伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究人员正在调查微波能量是否有助于生产吸油量更少且不失消费者所期望品质的炸薯条。他们的研究结果表明，将微波油炸与传统油炸相结合，可以缩短烹饪时间，限制吸油量，并且仍能创造出传统薯条特有的酥脆外皮和令人满意的口感。
在不牺牲风味的前提下制作更健康的薯条
“消费者想要健康食品，但在购买时，他们的渴望往往会占据主导地位。高含油量增加了风味，但也含有大量的能量和卡路里。我的研究团队研究油炸技术，旨在获得脂肪含量更低但在味道和口感上没有显著差异的产品，”首席研究员、伊利诺伊大学农业、消费者与环境科学学院食品科学与人类营养系食品工程教授帕万·辛格·塔卡尔说。
塔卡尔和FSHN（食品科学与人类营养系）的博士生亚什·沙阿在两篇新发表的论文中报告了他们的研究结果，探讨了用微波能量烹饪炸薯条时发生的物理变化。
在第一项研究中，伊利诺伊大学的研究人员与华盛顿州立大学的科学家合作，后者开发了一种专门的微波油炸锅。该设备既可以在2.45千兆赫兹（类似于普通微波炉）下运行，也可以在5.8千兆赫兹下运行。
千兆赫兹是用于描述电磁波频率的单位。不同的微波频率会影响能量穿过食物的方式以及烹饪过程中水分子反应的速度。
追踪薯条内部发生的变化
研究人员清洗并去皮土豆，然后将其切成条。随后，这些薯条经过烫漂、加盐，并在加热至180摄氏度的豆油中进行油炸。
烫漂是指将食物短暂暴露于热水或蒸汽中。对于土豆，这一步可以开始软化组织，并有助于为油炸准备表面。
在烹饪过程中和烹饪后，团队测量了温度、内部压力、体积、质地、水分和含油量。这些测量有助于揭示水分是如何从土豆中逸出的，以及油是如何进入其留下的空隙的。
塔卡尔表示，油炸过程中的一个核心挑战是防止油在烹饪过程中和烹饪刚结束时进入食物。
在油炸开始时，土豆内部微小的孔隙仍然充满水分，几乎没有给油留下空间。然而，随着土豆升温，水分转化为蒸汽并逸出。空隙开始形成，负压会将油吸入土豆中。
“想象一下饮料里的吸管。如果你往吸管里吹气，就会产生正压，任何液体都会被推出。但如果你吸吸管，液体就会向上移动。现在想象食品材料里有大量微小的吸管。当存在正压时，油会留在外面。但如果存在负压，油就开始进入，”塔卡尔解释道。
为何压力决定吸油量
研究人员发现，多达90%的油炸过程是在食物处于负压状态下进行的。这产生了一种持久的吸力效应，使油能够进入新张开的孔隙。
一个更有效的油炸过程应该让土豆内部在更长时间内保持正压，并减少处于负压状态的时间。这可以限制被吸入食物中的油量。
微波能量可以通过加热整个土豆内部的水分来提供帮助，而不是仅仅依靠热量从表面向内传递。当水分子吸收微波能量时，它们运动得更快，并产生额外的蒸汽。这些蒸汽提高了食物内部的压力，使油更难进入。
“当我们在传统烤箱中加热东西时，热量是从外向内传递的，但微波炉是从内向外加热，因为微波穿透材料内部的各个地方。微波使水分子振荡，导致更多蒸汽形成，从而将压力分布向正压方向推移。微波产生的更高压力有助于减少油的渗透，”塔卡尔说。
微波油炸缩短烹饪时间并减少吸油量
除了实验室测试，研究人员还使用数学建模更详细地检查油炸过程。计算机模型使他们能够探索不同变量如何相互作用，并预测在每次实验中难以直接测量的变化。
团队比较了在2.45 GHz、5.8 GHz和传统条件下油炸过程中的温度、压力、体积、质地、水分和吸油量。
在实验和模拟中，微波油炸使水分更快地从土豆中排出。它还缩短了总烹饪时间，并降低了薯条的吸油量。
然而，仅靠微波油炸并不能产生理想的质地。仅用微波能量烹饪的薯条往往保持柔软，无法形成消费者期望的酥脆表面。
“然而，如果你只使用微波油炸，你会得到湿软的食物。要获得酥脆的质地和味道，你需要传统加热。因此，我们建议将这两种方法结合在同一个装置中。传统加热保持酥脆感，而微波加热降低吸油量，”塔卡尔说。
混合油炸锅可集两种方法之所长
该拟议系统将利用传统油炸使表面褐变并产生酥脆感，同时利用微波能量加速水分去除并帮助防止过量的油进入土豆。
这种组合方法可以让制造商生产出含油量更低的薯条，同时保留使油炸食品具有吸引力的风味和质地。更快的烹饪速度也可以提高生产效率。
研究人员指出，大型食品加工设施中使用的连续油炸锅可以进行改造，加入微波发生器。由于这些组件广泛可用且相对便宜，该系统在商业生产中可能具有经济可行性。
第一篇论文《传统油炸与微波油炸对炸薯条品质特性的影响》发表在《食品科学杂志》上。
第二篇论文《通过求解基于混合物理论的不饱和传输方程和电磁方程预测食品生物聚合物微波油炸过程中的质量变化》发表在《食品科学当前研究》上。
该研究由美国农业部国家食品与农业研究所资助（奖项编号 2020-67017-31194, ILLU-698-308 和 ILLU-698-926）。