油炸外裹糊食品是在肉类、蔬菜和海鲜等食物表面涂覆一层外裹糊并裹上面包糠油炸形成的一类风味食品,因具有风味宜人、口感酥脆的特点而风靡海内外。经常食用高油脂含量的油炸外裹糊食品会严重损害人体健康。一些研究表明,向外裹糊中添加蛋白质、非蛋白亲水胶体和膳食纤维等功能性成分,能促进油炸过程中淀粉糊化和蛋白质变性,产生凝胶障碍层,减少外壳孔隙的数量和大小,阻碍油炸外裹糊食品中水分的损失和油脂的吸收。
武汉轻工大学食品科学与工程学院的冯佳奇、陈季旺*、廖鄂等在前期研究的基础上,在模式外裹糊中分别添加8%苹果纤维、6%大豆纤维和12%小麦麸纤维,制作油炸外裹糊鲢鱼鱼糜块,测定膳食纤维、小麦淀粉和谷蛋白的水分吸附等温线,外裹糊鱼糜块的裹糊率,外裹糊的黏度、流变性能、热力学特性,以及外壳的热重(TG)特性、油炸外裹糊鱼糜块的水分状态并观测其油脂渗透,探讨膳食纤维对外裹糊特性及油炸外裹糊鱼糜块油脂渗透的影响,旨在为低脂油炸外裹糊食品的规模化生产提供科学指导。
1 水分吸附等温线、外裹糊的黏度及外裹糊鱼糜块的裹糊率
如图1所示,在20 ℃下,5 种物料的平衡含水率在低水分活度(aw)区间(0.04~0.15)增加较快,等温线斜率较大,在中aw区间(0.15~0.56)增加速率减缓,等温线较平坦,而在高aw区间(0.56~0.88)增加速率又变快,且高aw区间平衡含水率的增长速率随aw的增加不断增大,等温线斜率最大。这表明这些物料的吸附等温线具有II型等温线的特征,形状为反“S”型。等温线区间II(aw为0.15~0.75)的水为多分子层结合水,能与蛋白质分子中的酰氨基、巯基和淀粉、纤维素分子中的羟基以氢键结合。温度和aw一定时,物料在等温线区间II的平衡含水率反映其水分结合能力。因此,5 种物料的水分结合能力大小关系为小麦淀粉>大豆纤维>苹果纤维>小麦麸纤维>谷蛋白。
2 外裹糊的流变性能
从图2A、B可以看出,对照外裹糊的G’ 和G” 在40 ℃左右开始显著上升,这表明淀粉颗粒开始大规模溶胀,而苹果纤维、大豆纤维和小麦麸纤维将此温度分别降低至34、30 ℃和29 ℃,表明添加膳食纤维能够促进淀粉的溶胀和糊化,使溶胀的淀粉更快填充入谷蛋白网络结构中,增强形成凝胶的强度。
当温度超过60 ℃时,添加膳食纤维组的G’ 均保持不变且高于对照,G” 略微下降,这表明加热过程中形成的弹性凝胶已经趋于稳定且凝胶强度增强,在油炸过程中不易受到破坏,能够有效抑制油脂的渗透。而对照的G” 继续显著增加,表明淀粉的溶胀和糊化仍在继续,外裹糊没有形成稳定的凝胶。对照的弹性特征趋于稳定而黏性特征持续增加,更不利于后续弹性凝胶的生成。
如表3所示,淀粉峰的ΔH代表淀粉氢键破坏,使其从结晶态转化为可溶态吸收的能量;蛋白质峰的ΔH表示蛋白质结构展开,分子间聚集形成新键吸收的能量。与对照的淀粉峰(To 57.8 ℃、Tp 63.1 ℃、Tc 85.4 ℃,ΔH 1.92 J/g)相比,添加3 种膳食纤维均降低了小麦淀粉糊化的温度,缩短了小麦淀粉糊化的过程,降低了小麦淀粉从结晶态转化为熔融态所吸收的能量,其中添加大豆纤维的效果最显著,其次为苹果纤维、小麦麸纤维。这是因为不溶性膳食纤维在模式外裹糊中竞争结合水,导致水分在淀粉基质内分布不均匀,淀粉颗粒在加热过程中破裂,从而释放更多数量的支链淀粉,促进了淀粉由结晶态向熔融态的转变,因此在加热过程中只需要吸收少量的能量即可达到糊化后的熔融态。同时由于该过程吸收的能量减少,淀粉的稳定性得到提高。此外,不溶性膳食纤维可以与浸出的直链淀粉在疏水区域相互作用,并通过氢键和范德华力与支链淀粉侧链结合,形成不溶性膳食纤维-淀粉复合物,提高外裹糊的热稳定性和抗物理剪切能力。小麦麸纤维组的To出现了高于对照To的现象,这可能是小麦麸纤维中不溶性成分的比例(51.7%)明显低于大豆纤维(62.4%)和苹果纤维(67.4%),其中不溶性成分破坏淀粉基质的作用较弱,相对较多的可溶性成分抑制了淀粉的溶胀。
4 外壳的TG特性
5 外壳和鱼肉的水分状态
由图4A可知,3 种膳食纤维组外壳的S21、S21和S23均比对照有显著增加,其中大豆纤维组和苹果纤维组的S21含量接近且都大于小麦麸纤维组和对照。这表明大豆纤维和苹果纤维能显著促进深层结合水的生成。3 种膳食纤维组外壳的S22接近且均显著大于对照,小麦麸纤维组的S23最大,且大豆纤维组和苹果纤维组的弛豫时间小于小麦麸纤维组,则小麦麸纤维组的自由水含量较高。这些结果表明,添加膳食纤维能降低外壳中水分的自由度,减少水分的蒸发,大豆纤维组的深层结合水最多,油炸过程中产生的凝胶最致密,最有效地抑制水分的蒸发和油脂的渗透。由图4B可知,除大豆纤维组的S22略高,其他鱼肉峰的弛豫时间和峰面积无显著差异(P>0.05)。这表明添加膳食纤维对鱼肉的水分含量和状态均无显著影响,进一步说明油炸外裹糊鱼糜块的油脂含量变化主要集中于外壳。
6 油炸外裹糊鲢鱼鱼糜块的油脂渗透
苏丹红B呈红色,能均匀地分散在油脂中,通过观察染色图可以直观判断油炸外裹糊鱼糜块的油脂渗透情况。从图5可以看出,油炸外裹糊鱼糜块的红色部分主要分布于外壳及外壳与鱼肉的交界处,说明油炸过程中,油脂主要渗透到外壳及内部鱼肉的表面,较少油脂渗入鱼肉。
对照的外壳与鱼肉边界较模糊,染色油渗入的幅度较宽,颜色较深,外壳结构散乱。这是因为小麦淀粉和谷蛋白组成的模式外裹糊形成的凝胶层较弱,油炸过程中水分蒸发,导致外壳形成散乱的孔隙,油脂大量渗入。与对照相比,3 种膳食纤维组的油脂渗入幅度变窄,外壳与鱼肉边界更清晰。其中大豆纤维组的油脂渗入幅度最窄,外壳结构整齐,外壳与鱼肉间形成了明显的凝胶层,凝胶层清晰地将红色的外壳和白色的鱼肉阻隔。大豆纤维组形成了最致密的凝胶层,减小了外壳形成的孔隙,有效地抑制了水分的蒸发和油脂的渗透。4 组油炸外裹糊鱼糜块的油脂渗透程度为大豆纤维组<苹果纤维组<小麦麸纤维组<对照,该结果进一步验证了膳食纤维通过改善外裹糊特性抑制油脂的渗透。
结 论
添加3 种膳食纤维均增强了外裹糊的水分结合能力,促进外裹糊中溶胀的小麦淀粉填充谷蛋白网络结构并形成凝胶层,提高了外裹糊的热稳定性,增强了深度油炸过程形成的淀粉和谷蛋白凝胶的强度,最终抑制了油炸外裹糊鲢鱼鱼糜块的油脂渗透。
大豆纤维组的水分结合能力最强,凝胶形成速度最快,外裹糊的G’、G”、热稳定性及油炸后形成外壳的稳定性最高。大豆纤维最大程度促进了外壳的自由水向结合水转化,通过生成纤维-小麦淀粉复合物和纤维-谷蛋白复合物,形成最紧密的凝胶层,使油炸外裹糊鲢鱼鱼糜块外壳的结构完整,外壳与鱼肉界限清晰,油脂渗透减少。该研究结果可为低脂油炸外裹糊食品的规模化生产提供科学指导。
作者简介
冯佳奇,武汉轻工大学食品科学与工程学院硕士,研究方向为国家自然科学基金面上项目(32072249)-《多糖/蛋白质相互作用抑制外裹糊鱼块深度油炸过程油脂渗透的机制》,参与国家自然科学基金面上项目(31471612):“外裹糊鱼块深度油炸过程中的传质与调控机制研究”、湖北省农业科技成果转化资金项目(2018ABB1553):“低脂油炸外裹糊鱼制品生产工艺中试”。
发表学术论文7篇,会议论文2 篇,其中以第一作者身份发表SCI论文2 篇,EI论文2 篇,并两次于大会研究生论坛做口头汇报获优秀报告奖。
本文《膳食纤维对外裹糊特性及油炸外裹糊鲢鱼鱼糜块油脂渗透的影响》来源于《食品科学》2023年44卷第16期34-41页,作者:冯佳奇,陈季旺*,廖鄂,彭利娟,夏文水。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20221006-040。
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