枸杞粉对复合薯片制备工艺及综合品质的影响

张晓燕1,高艺玮1,王超2,王梦泽1*,张燕1,曹玉丹1,虎鑫1

1(宁夏大学 食品科学与工程学院,宁夏 银川,750021)2(宁夏回族自治区乡镇企业经济发展服务中心,宁夏 银川,750000)

摘 要 为改善复合薯片品质及健康特性,在复合薯片中添加枸杞粉以优化复合薯片制备工艺,并从复合薯片理化性质和微观结构分析枸杞粉添加量对薯片品质的影响。结果表明,影响枸杞复合薯片含油量的主次因素为:枸杞粉添加量>油炸温度>油炸时间>枸杞粉粒度,最优工艺为枸杞粉粒度500 μm,枸杞粉添加量10%,油炸温度80 ℃,油炸时间4 min,该条件下复合薯片综合指标值为18.26。进一步研究发现,随着枸杞粉添加量的增加,复合薯片硬度、含水量、抗性淀粉含量呈现上升趋势(P<0.05),结合油含量呈下降趋势,当添加量超过10%时,结合油含量趋于稳定。此外,微观结构分析表明,增加枸杞粉使薯片孔隙增多、孔径减小,结构更致密,从而提高了硬度、降低了含油量。该研究为复合薯片的工业化生产提供了科学依据,并为开发健康型新品开拓了新思路。

关键词 复合薯片;枸杞;淀粉;含油量;微观结构

薯片作为一种休闲零食,以其丰富的口味和酥脆的质感广受消费者喜爱。根据加工方式的不同,薯片可分为非油炸和油炸两类。其中,油炸薯片因其独特风味,目前仍在市场中占据主导地位[1]。油炸薯片按制作方法又可以分为切片薯片和复合薯片,切片薯片虽然口感和风味独特,但在加工和贮藏过程中易氧化褐变、破损,而复合薯片形状多变、口感独特、食用方便且损耗量较少,已逐渐成为薯片发展的新趋势[2]。然而,复合薯片的含油量高达22.51%以上,高油不利于人体健康[2-3]。因此,如何降低油炸复合薯片的含油量,并赋予其健康特性是广大科研和生产工作者的重要目标。

枸杞作为一种药食同源的食品,富含多糖、类胡萝卜素、多种维生素和微量元素等,具有明目养肝、提高免疫力、降血压、滋阴补肾、抗肿瘤等功效[4-5]。枸杞果茶、枸杞饮品、枸杞酒等产品因其丰富的营养价值和养生功效,满足了消费者对于健康与美味的双重追求,已成为当代人追求健康生活的理想选择[6]。此外,研究表明,在面筋强度减弱的情况下,添加枸杞粉可以缓解其带来的负面影响,不仅赋予了面包优质的颜色和口感,还改善面包的质地,使其更加松软可口[7-8]。枸杞叶粗多糖破坏了麦醇溶蛋白的稳定性,而枸杞叶降解多糖保护了麸质蛋白,二者都改善了面团的质地和感官可接受性[9]。尽管已有很多枸杞及其提取物在食品改性应用中的研究报道,但多集中在非油炸领域,在油炸类食品领域鲜有报道。因此,探索枸杞粉在油炸复合薯片中应用,并提高其品质和健康属性,具有重要的研究意义。

综上所述,本文拟通过添加枸杞粉改善薯片的品质特性,通过单因素、正交试验优化复合式薯片添加枸杞粉的粒度、添加量及其制备工艺条件,以实现制备低含油量且高可接受度的枸杞复合薯片,并探讨枸杞粉添加量对复合薯片微观结构和消化特性的影响,明确对复合薯片品质特性的作用。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

马铃薯全粉,甘肃正阳现代农业服务有限公司;枸杞干果,菊花台庄园枸杞种植有限公司;马铃薯淀粉,江苏新良面粉有限责任公司;棕榈油,中国天溢佳有限公司;直链淀粉、淀粉葡萄糖苷酶(10万 U/g)、胰酶(130 U/mg)、乙醇、己烷、丙酮、甲醇均为分析纯,上海跃腾生物技术有限公司。

1.2 仪器与设备

TFDS 0.25真空冷冻干燥机,烟台中孚冷链设备有限公司;DHG-9030电热鼓风干燥箱、SEC-3Y烤箱,上海一恒科学仪器有限公司;ND-SFV-10低温真空油炸锅,山东盛华智能装备有限公司;SZF-06A脂肪测定仪,上海亚霖科技有限公司;CR-400色差仪,北京海勤科技有限公司;752质构仪,上海保圣实业发展有限公司;MR23-060H-I低场核磁共振仪,上海纽迈电子科技有限公司;IV9520全自动压汞仪,武汉辉景科技有限公司;SY5000扫描电子显微镜,日本日立公司。

1.3 实验方法

1.3.1 枸杞复合薯片的制备

1.3.1.1 枸杞粉的制备

将枸杞干果放入真空冷冻干燥机干燥20 h,破碎去籽后用粉碎机粉碎,过30(600 μm)、35(500 μm)、45(400 μm)、60(300 μm)、75(200 μm)目的筛,得到不同粒度枸杞粉。

1.3.1.2 制备预制薯片

将枸杞粉与马铃薯全粉按比例混合,形成总计50 g的混合粉后加入15 g马铃薯淀粉和15 mL纯净水,揉成面团。称取5 g面团,在直径6 cm的培养皿中均匀压平,得到厚约1 mm的面片,放入50 ℃烤箱中烘烤10 min后转入30 ℃干燥箱进行干燥,最终得到预制薯片(pre-prepared potato chips, PPC),将其装入PE袋中,在4 ℃环境下保存。

1.3.1.3 制备油炸复合薯片

预制薯片采用真空低温油炸(0.092~0.098 kPa,70~110 ℃),得到油炸复合薯片,以未添加枸杞粉的复合薯片作为对照(FPC-0%),每次油炸实验都采用5 L新鲜棕榈油实验,每组实验重复3次。

1.3.2 单因素试验

以油炸复合薯片的含油量作为关键指标,色泽、可接受度为参考指标,选择枸杞粉粒度、枸杞粉添加量、烘干时间、油炸时间、油炸温度5个因素,进行5水平的单因素试验,具体试验方案如下。

1.3.2.1 枸杞粉粒度对复合薯片品质的影响

在马铃薯全粉中分别添加10%(质量分数)的200、300、400、500、600 μm枸杞粉,按照1.3.1.2节制备,烘干1.5 h,在90 ℃油炸3 min制备复合薯片。

1.3.2.2 枸杞粉添加量对复合薯片品质的影响

选用1.3.2.1节中确定的最佳粒度的枸杞粉,在马铃薯全粉中分别添加0%、5%、10%、15%、20%(质量分数)的枸杞粉,其他条件不变,制备复合薯片。

1.3.2.3 烘干时间对复合薯片品质的影响

选用1.3.2.2节中确定的最佳枸杞粉粒度添加量制备复合薯片,放入温度30 ℃的电热鼓风干燥箱干燥,分别在0.5、1、1.5、2、2.5 h取样,其他条件不变,制备复合薯片。

1.3.2.4 油炸温度对复合薯片品质的影响

采用1.3.2.3节中最佳烘干时间,其他试验条件不变,得到最佳预制薯片。分别在70、80、90、100、110 ℃油炸3 min后,得到油炸复合薯片,进行其他分析检测。

1.3.2.5 油炸时间对复合薯片品质的影响

采用1.3.2.4节中最佳油炸温度制备复合薯片,其他试验条件不变,在最佳油炸温度下分别油炸1、2、3、4、5 min得到复合薯片,然后进行其他分析检测。

1.3.3 正交试验优化枸杞复合薯片制备工艺

以单因素试验结果为基础,筛选4个最主要的影响因素,并设计正交试验,如表1所示。以枸杞复合薯片综合指标值为检验指标,通过统计分析试验结果,优化复合薯片制备工艺条件。

表1 正交试验因素分析表
Table 1 Orthogonal experiment factor analysis table

水平因素A(枸杞粉粒度)/μmB(枸杞粉比例)/%C(油炸温度)/℃D(油炸时间)/min16005702250010803340015904

1.3.4 枸杞粉添加量对复合薯片结构的影响

在正交试验获得最优工艺的基础上,在马铃薯全粉中分别添加0%、5%、10%、15%、20%(质量分数)的500 μm枸杞粉,油炸温度为80 ℃,油炸时间4 min条件下制备枸杞复合薯片,进行如下指标测定。

1.3.4.1 复合薯片含油量及油分布的测定

参考YANG等[10]的方法,测定复合薯片的含油量、表层油、基油。将复合薯片从油炸锅中取出后,浸入盛有30 mL石油醚的铝盒中1 s,蒸发石油醚,通过铝盒干燥前后的质量差计算表层油含量。去除表层油的样品继续以石油醚为溶剂,在70 ℃索氏提取器中连续提取3 h,所得油含量即为基油。之后,将已去除表层油和基油的样品在-30 ℃、100 kPa条件下真空冷冻干燥12 h,获得脱脂复合薯片。复合薯片的含油量表示为复合薯片干基质量,以上所有实验均重复3次。

1.3.4.2 复合薯片色泽的测定

采用手持式色差仪,测定复合薯片粉末的L*a*b*值,每个样品平行测定3次,取平均值。

1.3.4.3 复合薯片感官评价

由食品专业学生和教职员工的50名小组成员(25名男性25名女性,年龄20~50岁)对枸杞复合薯片的可接受度进行评价,1~50分(1~9分表示非常不喜欢;10~19分表示不喜欢;20~29分表示一般;30~39分表示喜欢;40~50分表示非常喜欢)进行评估。

表2 复合薯片感官评价表
Table 2 Sensory evaluation of composite potato chips

评价指标评分标准分值范围/分颜色(15分)颜色均一,呈浅红色或橘红色11~15颜色较均一,呈乳黄色或浅红色6~10颜色不均一,呈暗浅黄色或褐色0~5风味(15分)风味浓郁纯正,薯香扑鼻,咸淡适宜,无任何异味11~15风味较浓郁,但香气不够明显或有轻微异味6~10风味淡薄,有明显的异味0~5质地(20分)含油量低,无油腻感,质地酥脆16~20含油量适中,略有油腻感,但可接受11~15含油量极高,油腻感严重,口感极差0~10整体可接受度(50分)(综合评价)整体感官品质优秀,消费者评价高36~50整体感官品质一般,消费者评价中等21~35整体感官品质较差,消费者评价低0~20

1.3.4.4 综合指标值

复合薯片的综合指标值计算如公式(1)所示:

CI=-TO×50%+A×50%

(1)

式中:CI表示复合薯片综合指标值;TO为含油量,%;A为可接受度。

1.3.4.5 复合薯片硬度的测定

采用质构仪测定复合薯片的质构参数,选用压缩试验来测定枸杞复合薯片的硬度。压缩试验:采用铝制圆柱体探头P/35(直径35 mm)进行压缩。复合薯片压缩后的应变变形为60%,触发力为5 g。前速度、测试速度和后速度分别为1.0、1.0、5.0 mm/s。

1.3.4.6 油炸复合薯片含水量及结合油含量

将复合薯片按1.3.4.1节索氏提取法去油干燥后,取称(1.30±0.02)g放入核磁共振试管中,使用23 MHz低场核磁共振仪在32 ℃采集自旋横向弛豫信号。以30 g/L MnCl2·4H2O水溶液和棕榈油为参考物质,建立水和油的校准曲线,通过峰面积代入计算样品的水和油含量,水分含量线性回归方程为y=32 852.597 45x-58.916 3,R2=0.999 88;油含量线性回归方程为y=32 240.301 46x+356.070 4,R2=0.999 86。

1.3.4.7 复合薯片孔隙率的测定

采用压汞法测定油复合薯片的孔隙特性和孔隙大小分布。样品经过1.3.4.1节去油干燥后,采用约5 g样品放入渗透计中。压力为0.006~69.431 MPa。

1.3.4.8 扫描电镜

将复合薯片去油干燥后,用双层胶带展开固定在样品支架上,涂上一层金-钯,在5.0 kV的低加速电压下观察样品。

1.3.4.9 体外消化模拟

参考XIAO等[11]的方法,取脱油干燥的复合薯片颗粒各(1.00±0.02) g,加入10 mL pH 5.8的醋酸钠缓冲溶液,在37 ℃平衡5 min后,加入10 mL混合酶溶液(胰酶和淀粉葡萄糖苷酶各5 U/mL),在37 ℃ 下消化120 min。分别在0、20、120 min取0.5 mL 溶液,在90 ℃水浴2 min停止酶解,与4.5 mL无水乙醇混合后离心(8 000 r/min,10 min),收集上清液,用DNS法测葡萄糖含量。快消化淀粉(rapidly digestible starch,RDS)、慢消化淀粉(slowly digestible starch,SDS)、抗性淀粉(resistant starch,RS)的计算分别如公式(2)、公式(3)、公式(4)所示:

(2)

(3)

(4)

式中:TS,样品总淀粉含量,mg;G0,游离葡萄糖含量,mg;G20,水解20 min后的葡萄糖含量,mg;G120,水解120 min后的葡萄糖的含量,mg。

1.4 数据处理

每个实验重复3次,结果以“平均值±标准差”表示。采用Origin 2022软件绘图,采用SPSS 27.0进行统计分析,其中不同字母表示有显著差异(P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果与分析

2.1.1 枸杞粉粒度对复合薯片色泽、含油量和可接受度的影响

枸杞粉粒度对枸杞复合薯片的色泽、含油量和可接受度的影响,如图1所示。由图1-a可知,随着粒度的增加,油炸复合薯片的L*a*b*值均呈上升趋势,表明枸杞粉粒度越大,薯片的亮度越高,红、黄色调也更加明显,色泽更好,这是由于枸杞在粉碎过程中,随着粒度的减小,其色素发生分解与转化,而粒度越大,枸杞粉中色素保留越多,进而使复合薯片的色泽加深[12]

a-色泽;b-含油量、可接受度

图1 枸杞粉粒度对复合薯片色泽、含油量和可接受度的影响
Fig.1 Effect of particle size of Lycium barbarum L. powder on color and total oil content and acceptability of composite potato chips

注:图中不同小写字母表示差异显著(P<0.05)(下同)。

由图1-b可知,随着枸杞粉粒度增大,油炸后枸杞复合薯片表层油含量变化显著(P<0.05),当枸杞粉粒度500 μm时,表层油含量最小为2.43%;基油含量逐渐减小,600 μm时达到最小为2.37%:表层油和基油含量导致含油量先减小后增加,且在500 μm时达到最小。这表明枸杞粉粒度显著影响了复合薯片含油量以及油的分布。这可能是由于枸杞粉的粒度越大,枸杞粉中的膳食纤维含量低,降低淀粉糊化温度,改变面团结构,从而降低了复合薯片的含油量[13]。同时,枸杞粉粒度对复合薯片可接受度无显著影响。综上所述,选择500 μm为最佳枸杞粉粒度。

2.1.2 枸杞粉添加量对复合薯片色泽、含油量和可接受度的影响

枸杞粉添加量对枸杞复合薯片的色泽、含油量和可接受度的影响如图2所示。由图2-a可以得知,随着枸杞粉添加量的增加,油炸后的枸杞复合薯片的L*值有减小的趋势,a*b*值呈增加的趋势,且在添加量为10%(质量分数)时最大。这表明枸杞粉有效增加了复合薯片的红黄值,赋予复合薯片更佳的色泽,在添加量为10%(质量分数)时枸杞的红黄值最高,色泽最好,这可能与枸杞中的还原糖含量较高,加剧了美拉德和焦糖化反应有关[8]

a-色泽;b-含油量、可接受度

图2 枸杞粉添加量对复合薯片色泽、含油量和可接受度的影响
Fig.2 Effect of the addition of Lycium barbarum L.powder on color and total oil content and acceptability of composite potato chips

由图2-b可知,随着枸杞粉添加量增加,油炸后的枸杞复合薯片表层油含量变化显著(P<0.05),当枸杞粉添加量为15%(质量分数)时,表层油含量最小为1.45%(质量分数);基油含量先减小后增加,10%(质量分数)时达到最小为19.46%;表层油和基油含量的共同影响,导致含油量先减小后增加,且在10%(质量分数)时达到最小为21.66%,推测多糖为复合薯片含油量的重要影响因素,这是由于多糖通过氢键与淀粉相互作用,改变油炸食品的结构,从而显著影响了复合薯片的含油量以及油的分布[14]

综上所述,添加枸杞粉显著抑制了复合薯片的含油量,是增加复合薯片健康特性的有效途径。同时,枸杞复合薯片的可接受度排序,添加量为15%(质量分数)时含量最高,10%(质量分数)次之,且无显著差异。因此,选择10%(质量分数)的枸杞粉为最佳枸杞粉添加量。

2.1.3 烘干时间对复合薯片色泽、含油量和可接受度的影响

烘干时间对复合薯片的色泽、含油量和可接受度的影响,如图3所示。由图3-a可知,随着烘干时间的延长,油炸后的枸杞复合薯片的b*值呈先增后降的趋势,L*a*值先减小后增加,且在2 h较大,表明枸杞复合薯片烘干2 h时色泽最好。这可能是由于烘干时间延长,导致复合薯片水分含量减少,影响了油炸时热传递、水油交换和美拉德反应,进而影响复合薯片的色泽[15]

a-色泽;b-含油量、可接受度的影响

图3 烘干时间对复合薯片色泽、含油量和可接受度的影响
Fig.3 Drying time effect on color and total oil content and acceptability of composite potato chips

由图3-b可知,随着烘干时间的延长,油炸后的枸杞复合薯片表层油含量变化显著(P<0.05),当烘干时间为2 h时,表层油含量最小为4.8%;基油含量在2.5 h时达到最小为10.14%;表层油和基油的共同影响,导致含油量呈现逐渐减小的趋势,且在2、2.5 h时最小,无显著差异(P>0.05)。这表明烘干时间与含油量呈正比,这可能是由于烘干时间降低了复合薯片的水分含量,从而影响复合薯片油炸过程中油的渗透和能量传递[16]。同时,枸杞复合薯片的可接受度先增加后减小,且2 h时最高。综上所述,选择烘干2 h 为复合薯片最佳烘干时间。

2.1.4 油炸温度对复合薯片色泽、含油量和可接受度的影响

油炸温度对复合薯片的色泽、含油量和可接受度的影响,如图4所示。由图4-a可知,随着油炸温度的增加,油炸后的枸杞复合薯片的a*b*值均呈现先增加后减小的趋势,L*值有逐渐降低的趋势,且均在80 ℃较高,这表明80 ℃油炸时,枸杞的红黄值最高,色泽更好。随着油炸温度升高,非酶促褐变速率增加,通过美拉德和焦糖化反应途径形成的黑素和糠醛衍生物的积累增多,导致复合薯片产生颜色变化[17]

a-色泽;b-含油量、可接受度

图4 油炸温度对复合薯片色泽、含油量和可接受度的影响
Fig.4 Effect of frying temperature on color and total oil and and acceptability of composite potato chips

由图4-b可知,随着油炸温度增加,油炸后的枸杞复合薯片表层油含量变化显著(P<0.05),当油炸温度在100 ℃时,表层油含量最小为7.38%;90 ℃时基油含量达到最小为7.59%:表层油和基油含量的共同影响,导致含油量先减后增,在80、90 ℃时最小且无显著差异(P>0.05)。油炸温度的增加有利于食物表面酥壳的形成,阻碍油的吸收,但油炸温度过高会导致食品表面形成的酥壳破裂,增加食物内部与油的接触及含油量[18]。枸杞复合薯片的可接受度在90 ℃时最高,且80 ℃次之。综上所述,选择80 ℃为复合薯片最佳油炸温度。

2.1.5 油炸时间对复合薯片色泽、含油量和可接受度的影响

油炸时间对复合薯片的色泽、含油量和可接受度的影响,如图5所示。由图5-a可知,随着油炸时间的延长,油炸后的枸杞复合薯片的L*b*均呈现先增加后减小的趋势,且都在3 min最大,a*值在5 min时显著降低,这表明枸杞复合薯片在油炸3 min时的红黄值最高,色泽更好。这可能是由于随着油炸时间的延长,美拉德反应产物增加,使复合薯片外观出现焦糊和发黑等不良现象,使其色泽变化[19]

a-色泽;b-含油量、可接受度

图5 油炸时间对复合薯片色泽、含油量和可接受度的影响
Fig.5 Effect of frying time on color and total oil content and carotenoid content of composite potato chips

由图5-b可知,随着油炸时间的延长,枸杞复合薯片的表层油含量呈先减小后增加的趋势,油炸3 min 时表层油含量最小为4.45%,与2 min时无显著差异;油炸1 min时基油含量最小为3.07%,这可能是由于油炸时间较短,油未完全渗入复合薯片内部;表层油和基油的含量共同影响含油量逐渐增加,且在1、2 min时较小,无显著差异(P>0.05)。以上结果表明,复合薯片油炸时间显著影响了复合薯片的含油量以及油的分布,且油炸时间越长,含油量越高[20]。同时,枸杞复合薯片的可接受度先增加后减小,且在油炸3 min时含量最高。综上所述,选择3 min 为复合薯片最佳油炸时间。

2.2 正交试验结果与分析

因为试验结果表明,随着烘干时间的延长,枸杞复合薯片的含油量呈单调递减趋势,该影响因素不具代表性,所以在单因素试验的基础上,固定烘干时间为2 h,选取对单因素试验结果影响较大的4个因素:枸杞粉粒度、枸杞粉添加量、油炸温度和油炸时间为自变量,综合指标值为因变量,采用4因素3水平正交试验,分析枸杞粉对复合薯片综合指标值的影响,正交试验结果与极差分析见表3。

表3 复合薯片综合指标值的正交试验结果与极差分析
Table 3 Results of orthogonal test extreme and variance analysis on the comprehensive index value of composite potato chips

A(枸杞粉粒度)/μmB(枸杞粉添加量)/%C(油炸温度)/℃D(油炸时间)/min含油量/%可接受度CI1111133.3818-7.692123222.65240.683132313.393611.304213335.1523-6.085222110.54115.256231224.62355.197312238.829-4.908321313.973912.519333124.2722-1.13K14.29-18.6710.016.42K214.3628.4421.650.97K36.4815.36-6.5417.74k11.43-6.223.342.14k24.799.487.220.32k32.165.12-2.185.91R3.3615.709.405.59最佳水平2223

枸杞复合薯片最佳配方比和复合薯片综合指标值的主要影响因素,如表3所示。影响复合薯片综合指标的因素依次为:B>C>D>A,即枸杞粉添加量>油炸温度>油炸时间>枸杞粉粒度。根据K值进行分析,枸杞复合薯片最优组合为A2B2C2D3,即枸杞粉粒度500 μm,枸杞粉添加量10%(质量分数),油炸温度为80 ℃,油炸时间4 min,由上述正交试验得到的最优组合进行验证试验,综合指标值为18.26。

枸杞复合薯片含油量方差分析(analysis of variance,ANOVA)结果,如表4所示。通过ANOVA及显著性分析,枸杞粉添加量(B)、油炸温度(C)和油炸时间(D)对复合薯片综合指标值影响极显著,枸杞粉粒度(A)影响不显著。

表4 复合薯片含油量 ANOVA结果
Table 4 Comprehensive index value ANOVA results of composite potato chips

源Ⅲ类平方和自由度均方FP显著性修正模型1 786.605a8223.32628.144<.001**截距210.5181210.51826.53<.001**A56.182228.0913.540.051B1 182.6762591.33874.522<.001**C401.3432200.67125.289<.001**D146.403273.2029.2250.002**误差142.832187.935总计2 139.95527修正后总计1 929.43727R2=0.926(调整后R2=0.893)

注:“**”表示差异极显著,P<0.01。

2.3 枸杞粉添加量对复合薯片结构的影响

2.3.1 复合薯片的孔隙率

枸杞粉添加量对复合薯片孔隙率的影响如图6所示。最高点对应为复合薯片中孔分布最广的孔的直径。未添加枸杞粉的复合薯片孔隙主要分布在孔径小于100 nm和大于1 400 nm的孔隙,枸杞粉添加量在5%~15%(质量分数)时,孔径和孔隙数量均低于未添加样品,这表明枸杞粉与淀粉形成致密结构,减小复合薯片孔径和数量。随着枸杞粉添加量的增加,复合薯片孔径越小,孔隙量增大。枸杞粉添加量达到20%(质量分数)时,孔径小于100 nm和大于10 000 nm 的孔隙数量增加,可能是枸杞粉添加量的增加引起复合薯片裂缝增加。

图6 枸杞粉添加量对复合薯片孔隙率的影响
Fig.6 Effect of addition of Lycium barbarum L. powder on porosity of composite potato chips

综上所述,添加10%(质量分数)的枸杞粉时,小孔(小于100 nm)数量较多,大孔数量最少(大于1 400 nm),所以添加10%(质量分数)时基油含量和含油量最小,与2.1.2节中复合薯片基油含量和含油量的结果一致。

2.3.2 复合薯片的微观结构

枸杞粉添加量对复合薯片微观结构的影响如图7所示。复合薯片本身含有较为均匀的孔隙(红色箭头)和较小裂缝(黄色箭头),随着枸杞粉添加量的增加,枸杞复合薯片的孔隙逐渐减小,孔隙量增大,枸杞粉添加量达到20%(质量分数)时裂缝最大。这表明枸杞粉中的高纤维含量使枸杞复合薯片形成致密的结构,导致孔隙较小,但添加20%(质量分数)的枸杞粉导致复合薯片在油炸过程中大量水分无法扩散形成扩散通道,而加大复合薯片的裂缝,这解释了2.3.1节中复合薯片枸杞粉添加量为20%(质量分数)时,孔径增大的原因[7]

a-复合薯片边缘;b-复合薯片中心;1~5-枸杞粉添加量为0%、5%、10%、15%、20%(质量分数)的复合薯片

图7 不同复合薯片扫描电镜图
Fig.7 Scanning electron micrographs of different composite potato chips

2.4 枸杞粉添加量对复合薯片硬度的影响

枸杞粉添加量对复合薯片硬度的影响,如图8所示,随着枸杞粉的增加,复合薯片硬度显著上升,添加20%(质量分数)枸杞粉复合薯片硬度比未添加的显著增加了53.99%(P<0.05)。结合2.1.2节的感官评价结果,20%(质量分数)枸杞粉添加量的复合薯片接受度显著低于10%(质量分数)添加量的薯片,这可能与硬度的增加有关。从表观上看,不同枸杞粉添加量所制得的薯片在色泽和质地上存在明显差异,在低添加量时,薯片呈浅金黄色、表面略带枸杞粉特有的橙红色调,并保持油炸食品典型的油润光泽,当添加量为15%、20%(质量分数)时,整体颜色转为红褐色,可接受度较低。孔隙率与扫描电镜图结果进一步表明,枸杞粉的加入使复合薯片孔隙减小、数量增加,这与枸杞纤维和枸杞多糖有关[7,21]。薯片孔隙量增加不仅影响薯片的吸油性能,也可能间接导致硬度上升。综上所述,尽管适当提高硬度有助于复合薯片在贮运过程中保持形态完整,但过高的硬度会显著增加咀嚼难度,并伴随色泽加深、结构密实等表观变化,最终影响产品的感官接受度。

图8 枸杞粉添加量对复合薯片硬度的影响
Fig.8 Effect of addition of Lycium barbarum L.powder on hardness of composite potato chips

2.5 枸杞粉对复合薯片含水量和结合油含量的影响

对复合薯片而言,无论是复合薯片表层油还是基油,都只有部分和淀粉发生反应,为表明枸杞粉添加量对复合薯片中淀粉与油结合的影响,采用低场核磁检测复合薯片的1H质子信号,得到的自旋弛豫谱,如图9-a所示。弛豫谱的相对峰面积与水、油的比例成正比,通过低场核磁自旋弛豫谱分析枸杞粉对油炸枸杞复合薯片中含水量和结合油含量的影响,如图9-b所示。

由图9-a可知,所有复合薯片样品在T2中0.1~10 ms、1~10 ms、20~1 000 ms分别有1个连接峰,这3个峰分别代表结合水、弱结合水和结合油的质子信号,样品中结合水的峰面积大于弱结合水,不同枸杞粉添加量对复合薯片弱结合水的峰面积影响较小,表明复合薯片中的水主要以结合水存在,且添加量超过15%(质量分数)时,枸杞复合薯片的含水量显著增加(P<0.05),与未添加枸杞粉复合薯片相比,添加15%(质量分数)枸杞粉复合薯片含水量增加了8倍,这表明枸杞粉增加了复合薯片的含水量。这可能是由于随着枸杞粉的持水性高,随着枸杞粉添加量的增加,提高了枸杞复合薯片的水分含量[7]。枸杞粉添加量增加到10%(质量分数),结合油含量从7.06%减少到3.02%,当枸杞粉添加量大于10%(质量分数)时,复合薯片中结合油含量不再发生显著变化。这是由于油炸使淀粉颗粒从半晶态向非晶态转变,而枸杞粉的添加,其多糖导致淀粉向非晶态转变减少,进而降低淀粉中的直链淀粉与油结合,使淀粉结合油含量降低[22]。枸杞粉添加量的增加显著提升了油炸复合薯片的含水量,并有效抑制了复合薯片含油量和淀粉与油的结合作用,这一发现表明枸杞粉在抑制复合薯片含油量方面具有潜在的应用价值。

a-枸杞粉添加量对复合薯片弛豫谱的影响;b-复合薯片的含水量和结合油含量

图9 枸杞粉对复合薯片含水量和结合油含量的影响
Fig.9 The impact of Lycium barbarum L.powder on moisture content and bound oil content of composite potato chips

2.6 体外消化模拟

枸杞粉添加量对复合薯片中淀粉体外消化模拟的影响,如图10所示。随着枸杞粉添加量的增加,RDS和SDS含量逐渐降低,而RS含量显著升高(P<0.05)。这表明枸杞粉可降低淀粉的消化率,且枸杞粉对复合薯片消化的抑制作用具有浓度依赖性,这有助于控制餐后血糖的升高。这可能是由于枸杞粉阻碍了消化酶与淀粉分子的接触,降低酶的可及性,以及枸杞粉与酶结合位点的非竞争性结合影响酶的消化效果[23-24]

图10 枸杞粉添加量对复合薯片中淀粉体外消化的影响
Fig.10 Effect of Lycium barbarum L. powder addition on in vitro digestion of starch in composite potato chips

3 结论

本文研究枸杞粉对复合薯片品质特性的影响,结果表明,影响枸杞复合薯片综合指标值的主要因素为:枸杞粉添加量>油炸温度>油炸时间>枸杞粉粒度,最优组合为枸杞粉粒度500 μm,枸杞粉添加量10%(质量分数),油炸温度为80 ℃,油炸时间4 min,该条件下复合薯片综合指标值为18.26。在该工艺其他条件不变的情况下,随着枸杞粉添加量的增加,复合薯片的硬度、含水量、RS含量均呈现上升趋势(P<0.05),而结合油含量呈下降趋势,当枸杞粉添加量大于10%(质量分数)时,复合薯片中结合油的含量不再发生显著变化。微观结构和孔结构分析表明,随着枸杞粉添加量的增加,复合薯片孔隙量逐渐增加,孔径逐渐减小,微观结构更致密,这可能是导致复合薯片硬度增加、含油量减少的原因。枸杞粉有效改善了复合薯片的综合品质,为枸杞复合薯片产业化开发提供了理论支撑和技术指导。

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Effect of Lycium barbarum L.powder on preparation process and comprehensive quality of composite crisps

ZHANG Xiaoyan1, GAO Yiwei1, WANG Chao2, WANG Mengze1*,ZHANG Yan1, CAO Yudan1, HU Xin1

1(School of Food Science and Engineering, Ningxia University, Yinchuan 750021, China)2(Ningxia Office for the Promotion and Support of Township Enterprise Economy, Yinchuan 750000, China)

ABSTRACT In order to improve the quality and health characteristics of composite potato chips, Lycium barbarum L.powder was added to the composite potato chips to optimize the preparation process of composite potato chips, and the effect of Lycium barbarum L.powder addition on potato chips was analyzed from the physicochemical properties and microstructure of composite potato chips.The results showed that the primary and secondary factors affecting the composite index value of Lycium barbarum L.composite potato chips were the addition of Lycium barbarum L.powder>deep-frying time>deep-frying temperature>Lycium barbarum L.powder particle size, and the optimal combination of Lycium barbarum L.powder particle size 500 μm, Lycium barbarum L. powder addition of 10%, deep-frying temperature of 80 ℃, deep-frying time of 4 min, and the composite potato chips under this condition had composite index value of 18.26.It was further found that with the increase of Lycium barbarum L.powder addition, the hardness, water content and resistant starch content of the composite potato chips showed an increasing trend (P<0.05), and the bound oil content showed a decreasing trend, and when the addition amount exceeded 10%, the bound oil content tended to stabilize.In addition, microstructural analysis showed that the increase of Lycium barbarum L.powder made the potato chips more porous, the pore size decreased, and the structure was denser, which increased the hardness and decreased the oil content.This study provides a scientific basis for the industrial production of composite potato chips while also offering novel insights for developing new products with health-beneficial properties.

Key words composite potato chips; Lycium barbarum L.; starch; oil content; microstructure

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.044378

引用格式:张晓燕,高艺玮,王超,等.枸杞粉对复合薯片制备工艺及综合品质的影响[J].食品与发酵工业,2026,52(14):226-234;245.

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第一作者:硕士研究生(王梦泽副教授为通信作者,E-mail:wangmengze@nxu.edu.cn)

基金项目:宁夏回族自治区青年拔尖人才计划(030103032208)

收稿日期:2025-09-03,改回日期:2025-11-26