸薯條的色澤喜好度、氣味喜好度、質構喜好度、感官油膩喜好度以及整體喜好度均為最高，而經(jīng)漂燙熟化結合常規(guī)冷凍預處理的煎炸薯條的各項得分均最低。綜上可知，相較于常規(guī)預處理手段（漂燙熟化預處理、常規(guī)冷凍預處理），微波熟化預處理和超低溫冷凍預處理均可以有效提升煎炸薯條的感官品質。

表3 經(jīng)不同預處理的煎炸薯條的感官評價結果（n=30）Table 3 Sensory evaluation of fried potato strips with different pretreatment (n=30) 分

3 結論

本文對比分析了不同熟化方式和不同冷凍方式結合預處理對煎炸薯條油脂吸附的影響。研究發(fā)現(xiàn)，采用微波熟化結合超低溫冷凍預處理可以大幅降低煎炸薯條的油含量。DSC熱譜圖進一步證實了發(fā)現(xiàn)微波熟化預處理有助于外殼中淀粉脂質復合物的形成。CLSM 成像結果表明，經(jīng)微波熟化結合超低溫冷凍預處理的煎炸薯條的核心區(qū)域破損細胞最少、油脂分布最少。SEM和CLSM三維成像結果共同表明，微波熟化預處理有助于使煎炸薯條外殼表面更光滑、平整，破損和裂縫更少，不利于油脂附著。超低溫冷凍預處理煎炸薯條中的孔隙尺寸小于常規(guī)冷凍預處理。感官評價結果表明經(jīng)微波熟化結合超低溫冷凍預處理的煎炸薯條的各項感官評價得分均最高，表明微波熟化結合超低溫冷凍預處理可以在提升煎炸薯條感官品質的同時降低其油脂吸附。