微波低油馬鈴薯片生產(chǎn)工藝的優(yōu)化設(shè)計(jì)

微波低油馬鈴薯片生產(chǎn)工藝的優(yōu)化設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的甘薯片含油量超過30%。通過涂層油和微波相結(jié)合的工藝，可以生產(chǎn)低油含量的甘薯片。但是如何利用微波生產(chǎn)出含油量低而綜合品質(zhì)不劣于傳統(tǒng)油炸馬鈴薯片的產(chǎn)品還有待于解決。本文利用涂油和微波烘烤相結(jié)合的方法對(duì)微波低油馬鈴薯片工藝參數(shù)的優(yōu)化進(jìn)行了研究。1實(shí)驗(yàn)材料和方法1.1資源量和食物品種馬鈴薯(湖南南方馬鈴薯產(chǎn)業(yè)化有限公司提供),品種為大西洋、費(fèi)烏瑞特和中薯三號(hào);食用級(jí)棕櫚油;市售豆奶粉,市售薯片;食鹽(食用級(jí)),無水乙醚(分析純),石油醚(沸程30℃～60℃)。1.2儀器和設(shè)備LG家用微波爐,型號(hào)WD800(MG—5530M),輸出功率800W,樂金電子(天津)電器有限公司;電熱鼓風(fēng)干燥箱,101A—2型,上海儀器廠有限公司;切片機(jī)(FoodSlicer),HB—2,北京南常肉食機(jī)械有限公司;WSC—測(cè)色色差計(jì),北京光學(xué)儀器廠。1.3指標(biāo)測(cè)定1.3.1水含量的測(cè)量；還原糖含量的測(cè)定;淀粉含量的測(cè)定;脂肪含量的測(cè)定:參照文獻(xiàn)。1.3.2壓力的增采用精度0.5g藥物天平改裝成簡(jiǎn)易脆度測(cè)定儀。天平的一端放燒杯,另一端放樣品,樣品上方固定一個(gè)直徑為1.6mm的長(zhǎng)釘,在測(cè)定時(shí)以一定的流速(0.3m/s)加水于燒杯中,樣品所受的壓力逐漸增大,直到薯片斷裂。以薯片的斷裂力(kgf/cm2)來判斷薯片的脆度,斷裂力值越小表明脆度越好,每一批取15個(gè)樣品測(cè)量。1.3.3色度值a值、b值采用WPS型全自動(dòng)測(cè)色色差計(jì)測(cè)得顏色值L、a、b。L值表示亮度變化程度,a值表示紅色程度,b值表示黃色程度。在本試驗(yàn)中綜合L、a和b值,以權(quán)重法來確定成品的色澤,權(quán)重子集A1為{0.3,0.35,0.35}。1.3.4中棕櫚的測(cè)定丙烯酰胺的測(cè)定用高效液相色譜法測(cè)定。1.4流程和操作要點(diǎn)1.4.1基本組成過程原料選擇→洗凈去皮→切片→漂洗→熱燙→前處理→預(yù)干燥→裹衣→涂油→微波烘烤→冷卻→包裝→成品1.4.2操作要點(diǎn)(1)切片后熱燙處理用切片機(jī)將洗凈去皮后的新鮮原料切片,切片厚度為1.2mm,切片后應(yīng)立即投入水中,并用水漂洗,然后投入沸水中進(jìn)行熱燙處理,處理時(shí)間為1.5min。(2)前處理對(duì)熱燙后的馬鈴薯片用一定濃度食鹽水溶液浸泡處理5min。(3)預(yù)干燥經(jīng)過前處理的馬鈴薯片于熱風(fēng)干燥箱中在85℃的溫度下進(jìn)行熱風(fēng)干燥,以降低微波烘烤前馬鈴薯片的初始水分含量。(4)豆奶包嘴唇的制備用一定量的豆奶粉(豆奶粉的用量按干燥后薯片的重量計(jì)),加水拌勻(豆奶粉與水的比例是2∶5),然后用拌勻后的豆奶對(duì)薯片進(jìn)行裹衣,要求均勻。(5)刷勻地層,刷勻成網(wǎng)微波烘烤前往馬鈴薯片中加入3%的食用棕櫚油(加油量以裹衣后薯片的重量為基數(shù)),并用刷子刷勻。將涂油后的薯片放入微波爐中烘烤至熟,微波功率和烘烤時(shí)間的選擇根據(jù)微波功率和時(shí)間最佳組合試驗(yàn)確定:前期烘烤功率800W,后期烘烤功率為480W,前后期烘烤時(shí)間分別為2min。1.4.3正交試驗(yàn)的設(shè)計(jì)選擇馬鈴薯品種、預(yù)干燥時(shí)間、食鹽水溶液濃度和裹衣料用量四個(gè)因素,其中品種為三水平,其他各因素兩水平L12(31×24)進(jìn)行正交試驗(yàn),試驗(yàn)中因素和水平設(shè)計(jì)見表1?？疾熘笜?biāo)為產(chǎn)品的脆度(斷裂力值)、含油量、色澤(L、a、b)值和丙烯酰胺的含量。綜合評(píng)判的權(quán)重子集A3為{0.40,0.35,0.10,0.15}。1.5隸屬度函數(shù)的選取在本試驗(yàn)中需要綜合產(chǎn)品的多個(gè)指標(biāo)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行評(píng)判,所以在此采用了模糊綜合評(píng)價(jià)法,即通過引入隸屬度函數(shù)X(u)=(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)(正效應(yīng));X(u)=1-(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)(負(fù)效應(yīng)),將產(chǎn)品的各指標(biāo)經(jīng)過模糊交換轉(zhuǎn)換成綜合評(píng)判的累加加權(quán)隸屬度值。2結(jié)果與分析2.1正交試驗(yàn)的結(jié)果見表2。2.2微波加熱對(duì)馬鈴薯脆度的影響對(duì)2.1的試驗(yàn)結(jié)果斷裂力值進(jìn)行方差分析。由結(jié)果可以知道,馬鈴薯的品種和裹衣料用量的不同對(duì)馬鈴薯片的斷裂力值的變化有極顯著性影響,而其它兩個(gè)因素對(duì)馬鈴薯片的斷裂力值的影響不大。四個(gè)因素影響產(chǎn)品脆度(斷裂力值)的主次因素是品種>裹衣料用量>預(yù)干燥時(shí)間>食鹽水溶液濃度。通過多重比較(LSD法)可知,中薯三號(hào)、大西洋和費(fèi)烏瑞特三個(gè)馬鈴薯品種所得馬鈴薯片的斷裂力值有極顯著性差異。品種中薯三號(hào)所得的馬鈴薯片的斷裂力最大,其平均值為19.59kgf/cm2;其次是大西洋,其薯片斷裂力均值為16.00kgf/cm2;最后是費(fèi)烏瑞特,其薯片斷裂力均值為11.35kgf/cm2。斷裂力值越小則馬鈴薯片的脆度越好。也就是說馬鈴薯三個(gè)品種中,費(fèi)烏瑞特能夠得到脆度最好的薯片,其次是大西洋,最后是中薯三號(hào)。出現(xiàn)這種結(jié)果是因?yàn)椴煌贩N的馬鈴薯原料的干物質(zhì)含量不同,且它們?cè)谙嗤母稍飾l件下,失水速率也是不同的,所以會(huì)得到不同初始水分含量的馬鈴薯片,而不同初始水分含量對(duì)產(chǎn)品的脆度是有影響的,初始水分含量低產(chǎn)品的脆度就好。從圖1可以發(fā)現(xiàn),干物質(zhì)含量低的原料在干燥過程中的失水速率要大于原料干物質(zhì)含量高的。當(dāng)熱燙后的馬鈴薯片經(jīng)85℃熱風(fēng)干燥30min后,品種費(fèi)烏瑞特的初始水分含量最低,其次是大西洋,最后是中薯三號(hào)。并且在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),費(fèi)烏瑞特在干燥過程中體積有較大的收縮性,相同厚度的不同品種的馬鈴薯片干燥后費(fèi)烏瑞特變得最薄,因此該品種所得產(chǎn)品的脆度最好。微波烘烤前用豆奶粉對(duì)馬鈴薯片進(jìn)行裹粉處理能夠改善產(chǎn)品的脆度,并且裹粉用量的不同會(huì)明顯影響產(chǎn)品脆度的變化。微波加熱時(shí),不存在溫度梯度,物料內(nèi)部水分遷移能力很強(qiáng),而干燥時(shí)強(qiáng)制帶走物料表面水分的能力卻不明顯,并且微波爐的冷空氣限制了表層水分的進(jìn)一步散失,導(dǎo)致物料表層有大量的水分,而影響到產(chǎn)品的酥脆性。豆奶粉含有豐富的大豆蛋白和大豆卵磷脂,其蛋白質(zhì)含量有16%以上。磷脂與蛋白質(zhì)會(huì)產(chǎn)生以疏水基為主、親水基為輔的結(jié)合,形成穩(wěn)定的油水乳化系統(tǒng),在烘烤過程中在涂油食品表面形成凝膠,使涂層具有一定的持水能力和阻水性能,有效控制微波加熱過程中的水分遷移,使得產(chǎn)品的脆度得到改善。另外從本試驗(yàn)結(jié)果分析來看,用食鹽水溶液處理雖然對(duì)改善產(chǎn)品的脆度不明顯,但是因?yàn)槭雏}的主要成分氯化鈉中的鈉離子以化學(xué)方式加入,可以增加大豆蛋白的凝膠特性,提高體系的阻水性能,能夠使產(chǎn)品有很好的脆性口感。但是豆奶粉的用量不是越多越好,用量太多反而會(huì)阻止物料內(nèi)外水分的有利蒸發(fā),使得產(chǎn)品最終水分含量高而降低薯片的脆度。根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果,在正交試驗(yàn)中豆奶粉的用量只選了兩水平6%和4%,結(jié)果表明經(jīng)過4%的豆奶粉裹衣處理的薯片脆度最佳。通過單因素試驗(yàn)可知微波烘烤前不同的初始水分含量會(huì)影響到產(chǎn)品的脆度。但是本試驗(yàn)方差分析結(jié)果顯示預(yù)干燥時(shí)間30min和35min對(duì)產(chǎn)品的脆度影響并不大。2.3微波烘烤前葉片含油量的總體情況對(duì)2.1的試驗(yàn)結(jié)果含油量進(jìn)行方差分析。結(jié)果可知,各因素的F值均不顯著。相對(duì)來說,品種和裹衣用量為重要因素,預(yù)干燥時(shí)間和食鹽水溶液濃度為次要因素。對(duì)品種和裹衣用量?jī)梢蛩剡M(jìn)行多重比較,結(jié)果得出費(fèi)烏瑞特的含油量最低,其均值為8.39%;其次是大西洋,均值為10.06%;最高的是中薯三號(hào),均值為11.99%;裹衣用量4%的薯片含油量要低于用量6%的薯片,前者含油量均值為10.55%,后者為9.74%。三個(gè)品種的薯片含油量之所以不同,除了試驗(yàn)中的誤差因素外,可能跟它們本身的性質(zhì)有關(guān)。根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果可以知道微波烘烤前不同的初始水分含量會(huì)影響到薯片在烘烤過程中的吸油率,而且是初始水分含量越低,成品含油量就越低。從圖1可以看出,預(yù)干燥30min或35min后,微波烘烤前初始水分含量最低的是費(fèi)烏瑞特,其次是大西洋,最高的是中薯三號(hào)。裹衣處理能夠降低薯片的吸油率,是因?yàn)樵谖⒉ê婵具^程中裹衣料在食品表面形成凝膠,減少了水分的蒸發(fā)損失,使得油分子在薯片內(nèi)部的占據(jù)空間減少。2.4還原糖品種的局限性對(duì)2.1試驗(yàn)結(jié)果中的色澤L、a、b值經(jīng)過模糊交換轉(zhuǎn)換成綜合評(píng)判的累加加權(quán)隸屬度值進(jìn)行方差分析。結(jié)果顯示,試驗(yàn)各因素對(duì)產(chǎn)品的色澤影響不顯著。這說明利用微波生產(chǎn)薯片,可以克服傳統(tǒng)油炸工藝生產(chǎn)薯片要求原料還原糖含量低的專用品種的局限性。因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)工藝中,原料中還原糖和氨基酸由于高溫油炸會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的美拉德反應(yīng),導(dǎo)致嚴(yán)重的褐變現(xiàn)象,影響產(chǎn)品的色澤。所以要求原料的還原糖含量在0.1%～0.33%之間。而且馬鈴薯在貯藏過程中極易發(fā)生低溫糖化反應(yīng)。本試驗(yàn)所采用的三個(gè)品種的還原糖含量都在0.33%以上,它們的含量分別是中薯三號(hào)0.57%,費(fèi)烏瑞特0.53%,大西洋0.38%。但是這三個(gè)品種的微波薯片顏色都要好于傳統(tǒng)油炸工藝生產(chǎn)的薯片。另外,微波烘烤前用適量的豆奶粉對(duì)馬鈴薯片進(jìn)行裹粉處理,不僅不會(huì)產(chǎn)生不良的褐變反應(yīng),相反能賦予產(chǎn)品誘人的色澤,恰好能彌補(bǔ)微波烘烤果蔬脆片色澤過于蒼白的缺陷。2.5丙烯酰胺與還原糖對(duì)2.1的試驗(yàn)結(jié)果丙烯酰胺含量進(jìn)行方差分析。食品中丙烯酰胺主要是食品中的天冬酰胺與還原糖成分在高溫條件下反應(yīng)生成的,所以利用微波加工薯片,會(huì)不可避免地產(chǎn)生丙烯酰胺。但是由方差分析結(jié)果表明,試驗(yàn)各因素對(duì)馬鈴薯片丙烯酰胺含量的影響都不顯著,即利用微波生產(chǎn)低油馬鈴薯片,工藝參數(shù)的改變對(duì)丙烯酰胺含量的影響不大。2.6各因素對(duì)馬鈴薯品質(zhì)的影響對(duì)2.1的試驗(yàn)結(jié)果綜合指標(biāo)進(jìn)行方差分析。對(duì)試驗(yàn)各指標(biāo)進(jìn)行綜合平衡的方差分析結(jié)果表明,在整個(gè)試驗(yàn)過程中,試驗(yàn)各因素對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)影響的主次順序是A原料馬鈴薯的品種>B預(yù)干燥時(shí)間>D裹衣用量>C食鹽水溶液浸泡濃度。進(jìn)一步通過多重比較可知A3B2C1D2為最優(yōu)組合,即品種為費(fèi)烏瑞特,預(yù)干燥時(shí)間35min,食鹽水溶液濃度1.5%和裹衣用量4%。3豆奶粉包衣對(duì)中薯片脆度的影響(1)馬鈴薯品種對(duì)產(chǎn)品的脆度變化有顯著性影響,對(duì)含油量有一定影響,對(duì)色澤和丙烯酰胺含量的變化影響不大。費(fèi)烏瑞特脆度最好,含油量最低,其斷裂力均值為11.35kgf/cm2,含油量為8.39%;其次是大西洋,其斷裂力均值為16.00kgf/cm2,含油量為10.06%;最后是中薯三號(hào),其斷裂力均值為19.59kgf/cm2,含油量為11.99%。(2)微波烘烤前用豆奶粉對(duì)馬