蕨根、葛根和马铃薯淀粉油炸膨化加工性质的比较研究.pdf

139 黄亮1， 孙昌波1， 2， 李忠海1 ， 赵 灿1 ， 郑 菲1 ( 1中南林业科技大学食品科学与工程学院， 湖南长沙 410004; 2长沙理工大学生物与食品学院， 湖南长沙 410076) 摘要: 研究了在蕨根淀粉、 葛根淀粉和马铃薯淀粉中添加食盐、 碳酸氢钠、 蔗糖、 油脂后油炸加热效果、 物料膨化效果 的改变情况。结果表明: 由于食盐、 碳酸氢钠、 蔗糖对淀粉糊化的影响及加热后的特性， 随着添加量的增加膨化率变 小， 膨化过程也相对迟缓; 随着糖含量的增加， 产品的孔隙状态发生变化， 孔隙变形、 回缩， 产品硬度减小， 脆度增大， 孔 隙率渐大， 色泽加深。油脂的添加， 对脆度影响较大， 但是对于膨化率、 色泽的影响不大， 添加过多时， 口感变差。最佳 配比是: 食盐 2%， 碳酸氢钠 02%05%， 蔗糖 6%， 油脂 5%， 并添加适量甜味剂以改善口感。 关键词: 蕨根淀粉， 葛根淀粉， 马铃薯淀粉， 油炸膨化 Comparative study on processing technology of fry puffing of fern root starch， kudzu starch and potato starch HUANG Liang1， SUN Changbo1， 2， LI Zhonghai1， ZHAO Can1， ZHENG Fei1 ( 1Faculty of Food Science and Engineering， Central South University of Forestry and Technology，Changsha 410004， China; 2College of Biology and Food， Changsha University of Science Technology， Changsha 410076， China) Abstract: This paper studied the effects of salt， sugar， baking soda， grease， on fry heating and puffing effects of fern root starch， kudzu starch and potato starch The results showed that: with the increase of salt， sugar， baking soda content， this effect became more significantBecause of the effects of sugar on the gelatinization and the properties after heating， with the increasing of sugar content， the expansion ratio of products with sugar became smaller， and the expanding process became much slower Meanwhile， the holes of product were deformed and contracted with the increasing of sugar contentAt the same time， the hardness of products became smaller and much crisper， while the rate of hole larger and the color deeperWith the increase of grease content， the rate of the hole and the color had no changeBut the food is more brittleBest ratio was salt 2%， baking soda 02% 05%， sugar 6%， grease 5% Key words: fern root starch; kudzu starch; potato starch; fry puffing 中图分类号: TS2011文献标识码: A 文 章 编 号:10020306( 2011) 06013905 收稿日期:20100504 作者简介: 黄亮( 1964) ， 男， 研究员， 硕士生导师， 研究方向: 农产品 加工。 蕨属凤尾蕨科植物蕨， 多年生草本植物， 广泛分 布全球， 热带、 亚热带和温带分布最多 1。蕨根含淀 粉高达 32% 。蕨根淀粉中含有蛋白质 009% 、 粗脂 肪 012% 、 淀粉 8884% 2及人体所需的镁、 锌、 锗等 微量元素。具有清热解毒、 健胃补脾之功效， 不仅可 当粮食充饥、 酿酒、 制作粉丝和糕点， 还对防治中暑、 鼻出血、 牙痛和痢疾有特效。经常食用蕨根淀粉对 预防癌症、 黄疸肝炎、 破伤风等病症有一定作用 3。 葛根为药食两用植物， 味甘、 性平， 具有清热解毒等 功效 4。鲜葛根含淀粉 15%25% ， 富含钙、 锌、 铁、 铜、 磷、 钾等 10 多种人体所必需的微量元素以及多 种氨基酸、 维生素， 以及一定量的黄酮类化合物。以 蕨根、 葛根淀粉制作的食品， 在国际市场上， 尤其在 日本食品市场上备受消费者的青睐。目前， 我国对 于蕨根、 葛根淀粉加工工艺研究是一个薄弱环节。 为此， 对蕨根、 葛根淀粉的油炸膨化加工性质进行研 究， 并将它们和常用的马铃薯淀粉进行比较， 旨在为 蕨根、 葛根淀粉的加工提供参考。 1材料与方法 11材料与设备 蕨根淀粉宜宾志君蕨粉厂; 葛根淀粉野生 老柴葛， 张家界武陵源安福旅游食品厂; 马铃薯淀粉 购于株洲市淀粉厂; 食盐湖南省轻工盐业集团 有限责任公司; 碳酸氢钠天津市申泰化学试剂有 140 限公司; 蔗糖上海邦成化工有限公司; 菜籽油南 海油脂工业有限公司; 胭脂红上海染料研究所; 切 片石蜡上海申康器材有限公司; 石英砂国药集 团化学试剂有限公司。 EF81 单缸单筛电炸锅上海连富机械有限公 司; AR1140 电子分析天平奥斯特( 上海) 公司; YXQLS50SI 立式压力蒸汽灭菌器上海博迅实业 有限公司医疗设备厂; 101型电热鼓风干燥箱上 海实验仪器厂有限公司; 100LT 卧式冷藏箱青岛海 尔特种电冰柜有限公司; ZXZ4 型旋片真空泵浙 江黄岩求精真空泵厂; IXUS 80IS Canon 数码照相机 日本 Canon。 12测定方法 121试样体积及其体积膨化率的测定将石英砂 放入 200mL 的量筒测量体积， 再将石英砂倒出再和 物料一起放入 200mL 的量筒测量体积， 用下式计算 ( 测定数据均为 3 次测定结果的平均值) : a物料的体积( mL) = 石英砂与物料的总体积 ( mL) 石英砂的体积( mL) b产品膨化率 = 膨化后体积( mL) /膨化前体积 ( mL) 122产品孔隙率的计算以膨化产品中心处每平 方厘米内孔隙的个数来表示孔隙率 5， 以上测定数据 均为 3 次测定结果的平均值。 123膨化产品石蜡切片的制备石蜡切片法: 将 试样切去两端， 放入小烧杯内， 将加热到 90左右已 熔化的切片石蜡倒入烧杯中并淹没试样。然后立刻 真空抽渗 15min( 真空度为 27kPa) 。待完全冷却后， 将试样取出， 用切片刀切成薄片。在切片表面点染 1% 的胭脂红溶液。因膨化后的淀粉物料极易吸收 水分及含水溶液， 而石蜡不吸收呈水溶液状的胭脂 红， 因此淀粉被染成红色而使得其网状结构和孔隙 状况清晰地呈现， 而石蜡仍为乳白色， 对比鲜明， 易 于观察、 计数。 13实验方法 131工艺流程 冷开水、 食盐/碳酸氢钠/蔗糖/油脂 原料调湿蒸煮揉捏固化切片成型 预干燥水分均衡油炸膨化产品 132操作要点 1321调湿于 100g 淀粉加水 70g 使含水量达到 约 412% ， 保证蒸煮时充分糊化。 1322蒸煮水蒸汽蒸煮 30min， 使淀粉糊化充分。 1323固化05冷藏 12h， 使其固化。 1324切片成形将固化后的物料切成所需要的 形状和厚度。 1325预干燥将成形的淀粉坯于烘箱中干燥7h， 使水分含量降至 18%22% 左右。 1326均衡水分将调好水分的淀粉坯于密闭容 器中放置 24h 左右， 使水分均匀分布。 1327油炸膨化将水分均衡的淀粉坯放入 180 油中膨化。 133食盐、 碳酸氢钠、 蔗糖、 油脂添加量对产品膨 化率的影响用石英砂和量筒分别测量这三种淀粉 不同物质添加量的淀粉坯的体积， 在油炸温度为 180时处理 210s 后， 再对体积进行测量， 计算膨化 率( 平行作三组) 。 134食盐、 碳酸氢钠、 蔗糖、 油脂含量对产品组织 状态的影响将制好的淀粉坯在油炸温度为 180、 油炸处理 210s 后， 将膨化后的产品制成石蜡切片， 用 数码照相机进行拍照， 之后在电脑上进行计数， 计算 空隙率( 平行作三组) 。 135食盐、 碳酸氢钠、 蔗糖、 油脂含量对产品脆度 及色泽、 风味的影响对膨化后的产品进行感官评 价， 评价小组每组 5 人， 分别对色泽、 脆度、 风味进行 评价。 2结果与分析 21食盐添加量对产品油炸膨化的影响 按照工艺流程制作食盐添加量为 0% 、 2% 、 4% 、 6% 、 8% 的蕨根淀粉、 葛根淀粉、 马铃薯淀粉的淀粉 坯并进行油炸膨化， 考察食盐添加量对不同坯的 影响。 211食盐添加量对产品膨化率的影响由图 1 可 以看出， 这三种淀粉经油炸膨化后， 在食盐添加量小 于 2% 时， 膨化率都是随着加盐量的增加而增加的。 在食盐添加量大于 2% 时， 膨化率的变化曲线几乎呈 线性下降。三种淀粉的膨化率相比较之后发现， 蕨 根淀粉膨化率最大， 葛根次之， 再次是马铃薯淀粉。 图 1三种淀粉不同食盐添加量膨化率关系图 212食盐添加量对组织状态的影响如表1 可知， 随着加盐量的增加内部孔隙越来越小， 孔壁越来越 厚。这是因为， 油炸膨化时， 是从外部加热的， 食盐 的添加使得淀粉的韧性增加， 所以， 与食盐添加量为 0% 相比， 为2% 时孔隙率增加较大， 在加盐量为4% 8% 时， 由于加盐过多阻止了水汽的逸出， 致使孔隙 越来越小。 表 1三种淀粉不同食盐添加量的孔隙率 盐含量( %) 孔隙率( 个/cm2) 蕨根淀粉葛根淀粉马铃薯淀粉 0108147129 2619281 47410694 683121108 895136113 213食盐添加量对产品脆度、 风味及色泽的影响 由表 2 可以看出， 随着食盐添加量的增加油炸后 的产品色泽加深， 蕨根淀粉产品在含盐量增加到 6% 时色泽过深， 带有焦黑色; 葛根淀粉产品食盐添加量 141 表 2食盐添加量对产品脆度、 风味及色泽的影响 盐含量( %) 蕨根淀粉葛根淀粉马铃薯淀粉 脆度色泽风味脆度色泽风味脆度色泽风味 0很差褐色油炸香味很差黄色油炸香味很差黄色油炸香味 2一般褐色咸味适中一般黄色咸味适中一般黄色咸味适中 4较差褐色稍咸较差浅褐稍咸较差浅褐色稍咸 6差深褐过咸差黄褐过咸差黄褐色过咸 8很差深褐苦涩味很差褐色苦涩味很差褐色苦涩味 表 4碳酸氢钠添加量对产品脆度、 风味及色泽的影响 NaHCO3 ( %) 蕨根淀粉葛根淀粉马铃薯淀粉 脆度色泽风味脆度色泽风味脆度色泽风味 0差黄褐油炸香差黄色油炸香差黄色油炸香 01较好褐色淡油炸香较好黄色淡油炸香好黄色淡油炸香 02好褐色淡碱味好黄色淡碱味较好黄色淡碱味 05很好褐色碱味很好微褐碱味很好微褐碱味 10非常好深褐碱味明显显非常好黄褐碱味明显非常好黄褐碱味明显 15很好深褐碱味明显很好黄褐碱味明显很好黄褐碱味明显 为 0% 时， 油炸后呈鲜黄色， 而后随食盐添加量的增 加而加深， 含盐量为 8% 时， 呈黄褐色; 马铃薯淀粉色 泽的变化情况与葛根淀粉相似。三种淀粉的脆度都 是在食盐添加量为 2% 时最大， 之后逐渐减小; 与食 盐添加量为 0% 相比， 加盐量为 2% 时膨化率增加较 大， 在食盐添加量为 4%8% 时膨化率逐渐减小， 因 此， 产品的脆度在食盐添加量为 2% 时最大， 而后逐 渐减小。在食盐添加量为 6%8% 时， 产品味道过 咸， 并带有苦涩味， 令人不可接受。 22碳酸氢钠添加量对产品油炸膨化的影响 按照工艺流程制作碳酸氢钠添加量为 0% 、 01% 、 02% 、 05% 、 10% 、 15% 的蕨根淀粉、 葛根淀 粉、 马铃薯淀粉的淀粉坯并进行油炸膨化， 考察碳酸 氢钠添加量对不同淀粉坯的影响。 221碳酸氢钠添加量对产品膨化率的影响由图 2 可以看出， 这三种淀粉的膨化率随碳酸氢钠添加量 的增加， 变化趋势是不同的。蕨根淀粉在碳酸氢钠 添加量为 0%05% 时， 膨化率随添加量的增加而增 加， 在碳酸氢钠添加量为 05%15% 时， 膨化率随添 加量的增加而减小; 葛根淀粉在碳酸氢钠添加量为 0%02% 时， 膨化率随添加量的增加而增加， 在碳酸 氢钠添加量为 02%15% 时， 膨化率随添加量的增 加而减小; 马铃薯淀粉在碳酸氢钠添加量为 0% 10% 时， 膨化率随添加量的增加而增加， 在碳酸氢钠 添加量为 10%15% 时， 膨化率随添加量的增加而 减小。 图 2三种淀粉不同碳酸氢钠添加量与膨化率关系图 222碳酸氢钠添加量对组织状态的影响由表 3 所示， 三种淀粉孔隙的变化规律各不相同。蕨根淀粉 与葛根淀粉的孔隙， 由切片看来呈椭圆状， 内部空隙 小， 孔壁厚; 马铃薯淀粉的孔隙在不同的碳酸氢钠添加 量时内外几乎趋于一致。这是由于在膨化过程中， 碳 酸氢钠受热释放出二氧化碳气体使产品更易膨化。 表 3三种淀粉不同碳酸氢钠添加量与孔隙率关系表 碳酸氢钠含量 ( %) 孔隙率( 个/cm2) 蕨根淀粉葛根淀粉马铃薯淀粉 0106145127 018211196 02657487 05528864 106410758 156112963 223碳酸氢钠添加量对产品脆度、 风味及色泽的 影响由表 4 可以看出， 由于碳酸氢钠的碱性影响， 随着碳酸氢钠添加量的增加， 产品色泽加深， 碱味加 重。产品脆度是随膨化率变化而变化的， 因此， 蕨根 淀粉、 葛根淀粉、 马铃薯淀粉脆度都随添加量的增加 而增加。产品的色泽随着碳酸氢钠添加量的增加而 加深， 当添加量增加到 05% 时颜色过深， 并且碱味 过于浓重， 不可接受。 23蔗糖添加量对产品油炸膨化的影响 按照工艺流程制作蔗糖添加量为 0% 、 3% 、 6% 、 9% 、 12% 的蕨根淀粉、 葛根淀粉、 马铃薯淀粉的淀粉 坯并进行油炸膨化， 考察蔗糖添加量对不同淀粉坯 的影响。 231蔗糖添加量对产品膨化率的影响由图 3 可 以看出， 三种淀粉的膨化率随蔗糖添加量的增加变 化趋势一致， 蔗糖添加量为 9% 时， 膨化率最大。蔗 糖添加量为 3%6% 时， 葛根淀粉膨化率最大， 马铃 薯淀粉次之， 再次是蕨根淀粉; 蔗糖添加量为 9% 时， 马铃薯淀粉膨化率最大， 葛根淀粉次之， 再次是蕨根 淀粉。 232蔗糖添加量对组织状态的影响从表5 可知， 随着蔗糖添加量的增加， 其孔隙结构及其状态变化 各不相同。基本上孔是内小外大。蕨根淀粉内部孔 壁较厚， 是膨化不完全的表现， 马铃薯淀粉在蔗糖添 142 表 6蔗糖添加量对产品脆度、 风味及色泽的影响 糖含量( %) 蕨根淀粉葛根淀粉马铃薯淀粉 脆度色泽风味脆度色泽风味脆度色泽风味 0差黄褐色油炸香差微黄油炸香差微黄油炸香 3较差褐色淡油炸香较差黄色淡油炸香较差黄色油炸香 6一般褐色微甜一般微褐微甜一般微褐微甜 9好深褐色略甜好浅褐色略甜好浅褐色略甜 12较差深褐色甜味适中较差褐色甜味适中较差褐色甜味适中 表 8油脂添加量对产品脆度、 风味及色泽的影响 油含量( %) 蕨根淀粉葛根淀粉马铃薯淀粉 脆度色泽风味脆度色泽风味脆度色泽风味 0差黄褐色油炸香差黄色油炸香差黄色油炸香 5一般黄褐色油香味一般黄色油香味一般黄色油香味 10较好黄褐色较油腻较好黄色较油腻较好黄色较油腻 15好黄褐色油腻好黄色油腻好黄色油腻 20很好黄褐色非常油腻很好黄色非常油腻很好黄色非常油腻 图 3三种淀粉不同蔗糖添加量膨化率关系图 加量 12% 时， 孔隙较为均匀。由于糖的软化， 使得产 品孔隙回缩， 因此产品孔隙率较蔗糖添加量 0% 减小。 表 5三种淀粉不同蔗糖添加量孔隙率关系表 蔗糖含量 ( %) 孔隙率( 个/cm2) 蕨根淀粉葛根淀粉马铃薯淀粉 0107146125 392112109 6759386 9618167 12949592 233蔗糖添加量对产品脆度、 风味及色泽的影响 由表 6 可以看出， 在膨化过程中， 糖会发生糊精 化， 再进一步加热会发生焦糖化， 从而使得色泽随着 加糖量的增加而变深、 变褐。脆度会随膨化率的增 加在加糖量为9% 时达到最大， 在蔗糖添加量为12% 时甜味适中。 24油脂添加量对产品油炸膨化的影响 按照工艺流程制作油脂添加量为 0% 、 5% 、 10% 、 15% 、 20% 的蕨根淀粉、 葛根淀粉、 马铃薯淀粉 的淀粉坯并进行油炸膨化， 考察油脂添加量对不同 淀粉坯的影响。 241油脂含量对产品膨化率的影响由图 4 可以 看出， 这三种淀粉随油脂添加量的增加产品膨化率 降低， 这是由于油脂的添加使淀粉坯质地变得疏松， 不利于膨化。葛根淀粉膨化率下降最快， 其次是蕨 根淀粉， 最后是马铃薯淀粉。但是油脂添加量为 5% 时的膨化率与油脂添加量为 20% 时相比变化量并不 是很大。 图 4三种淀粉不同油脂添加量的膨化率关系图 242油脂添加量对组织状态的影响不同油脂添 加量样品经油炸膨化其孔隙率如表 7 所示。三种淀 粉的膨化产品的孔壁随油脂添加量的增加而变厚， 当油脂添加量达到 10% 以上， 产品的孔隙状态就发 生显著的变化， 即孔隙尺寸明显减小， 壁膜变厚。当 油脂添加量为 20% 时， 膨化产品的孔隙已变得很小， 孔壁膜变得相当厚。因此可以看出， 由于脂肪酸和 淀粉分子复合物的形成及油炸加热程度的降低， 使 得产品质构变得粗糙。 表 7三种淀粉不同油脂添加量孔隙率关系表 油含量( %) 孔隙率( 个/cm2) 蕨根淀粉葛根淀粉马铃薯淀粉 0105144123 5126169141 1013918515320177226198 243油脂添加量对产品脆度、 风味及色泽的影响 由表 8 可以看出， 由于油脂的添加使淀粉产品质地 变得疏松， 所以， 随油脂添加量的增加， 产品脆度增加。 油的添加对产品色泽没有影响， 随油脂添加量增加， 脆 度随之增加， 油添加量为 10%时产品较油腻。 3结论 在油炸膨化加工过程中， 三种淀粉的加工性质 的变化规律基本一致， 食盐、 碳酸氢钠、 蔗糖对淀粉 膨化率的影响较大， 油脂对膨化率的影响很小， 但是 对脆度的影响较大。食盐、 碳酸氢钠、 油脂添加量过 多， 会使食品的口感和色泽变差。并且这些物质添 ( 下转第 145 页) 145 表 4亚麻籽油的脂肪酸组成及含量 化合物名称时间( min)含量( %)化合物名称时间( min)含量( %) 豆蔻酸18050005顺11二十碳一稀酸34208036 棕榈酸22278583二十一碳酸35880005 棕榈油酸23106008顺11， 14， 17二十碳三稀酸37910006 硬脂酸27473327山嵛酸39373012 油酸283022018芥酸40340048 亚油酸298101622顺13， 16二十二碳二稀酸42044010 亚麻酸317785306木焦油酸45640009 花生酸33318014神经酸46876005 蛋白胆固醇 HDL， 促进脂质的正常代谢， 有安全脂肪 酸之称。陈梅芳等 6人研究发现油酸具有明显的延 缓动脉粥样硬化形成的作用， 对防治冠心病有益。 n6系亚油酸也是人体重要的必需脂肪酸， 对心脑血 管患者即高血脂病的预防和治疗， 特别是在消退动 脉粥样硬化病和抗血栓形成方面有极好的疗效。 现代人们膳食结构中 n6n3 型脂肪酸的比例 严重失调， 3 脂肪酸的严重缺乏， 使体内脂肪酸代 谢失衡， 肌体长期处于亚健康状态， 导致肥胖症、 心 血管疾病等多种诱发疾病， 而亚麻籽油作为一种富 含 n3 不饱和脂肪酸的功能性油脂， 具有特殊的营 养药疗功效; 同时亚麻籽油作为绿色天然资源， 没有 深海鱼油中面临的有害物质富集、 恼人的鱼腥味等 问题， 因此亚麻籽是开发补充 n3 不饱和脂肪酸的 最经济资源， 具有很好的开发应用前景。 26亚麻籽油维生素 E 含量及组成 从 HPLC 谱图( 图 2) 可看出， 亚麻籽油中含有丰 富的维生素 E， 含量达 55g/100g， 并且只检测到 VE 同系物之中的 VE、 VE、 VE3 种 VE成分， VE 没有检出。3 者峰面积的大小依次是 VE VE VE， 其中 VE的含量达到 9386% ， 远高于其他 2 种。VE是天然抗氧化剂， VE在一定程度上可以使 亚麻酸和亚麻籽油中的自由基转变为非活性或较 为稳定的化合物， 中止自动氧化反应， 使油脂的氧化 减少， 同时也是一种强有效的自由基清除剂， 具有延 缓衰老和抗氧化的作用 7。 图 2亚麻籽油 VE的 HPLC 图谱 3结论 31亚麻籽全粒含油率达 4358% ， 蛋白含量为 20% 以上， 富含多种矿物元素， 表明亚麻籽可作为一 种良好的油脂资源和蛋白资源。亚麻籽油风味独 特、 芳香浓郁、 亮黄透明， VE含量较高， 并且亚麻籽油 营养价值与鱼油相似， 是一种优质的营养保健特种 食用油。 32亚麻籽油的碘值为 20365gI2/100g， 表明亚麻籽 油的脂肪酸组成中含有大量的不饱和双键， 经分析 得出亚麻籽油中不饱和脂肪酸含量达到 90% 以上， 其中 亚 麻 酸 5306% 、 油 酸 2018% 、 亚 油 酸 1622% ， 所以亚麻籽油在加工、 贮存、 运输和加热过 程中应注意防止其氧化、 酸败， 造成营养成分损失。 参考文献 1赵利， 党占海， 张建平 甘肃胡麻地方品种种质资源品质 分析 J 中国粮油作物学报， 2006， 28( 3) :282286 2王常青， 任海伟， 张国华 亚麻籽油精炼过程中脂肪酸和 VE的变化分析 J 中国油脂， 2008， 33( 3) :1416 3李高阳， 丁霄霖 亚麻籽油中脂肪酸成分的 GCMC 分析 J 食品与机械， 2005， 21( 5) :3