低含量丙烯酰胺的油炸马铃薯片加工工艺研究.pdf

2 0 0 7年第0 6期 V o l . 2 8 , N o . 0 6 , 2 0 0 7 工 艺 技 术 食品工业科技 低含量丙烯酰胺的 油炸马铃薯片加工工艺研究 何秀丽 1 ,谭兴和 1,* ,王 燕 1 ,熊兴耀 2 ,吴卫国 1 ,张 喻 1 ,曾 敏 1 ,江 敏 1 , 王娟慧 1 (1 .湖南农业大学食品科技学院, 湖南长沙4 1 0 1 2 8;2 .湖南农业大学园艺园林学院, 湖南长沙4 1 0 1 2 8) 摘要: 根据之前所做的单因素实验结果,确定以原料品种、 浸泡 液的柠檬酸浓度、预干燥时间以及油炸温度四个因素来 做四因素四水平正交实验, 并对实验结果进行数据分析。 根据分析结果确定了生产低丙烯酰胺含量的油炸马铃薯 片的最佳加工工艺条件为:以大西洋品种的马铃薯为原 料, 采用浓度为0 . 5 %的柠檬酸水溶液浸泡,8 5 鼓风干燥 2 0 m i n, 最后在1 8 0 的油温下恒温油炸至熟。 关键词: 油炸马铃薯片, 丙烯酰胺, 含量, 加工工艺 A b s t r a c t : O nt h eb a s i so f t h er e s u l t o f t h es i n g l ee l e me n t s t u d y d o n eb e f o r e ,t h ema t e r i a lp o t a t o e sw eu s e d ,t h e c i t r i ca c i dj u i c eu s e df o r d i p p i n gt h ep o t a t oc r i s p s , t h ep o s t d r y i n gt i mea n dt h ef r y i n gt e mp e r a t u r e , t h i s f o u r e l e me n t sd i di mp o r t a n t e f f e c t o nt h ea c r y l a mi d e c o n t e n to ft h e p r o d u c t .S o w e u s e d t h e f o u r e l e me n t st od e s i g nt h eo r t h o g o n a l e x p e r i me n t , a n d e v e r ye l e me n t h a df o u r l e v e l s . T h r o u g ht h ea n a l y s i s o f t h er e s u l t c a mef r o m t h eo r t h o g o n a l e x p e r i me n t , w ec a met ot h ec o n c l u s i o nt h a t w h e nw eu s e dt h e p a c i f i cp o t a t oa st h ema t e r i a l ,a n dt h ec o n t e n to f c i t r i ca c i di nw a t e r u s e df o r s o a k i n gt h ep o t a t oc r i s p w a s0 . 5 %, a n dt h ep o t a t oc r i s p sw a sd r i e df o r2 0 mi n u t e s b e f o r e f r y i n g a n d w a s f r i e d a t t h e t e mp e r a t u r eo f 1 8 0 , t h ea c r y l a mi d ec o n t e n t o f t h e p r o d u c t sw a st h el o w e s t . K e yw o r d s : f r y i n gp o t a t oc h i p s ; a c r y l a mi d e ; c o n t e n t ; p r o c e s s . 中图分类号:T S 2 1 5文献标识码:B 文 章 编 号 :1 0 0 2 - 0 3 0 6(2 0 0 7)0 6 - 0 1 6 9 - 0 3 收稿日期:2 0 0 6 - 1 0 - 1 9*通讯联系人 作者简介:何秀丽(1 9 8 1 -) , 女, 硕士研究生, 研究方向: 食品质量与安全。 基金项目:科技部重大科技专项(2 0 0 1 B A 5 0 1 A 2 8) 。 在安全和健康日益受到消费者重视的今天, 降 低油炸马铃薯片中的丙烯酰胺含量,提高薯片的安 全性是促进马铃薯加工产业进一步发展的一个重要 内容。之前的单因素实验结果表明, 运用大西洋、 费 乌瑞特、中薯三号三个马铃薯品种做原料加工油炸 马铃薯片时, 原料品种、浸泡液的柠檬酸浓度、 预干 燥时间和油炸温度四个因素对产品中的丙烯酰胺含 量有着重要影响 1 。而在实际加工生产过程中, 各因 素是相互交叉影响的。因此, 本次实验就根据这四个 因素设计四因素四水平正交实验, 并设空列, 通过结 果分析得出了低丙烯酰胺含量油炸马铃薯片的最佳 加工工艺, 具体报告如下。 1材料与方法 1 . 1材料与设备 新鲜马铃薯品种为大西洋、 费乌瑞特、 中薯三 号, 由湖南南方马铃薯产业化有限公司提供; 柠檬 酸分析纯; 棕榈油食用级; 蒸馏水。 切片机、 鼓风干燥箱、 油炸锅、 温度计、 紫外分光 光度计、A g i l e n t 1 1 0 0高效液相色谱仪由湖南农业大 学食品科技学院提供。 1 . 2实验方法 1 .2 .1实验中各指标的测定方法还原糖的测定采用 直接滴定法, 实验方法参照G B / T 5 0 0 9 .7 - 2 0 0 3; 游离 氨基酸总量的测定采用双指示剂甲醛滴定法, 实验 方法参照G B /T 8 3 1 4 - 2 0 0 2; 氨基酸组成的测定采用氨基 酸自动分析仪法,实验方法参照G B /T 5 0 0 9 .1 2 4 - 2 0 0 3; 水分的测定采用直接干燥法,实验方法参照G B / T 5 0 0 9 .3 - 8 5; 油脂过氧化值的测定采用硫代硫酸钠滴 定法, 实验方法参照G B / T 5 0 0 9 .3 7 - 1 9 9 6; 油脂酸价的 测定采用指示剂法,实验方法参照G B / T 5 5 3 0 - 1 9 9 8; 丙烯酰胺的测定采用高效液相色谱法 ( 另文发表) 。 实验测定的主要原料指标含量见表1。 1 .2 .2油炸马铃薯片的加工工艺流程鲜薯去皮、 切 片浸泡预干燥油炸成品 1 .2 .3操作要点根据实验设计选取相应品种的马铃 薯, 经去皮后用切片机切成1 .5 m m厚的切片, 切片先 用清水洗去表面的淀粉及糖类等物质, 然后按实验 要求浸泡在相应浓度的柠檬酸水溶液中, 浸泡3 0 m i n 后捞出, 热烫3 .5 m i n后快速冷却, 并沥干表面水分, 再按实验要求于鼓风干燥箱中8 5 鼓风干燥相应的 时间,最后再根据实验设计在相应的温度下恒温油 炸至熟即得成品。 1 .2 .4正交实验因素水平设计表由于现有的原料品 1 6 9 S c i e n c ea n dT e c h n o l o g yo fF o o dI n d u s t r y 工 艺 技 术 2 0 0 7年第0 6期 食品工业科技 种只有三个, 故采用拟水平法, 把大西洋品种的马铃 薯设成两个水平, 具体见表2。本次实验设计了四因 素四水平正交表, 并设空列, 见表3。 2正交实验结果分析 2 . 1极差分析 对正交实验结果作极差分析, 结果见表4。 根据表4中的极差大小可以看出,原料品种对 产品薯片中丙烯酰胺含量的影响最大,其次是浸泡 鲜薯切片的柠檬酸溶液的浓度, 再就是油炸温度, 预 干燥时间对产品薯片中丙烯酰胺含量的影响最小。 因此,影响产品中丙烯酰胺含量的各因素的主次顺 序是: 原料品种浸泡液柠檬酸浓度油炸温度预干 燥时间。 由极差分析可知, 选用大西洋、 费乌瑞特和中薯 三号三个品种马铃薯为原料时, 以大西洋为原料的产 品中丙烯酰胺含量比另外两个品种为原料的产品中 丙烯酰胺含量要低很多;浸泡液的柠檬酸浓度不断 增加时, 产品薯片中的丙烯酰胺含量随之不断减少, 柠 檬酸浓度为0 .5 %时, 产品中丙烯酰胺含量最低; 干燥 时间在2 0 5 0 m i n之间变化时, 干燥3 0 m i n的产品薯 片中丙烯酰胺含量最低, 其次是干燥2 0 m i n; 油炸温 度在1 6 0 1 9 0 之间变化时,在1 7 0 温度条件下油 炸,产品中丙烯酰胺含量最低,其次是1 6 0、1 8 0、 1 9 0 。 2 . 2方差分析 再对实验结果做方差分析, 结果见表5。 表5表明,原料品种和浸泡液的柠檬酸浓度对 丙烯酰胺含量有显著影响, 而预干燥时间和油炸温度 对丙烯酰胺含量没有显著影响。再对原料品种和浸 泡液的柠檬酸浓度作多重比较(L S R法) , 结果见表6、 表7和表8。 原料品种含水量(%)淀粉含量(F W%)还原糖含量(%)游离氨基酸总量(%) 天冬酰胺含量( g / g) 大西洋7 1 . 9 52 1 . 5 00 . 3 80 . 0 3 21 2 0 . 9 1 9 费乌瑞特8 1 . 0 41 1 . 2 00 . 5 30 . 0 3 51 1 2 . 7 1 1 中薯三号7 4 . 6 51 7 . 1 00 . 5 70 . 0 3 51 2 7 . 7 6 9 表1三个马铃薯品种相关原料指标的含量 水平 因素 A原料品种B浸泡液柠檬酸浓度(%)C预干燥时间(m i n)D油炸温度() 1大西洋0 . 12 01 6 0 2费乌瑞特0 . 33 01 7 0 3中薯三号0 . 44 01 8 0 4大西洋0 . 55 01 9 0 表2正交实验因素水平表 实验 号 ABCD空列 丙烯酰胺 含量(m g / k g) 1111112 . 2 4 5 1 2122221 . 7 4 1 2 3133331 . 4 5 9 8 4144441 . 3 8 2 8 5212343 . 9 3 3 9 6221433 . 5 8 6 5 7234123 . 0 7 6 5 8243212 . 1 7 9 2 9313425 . 2 9 3 8 1 0324314 . 6 2 8 9 1 1331243 . 1 3 4 9 1 2342132 . 6 1 7 9 1 3414231 . 8 1 8 9 1 4423141 . 4 3 1 9 1 5432411 . 3 6 1 4 1 6441321 . 2 4 0 7 表3正交实验结果L 1 6(4 5 ) ABCD空列 K16 . 8 2 81 3 . 2 9 21 0 . 2 0 89 . 3 7 21 0 . 4 1 6 K21 2 . 7 7 61 1 . 3 8 89 . 6 5 68 . 8 7 61 1 . 3 5 2 K31 5 . 6 7 69 . 0 3 21 0 . 3 6 41 1 . 2 6 49 . 4 8 4 K45 . 8 5 27 . 4 2 01 0 . 9 0 81 1 . 6 2 49 . 8 8 4 k 1 1 . 7 0 73 . 3 2 32 . 5 5 22 . 2 1 92 . 8 3 8 k 2 3 . 1 9 42 . 8 4 72 . 4 1 42 . 3 4 32 . 6 0 4 k 3 3 . 9 1 92 . 2 5 82 . 5 9 12 . 8 1 62 . 3 7 1 k 4 1 . 4 6 31 . 8 5 52 . 7 2 72 . 9 0 62 . 4 7 1 极差R2 . 4 5 61 . 4 6 80 . 3 1 30 . 6 8 70 . 4 6 7 表4正交实验极差分析结果 方差 来源 偏差平 方和 自由度均方F比 F临 界值 显著性 A1 6 . 7 1 335 . 5 7 1 3 4 . 1 0 8 9 . 2 8 0* B5 . 0 0 831 . 6 6 9 1 0 . 2 2 0 9 . 2 8 0* C0 . 1 9 930 . 0 6 60 . 4 0 69 . 2 8 0 D1 . 3 9 430 . 4 6 4 7 2 . 8 4 59 . 2 8 0 误差0 . 4 930 . 1 6 3 3 表5正交实验方差分析表 秩次距234 S S R0 . 0 54 . 54 . 54 . 5 0 . 0 18 . 2 68 . 5 08 . 6 0 L S R0 . 0 50 . 9 90 . 9 90 . 9 9 0 . 0 11 . 6 71 . 7 21 . 7 4 表6多重比较需要用到的S S R及L S R值 (下转第1 7 3页) 1 7 0 2 0 0 7年第0 6期 V o l . 2 8 , N o . 0 6 , 2 0 0 7 工 艺 技 术 食品工业科技 多重比较的结果以A 4和B4为最好,另外A1和 B 3也可以考虑。 3结论 根据分析结果,满足低丙烯酰胺含量要求的最 佳 组 合 是A 1B4C2D2和A4B4C2D2, 其 次 是A1B4C1D2、 A4B 4C1D2。但是如果预干燥时间比较长, 而油炸温度 又比较高的话, 产品很容易炸焦, 口感也不好, 最终 影响到产品的感官品质,且产品中油脂的过氧化值 及酸价都会相应增高。另外, 油炸温度太低, 虽然可 以减少丙烯酰胺含量, 但产品中的含油量却会增加, 且由于油炸时间的延长,产品中油脂的过氧化值和 酸价都会相应增加, 同样不利于健康; 另外, 油炸温 度太低, 则产品中的含水量也很难达到一定标准, 缩 短货架期 2 3 。综合考虑产品的各个品质指标, 最后确 定最优组合为A 4B4C1D3,即选用大西洋马铃薯为原 料, 采用0 .5 %的柠檬酸溶液浸泡后于烘箱中8 5 干 燥2 0 m i n, 最后在1 8 0 下恒温油炸至熟即得产品。 在 该 条 件 下 加 工 出 来 的 产 品 丙 烯 酰 胺 含 量 比 较 低 (1 .2 4 0 7 m g / k g) ,比市场上购买的某两个产品的丙烯 酰胺含量( 分别为2 .8 7 2 8 m g / k g和2 .5 8 6 4 m g / k g) 要低 很 多,而 且 色 泽 和 脆 度 也 比 较 好 , 含 油 量 较 低 (3 1 .9 %) , 油脂的过氧化值和酸价等指标都在安全范 围以内。本工艺对于生产低丙烯酰胺含量的油炸马 铃薯片具有重要的指导意义。 参考文献: 1 H i l e m a nB . A c r y l a m i d ef o u n di nc o o k e df o o d s J . C h e m i c a l 对灭菌后凝固剂制作的豆腐与市售豆腐 的质量结构进行了比较研究, 知道灭菌后凝固剂制作 的豆腐的质量与口感没有明显差异, 而在豆腐的卫生 质量上会有明显的提高, 彻底避免了由于凝固剂而引 起的豆腐卫生质量问题。 参考文献: 1 石彦国, 任莉.大豆制品工艺学 M .北京: 中国轻工业出版 社, 1 9 9 3 . 1 8 1 2 3 0 . 2 Z H I - S H E N GL I U,S A M K O W- C H I N GC H A N G . E f f e c t o f S o yM i l kC h a r a c t e r i s t i c sa n dC o o k i n gC o n d i t i o n so nC o a g u l a n t R e q u i r e m e n t sf o rM a k i n gF i l l e dT o f u J . JA g r i cF o o dC h e m , 2 0 0 4 , 5 2:3 4 0 5 3 4 1 1 . 3 Z H I - S H E N GL I U,KCC H A N G . D e v e l o p m e n t o f aR a p i d T i t r a t i o nM e t h o df o r P r e d i c t i n gO p t i m a l C o a g u l a n t C o n c e n t r a t i o n f o r F i l l e dT o f u J . J A g r i c F o o dC h e m,2 0 0 3 , 5 1:5 2 1 4 5 2 2 1 . 4 F U H - J U I NK A O , N A N - WE I S U , M I N - H S I U N GL E E . E f f e c t o f C a l c i u mS u l f a t e C o n c e n t r a t i o n i n S o y m i l k o n t h e M i c r o s t r u c t u r e o f F i r mT o f ua n dt h e P r o t e i nC o n s t i t u t i o n s i nT o f u Wh e y J . J A g r i c F o o dC h e m,2 0 0 3 , 5 1:6 2 1 1 6 2 1 6 . 5 TDC a i,KCC h a n g . C h a r a c t e r i s t i c so f p r o d u c t i o n - s c a l e t o f ua sa f f e c t e d