低温真空油炸莲子的工艺优化

莲子，作为药食同源的食品，含有丰富的营养物质，具有良好的保健作用和药用价值[1]。我国莲子资源丰富，但是因其生产具有季节性、莲蓬容易褐变老化，货架期短等原因，莲子的资源利用率极低。莲子营养丰富，但只限于鲜食或家庭烹饪，在市面上的以莲子为原料的休闲食品少之又少，限制了莲子产业的发展。莲子含碳水化合物较多，主要成分是直链淀粉[1]，容易发生老化，其口感容易生硬。而油炸可以有效抑制淀粉的老化，使食品具有良好的口感。但是油炸过程中的高温会使食品产生对人体健康有害的物质，不利于人体健康[2,3]。

低温真空油炸是利用真空环境改变物质原有的沸点，使油炸可以在较低温度下进行，可以很好的保留果蔬原有的风味和减少营养成分的损失[4,5]，是一种新兴的绿色加工技术[3,6]，广泛应用于各种食品的加工，比如马铃薯、南瓜、香蕉、毛豆等[7-10]。低温真空油炸在莲子上应用较少，于胜爽[11]采用正交试验法对真空油炸莲子进行了研究，但是油炸参数的交互作用对油炸莲子的影响并不是简单的线性关系，而且正交试验方法只能对孤立的实验点进行分析，并不能获得连续的预测模型。响应面试验设计，是一种试验条件寻优的方法，适用于解决非线性数据处理的相关问题，可以获得连续的预测模型，可实验范围内各水平进行分析[12,13]。王为为等人应用中心组合实验设计研究了真空油炸技术在莲子上的应用，文献结果表明真空油炸可以用于莲子的加工，但是其只研究了油炸温度、时间和真空度对油炸莲子的影响，并未考虑油炸前莲子水分含量、厚度对工艺的影响[14]。

本文首先研究单因素对莲子硬度和含油量的影响，采用响应面的试验优化设计方法，采用Box-Behnken Design对莲子的低温真空油炸工艺进行研究，研究油炸温度、时间和真空度对油炸莲子品质的影响，优化工艺参数，得到一种莲子加工新方法，希望能有助于扩大莲子产业的发展。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

干莲子、棕榈油，购买于超市。真空油炸锅，无锡南丰轻工业设备有限公司；ZKJ-1型真空泵，上海机械科技有限公司；TA-XT2i型质构仪，英国Stable Micro Systems Limited公司；电子天平FA1004，上海舜宇恒平科学仪器有限公司；电热恒温鼓风干燥箱DHG-9070型，上海三发科学仪器有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 工艺流程

原料筛选→浸泡→清洗→切片→热烫→浸渍→冷冻→真空油炸/常压油炸→脱油。

筛选颗粒大小一致、完整的莲子，放入水中进行浸泡，使莲子的含水量在35%、40%、45%、50%、55%，清洗干净，切成1、1/2、1/4片，然后90～100 ℃进行15 min的热烫，用含6%麦芽糊精和3%盐溶液浸渍60 min，沥干后进行冷冻6 h，然后在不同的油温、真空度和时间进行油炸（温度：80、85、90、95、100 ℃；真空度：0.080、0.085、0.090、0.095、0.100 MPa；时间：10、15、20、25、30 min），最后脱油5 min。

常压油炸：当油温到达180 ℃时，加入莲子，油炸20 min，最后脱油5 min。

1.2.2 油炸莲子的感官评价

感官评价由食品专业人员按照表1进行评价。

表1 油炸莲子的感官评价表[11]
Table 1 Sensory evaluation of fried lotus seeds

1.2.3 油炸莲子硬度测定

采用物性仪[TA-XT2i (Stable Micro Systems Limited Co., England)]进行检测，选取2 N探头，测试模式选择压力，测前速度为2 mm/s，测试速度0.5 mm/s，测后速度5 mm/s，测试通过距离5 mm。测量10颗莲子，取其平均值。

1.2.4 油炸莲子含油量测定

参照GB/T 14488.1进行含油量的测定。

1.3 统计分析

采用Excel和Design Expert 12软件进行数据处理。

2 结果与分析

2.1 单因素对油炸莲子品质的影响

2.1.1 油炸温度对油炸莲子硬度和含油量的影响

图1 油炸温度对油炸莲子硬度和含油量的影响
Fig.1 Effect of frying temperature on hardness and oil content of fried lotus seeds

莲子水分50%条件下，清洗干净，切成1/2片，然后90～100 ℃进行15 min的热烫，用含6%麦芽糊精和3%盐溶液浸渍60 min，沥干后进行冷冻6 h，设定真空度0.090 MPa，油炸时间20 min，分别在油温80、85、90、95、100 ℃，对莲子进行油炸，真空脱油5 min。

油炸温度对油炸后莲子的硬度和含油量的影响结果如图1，从图1可以看出，在莲子初始水分、真空度、油炸时间、厚度一定时，在试验条件范围内，随着油炸温度的升高，莲子的硬度不断减小，呈线性关系；莲子的含油量随着温度的升高而增加，且在85～90 ℃增加较大。莲子淀粉在一定温度下产生预糊化，在莲子表面包裹了一层糊状，影响油脂进入莲子内部，随着油温的不断升高，莲子内部水分丢失加快，迅速形成松脆的孔状结构，同时也给油脂提供了更多空间。

2.1.2 油炸时间对油炸莲子硬度和含油量的影响

莲子水分50%条件下，清洗干净，切成1/2片，然后90～100 ℃进行15 min的热烫，用含6%麦芽糊精和3%盐溶液浸渍60 min，沥干后进行冷冻6 h，设定油炸温度90 ℃，真空度0.090 MPa，分别在油炸10、15、20、25、30 min，真空脱油5 min。

油炸时间对油炸后莲子的硬度和含油量的影响结果如图2，从图2可以看出，在莲子初始水分、真空度、油炸温度、厚度一定时，在试验条件范围内，随着油炸时间的增加，莲子的硬度不断减小；莲子的含油量随着时间的加长而增加。莲子随着油炸时间的增加，莲子内部的淀粉不断减少，脆性增加，硬度减小[11]；淀粉随着油炸时间的加长，莲子内部的淀粉不断分解产生直链淀粉，直链淀粉的疏水性螺旋空腔结构能够吸附更多的油脂，与油脂形成复合物[15]。

图2 油炸时间对油炸莲子硬度和含油量的影响
Fig.2 Effect of frying time on hardness and oil content of fried lotus seeds

2.1.3 油炸真空度对油炸莲子硬度和含油量的影响

莲子水分50%条件下，清洗干净，切成1/2片，然后90～100 ℃进行15 min的热烫，用含6%麦芽糊精和3%盐溶液浸渍60 min，沥干后进行冷冻6 h，设定油炸温度90 ℃，油炸时间20 min，分别在真空度0.080、0.085、0.090、0.095、0.100 MPa，对莲子进行油炸，真空脱油5 min。

真空度对油炸后莲子的硬度和含油量的影响结果如图3，从图3可以看出，在莲子初始水分、油炸温度、油炸温度、厚度一定时，在试验条件范围内，随着真空度的增加硬度不断变小，含油量先减小再增加。真空度越大，水分的沸点越低，更容易蒸发，莲子内部形成孔状，因此，因而硬度变小。

图3 真空度对油炸莲子硬度和含油量的影响
Fig.3 Effect of vacuum degree on hardness and oil content of fried lotus seeds

2.1.4 莲子初始水分对油炸莲子硬度和含油量的影响

用水浸泡，使莲子水分分别为35%、40%、45%、50%、55%，清洗干净，切成1/2片，然后90～100 ℃进行15 min的热烫，用含6%麦芽糊精和3%盐溶液浸渍60 min，沥干后进行冷冻6 h，设定油炸温度90 ℃，油炸时间20 min，真空度0.090 MPa，对莲子进行油炸，真空脱油5 min。

图4 水分对油炸莲子硬度和含油量的影响
Fig.4 Effect of moisture on hardness and oil content of fried lotus seeds

莲子初始水分对油炸后莲子的硬度和含油量的影响结果如图4，从图4可以看出，在油炸温度、油炸温度、真空度、厚度一定时，在试验条件范围内，油炸莲子的硬度和含油量都随着初始水分的增加而减小。因此，在35%～55%水分范围内，选取高水分含量的莲子进行油炸能够获得脆且不油腻的油炸莲子。在油炸过程中，莲子内部水分不断流出，而油脂正好与此相反，油脂不断从外部进入莲子内部，水分具有疏水性，在蒸发过程中对油脂的进入产生一定的阻力，从而影响油炸莲子的含油量[16]。

2.1.5 莲子厚度对油炸莲子硬度和含油量的影响

图5 厚度对油炸莲子硬度和含油量的影响
Fig.5 Effect of moisture on hardness and oil content of fried lotus seeds

莲子水分在50%条件下，清洗干净，把莲子分别切成1、1/2、1/4，然后90～100 ℃进行15 min的热烫，用含6%麦芽糊精和3%盐溶液浸渍60 min，沥干后进行冷冻6 h，设定油炸温度90 ℃，油炸时间20 min，真空度0.090 MPa，对莲子进行油炸，真空脱油5 min。

莲子厚度对油炸莲子硬度和含油量的影响结果如图5，从图5可以看出，在油炸温度、油炸温度、真空度、水分一定时，在试验条件范围内，油炸莲子的硬度随着厚度的减小而减小，且从厚度1到1/2大幅度下降，厚度1/2与厚度1/4的硬度相差不大；含油量随着厚度的减小而增大，且厚度1/2到1/4的增加较大。因此，莲子的厚度为1/2时是最佳的。

2.2 不同工艺条件交互作用对油炸莲子品质的影响

2.2.1 工艺模型的建立

表2 响应面试验设计与结果
Table 2 Design and results of response surface test

表3 回归模型的方差分析
Table 3 Variance analysis of regression models

根据单因素结果，选取莲子水分55%和莲子厚度1/2，对油炸的温度（80～90 ℃）、时间（15～25 min）、真空度（0.085～0.095 MPa）进行优化试验。莲子低温真空油炸的响应面试验设计及结果见表2。试验分别以硬度和含油量作为响应值，利用统计软件Design Expert 12对实验结果进行多元回归拟合，得到油炸温度、时间、真空度对莲子硬度和含油量的回归模型，其方程如下：

根据方差分析表3的结果显示，莲子的硬度和含油量模型p值p<0.01，具有显著性；各模型的失拟差p值均大于0.05，不具显著性。硬度、膨化度、含水量和含油量4个回归模型的R2均接近1，分别为：0.9987，0.9930。Predicted R²与Adjusted R²基本一致，表明试验数据与回归模型的拟合度良好，可以用上述模型对各指标实际值进行预测。

2.2.2 响应面分析图结果

从回归方程可以看出，油炸的温度、时间、真空度交互作用对莲子的硬度和含油量有影响，下面做出不同油炸温度下的响应面分析图，并对其结果进行分析。

2.2.2.1 不同条件对油炸莲子硬度的影响

从图6a可以看出，油炸时间、真空度不变的条件下，随着油炸温度的升高，莲子的硬度降低，可能的原因是高温使莲子内的淀粉物质不断熟化从而使硬度降低[11]。从图6b可以看出，当油炸温度和真空度一定时，在试验条件范围内，油炸时间越短，莲子硬度最大，而随着油炸时间的加长，硬度得到改善。随着油炸的进行，莲子不断脱水变脆，因此其硬度下降。从图6c可以看出，当温度一定时，真空度越低油炸时间越短，硬度越大，真空度越高油炸时间越长，硬度越小。当真空度大时，水分的沸点低，莲子的水分迅速蒸干，莲子内部容易形成孔网结构，脆性增大。当油炸温度和时间一定时，随着真空度的增大硬度再降低，真空度在0.090～0.095 MPa之间，硬度较佳。

图6 不同条件对油炸莲子硬度的影响
Fig.6 Effect of different conditions on hardness of fried lotus seeds

图7 不同条件对油炸莲子含油量的影响
Fig.7 Effect of different conditions on oil content of fried lotus seed

2.2.2.2 不同条件对油炸莲子含油量的影响

从图7a可以看出，当真空度和时间一定时，油炸莲子的含油量随着油炸温度的升高而增大，油炸温度升高，莲子内部水分减少，留下很多内部空隙，油吸附到莲子内部空隙，从而含油量增大。从图7b可以看出，当油炸温度和真空度一定时，油炸时间加长，含油量增大；随着油炸时间的增加，吸附到莲子内部的油越来越多，含油量越来越大。从图7c可以看出，当油炸温度一定时，真空度最大和油炸时间最长，油炸莲子的含油量最大；当油炸温度和时间一定时，随着真空度的增大，含油量先减少再增大。在一定的真空度下，莲子表面的淀粉迅速凝胶化，将表明包裹阻止了油吸附莲子，随着真空度的增大莲子形成多孔结构，给油留下了更大的吸附空间，从而含油量增大[17,18]。

2.3 低温真空油炸工艺参数优化结果

选取低硬度和低含油量作为模型优化的条件，根据模型优化结果，当油温80 ℃、时间25 min、真空度0.094 MPa时，莲子的品质最佳，硬度3682 g、含油量8.77%。

根据实际参数对优化参数进行调整，最终确定的最优工艺参数为：油温80 ℃、时间25 min、真空度0.095 MPa、水分55%、厚度1/2。

2.4 比较低温真空油炸和常压油炸莲子的感官特征

采用优选得到的工艺参数进行油炸处理，得到的莲子进行感官评价。

表4 油炸莲子的感官评价结果
Table 4 Sensory evaluation results of fried lotus seeds

采用低温真空油炸工艺的莲子感官评价结果优于常压油炸工艺的莲子。常压油炸的莲子色泽偏黑、口感较生硬，油腻感较重。

真空油炸处在负压条件下，食品内部的水分沸点低，会迅速蒸发喷出，从而使组织内部形成疏松多孔的结构，赋予食品松脆的口感。根据文献报道，真空油炸可以保持食物细胞的完整性，阻止油脂进入细胞内而只存在于细胞间隙，从而吸油较少，使油腻感减轻[19,20]；而常压油炸，因其工艺温度过高，油炸过程中破坏细胞壁[21]，油不仅能够进入细胞间隙，还渗入细胞内，含油量大大增高，使得油腻感重。

3 结论

采用响应面的试验优化方法对工艺参数进行研究，优选得到最佳工艺参数为：油炸温度80 ℃、油炸时间25 min、油炸真空度0.095 MPa、水分55%、厚度1/2；且其感官评价得分比常压油炸莲子要高。因此，将响应面试验设计方法用于优选莲子低温真空油炸工艺参数是可行的，且优选工艺下的低温真空油炸莲子感官特征较常压油炸要好。