真空微波干燥与真空冷冻干燥对鱼糜干制品质量的影响

阙婷婷，张佳琪，张 慧，郑家闻，胡庆兰，任西营，胡亚芹，*

(1.浙江大学食品与营养系，浙江杭州310058;2.浙江树人大学，浙江杭州310015)

鱼糜制品是指将鱼肉绞碎后，添加2%～3%的食盐及其他配料，擂溃而成鱼浆，再制成各种形状，并经蒸、煮、油炸、焙烤或烘干热处理，加工成为鱼圆、鱼糕、鱼香肠、鱼卷、鱼面等各类有弹性的熟食品，是一种高蛋白质、低胆固醇的制品。同时与谷类配，可以弥补单纯植物性蛋白质氨基酸组成的缺陷，使摄食的营养成分更齐全［1］。通常，高品质的鱼糜制品水分含量为75%～80%，蛋白成分主要以鱼肉肌原纤维中水不溶性蛋白为主［2-3］，属于高水分、高蛋白的平衡体系，而这一体系极易受细菌感染腐败变质，也极易被鱼糜制品内含的蛋白水解酶破坏结构而失去其特有的黏弹性［4］。因此，如何延长鱼糜制品的货架期显得尤为重要。低温保藏和脱水干燥是两种传统的保鲜方法，前者虽然能够延长产品的货架期，但是冻藏过程中产生的冰晶会严重损害鱼糜制品的品质［5-7］。近年来随着生活节奏的加快，对方便食品的需求日益增大，运用现代加工技术对鱼糜制品进行脱水，开发新型鱼糜方便食品，以适应现代快节奏的社会生活方式，方便消费，可以进一步提高鱼糜行业的经济和社会效益。本文以鱼糜面为实验原料，研究真空冷冻干燥、热风干燥、真空微波干燥技术对鱼糜制品干燥效果的影响，并对相应工艺条件进行优化，为实际应用奠定理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

冷冻鱼面 象山南方水产食品有限公司提供，主料为黄花鱼鱼糜、木薯淀粉等。

Freezon 6Plus真空冷冻干燥机 美国LABCONCO公司;全自动色差计SC-80 北京康光仪器有限公司;DHS20A卤素快速水分测定仪 上海精密科学仪器有限公司;PH070A型烘箱 上海一恒科技有限公司;WZD2S真空微波装置 南京三乐微波技术发展有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 原料预处理 将原料鱼糜面整理成一定厚度的圆形面饼状，-80℃条件下冻藏备用。

1.2.2 真空冷冻干燥 按真空冷冻干燥仪器的真空度范围分别设定0、77、165Pa三个不同的真空度;在预实验的结果基础上，分别设定干燥时间为6、10、17、20、26h。

1.2.3 热风干燥 将解冻后的鱼糜面平铺放入烘箱中进行干燥。烘箱的温度设定为150℃，以样品厚度(1、2.5cm)和烘干时间(15、20、25、30min)为参数进行实验。

1.2.4 真空微波干燥 将解冻后的鱼糜面平铺放入样品托盘中。以微波功率(500、900、1300W)、真空度(-70、-80、-90kPa)、干燥时间(20、30、40min)和投料量(50、100、150g)为因素，以样品色度、复水比、复水率、WAI、WSI为测量指标，进行4因素3水平正交实验。正交实验因素水平表如表1。

表1 正交实验因素水平表Table 1 The factors and levels of orthogonal design

1.2.5 复水性能测定［8-9］准确称取成品MA置烧杯中，加入5倍的沸水并立即加盖，复水5min后，纱布沥干，并用吸水纸吸干表面水分，称重MB。复水性能通过两个指标来衡量，一个是鱼面吸水前后质量比(复水比)，即以MB/MA表示，另一个是鱼面吸收的水分与吸水前鱼面质量比(复水率):(MB-MA)/MA。

1.2.6 吸水指数(WAI)和水溶解指数(WSI)测定这两个指数是国际上通用的对于冻干制品吸水及持水能力的评判指标［10］。取干燥后的样品 Ma(约0.1g)溶解于15mL装有10mL蒸馏水的离心管中，在25℃水浴中，用漩涡振荡器间歇振荡1h，后于3000r离心15min，上清液烘干测固定物的质量为Mb，沉淀物干燥后测其质量为Mc，计算WAI，WSI。

1.2.7 色度测定 使用全自动色差计以标准白板校色，平行测定5个样品，所得数据采用Hunter白度计算方法［11-12］。计算公式为:

表2 色度随样品厚度的变化Table 2 Effect of thickness on the color of FD products

其中，L*表示明度;a*和b*表示色度;a*正值表示偏红，负值表示偏绿;b*正值表示偏黄，负值表示偏蓝。

2 结果与分析

2.1 真空冷冻干燥

2.1.1 样品厚度对真空冷冻干燥制品性能的影响

2.1.1.1 样品厚度对制品色度及水分含量的影响从表2中可以看出，样品厚度对于冻干制品的白度值和色彩角影响不大，但冻干后样品的水分含量却有明显差异，即样品越厚，冻干后的水分含量越大(如图2)，样品3和4的水分含量甚至超过了干燥制品最高含水量12%的技术指标，表明冻干效果随着样品厚度的增加而降低。

图2 样品厚度对冻干制品水分含量的影响Fig.2 Effect of thickness on the moisture content of FD products

2.1.1.2 样品厚度对制品复水性能的影响 吸水指数(water absorption index，WAI)是国际通用的吸水及持水能力的评价指标，在本研究中用于反映鱼面在干燥脱水之后重新吸水的能力及持水性，同时也可以从另一侧面反应复水性能。水溶解指数(water solubility index，WSI)是反映干制品重新复水后，在水相中溶解的固态物质占干制品的比例。

由于本实验对鱼糜速食面的技术指标要求终产品的水分含量在12%以下，而由图2可知，样品3和4的水分含量显然超过了12%，因此已失去了研究意义。而进一步对样品1、2进行复水性能以及WSI/WAI的测定，结果见表3。从表3数据分析可知，两个样品冻干后的复水性能都很好，复水率均超过了300%，复水比超过3倍，而样品2即厚度为4.79cm的样品复水性能又稍优于样品1。

2.1.2 真空度对真空冷冻干燥制品的性能的影响 真空冷冻干燥是在高真空状态下，利用升华原

理，使预先冻结的物料中的水分直接以冰态升华为水蒸气，从而达到冷冻干燥的目的［13-14］。因此，较高真空度是保证样品干燥效果的重要条件。从表4可以看出，真空度对样品色泽的影响不大，但相对来说，在0Pa下的白度值略高。从样品冻干后的水分含量看(图3)，随着真空度的增大，其水分含量逐渐降低，到0Pa时，冻干样品中的水分含量只有4.03%，已低于5%的常温保藏指标，干燥效果明显。从WAI值来看，持水能力基本相近，都在5.0～6.0之间;而WSI值表明，随着真空度的增大，其值逐渐降低，即面条中可溶性固形物的损失减小，从而面的质量也随着提高。因此，真空度越大，干燥的效果越好，本实验中0Pa下得到的样品干燥效果最佳。

表3 样品厚度对冻干制品复水性能、WSI及WAI的影响Table 3 Effect of thickness on the water recovery ability，WAI and WSI

表4 真空度对冻干制品各项指标的影响Table 4 Effect of vacuum value on the index of freeze-drying products

图3 不同真空度条件下干燥所得鱼面物性值Fig.3 Effect of vacuum value on the index of freeze-drying products

2.1.3 真空冷冻干燥时间对于鱼糜面性能的影响以 0Pa 为参数，分别干燥6、10、17、20、26h，检测样品冻干性能。

表5中显示了白度值和色彩角随着冻干时间的延长变化的情况。随着干燥时间的延长，白度值有了明显的增大，而色彩角变化不大，这表明冻干后样品的色调还是和原样属于同一个色调系，但是其面条的颜色更加洁白，感官更佳。同时，随着干燥时间的延长，复水比和WAI都有略微上升的趋势，而WSI有了比较明显的下降趋势(如图4)，即冻干面条的复水性能及其可溶性固形物的保持能力都随着干燥时间的延长而有了提高，从而鱼面的质量也随之提高。此外，样品的水分含量一直呈下降趋势(如图5)，直到26h之后才达到制品指标12%以下。因此可以推断在20～26h之间，冻干样品进入解析过程，结合水开始缓慢进入升华阶段。根据冻干原理，这个时间段的过程非常重要，若样品过早取出，易进入物性破坏状态，不利于样品保存。所以未经预脱水处理的样品应冻干处理26h以上。

图4 冻干时间对制品物性的影响Fig.4 Effect of FD time on the moisture content of products

图5 冻干时间对制品水分含量的影响Fig.5 Effect of FD time on the moisture content of products

表5 冻干时间对冻干制品色泽的影响Table 5 Effect of drying time on the chromaticity of freeze-dried products

2.2 热风干燥

热风干燥在实际生产上具有广泛的用途，本研究将烘干温度设置为150℃，实验测得各组数据见表6。

图6 烘干时间对制品水分含量的影响Fig.6 Effect of drying time on the moisture content of hot-air-dried products

表6中显示了不同厚度的样品的白度值和色彩角随着干燥时间的延长变化的情况。两种不同厚度的样品随着干燥时间的延长白度值均下降;1cm厚的样品色彩角随着时间的延长逐渐减小，但2.5cm厚的样品则逐渐增大。

表6 烘干时间对烘干制品色度的影响Table 6 Effect of drying time on the color of the dried products

在水分含量方面(图6)，两种样品随着时间的延长，水分含量均逐渐降低，但是1cm厚度的样品水分含量明显比2.5cm厚的样品水分含量降得快，到25min时，烘干样品水分含量已降为11.84%，达到了方便面水分含量12%的保藏指标，而后者在30min后水分含量依然高于12%，而此时的鱼糜面不仅发生了严重的褐变，而且上下层水分含量分布不均匀，上层较干，中下层水分含量较高。因而热风干燥只宜单层烘干，不适合复层烘干。

进一步对干燥后1cm厚度的鱼糜面进行复水性能及持水性能进行研究，结果如表7所示，随着干燥时间的延长，样品的复水率、复水比均有略微增大，而WAI、WSI均略微下降，但变化都不明显。但是相对于真空冷冻干燥来说，不论是干燥后样品的白度、色度，还是复水性能，水分含量等方面均不是很理想。

表7 150℃热风干燥对制品复水性能、WSI及WAI的影响Table 7 Effect of hot air drying(150℃)on the water recovery，WSI and WAI

表8 正交实验设计表及数据处理Table 8 Orthogonal design and data processing

2.3 真空微波干燥

正交实验结果如表8所示。

从色泽上感官判断真空微波干燥样品略带微黄，虽然不如真空冷冻干燥色泽洁白，但是相比于热风干燥法得到的产品感官上依然属于令人愉悦的范围，能够被接受。样品白度和色彩角变化不大，所以真空微波干燥技术用于鱼面的干燥，色泽问题不是主要的影响因素。而从终产物水分含量角度考虑，样品3、4、6、7、8、9 都是符合本速食面的水分含量指标的样品，样品1、2、5则属于不合格产品。因此，正交实验析因、最优方案均须结合考虑水分含量指标，不合格产品的干燥条件不能成为优选方案。

表9 真空微波干燥所得制品色度和水分含量结果Table 9 Chromaticity and moisture content of the MD products

从正交表8中可以得到，对于不同的指标选出的优选方案略有不同，其中真空度和微波功率的大小对于不同指标来说，效果不完全一致，综合设备成本、能耗等考虑，真空度选择-80kPa，微波功率选择中间值900w。根据此优选方案进行验证实验(样品10、11、12)，结果表明，11 号样品，即微波功率 900w，真空度-80kPa，投料量为100g的条件下，干燥30min后色泽、复水率和复水比等均非常理想，吸水指数和水溶指数和干燥40min的样品无显著差异。两者最大的差别就在于干燥30min的制品水分含量比干燥40min样品略高，前者6%左右，后者为5%左右，均远低于方便面的指标12%。从产业化角度考虑，干燥30min更为有利，因而通过正交设计实验，得出最佳干燥条件为:微波功率900w，真空度-80kPa，投料量100g，干燥30min;可得到30g略多的干面饼，每两块面饼做成一个包装，与市售方便面普通包装相当。

3 讨论

从上述实验结果可以看出，从干燥速率上看，真空冷冻干燥法不如热风干燥和真空微波干燥法，但是从最终的干燥结果来看，不论是从产品的含水量，还是产品的复水比、吸水指数、水溶指数、色度等指标来看，真空冷冻干燥法优于其他两种方法。比如在水分含量方面，真空冷冻干燥法和真空微波法均能使产品的含水量降低到5%以下，水分含量越低，产品越容易保存，而热风干燥产品质量发生很大的变化;在复水比方面，真空冷冻干燥法高出热风干燥法2～4倍;在色度方面，真空冷冻干燥法几乎不改变产品的原有色度，冻干后颜色呈现均匀的乳白色，而真空微波干燥后的产品效果次之，热风干燥法得到的产品效果最差。

因此，从产品最终品质上来看，真空冷冻干燥无疑是最好的选择，但是在实际生产当中，不仅要考虑到产品品质，还要考虑生产成本，而真空冷冻干燥相对于其他干燥技术，耗时长，能耗比热风干燥高出4～8倍［15-16］，这也限制该技术在食品加工中的应用，目前主要用于高品质脱水食品中。

4 结论

随着人们工作和生活节奏的加快，方便食品开始成为首选［17］，与此同时，免油炸方便食品引起了人们越来越多的关注［18］。本研究中应用的三种干燥技术，均采用非油炸技术，生产出的鱼糜为原料的速食面产品各项指标均符合要求，并且效果较好。通过对所得产品中水分含量、WAI、WSI、白度值的测定，表明真空冷冻干燥效果最佳，其上述各个指标分别可达4.03%、5.60、18.66%、91.82;而热风干燥产品为11.84%、2.35、27.65%、72.54;真空微波干燥产品为6.16%、5.52、15.01%、80.24。因此真空冷冻干燥技术优于热风干燥法和真空微波干燥技术，用该法生产出的鱼糜速食面水分含量低，白度高，吸水指数高，水溶解指数低，复水性能极好，是集“天然，营养，安全，方便”于一身的新型高档方便食品。

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