（农产品加工及贮藏工程专业论文）油炸马铃薯条吸油率控制方法的研究.pdf

摘要 本文在确定油炸马铃薯条的优化条件的基础上，主要研究了不同种类的可食膜对薯 条的吸油率的影响。以薯条的水分含量、吸油率和感官评价为依据，进行了油炸条件的 单因素试验和正交试验，确定了薯条的油炸条件：温度1 4 0 ( 2 ，时间l o m i n ，厚度7 m m ， 采用0 2 5 亚硫酸氢钠溶液和o 2 柠檬酸溶液的护色液，各因素对吸油率的影响程度 依次为薯条厚度 油炸温度 油炸时间 护色液。 通过正交试验分别研究了甲基纤维素和羧甲基纤维素涂膜对油炸薯条吸油率的控 制效果，探讨了不同种类的纤维素、不同的纤维素浓度、不同种类的增塑剂和不同的增 塑剂浓度对纤维素膜控制油炸薯条吸油率效果的影响。结果表明：两种纤维素膜都有效 地控制薯条的吸油率，且不影响油炸薯条的感官评价。两种膜在纤维素浓度为1 5 ， 山梨醇浓度为0 7 5 的条件下，都可以制得吸油率最低的薯条。 本研究初步探索了微波法、热法改性大豆分离蛋白以提高油炸薯条的水分含量，降 低吸油率的条件，并在前人研究的结果和控油理论的基础上，探讨了大豆分离蛋白的改 性机理及大豆分离蛋白膜控制油炸薯条吸油率的机理。微波改性的优化方案为：s p i 浓 度为8 ，功率为6 4 0 w ，时间为2 0 0 s ，增塑剂为o 0 5 的结冷胶。热法改性的优化方 案是s p i 浓度为8 ，温度为8 0 。c ，时间为4 0 m i n ，增塑剂为o 0 5 的结冷胶。 研究中，将不同种类的可食膜进行了对比，发现各种可食膜都大大降低了油炸薯条 的吸油率。其中，热法改性的大豆分离蛋白膜控制吸油率的效果最好，由未涂膜时的 2 3 2 7 降到了1 1 1 6 。 关键词：吸油率可食膜甲基纤维素羧甲基纤维素大豆分离蛋白 a b s t r a c t e f f e c t so fd i f f e r e n te d i b l ec o a t i n g so nf a tu p t a k ei nf r i e dp o t a t os t r i p sw a sm a i n l ys t u d i e d i n t h i sp a p e r i nt h em e a n w h i l e ，t h ee f f e c to ff r y i n gc o n d i t i o no fp o t a t os t r i p sw a sa l s o i n v e s t i g a t e d a c c o r d i n ga sm o i s t u r ec o n t e n t ，f a tu p t a k ea n ds e n s o r ye v a l u a t i o no fp o t a t os t r i p s ， a p p r e c i a t ef r y i n gc o n d i t i o no ff r i e dp o t a t os t r i p sw a sa sf o l l o w s ：7 m mt h i c k n e s so fp o t a t o s t r i p sa t1 4 0 。ca n d1 0 m i nb yo 2 5 s o d i u mb i s u l f i t ea n do 2 c i t r i ca c i d t h ec o m b i n e de f f e c t so fc e l l u l o s e ，c e l l u l o s ec o n c e n t r a t i o n ，p l a s t i c i z e ra n dp l a s t i c i z e r c o n c e n t r a t i o no np o t a t os t r i p sc o a t e dw i mt h ec o a t i n g sb a s e do nm e t h y lc e l l u l o s e ( m c la n d c a r b o x y m e t h y lc e l l u l o s e ( c m c ) w e r er e s p e c t i v e l y t h er e s u l t ss h o w e dt h a tc e l l u l o s ec o a t i n g s p r o v e dt ob ee f f i c i e n tm e t h o d so fc o n t r o l l i n gf a tu p t a k e c e l l o l u s ec o a t i n g sh a v en oe f f e c t so n s e n s o r ye v a l u a t i o no fp o t a t os t r i p s t h eo p t i m a lc o a t i n gt e c h n o l o g yo fm ca n dc m cw a s 1 5 c e l l u l o s ec o n c e n t r a t i o na n d0 7 5 s o r b i t a lc o n c e n t r a t i o n ，f a tu p t a k eo f p o t a t os t r i p sw a s 1 0 w e s t e f f e c t so fs o yp r o t e i ni s o l a t e ( s p i ) c o a t i n go nf a tu p t a k ei nf r i e dp o t a t os t r i p sw a ss t u d i e d i nt h em e a n w h i l e ，m e c h a n i s mo f r e d u c t i o no f f a tu p t a k eb e c a u s eo f t h eu s eo f s p ic o a t i n gw a s i n v e s t i g a t e d 8 s p lw a sm o d i f i e db ym i c r o w a v e a t6 4 0 wp o w e ra n d2 0 0 st r e a t m e n tt i m e a n d0 0 5 g e l l a ng u mh a dh i g h e s tm o i s t u r ec o n t e n ta n dl o w e s tf a tu p t a k e t h es u i t a b l e c o n d i t i o no f t h e r m a lt r e a t m e n tw a s8 s p ia n d8 0 。ca n d4 0 r a i na n do 0 5 g e l l a ng u m w ef o u n d ，a tt h ef r y i n gc o n d i t i o n s ，e v a l u a t i o ns h o w e de d i b l ec o a t i n g sc a nc o n t r o l e f f e c t i v e l yt h ef a tu p t a k eo fp o t a t os t r i p s t h e r e i n t o ，s p ic o a t i n g sw a sm o d i f i e db yt h e r m a l t r e a t m e n tw a st h eb e s tc o a t i n g st or e d u c ef a tu p t a k eo fp o t a t os t r i p s r e d u c e df a tu p t a k ef r o m 2 3 2 7 t o1 】1 6 k e yw o r d s ：f a tu p t a k e e d i b l ec o a t i n g sm e t b yc e l l u l o s ec a r b o x y m e t h y lc e l l u l o s e s o yp r o t e i ni s o l a t e h 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包括其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得河 南工业大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工 作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表 示了谢意。 论文作者签名：堡翌堑吼 关于论文使用授权的说明 沙 本人完全了解河南工业大学有关保留、使用学位论文的规定， 即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；本 人授权河南工业大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编 学位论文。( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者繇坚兰眺 导师签名： 母 秒6 。谚 日期：2 1 ：! 二竺 油炸马铃薯条吸油率控制方法的研究 第一章前言 油炸食品是一种传统的方便食品，油炸工艺历史悠久。油炸是一种广泛使用的用于 制作诱人食品的方法。油炸食品以其酥脆的外壳和多孔性的结构增加了食品的美味。由 于油炸食品具有特殊质地与风味，倍受消费者的欢迎，所以油炸食品在国内外都非常普 遍。在中国，自秦汉时期，东l 临大海的连云港，其湖河之多，水产之盛。尤以长鱼著称， 便有炸、炒、焖、烧等工艺。据史料记载，炸春卷源于南宋，至今炸春卷仍是颇受消费 者欢迎的一种油炸食品。俄国1 6 世纪便有煎饼。由于美国消费者在饮食习惯上的倾向， 所以在美国的膳食中，油炸食品在总热量摄取中所占的比例越来越高“1 。无疑，高油量 带来高热量，且缩短产品的货架期。若大量食用，对消费者的健康是不利的。 近年来由于人们健康意识的提高，许多消费者对油炸食品逐渐产生戒备心理，担心 食用过多的油炸食品容易患心脏病、动脉硬化、直肠癌等，因而消费者就逐渐减少对油 炸食品的食用，有的甚至禁用油炸食品。这种消费现象促使生产者日益重视油炸食品用 油的品种和质量，特别是降低食品吸油率，以消除消费者对油炸产品的排斥心理，进一 步开拓市场；另一方面，油炸食品的吸油率越高，相对失水率也越多，影响产品的质量 和生产成本。因此，控制油炸食品的吸油率是生产者和消费者始终非常关心的课题“。 本文以油炸马铃薯条为例来探讨控制油炸食品吸油率的新方法。马铃薯原产于南美 秘鲁和玻利维亚的安第斯山区。马铃薯属块茎类植物，营养丰富，其淀粉含量达1 1 2 5 ，且蛋白质营养价值很高，容易消化、吸收。其中还含有1 8 种氨基酸、v c 、v a 、 v b 、v e 等多种维生素以及丰富的铁、镁、磷、钾、钠等矿物元素。现代科学研究发现 马铃薯含有丰富的粘体蛋白( 一种多糖蛋白混合物) ，这种粘体蛋白具有营养和医疗的双 重功效，对保持人体健康有重大作用。 涂膜法指在将要油炸的食品表面包裹一层可食膜，在油炸时形成一层油脂渗透的障 碍层，以降低油炸食品的吸油率“1 。综上，通过改变油炸马铃薯条的油炸条件，在此基 础上利用可食膜控制油炸马铃薯条的吸油率正是本课题的内容。 1 1 油炸食品吸油率控制方法的研究现状 在油炸时，影响吸油率的因素主要有二：一是炸油与食物表面的接触与吸附；二是 炸油之传热作用使食物中的水分蒸发后由炸油填充其空隙。1 。因此，要控制吸油率可以 从以下两个方面着手：控制炸油与食品之间的张力。从理论和实践上均说明，二者间 洞南工业入学硕士论文 表面张力越大油脂越难被食品所吸附。决定表面张力的因素主要是：炸油的成分构成及 表面活性物质含量；食品表面的理化特性( 亲水或亲油性，表面粗糙度及空隙度等) 。 被炸食品的水分蒸发情况。水分蒸发越快越多吸油率也就越高。具体可以通过以下措 施来实现：控制炸油中表面活性成分的浓度；改变油炸工艺如控制油炸温度、油炸时间 等；控制食品的理化特性如调整食品配方，采用脂肪替代物等，改变食品的形状、厚度、 表面粗糙度等：采用适当的前处理，如涂膜或覆以浆料等0 1 。 即使食品中大量的脂肪被替代，油炸过程仍然是影响油炸食品吸油率的重要方面。 此时消费者控制吸油率方面就可以扮演一个很重要的角色即改变油炸工艺。适时地晃动 食品、把食品弄干、选择合适的油炸温度和油炸时间都是降低食品吸油率的重要技巧”3 。 m e h t a 和s w i n b u m 在2 0 0 1 年对能够被消费者所控制的影响吸油率的因素做出了一个很 好的综述5 1 ，包括改变油炸用油的品质和组成、油炸条件和预处理等。这里提及的很多 因素同时也是影响油炸食品其它品质的因素。 l a m b e r g 、m o r e i r a 和s a g u y 都分别讨论了改变食品的形状、大小及表面粗糙度对吸 油率的显著影响“3 。食品的表面特性是影响吸油率的最重要方面，因此涂层的应用是一 种很有效的途径。这种涂层可以是薄而透明的，也可以像奶油面糊一样浓稠。通过薄膜 或奶油面糊的应用对控制吸油率的效果是很有效的。例如，g o l d 通过试验，采用甲基纤 维素进行涂膜时可降低薯片的吸油率约5 6 。1 9 9 0 年w i l l i a m 用高稳定性的聚乙烯吡咯 烷酮对薯片进行涂膜，在原来的基础上降低3 0 的吸油率。涂膜方法操作简便，无需另 外设备投入，为一些厂家采用”1 。 改变油炸介质也能对控制吸油率起到一定作用。炸油的粘度能够影响到吸油率“1 。 试验结果表明，油炸食品的吸油率适中、产品质量最佳的条件是：炸油中极性表面活 性成分( 磷脂、皂化物、单甘酯、双甘酯和极性聚合物等) 的含量在1 5 2 5 ( 其中 聚合物含量控制在5 1 5 之间，碱性皂化物3 5 7 5 p p m ) 中性油( 甘油三甘酯) 的含量为7 5 阶8 5 肼。为达到此要求，油炸过程中要随时补充新鲜炸油( 在1 0 小时 左右油炸锅中的炸油被更换一次) ”1 。 1 2 可食膜的的功能与特性 大多数新的低脂油炸食品都采用了脂肪替代物，改变油炸工艺，而另一种方法则是 采用可食膜来改善油炸食品的吸油率”3 。可食膜是指以人体可消化吸收或无毒可以食用 的物质为基本原料，辅以可食性增塑剂，通过包裹、浸渍、涂布、喷洒覆盖在食品表面 或异质食品内部界面上的一层具有一定力学性能和选择性的结构致密的薄层。1 。各种原 料如藻酸盐、粉状纤维素、大豆分离蛋白等都已经投入使用”3 。 油炸马铃薯条吸油率控制方法的研究 可食膜主要应用于食品内包装和新鲜食品的表面，以阻止食品吸水或失水，防止食 品氧化和串昧，调节生鲜食品呼吸强度，提高食品表面机械强度，改善食品表面，减少 油炸食品吸油量。可食膜还可作为食品特殊成分( 防腐剂、色素、风味物质等) 的载体， 使这些成分在食品或界面上发挥作用“。总结以上，可食膜具有如下特性：( 1 ) 阻湿 特性；( 2 ) 阻氧特性；( 3 ) 阻止油脂的转移；( 4 ) 阻溶质性。1 。 由于性质优良的可食膜具有良好的防潮性、弹性和韧性，强度较高，并具有一定的 阻隔微生物侵染能力，其对于保持水分、阻止氧气渗入和防止内容物的氧化等均有较好 的效果“。可食膜要达到较好的控油效果，必须在油炸时既能减少食品组织中的水分散 出，又要能有效地阻止油脂渗入食品。因此，最后制品的含油量和酥脆感在一定程度上 取决于这些可食膜的物化性质。评价可食膜控油效果好坏的指标主要有两个，即产品的 水分含量和吸油率。当可食膜应用于控制吸油率时，首先从它的水分方面考虑，要使食 品中的水尽量保持，才能降低它的吸油率，所以，可食膜一定要具有很好的阻湿性。为 了更好地控制吸油率，可食膜要求具有很好的阻油性“”。 1 2 1 可食膜研究的历史与现状 历史上人们很早就开始经验性地使用可食膜了，并且一直都没有停止过。它的雏形 最早见于1 2 至1 3 世纪的中国，人们用简单的涂蜡的手段来延缓桔子、柠檬等的脱水失 重“”。尽管这些涂层较大程度地限制了水分的散失，但由于过度的抑制有氧呼吸导致果 实发酵变质。1 6 世纪，英国人有一位学者应用猪油包裹食品，开创了用脂类涂层保鲜食 品的先例“”。1 8 9 5 年和1 8 9 5 年分别由h a r v a r d 和h a r m o n g 以及m o r r i s 和p a r k e r 提出用 明胶膜作为肉类和其它食品的保鲜包装材料“”“。到1 9 3 0 年，热熔融的石蜡被用于包 装柑橘属类水果，防止水分损失，这一应用得到商业化“”。发展到1 9 5 0 年，用巴西棕 榈蜡制成水包油乳状液被开发出来，用于包装新鲜果蔬“”。此后，涂膜技术得到很快发 展，对可食膜的应用研究也从经验性水平提到了科学高度。 伴随着食品工业的发展，可食膜的研究已经取得了一定的成效。1 9 9 7 年， a g e n n a d i o s 等综合论述了以脂类、多糖和蛋白质为基料的可食膜在肉、禽类和海鲜食 品上的应用：可食膜可以减缓水分的损失，减少脂肪氧化和变色，改善产品表面，作为 抗菌剂和抗氧化剂等的载体和降低产品在油炸过程中的吸油率“。2 0 0 2 年，s u s a n n e 和 g a u r i 选用了1 1 种可食膜( 包括明胶、结冷胶、角叉菜胶和摩芋胶的混合胶、角豆胶、 甲基纤维素、微晶纤维素、果胶、酪蛋白酸钠、大豆分离蛋白、小麦蛋白和乳清分离蛋 白) 对油炸谷物食品做了降低吸油率的综合研究，其中不添加增塑剂”“。分别对它们的 成膜性，是否适用于油炸食品以及阻止水和油脂的迁移特性做了比较，并对不同的配方 洞南工业大学硕士论文 和制备方法对控制吸油率效果的影响以及制成成品时的热稳定性做了系统地研究。结果 表明，明胶、酪蛋白酸钠、小麦蛋a 不适合涂膜控制油炸食品的吸油率，而甲基纤维素、 大豆分离蛋白、乳清分离蛋白则是最好的降低吸油率的涂膜材料。由于涂膜方法操作简 便，无需另外设备投入，为一些厂家采用。 我国在可食膜方面起步较晚，某些技术尚处于实验室研究阶段，真正能用于大规模 工业生产的产品较少。国内研究较多的可食膜主要有淀粉膜、动植物胶膜、壳聚糖膜等。 蛋白质膜的研究不及多糖膜深入，但蛋白质膜因出色的阻氧性、良好的机械性能以及自 身的营养价值而颇具潜力。因此，2 0 世纪末以蛋白质为基料的可食膜成为可食膜研究的 焦点。 可食膜是当代世界食品工业科技发展的主要趋势，应用范围广，如肠衣、果蜡、糖 衣、糯米纸、冰衣和药片包衣等。由于可食膜的功能多样化、无害环境、取材方便、可 食用，因此，发达国家食品工业领域竞相研制开发这种技术，新技术、新产品不断涌现， 发展前景十分广阔，充满挑战性。“。 1 2 2 纤维素衍生物及其涂膜应用于控制油炸食品吸油率的研究现状 可食膜一般以蛋白质、脂质、多糖等为基料。国外研究较多的是利用多糖、蛋白质 进行涂膜控制吸油率，这些大分予具有很好的阻氧性和阻油性，因而能很有效地控制吸 油率，近年来普遍受到研究者的重视。 纤维素是由b 葡萄糖缩合而成的天然高聚物。纤维素的聚合度高、分子取向度好、 化学稳定性较强。利用葡萄糖基环中羟基的特性，可使纤维素发生多种反应，从而产生 一系列衍生物，其中经过酯化或醚化反应得到的纤维素酯或纤维素醚衍生物是最重要的 纤维素衍生物“。纤维素醚类的许多重要性质确定了它们的用途，可概括如下： ( 1 ) 溶液或有机溶液的增稠作用； ( 2 ) 悬浮或乳胶的稳定性：( 3 ) 保水性；( 4 ) 耦合作 用；( 5 ) 保护胶体作用； ( 6 ) 成膜性；( 7 ) 粘合性。另外一些特殊作用包括热凝胶 作用、表面活性作用、泡沫稳定性、触变性、离子活性和添加凝胶作用。因此，纤维素 醚类衍生物广泛应用于各种工业部门。 甲基纤维素( m e t h y lc e l l u l o s e ，m c ) 是纤维素醚类中带有支配作用的甲基取代基的最 简单的形式。甲基纤维素水溶液加热后，升至一定温度，就会出现热凝胶现象。随着取 代度( 即对每一个无水葡萄糖单体的置换体，与之反应的羟基的平均数值) 的增加，甲 基纤维素可顺次溶解于碱水稀溶液、水、醇，最后溶于芳香烃溶剂。甲基纤维素有粉术 状、粒状和纤维状。甲基纤维素根据它具有的特性，很早就应用于各工业部门。例如它 可配制高粘度的溶液，而它的表面张力小于水，以及它优良的润湿性和分散性，因而可 油炸马铃薯条吸油率控制方法的研究 做增稠剂、悬浮剂、分散剂等：它有良好的成膜性，所成的膜具有优良的韧性、柔曲性 和透明度以及强的粘结力，因此可作为成膜剂和胶粘剂，它具有对动物、植物和矿物油 脂的不透性，可作为理想的耐油脂的表面成形“。 羧甲基纤维素( c a r b o x y m e t h y lc e l l u l o s e ，c m c ) 是最具代表性的离子型纤维素醚，通 常所使用的是它的钠盐。纯净的羧甲基纤维素系白色或乳白色纤维状粉末或颗粒，无嗅、 无味、无毒，不溶于酸和甲醇、乙醇、乙醚、丙酮、氯仿及苯等有机溶剂，而溶于水。 能长期保存不腐败，粘度高，保形力强，所以在食品工业中得到广泛应用。如在加工果 酱、糖汁、果子露及辣酱油时作为粘性剂和增量剂；用于点心食品可使组织均匀、细致、 外形美观；用于制造冰淇淋时作为稳定剂；用于制造柠檬、葡萄等饮料及半流体状态的 易酸败的食用油脂时作为固形剂；还可作为薄膜形成剂用于蔬菜、水果、蛋及茶叶的表 面处理使之长期保持原色泽及风味”“。 甲基纤维素和羧甲基纤维素由于其优良的阻气、阻油特性，及其较强的机械强度“， 作为薄膜成形剂用于肉类食品、蛋、水果、蔬菜等的薄膜保鲜。，并发现这种膜具有阻 止水分、油脂及流质的迁移，防止氧及二氧化碳的逸散，保留食品的风味物质，提高机 械强度，保持食品结构和携带添加剂等功效“”。”“。 近年来食品科学家对改性纤维素可食膜控制吸油率极为重视。p m a l l i k a r j l l l l a i l 等分 别应用了甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素和玉米醇溶蛋白涂膜，结果表明，涂有甲基纤 维素膜的马铃薯球吸油率降低了8 3 6 ，表现出优良的阻止水分和脂肪迁移特性”1 。 s u z a n a 等采用冷水、1 柠檬酸溶液和0 5 氯化钙溶液分别浸泡马铃薯片，然后涂羧甲 基纤维素膜，发现经过氯化钙溶液处理的马铃薯片吸油率降低了5 4 。m a g a r c i a 等研究了不同的甲基纤维素浓度和增塑剂浓度对油炸马铃薯条和油炸面制品的吸油率 的影响m 。 目前，国内在纤维素膜控制油炸食品吸油率方面的研究相对落后。刘欣等对可食性 羧甲基纤维素膜的成膜特性进行了研究，发现成膜特性受浓度、干燥温度、增塑荆种类 和浓度的影响，膜厚对膜的性能影响最大。刘邻渭等对可食性甲基纤维素膜和多糖一 脂质双层可食膜的制作及成膜特性进行了研究，发现采用甲基纤维素、羧甲基纤维素或 褐藻酸钠作膜材可制得拉伸强度、阻湿性和阻气性皆显著优于糯米纸的可食膜，且双层 膜阻湿和阻气性十分突出“2 ”。庄荣玉研究发现羟丙基甲基纤维素可食膜可以有效地减 慢番茄后熟，延长番茄的保存期。纵观国内的研究，大部分都是着重研究纤维素成膜 性能的影响因素以及纤维素类可食膜用于蔬果保鲜，未见将纤维素膜应用到控制油炸食 品吸油率方面的文献报道。 1 23 大豆分离蛋白及其涂膜应用于控制油炸食品吸油率的研究现状 河南工业大学硕士论文 蛋白质类可食膜的材料主要来自动物分离蛋白和植物分离蛋白，如乳清蛋白、谷蛋 白、玉米醇溶蛋白、大豆分离蛋白等。在蛋白质薄膜成膜过程中，主要依靠二硫键( 一 s s 一) 的作用：首先通过s s 键还原成巯基( - - s h ) ，在溶剂中扩散开来，使多肽 分子量降低，然后扩散丌的蛋白分子在空气中又被氧化重新生成一s s 一键，形成薄膜 结构“。以天然植物蛋白为基料的可食膜具有较高营养、易消化、机械性能好、透明性 好，且外观及口感较为理想，特别是较高的阻气性等优点，近年来普遍受到研究者的重 视。 大豆蛋白不仅营养丰富，而且还具有其他蛋白所难以比拟的功能特性。大豆蛋白典 型的功能特性有凝胶性、乳化性、起泡性、粘接性、弹性、粘性、持水性、吸脂性、风 味性、色泽性。开发与利用大豆蛋白功能性对大豆深加工和提高农产品的附加值有着 重要意义。在所有的蛋白膜中，大豆蛋白有着良好的成膜性，很好的阻氧性和阻油性o “， 大豆蛋白做成的可食膜具有良好的防潮性，很好的弹性和韧性，有较高的强度。同时还 有一定的抗菌消毒能力，对于保持水和阻止氧气渗入、防止包装食品的氧化有较好的效 果。因此大豆蛋白可食膜用于食品包装，特别是含脂肪较高的油性食品，能保持食品的 原味“，是理想的控制吸油率的可食膜原料。 大豆分离蛋白( s o yp r o t e i ni s o l a t e ，s p i ) 是以大豆浸出脱脂低温脱溶粕为原料，经过 碱溶、酸沉，去除大部分碳水化合物，使蛋白质含量达9 0 以上的产品。大豆中的多数 蛋白是不溶于水但溶于稀的中性盐溶液，属于球蛋白类。天然的大豆蛋白是球状的， 可以根据超速离心沉降系数进一步分为2 s 、7 s 、1 1 s 、1 5 s 几个部分。其中1 1 s ( g l y c i n i n ) 和7 s ( t 3 c o n g l y c i n i n ) 部分占总蛋白含量的主要比例，并且它们都有亚基结构m 1 。虽然 不同的研究对这些不同沉降系数蛋白质在大豆蛋白中的含量估计会不太一样，但 g l y c i n i n 蛋白质可能占大豆球蛋白含量的6 0 7 0 。 大豆蛋白质由于氨基酸种类齐全，故称“完全蛋白质”，内含人体所必需的1 8 种氮 基酸，最合乎人类和禽畜的需要。”。大豆蛋白中天冬酰胺和谷氨酰胺含量较高，并且7 s 和1 1 s 都有是以紧密的折叠状存在的蛋白质，大量的疏水基团通过疏水作用相互作用埋 于蛋白质分子内部。由于7 s 中。每个蛋白质分子含有2 3 个半胱胺酸分子，所以它所 含的二硫键特别有限，而1 1 s 组分中含有较多的二硫键，大约为每个蛋白质分子含2 0 个胱氨酸残基。”。”“。 大豆蛋白质的特定化学组成和球状结构为通过不同方法对其加以处理后做可食膜 提供了条件。各种物理( 如超声波、微波、热处理及紫外线光照射处理等) 、化学( 如 酸、碱及多价金属离子处理等) 。和生物( 酶处理等) 。”嘲。”的方法可以打开大豆球蛋 白的天然紧密折叠结构，使球状分子展开成链状或螺圈状，从而也使埋藏于其内部的疏 6 油炸马铃薯条吸油率控制方法的研究 水基团、巯基等得以暴露，在这个过程中原始的二硫键也被打开以巯基的形式暴露出来。 在球状分子展开的同时，链状分子之间的疏水基团、氢键形成基团和- - s h 基又不断相 互作用形成新的疏水键、氢键和二硫键，使得不同的分子链间发生交联，形成网状结构 ”“。最后通过干燥除去溶剂后便得到了所需的膜”。 大豆分离蛋白可食膜是目前主要研究的可食膜类。早在2 0 世纪3 0 4 0 年代就开始 有人进行研究。b r a n d e n b u r g 等通过适度碱处理蛋白质部分变性，提高了膜的透明程度， 均匀性和延伸率，但对透水率、透氧率和抗拉强度并无影响。“。研究还发现多元醇类如 甘油、山梨醇、甘露糖醇、蔗糖、丙二醇和聚乙二醇等具有增塑功能，可以改善膜的性 能。它们通过降低邻近聚合物之间的分子作用力，从而降低了膜的脆度、增强了膜的柔 韧性和弹性，同时这也会导致膜的抗拉强度降低和通透性增加“”“”。g e n n a d i o s 等研究 了p h 值对膜性能的影响，大豆分离蛋白在p h i l 3 与p h 61 2 之间能成膜，在等电点 附近因蛋白质溶解性差，难成膜，而口h 6 1 2 间形成的膜无论其机械性能还是阻隔性能 均优于p h l 3 间形成的膜“。s t u e h e l l 与k r o c h t a 对成膜液进行热处理，制得的膜光滑、 透明，且提高了膜的阻湿性和延伸率。这些研究的内容很多是大豆分离蛋白可食膜的 物理和机械性能，将其具体应用的文献却不多。2 0 0 0 年，m r a y n e r 等就大豆分离蛋白 可食膜在油炸食品上的应用做了专门的研究，将来涂膜、涂膜未加增塑剂的、加了不同 增塑剂的油炸食品的品质做了比较。结果表明涂膜的食品吸油率大大降低，而且口感并 未受到影响“”。2 0 0 2 年，s u s a n n e 等在1 1 种可食膜降低油炸食品吸油率的研究中，发 现大豆分离蛋白可食膜具有很好的降低吸油率的效果“”。 目前，国内在大豆分离蛋白可食膜的研究相对落后，在控制油炸食品吸油率方面的 研究更是很少。李红利用谷氨酰胺转胺酶对大豆分离蛋白进行交联作用，所成的膜透油 率很低，适用于含油较高的食品“”。郭乾初等研究了阿魏酸在大豆分离蛋白膜中的应用， 添加适量的阿魏酸可增加蛋白分予问的交联，从而增加膜的机械强度和阻气性“。邓扬 悟等研究大豆分离蛋白的成膜性。力求通过实验找到影响大豆分离蛋白可食膜性能的诸 因素( 分离蛋白与增塑剂的比例、成膜液的p h 值、制备温度) 与膜性能的关系趋势，求 得膜的最适制备条件”“。 1 3 课题研究的目的和意义 本课题选择来源丰富，已广泛投放市场的甲基纤维素、羧甲基纤维素以及大豆分离 蛋白为可食膜的基本原料，以马铃薯条为研究对象，对可食膜控制油炸马铃薯条吸油率 的特性进行了较为系统地研究，对改变油炸工艺后油炸马铃薯条的品质进行了探讨，然 后在此基础上希望能发现既不影响油炸马铃薯条品质、又能有效降低薯条吸油率的可食 河南工业大学硕士论文 膜，找到控制油炸食品吸油率的新思路。同时，由于国内对大豆分离蛋白研究较少，希 望通过本研究来开发一种新的利用大豆分离蛋白方法，探求进一步丌发利用大豆分离蛋 白的途径。通过对可食膜应用于控制油炸马铃薯条吸油率的研究，并将纤维素膜与大豆 蛋白分离膜的控油效果做以对比，为可食膜控制吸油率的商业化应用提供了初步的理论 基础，为控制油炸食品的吸油率开发新的技术、方法，提高大豆分离蛋白膜的应用价值， 扩大其应用范围。 油炸马铃薯条吸油率控制方法的研究 2 1 试验材料 2 1 1 试验原料 第二章材料与方法 甲基纤维素：购于国药集团化学试剂有限公司，白色颗粒状粉末 羧甲基纤维素：购于国药集团化学试剂有限公司，白色纤维状粉末 大豆分离蛋白：购于安阳市升华植物蛋白有限责任公司，浅黄色粉术状。 马铃薯：市售 大豆色拉油：天津嘉里粮油工业有限公司 2 1 2 主要试剂 亚硫酸氢钠柠檬酸无水氯化钙无水乙醚氢氧化钠山梨醇甘油 聚乙二醇4 0 0以上试剂均为分析纯 2 1 3 主要仪器设备 t - 5 0 0 型电子天平 p h s 3 c 精密p h 计 b s 2 1 0 电子分析天平 s h z d ( i i i ) 循环水式真空泵 z k 8 2 a 真空干燥箱 t b 5 0 d 型电动搅拌器 h j ，6 六联磁力加热搅拌器 d f 1 i 集热式磁力加热搅拌器 h h 6 数显恒温水浴锅 d h g 9 1 0 1 1 s a 型电热恒温鼓风干燥箱 h y - 8 1 单缸单筛电炸炉 h l 2 0 7 0 多功能食品粉碎机 9 常熟双杰测试仪器厂 上海精密科学仪器有限公司 梅特勒托利多仪器有限公司 河南省巩义市英峪予华仪器厂 上海市实验仪器总厂 金坛市华峰仪器有限公司 江苏省金坛市金城教学仪器厂 江苏省金坛市医疗仪器厂 国华电器有限公司 扬州市三发电子有限公司 广州市汇利机电设备有限公司 上海海菱电器有限公司 河南工业大学硕士论文 2 2 试验方法 2 2 1 市售大豆分离蛋白成分分析 2 2 1 1 蛋白质含量测定： 半微量凯氏定氮法 2 2 1 2 水溶蛋白含量测定：半微量凯氏定氮法 2 2 1 3 水分含量的测定： g b 5 4 7 9 - - 8 5 2 2 1 4 灰分含量的测定： g b 5 5 0 5 - - 8 5 2 2 2 薯条的制备工艺“” 选料一去皮一切条一护色液浸泡一漂烫一干燥一( 涂膜一干燥) 油炸一冷却一测试 挑选形状整齐、大小均一、无虫害、无腐烂的马铃薯：用自来水清洗，利用特制的 手工去皮刀去皮：根据实验要求，切成均匀一致规格的条状；将薯条置于护色液浸泡， 除去薯条表面多余的水分；然后在1 0 0 c 水中漂烫2 m i r a 在1 5 0 c 烘箱中烘1 0 m i r a 根 据不同的实验要求，在成膜液中浸泡1 m i n ，然后在1 5 0 c 烘箱中烘1 0 m i n ；根据不同的 实验条件油炸；在室温下冷却1 0 m i n 后开始对薯条各项指标的测试。 2 ，23 薯条的品质测定 2 2 3 1 水分含量测定 恒重法g b f i 5 0 0 9 3 - 2 0 0 3 2 23 2 脂肪含量测定索氏抽提法g b t 5 0 0 9 6 - 2 0 0 3 2 2 3 3 油炸时间测定采用秒表测定 2 2 3 4 油炸温度测定 采用温度计测定 2 ，2 3 5 薯条厚度测定 采用直尺测定 1 0 油炸马铃薯条吸油率控制方法的研究 2 2 36 吸油率的计算方法“7 吸油率：塑幽鲨塑塑塑娑笔墨曼要害娑望望粤型塑盟。l o o 公式( 2 - 1 ) h 油炸前干物质的质量( g ) 、 2 2 ，3 7 涂膜降低的吸油率的计算方法”7 涂膜降低的吸油率= 塑型堕堕曼堡篙鬟轰篙矗磊嚣篆宇譬舅笋燮- 。 公式( 2 2 ) 2 2 3 8 薯条的感官评价 薯条按照定条件油炸后冷却1 0 m i n ，称重，以备感官评价。 评定人员为6 人，男女各半。根据指标检查表( 表2 1 ) ，对薯条的色泽、质地、油 腻感和质量做出评价“。评价程序如下；首先观察薯条的色泽、外观结构，再通过咀嚼、 品尝鉴定薯条的质地、油腻感，并结合薯条咀嚼的滋味，给出质量总评。 表2 1 薯条的感官指标检查表 2 2 4 薯条油炸条件的确定 护色液对薯条品质的影响：将切好的7 m m 厚的薯条分别浸泡在冷水、1 柠檬酸溶液、 o 2 5 亚硫酸氢钠和0 2 柠檬酸溶液、o 5 氯化钙溶液处理l o m i n ，然后漂烫，干燥， 在1 4 0 油炸1 0 m i n ，室温下冷却，待测。 薯条厚度对薯条品质的影响：将薯条分别切成7 r a m 、1 0 m m 、1 5 r a m 厚，浸泡在o 2 5 亚硫酸氢钠和o 2 柠檬酸溶液中处理l o m i n ，然后漂烫，干燥，在1 4 0 油炸l o m i n ， 室温下冷却，待测。 可南工业大学硕士论文 油炸温度对薯条品质的影响：将将切好的7 m m 厚的薯条浸泡在o 2 5 亚硫酸氢钠和 o 2 柠檬酸溶液中处理l o m i n ，然后漂烫，干燥，油炸l o m i n ，油炸温度分别为1 2 0 ( 2 、 1 3 0 、1 4 0 、1 5 0 、1 7 0 、1 9 0 ，室温下冷却，待测。 油炸时间对薯条品质的影响：将将切好的7 n m a 厚的薯条浸泡在o 2 5 亚硫酸氢钠和 o 2 柠檬酸溶液中处理l o m i n ，然后漂烫，干燥，在1 4 0 油炸，油炸时间分别为3 m i n 、 5 r a i n 、7 m i n 、1 0 m i n 、1 3 m i n 、1 5 m i n 、1 7 r a i n ，室温下冷却，待测。 正交试验：通过单因素试验，综合水分含量、吸油率以及薯条的感观评价，每个因素 各选三水平，进行正交试验，确定薯条的油炸条件。 2 2 5 甲基纤维素涂膜试验 甲基纤维素浓度对油炸薯条品质的影响：在大烧杯中加入配成膜液所需水的 3 3 并加热到7 0 。c 以上，然后移到磁力搅拌器上，缓慢地加入一定量的甲基纤维素和 余下的水，使甲基纤维素的浓度分别为o 5 、1 0 、1 5 。搅拌均匀后，备用。 山梨醇浓度对油炸薯条品质的影响：在大烧杯中加入配成膜液所需水的3 3 并加热到 7 0 以上，然后移到磁力搅拌器上，缓慢地加入1 o 甲基纤维素、一定量的山梨醇和 余下的水，使山梨醇的浓度为o 2 5 、0 5 、o 7 5 、1 0 。搅拌均匀后，备用。 聚乙二醇浓度对油炸薯条品质的影响：在大烧杯中加入配成膜液所需水的3 3 并加热 到7 0 以上，然后移到磁力搅拌器上，缓慢地加入1 o 甲基纤维素、一定量的聚乙二 醇和余下的水，使聚乙二醇的浓度为o 2 5 、o 5 、o 7 5 、1 0 。搅拌均匀后，备用。 正交试验：通过以上单因素试验，综合水分含量、吸油率以及薯条的感观评价，选择 一种合适的增塑剂，每个因素各选三水平，进行正交试验，确定涂膜的优化方案。 2 2 6 羧甲基纤维素涂膜试验 羧甲基纤维素浓度对油炸薯条品质的影响：在大烧杯中如入配成膜液所需水的3 3 并 加热到7 0 以上，然后移到磁力搅拌器上，缓慢地加入一定量的羧甲基纤维素和余下的 水，使羧甲基纤维素的浓度分别为0 5 、1 0 、1 5 。搅拌均匀后，备用。 山梨醇浓度对油炸薯条品质的影响：在大烧杯中加入配成膜液所需水的3 3 并加热到 7 0 c 以上，然后移到磁力搅拌器上，缓慢地加入1 o 羧甲基纤维素、一定量的山梨醇 和余下的水，使山梨醇的浓度为0 2 5 、o 5 、0 7 5 、1 0 。搅拌均匀后，备用。 聚k , - - - 醇浓度对油炸薯条品质的影响：在大烧杯中加入配成膜液所需水的3 3 并加热 到7 0 。| c 以上，然后移到磁力搅拌器上，缓慢地加入1 o 羧甲基纤维素、一定量的聚乙 油炸马铃薯条吸油率控制方法的研究 二醇和余下的水，使聚乙二醇f r o m 度为0 2 5 、o 5 、0 7 5 、1 o 。搅拌均匀后，备 用。 正交试验：通过以上单因素试验，综合水分 s i t 、吸油率以及薯条的感观评价，选择 一种合适的增塑剂，每个因素各选三水平，进行正交试验，确定涂膜的优化方案。 2 2 7 微波改性大豆分离蛋白涂膜试验 大豆分离蛋白浓度对油炸薯条品质的影响：大豆分离蛋白浓度分别取2 、4 、6 、 8 ，配成6 0 0 m l 成膜液，用磁力搅拌器搅拌均匀，用0 1 n 的n a o h 溶液调p h 值至8 0 ， 取出搅拌子，将烧杯放入微波炉中，设定功率为4 8 0 w ，时间为2 0 0 s ，进行微波处理后， 在室温下冷却，备用。 微波功率对油炸薯条品质的影响：配6 0 0 m l 大豆分离蛋白浓度为6 的成膜液，用磁 力搅拌器搅拌均匀，调p h 值至8 0 ，取出搅拌予，将烧杯放入微波炉中，分别设定功率 为1 6 0 w 、3 2 0 w 、4 8 0 w 、6 4 0 w 、8 0 0 w ，时间为2 0 0 s ，进行微波处理后，在室温下冷 却，备用。 微波作用时间对油炸薯条品质的影响：配6 0 0 m l 大豆分离蛋白浓度为6 的成膜液， 用磁力搅拌器搅拌均匀，调p h 值至8 0 ，取出搅拌子，将烧杯放入微波炉中，设定功率 为4 8 0 w ，时间分别为1 4 0 s 、1 7 0 s 、2 0 0 s 、2 3 0 s 、2 6 0 s ，进行微波处理后，在室温下冷 却，备用。 增塑剂对油炸薯条品质的影响：大豆分离蛋白浓度取6 ，加入不同种类的增塑剂配 成6 0 0 m l 成膜液，用磁力搅拌器搅拌均匀，调p h 值至8 0 ，取出搅拌子，将烧杯放入微 波炉中，设定功率为4 8 0 w ，时间为2 0 0 s ，进行微波处理后，在室温下冷却，备用。 正交试验：由以上单因素试验，根据水分含量、吸油率以及薯条的感观评价，每个因 素各选三个最优水平，进行正交试验，确定微波改性大豆分离蛋白涂膜的优化方案。 2 2 8 热法改性大豆分离蛋白涂膜试验 大豆分离蛋白浓度对油炸薯条品质的影响：大豆分离蛋白浓度分别取2 、4 、6 、 8 ，配成6 0 0 m l 成膜液，用磁力搅拌器搅拌均匀，取出搅拌子，用0 1 n 的n a o h 溶液 调p h 值至8 0 ，放入温度设为8 0 的恒温水浴锅中，同时用电动搅拌器搅拌，加热2 0 m i n 后，取出冷却，备用。 热处理温度对油炸薯条品质的影响：配6 0 0 m l 大豆分离蛋白浓度为6 的成膜液，用 磁力搅拌器搅拌均匀，取出搅拌子，调p h 值至8 0 ，分别放入温度设为6 0 。c 、7 0 。c 、 闻南工业大学硕士论文 8 0 v 、9 0 。c 、1 0 0 。c 的恒温水浴锅中，同时用电动搅拌器搅拌，加热2 0 m i n 后，取出冷 却，备用。 热处理时间对油炸薯条品质的影响：配6 0 0 m l 大豆分离蛋白浓度为6 的成膜液，用 磁力搅拌器搅拌均匀，取出搅拌子，调p h 值至8 0 ，放入温度设为8 0 * ( 2 的恒温水浴锅 中，同时用电动搅拌器搅拌，热处理时间分别为2 0 m i n 、3 0 m i n 、4 0 m i n 、5 0 m i n 、6 0 m i n ， 取出冷却，备用。 增塑剂对油炸薯条品质的影响：大豆分离蛋白浓度取6 ，加入不同种类的增塑剂配 成6 0 0 m l 成膜液，用磁力搅拌器搅拌均匀，取出搅拌子，调p h 值至8 0 ，放入温度设为 8 0 。c 的恒温水浴锅中，同时用电动搅拌器搅拌，热处理时间为2 0 m i n ，取出冷却，备用。 正交试验：由以上单因素试验，根据水分含量、吸油率以及薯条的感观评价，每个因 素各选三个最优水平，进行正交试验，确定热法处理大豆分离蛋白涂膜的优化方案。 1 4 油炸马铃薯条吸油率控制方法的研究 第三章结果与讨论 31 大豆分离蛋白理化指标 测定购买的大豆分离蛋白的理化指标如表3 - 1 。 表3 - 1大豆分离蛋白的理化指标 成分 含量例 粗蛋白 水溶蛋白 水分 灰舒 9 0 4 6 4 5