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。
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）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。
如表2所示，功能性成分的种类和添加量会影响外裹糊的黏度，从而改变外裹糊鱼糜块的裹糊率，裹糊率是影响油炸外裹糊食品品质的主要的因素。相同添加量下，黏度和裹糊率依次为大豆纤维＞苹果纤维＞小麦麸纤维，与水分吸附等温线趋势相同。随着添加量的增加，3 种外裹糊的黏度均非常明显升高（P＜0.05），裹糊率呈现先升高后降低的趋势，当添加8%苹果纤维、6%大豆纤维和12%小麦麸纤维时，裹糊率均达到最大。随着添加量增加，尽管外裹糊的黏度不断升高，但3 种膳食纤维组的裹糊率均在达到最大后开始降低，这可能与外裹糊的流变性能改变有关，外裹糊从牛顿流体转变为非牛顿流体，鱼糜块裹上糊后，外层的糊失去流动性并只保留流体的静态黏度，裹糊较少且分布不均匀，外裹糊对面包糠的黏附能力减小，因此导致裹糊率降低。
从图2A、B可知，4 种外裹糊的黏弹性特征曲线 ℃， 储能模量（ G’ ）、损耗模量（ G”）均缓慢降低，29～60 ℃，G’ 和G” 快速升高，当扫描温度超过60 ℃，G’ 和G” 基本保持不变。在0～60 ℃，大豆纤维组外裹糊的G’ 和G” 最高，其次为苹果纤维组、小麦麸纤维组和对照，这与1 中外裹糊黏度的讨论结果一致。本模式外裹糊黏性特征的增强源于小麦淀粉的溶胀和破裂，随着温度上升，溶胀的淀粉颗粒能以填充物的形式填充在谷蛋白的网状结构中，促进分子之间的交联反应并形成弹性凝胶，这进一步导致G’ 和G” 持续升高，外裹糊的G’ 与形成凝胶的强度呈正相关。本研究中添加膳食纤维能明显地增加外裹糊的G’，则外裹糊的稳定性及凝胶的强度得到增强，可以有明显效果地抑制油炸过程中水分的损失和油脂的渗透。大豆纤维组的G’ 值始终最高，这与本研究预实验中大豆纤维组较佳的减油结果一致（数据未显示）。
从图2A、B能够准确的看出，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 ℃，表明添加膳食纤维可以在一定程度上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” 继续明显地增加，表明淀粉的溶胀和糊化仍在继续，外裹糊没形成稳定的凝胶。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。
图2C中tanδ的变化印证了上述讨论。对照的 损耗角正切值（ tanδ）在0～52 ℃始终大于1，外裹糊的黏性特征占主导，并未形成凝胶。当温度继续升高至55 ℃附近，tanδ接近于1，之后减小，逐渐形成淀粉-蛋白质凝胶。而添加膳食纤维的3 组外裹糊在起始加热阶段即达到tanδ＜1，弹性特征占主导，呈现出软凝胶的性质。在30～45 ℃范围内小麦淀粉大量溶胀，外裹糊整体的黏性出现非常明显的上升，之后tanδ迅速下降，弹性特征远大于黏性特征，外裹糊形成结构稳定的弹性凝胶层。从图2C能够准确的看出，在温度高于45 ℃，tanδ迅速下降阶段，大豆纤维组最先达到tanδ＜1的状态，其次是苹果纤维、小麦麸纤维组和对照。这说明大豆纤维组的外裹糊能最早形成淀粉-蛋白质凝胶保护层，有效抑制水分的蒸发和油脂的渗透。当温度大于60 ℃，添加膳食纤维的3 组外裹糊的tanδ已保持不变，形成了稳定的凝胶，而对照的tanδ又进一步上升，这说明对照形成的弹性凝胶不如膳食纤维组稳定，对照的弹性特征减弱，可能由于对照形成的弱凝胶被破坏。图2对照曲线的斜率始终最大，受温度的影响剧烈，外裹糊不稳定且容易发生性质突变，也可能由上述原因导致。
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，提高外裹糊的耐热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。
与对照相比，3 种膳食纤维组蛋白质峰的To 、Tp 和Tc 均非常明显升高，ΔH降低。其中大豆纤维组谷蛋白的变性温度最高，ΔH最低，其次是苹果纤维组和小麦麸纤维组。是因为加入膳食纤维后，膳食纤维与谷蛋白竞争水分，谷蛋白未能达到充分的水合状态，延缓了谷蛋白的热变性。此外，溶胀的淀粉颗粒及膳食纤维可以与谷蛋白形成复合物，提高谷蛋白凝胶稳定性。这些结果论证了前面对外裹糊流变性能的探讨，证明了添加膳食纤维能促进淀粉糊化，加快淀粉和谷蛋白凝胶的形成，增强凝胶的强度及外裹糊体系的稳定性。
如图3所示，4 组外壳 的微商热重（DTG）曲 线 ℃左右出现了一个小峰，说明外壳开始失水，之后质量损失速率迅速增加。在第1阶段，苹果纤维组（284 ℃）和大豆纤维组（286 ℃）外壳的最大质量损失速率对应的温度均高于对照（282 ℃），这是因为苹果纤维和大豆纤维增强外裹糊对水分的束缚，提高了外壳的耐热性。在4 种类型的外壳中，大豆纤维组外壳水分损失速度最慢，这是由于大豆纤维的水分结合能力最强。随着加热的进行，第2阶段发生谷蛋白的解聚和淀粉降解，导致淀粉-谷蛋白凝胶质量的损失。第2阶段大豆纤维组最大质量损失速率对应的温度最高（379 ℃），其次是苹果纤维组（371 ℃）、小麦麸纤维组（368 ℃）和对照（364 ℃），这表明添加膳食纤维增加了外壳的耐热性，外壳的热稳定顺序为大豆纤维组＞苹果纤维组＞小麦麸纤维组＞对照。外壳的耐热性受分子内部基团化学键能的影响，与形成外壳的各分子间相互作用有关。说明大豆纤维与小麦淀粉、谷蛋白的相互作用最强，在油炸过程中形成的凝胶强度最高，不易分解，抑制了水分的蒸发和油脂的渗透。这进一步论证了上述对外裹糊特性的讨论。
如图4所示，峰面积代表不同状态的水分含量，3 个峰的峰面积从左到右分别表示为S21、S22和S23，不同状态水从左到右分别表示为T21、T21和T23。其中第1个峰T21（0.01～1 ms）表示深层结合水，主要是与小麦淀粉或谷蛋白紧密结合的水；第2个峰T21（1～10 ms）是直接与强结合水以氢键结合、间接与大分子结合的弱结合水层，比T21流动性大，这部分水结合于小麦淀粉、蛋白质等大分子之间，为多分子层水；T23（100～1000 ms）表示自由水，分子流动性较强。图中3 个峰的面积反映了不同状态水分的含量及变化。
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。这些根据结果得出，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。
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能够准确的看出，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。
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，提高了外裹糊的耐热性，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”、耐热性及油炸后形成外壳的稳定性最高。大豆纤维最大限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。