半干鸭肉粒热风与微波联合干燥工艺研究

孙 卓 王勤志 滕建文 韦保耀

SUN Zhuo WANG Qin－zhi TENG Jian－wenWEI Bao－yao

（广西大学轻工与食品工程学院，广西 南宁 530004）

（College of Light Industry and Food Engineering，Guangxi University，Nanning，Guangxi 530004，China）

鸭肉营养价值高，可食用部分的蛋白质含量约为16%～25%，脂肪含量约为7.5%，且多为不饱和脂肪酸和低碳饱和脂肪酸。此外鸭肉还含有较高的B族维生素，VE，及钾、铁、铜、锌等微量元素［1］。中国鸭肉产量居全球第一，但中国鸭肉深加工程度低，产品种类较少，存在大量原料无法消化，分割鸭销售困难等问题。

因为鸭肉富含不饱和脂肪酸，干燥过程会对产品的风味、色泽、质构、货架期等产品品质产生重要影响，所以选择合适的干燥工艺十分重要。目前，干燥鸭肉产品，主要采用传统的自然干燥和热风干燥［2］，热风干燥操作简单、成本较低，但存在干燥时间长、表面易结皮、脂肪氧化程度高等问题。微波干燥是一种新型的干燥技术，具有干燥速度快、热效率高、不破坏食品营养成分、兼具杀菌作用等优点，但成本较高［3，4］。热风与微波联合干燥不仅可缩短干燥时间，降低能耗，还可保证产品质量，成为近年来研究的热点，国内外已有不少研究将其应用于水果［5，6］、蔬菜［7，8］和水产品［9，10］的干燥脱水。本试验以单纯热风或微波干燥为对照，通过考察产品的色泽、质构和脂肪氧化状况，对热风－微波联合干燥鸭肉粒进行了干燥工艺优化研究，为半干鸭肉休闲食品的开发提供一定参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

冷冻鸭胸肉：山东太合食品有限公司；

食盐、白砂糖、白酒、味精、调和油、香料等：市售；

三氯乙酸：分析纯，天津市北方天医化学试剂厂；

2 －硫代巴比妥酸：分析纯，广东汕头市西陇化工厂。

1.2 仪器与设备

电热恒温鼓风干燥箱：DHG－9146A型，上海精宏实验设备有限公司；

微波炉：NN－S570 MFS型，上海松下微波炉有限公司；

电子天平：AL204型，上海梅特勒－托利多仪器公司；

色差仪：CM－3600d型，Konica Minolta日本仪器有限公司；

物性测定仪：TA.XTplus Texture Analyser型，英国Stable Micro System 公司；

可见分光光度计：722s型，上海精密科学仪器有限公司；

台式低速自动平衡离心机：TD－6型，长沙平凡仪器仪表有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 半干鸭肉粒制备工艺

鸭胸肉→解冻、清洗、修整→切粒（20 mm×15 mm×15 mm）→调味→真空滚揉→干燥→焙烤→真空包装→成品

1.3.2 干燥工艺 将预处理好的鸭肉粒先进行热风干燥，再进行微波干燥，至样品水分含量为（35±1）%时结束干燥。影响热风－微波联合干燥的因素有很多，如物料厚度、热风温度、热风速度、转换点含水量、微波功率等。考虑产品特性，在预试验的基础上选取影响较显著的3个因素：热风温度、物料转换点含水量、微波质量比功率为试验因素，以鸭肉粒品质指标和干燥速度为评价指标，进行正交试验，因素水平见表1。

表1 鸭肉粒热风－微波联合干燥工艺优化L 9（34）正交试验因素水平表Table 1 Factors and levels used in the orthogonal experiments L9（34）for hot air－microwave drying of duck particle

同时进行单因素试验，以单纯的热风干燥（温度40，50，60℃）以及单纯的微波干燥（微波质量比功率1，3，5 W／g）进行对照，比较干燥至同等含水量（35±1）%时产品的特征。

1.3.3 水分含量 按照 GB／T 9695.15——2008《肉与肉制品 水分含量测定》直接干燥法测定。

1.3.4 干燥速率

式中：

DR—— 干燥速率，kg／（kg·h）；

X1——t1时刻的干基含水率，kg／kg；

X2——t2时刻的干基含水率，kg／kg。

1.3.5 体积收缩率 采用置换法测定鸭肉粒的体积，置换介质为洁净的小米，计算公式：

式中：

Rs——体积收缩率，%；

V0—— 干燥前鸭肉粒的体积，cm3；

Vt—— 干燥后鸭肉粒的体积，cm3。

1.3.6 硬度测定 将干燥后的样品切成10 mm×10 mm×10 mm的立方体，采用质构剖面分析法（TPA），测定样品的硬度。参数设定如下：P100探头，测前速度为2.0 mm／s；测中速度为1.0 mm／s；测后速度为1.0 mm／s，压缩比为75%，负载类型Auto－25g。试验重复5次，去掉最大值与最小值，取余下3次结果的平均值。

1.3.7 色泽的测定 将样品磨碎后，装入自封袋中压实，用色差仪进行测定，从不同角度分别读数，测定5次，取平均值。工作条件：D65光源，光斑直径10 mm。用国际照明协会CIE L＊a＊b＊均匀色空间表色系。

1.3.8 硫代巴比妥酸（TBA）值的测定 采用酸萃取法［11］。取10 g研细的肉样，加入50 m L 7.5%的三氯乙酸（含0.1%EDTA），用高速均浆机均质处理30 s，双重滤纸过滤。取5 m L滤液，加入0.02 mol／L的TBA（硫代巴比妥酸）5 m L，沸水浴30 min，取出后在冷水中冷却15 min，5 000 r／min离心10 min，上清液在532 nm处测定吸光值。通过与TEP（1，1，3，3－四乙氧基丙烷）标准曲线对照计算TBARS值，其结果用mg MDA／kg（以肉样计）表示（MDA为丙二醛）。

1.4 数据处理与统计分析

采用SPSS进行显著性分析和回归分析，Excel进行一般统计分析，Origin18.6进行作图分析。

2 结果与讨论

2.1 单因素试验结果分析

2.1.1 热风干燥特性 鸭肉粒热风干燥曲线见图1。样品含水量随干燥时间的增加而降低，随着热风温度升高，干燥时间显著减少。在40，50，60℃热风下，将1 kg鸭肉粒干燥至最终水分含量（35±1）%所需的时间分别为1 280，910，560 min。

图1 不同温度下鸭肉粒热风干燥曲线Figure 1 Effect of temperature on hot air drying cures of duck particle

由图2可以看出，热风温度越高，干燥速率曲线越陡峭，所需干燥时间越短。在40，50，60℃下，鸭肉粒没有出现明显的恒速干燥阶段，而是经历短暂的升速阶段，直接进入降速干燥阶段。

2.1.2 微波干燥特性 由图3可知，微波质量比功率显著影响鸭肉粒干燥速率。在1，3，5 W／g质量比功率下，所需干燥时间分别为67.5，17.8，11.2 min。

图2 不同温度下鸭肉粒热风干燥速率曲线Figure 2 Effect of temperature on hot air drying rate cures of duck particle

图3 不同微波质量比功率下鸭肉粒干燥曲线Figure 3 Effect of microwave mass specific power on drying cures of duck particle

由图4可知，在干燥前期，干燥速率由零迅速增加到最大值；随着干燥的进行，样品水分含量减少使得吸收的微波能随之减少，失水速率下降。由于干燥终点为半干状态，降速阶段时鸭肉粒干燥速率几近呈直线下降至干燥终点。由表2可知，微波干燥速率显著大于热风干燥速率，将同样物料干燥至终点所需的时间远远小于热风干燥。

2.1.3 热风、微波干燥对鸭肉粒品质的影响 热风、微波干燥对鸭肉粒品质的影响见表2。热风干燥鸭肉粒在红度上优于微波干燥，在热风干燥过程，鸭肉发色使色泽由浅红色变成深红色，而微波干燥过程鸭肉并没有发色作用。在亮度、黄度和鲜艳度上两者差别不明显。

图4 不同微波质量比功率下鸭肉粒干燥速率曲线Figure 4 Effect of microwave mass specific power on drying rate cures of duck particle

在硬度上，微波干燥鸭肉粒的硬度远大于热风干燥样品，微波干燥后样品基本丧失了弹性。热风温度对样品硬度有一定影响，样品硬度随着热风温度升高而增加。

在脂肪氧化程度方面，热风干燥鸭肉粒的氧化程度显著大于微波干燥样品。在40～60℃时，热风温度与脂肪氧化程度呈负相关。因为脂肪氧化程度同时与干燥温度和干燥时间有关，温度越高，脂肪氧化速度越快，时间越长，脂肪氧化越严重。所以在一定温度范围，TBARS值大小与温度呈开口向上的抛物线关系，即先下降再上升［2］。但微波功率对脂肪氧化程度影响不显著。

两种干燥方式的鸭肉粒体积收缩率接近，两者没有显著性差异。

2.2 热风－微波联合干燥工艺的优化

表2 热风、微波干燥对鸭肉粒品质及干燥速率的影响Table 2 Separate effects of hot－air drying and microwave drying on quality and dehydration rate of duck particle

表2 热风、微波干燥对鸭肉粒品质及干燥速率的影响Table 2 Separate effects of hot－air drying and microwave drying on quality and dehydration rate of duck particle

肩标不同字母表示在0.05水平上差异显著。

干燥方法 L＊ a＊ b＊ c＊ 硬度／kg TBA／（mg MDA·kg－1）体积收缩率／%干燥速率／（kg·kg－1·h－1）40℃热风干燥 49.91±0.48c 7.69±0.03a 12.09±0.33c 14.33±0.29abc 14.80±2.15c 3.96±0.01a 57.61±2.26a 0.14±0.00d 50℃热风干燥 53.69±0.07b 7.14±0.46ab 13.92±0.29abc 15.66±0.46ab 20.89±1.52bc 1.48±0.00b 52.99±3.61a 0.19±0.00d 60℃热风干燥 56.48±0.21a 6.22±0.40bc 14.64±0.27a 15.91±0.41a 29.24±0.71b 1.22±0.07c 59.11±1.07a 0.31±0.01d 1 W／g微波干燥 52.94±0.81b 5.38±0.08c 14.16±0.61ab 15.15±0.60abc 53.60±5.47a 0.87±0.01d 61.16±0.49a 2.59±0.03c 3 W／g微波干燥 50.49±0.09c 5.11±0.18c 12.29±0.09bc 13.31±0.15c 52.00±0.28a 0.82±0.09d 61.16±3.19a 9.85±0.20b 5 W／g微波干燥 50.27±0.40c 5.17±0.11c 12.48±0.37bc 13.52±0.39bc 53.65±2.45a 0.87±0.07d 63.64±3.50a 15.57±0.05a

鸭肉粒热风－微波联合干燥工艺优化L9（34）正交试验设计及结果见表3。根据单因素试验结果，剔除对鸭肉粒品质影响不显著的品质指标，确定以红度a＊（y1）、硬度（y2）、TBA值（y3）和干燥速率（y4）为正交试验评价指标。将表3中结果进行多元线性回归，剔除不显著项（P＞0.1），得到各项指标的回归方程及统计指标值，见表4。在试验条件范围内得到单指标的最优解，如下：

（1）当X1＝ －1，X2＝ －1，X3＝ －1时，y1max＝6.97，即用40℃热风干燥至含水量为65%，再用1 W／g微波干燥至终点的样品色泽最优。这可能是因为热风干燥越高、微波功率越高越容易导致鸭肉褐变，使色泽劣变。

（2）在试验条件内（热风温度40～60℃，转换点含水量45%～65%，微波功率比质量1～3 W／g），热风温度、转换点含水量和微波功率对样品硬度的影响均不显著，不同条件热风－微波联合干燥后样品硬度接近。

（3）干燥后样品的脂肪氧化程度主要受热风温度和转换点含水量影响，当X1＝1，X2＝－1时，y3min＝0.489。说明热风温度低，转换点含水量高，样品脂肪氧化程度较小。由单因素试验结果可知，微波干燥样品的脂肪氧化程度低于热风干燥样品，微波功率对脂肪氧化程度影响不显著，因此联合干燥样品的脂肪氧化程度主要受热风阶段条件影响，热风温度越高，时间越长，脂肪氧化越严重。

（4）当X1＝1，X2＝ －1时，y4max＝1.03。 微波干燥速率远远大于热风干燥速率，因此微波功率对干燥速率的影响不显著，干燥速率主要取决于热风干燥阶段的干燥速率，热风温度越高，转换点含水量越高，热风干燥时间越短，干燥速率越快。

表3 正交试验方案及结果Table 3 Orthogonal array design scheme and corresponding experimental results

表4 鸭肉粒热风－微波联合干燥不同指标回归方程Table 4 Regression models describing hot air－microwave drying of duck particle

式中：

λ1、λ2、λ3—— 分别为红度、TBA 和干燥速度的权重系数，其值分别为0.2、0.5、0.3。

在表1范围内取值，求目标函数F的最大值，得X1＝1，X2＝－1，X3＝1时，Fmax＝0.91。即热风－微波联合干燥最佳条件：前期采用60℃热风，至转换点含水量为65%，后期采用5 W／g微波干燥。根据理论计算，可知在此干燥条件下，样品红度y1＝6.21，TBA值y3＝0.49，干燥速度y4＝1.03，干燥时间t＝169.7 min。 将理论计算值与表3实际测量值对比，两者无显著性差异（P＜0.05）。将其与表2数据对比，可知热风－微波联合干燥速度比单纯热风干燥 （40～60℃）提高300%～786%，干燥时间缩短75%～89%，TBA值减小57%～87%，样品硬度与热风干燥样品接近。联合干燥虽然比单纯微波干燥用时长，但样品品质优于微波干燥，联合干燥样品硬度显著小于微波干燥样品，样品仍具有弹性；在脂肪氧化程度上联合干燥样品也小于微波干 燥的。

3 结论

（1）热风－微波联合干燥制备半干鸭肉粒的最佳工艺为前期采用60℃热风，至转换点含水量为65%，后期采用5 W／g微波干燥至终点（35±1）%。

（2）热风－微波联合干燥产品的品质优于单纯热风干燥和单纯微波干燥产品。在最优热风－微波干燥条件下，联合干燥时间比单纯的热风干燥（40～60℃）缩短75%～89%，脂肪氧化程度减少57%～87%，产品硬度与热风干燥产品接近。与单纯微波干燥相比，联合干燥虽用时较长，但产品品质明显优于微波干燥产品，产品硬度显著小于微波干燥产品，脂肪氧化程度也小于微波干燥样品。

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