仿刺参微波真空干燥工艺的研究

张国琛，母刚，王隽冬，张倩

(大连海洋大学 机械与动力工程学院，辽宁 大连 116023)

海参富含多种生理活性物质，特别是所含的酸性黏多糖可以抑制恶性肿瘤的生长及转移[1-4]。目前,国内外市场海参产品仍然以干海参为主，当前海参的干燥方法主要是冷冻干燥和自然干燥[5-6]。冷冻干燥的海参质量较好，但生产成本高；自然干燥海参耗时长，卫生条件不易控制，含盐量高，严重影响了干制海参的质量[6-7]。因此，高效、节能型海参干燥方法的研究备受关注。

微波真空干燥技术是把微波干燥和真空干燥两项干燥技术结合起来,利用介电加热原理,使被加热物整体发热,同时在真空条件下湿物料所含水分的饱和温度(沸点)降低，使得物料可以在较低温度下快速干燥，同时较好地保存物料的营养成分及改善干制品的质量[8-9]。本研究中，作者采用微波真空干燥方法对仿刺参Apostichopusjaponicus(简称海参)进行干燥试验，探讨微波真空干燥主要工艺参数对海参干燥的影响，以期为这项新技术在海参干燥加工生产中的应用提供参考资料。

1 材料与方法

1.1 材料

试验用鲜活仿刺参取自大连市黑石礁海域。

主要仪器有MZ08S-1型微波真空实验炉(南京汇研微波系统工程有限公司生产，图1)、JA-MP1100B型精密电子天平、101A-3型电热鼓风烘干箱和S-HH.W21-600BS型恒温水浴箱。

1.2 方法

1.2.1 海参预处理工序 活海参去内脏→淡水清洗→盐水预煮→沥干→分级。选择个体质量为(10±2)g的海参进行试验。

1.2.2 干燥试验 利用单因素试验研究了各干燥参数对海参干燥速度和干燥品质的影响，试验设计见表1。

1.2.3 干燥曲线的测定[10]在进行干燥试验前，对经预处理的海参按照GBT14769—1993食品中水分的测定方法测定其初始含水量。在干燥试验中每隔10 min将海参从微波干燥箱中取出，快速检测海参质量的变化，计算海参湿基含水率随干燥时间变化的曲线，干燥终止含水率为10%±2%(湿基)。

1.2.4 海参物理及感官特性的检测及评定

1)收缩率。利用游标卡尺测定干燥前后海参体长的变化，然后计算收缩率r(%)[11]：

r=(D0-D)/D×100%，

式中：D0为干燥前海参的长度(mm)；D为干燥后海参的长度(mm)。

2)复水率。称量干参质量mg，将其浸泡于25 ℃恒温水中，每隔4 h捞出，沥干，记录质量mf，试验持续24 h。复水率Rf=(mf-mg)/mg。

图1 微波真空试验装置示意图Fig.1 Schematic diagram of vacuum microwave drying system

项目item微波功率密度/(W·g-1)microwave power densities真空度/MPadegrees of vacuum预煮水盐度/(g·L-1)initial salinity of cooking water试验水平level1.01.52.02.53.00.0870.0900.09380160240其它因素固定水平other level0.090 MPa80 g/L2 W/g80 g/L2 W/g0.090 MPa

3)感官特性。根据原有色泽、表面及形状保持情况进行评定。色泽呈黑色、表面光鲜、参刺完整、保持原有形状的为优；色泽呈褐色、参刺不完整、畸变的为差。

相同参数的试验重复两次，结果取其平均值。

2 结果与分析

2.1 微波真空干燥参数对海参干燥速度的影响

2.1.1 微波功率密度对海参干燥速度的影响 从图2-A可见：在海参初始含水率均为70%的情况下，当微波功率密度为3 W/g时，仅需70 min海参的含水率就达到8.7%；当微波功率密度分别降至2.5、2.0、1.5、1.0 W/g时，分别需要干燥100、110、140、160 min时才能达到相近的含水率。说明微波功率密度越大，完成干燥所需的时间越短。微波功率密度为1～3 W/g时，平均每增加0.5 W/g，干燥时间缩短22.5 min。

2.1.2 真空度对海参干燥速度的影响 从图2-B可见，随着真空度的提高，海参的干燥时间缩短。当真空度由0.087 MPa增加到0.090 MPa，干燥海参的含水率达到10%时，所需干燥时间由140 min降到130 min，但干燥速度增加的不明显。

2.1.3 预煮水盐度对海参干燥速度的影响 用盐度为80、160、240 g/L的开水预煮海参，初始含水率分别为72.58%、70.83%、68.99%。从图2-C可见，预煮水的盐度越低，海参的初始含水率越高，干燥速度越快。用盐度为80 g/L的水预煮的海参干燥110 min时，含水率达到9.45%；而用盐度分别为160、 240 g/L的水预煮的海参干燥120 min时，含水率分别达到10.92%、11.52%。这表明预煮水盐度增大到一定程度后，对海参干燥速度的影响可以忽略不计。

图2 不同微波功率密度(A)、真空度(B)和预煮水盐度(C)对海参含水率的影响Fig.2 Moisture curves of sea cucumber with different microwave power densities,degrees of vacuum,and initial salinities of cooking water

2.2 微波真空干燥参数对海参干燥品质的影响

2.2.1 微波功率密度对海参干燥品质的影响 从图3可见：当微波功率密度由1 W/g增加到2.5 W/g时，干燥海参的收缩率和复水率都呈上升趋势，但收缩率变化不大(上升5.02%)，复水率增加幅度较大(增加86.38%)；而微波功率密度从2.5 W/g增加到3 W/g时，干燥海参的收缩率下降8.11%，复水率下降35.96%。其原因是，微波功率密度越大，海参的失水速度越快，其收缩越快；当微波功率密度超过一定值后，海参表面的收缩速度快于内部收缩的速度，表面硬化变形阻碍了内部的收缩，形成了收缩率先升后降的结果。同样，微波功率密度过大会破坏海参组织间隙收缩的均匀性，导致复水率出现与收缩率一样的变化规律。

从表2可见：不同微波功率密度下产品感官质量的评价结果与上述情况相符，即微波功率密度低于2 W/g时，干燥海参的外观质量良好；当功率增大到2.5 W/g时，海参开始出现褐变鼓包现象，发生一定变形，刺尖部分出现焦糊和局部烧伤。

2.2.2 真空度对海参干燥品质的影响 从图3可见，随着真空度的增大，干燥海参的收缩率增大。当真空度达到0.093 MPa时，海参表面出现鼓包现象。这是由于真空度越大，水分蒸发越快，海参体壁的收缩就越快，但真空度过大时会导致海参的收缩不均匀。在真空度为0.087、0.090 MPa时，干燥海参的复水率相近，但均低于真空度为0.093 MPa时海参的复水率。这是由于高的真空度有助于多孔性的形成，从而使复水性提高[12]。

从表2可见，真空度为0.093 MPa时，干燥的海参出现形变、焦糊等现象，复水时参刺尖角发生轻度溃烂。这主要是因为真空度过大会破坏海参体壁组织结构，低压强下气体分子被电场电离，导致空气、水汽的击穿场强降低，而气体击穿现象最容易发生在微波馈能耦合口及场强集中的部位，参刺尖角被烧焦[13]。

2.2.3 预煮水盐度对海参干燥品质的影响 从图3可见：预煮水盐度越高，干燥海参的收缩率和复水率就越小。其原因是，预煮水盐度过高时，海参体内的含盐量增加，对海参的收缩起到一定的阻碍作用。虽然预煮水盐度较高会在一定程度上延长海参的保存时间，但海参干燥后体内的盐分会析出(表2)，对海参的外观质量影响非常大，且这种现象随着保存时间的延长会更加明显。但是用淡水预煮的海参不易保存，所以选择一个合适的预煮盐度对干燥海参来说非常必要。

图3 微波功率密度、真空度和预煮水盐度对海参收缩率和复水率的影响Fig.3 Influence of different microwave power densities, different degrees of vacuum，and initial salinities of cooking water on shrinkage rate and rehydration rate of sea cucumber

感官质量sensory quality 微波功率密度/(W·g-1)microwave power densities1.01.52.02.53.0真空度/MPadegrees of vacuum0.0870.0900.093预煮水盐度/(g·L-1)initial salinities of cooking water80160240颜色黑黑黑出现褐变鼓包黄褐黑黑出现褐变鼓包黑有盐析出有盐析出形状保持完好饱满完好饱满完好饱满较好较好完好饱满完好饱满较好有形变完好饱满较好较好烧伤情况无焦糊,参刺完整无焦糊,参刺完整无焦糊,参刺完整参刺及表面有焦糊参刺及表面有焦糊无焦糊,参刺完整无焦糊,参刺完整有焦糊,参刺不完整无焦糊,参刺完整无焦糊,参刺完整无焦糊,参刺完整

3 讨论

微波真空干燥是海参干制的良好方式。本试验条件下可在70～120 min内完成干燥，干燥速度快，干燥后的海参品质良好，这与孙妍等[14]对日本刺参进行的微波真空干燥结果相同。而在参数控制良好的条件下，海参的真空冷冻干燥时间需在18 h以上[5]。

微波功率密度对干燥海参的速度有明显的影响，功率密度越大，干燥速度越快，干燥时间明显缩短，在本试验条件下，微波功率为1～3 W/g时，功率密度平均每增加0.5 W/g，干燥时间平均缩短22.5 min。但就海参干品的品质而言，当微波功率达到2.5 W/g时即出现褐变鼓包等现象，海参的品质下降，所以干燥海参时微波功率密度应在2.5 W/g以下。

真空度对海参的干燥速度和品质有一定影响，提高真空度可缩短海参干燥的时间，但不明显；增加真空度会提高复水率，但易出现形变、焦糊等现象，同时高的真空度增加了能耗和微波击穿放电的可能性。本试验中，在真空度为0.090 MPa下干燥的海参其收缩率及复水率均较好，且干燥时间较短。

预煮水盐度不同对海参的初始含水率有一定影响。预煮水盐度越高，海参的初始含水率越低，但干燥速度越慢。当预煮水盐度≥160 g/L时，海参干品会出现盐析现象，从而影响海参的感官质量。

结合干燥速度及海参干品的感官质量，确定本试验条件下用微波真空干燥海参的最佳工艺参数为：微波功率密度2 W/g、真空度0.090 MPa、预煮水盐度80 g/L。在此工艺下干燥的海参色泽和形状保持完好，收缩率较低(32.20%)，复水率较高(266.32%)，且干燥时间仅为110 min。

参考文献：

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