不同腌制条件对草鱼湿腌传质动力的影响

闫　瑾，卞　欢，诸永志，吴海虹，王道营，徐为民，丁　武（1.西北农林科技大学食品科学与工程学院，陕西杨凌71100；.江苏省农业科学院农产品加工研究所，江苏南京10014）

不同腌制条件对草鱼湿腌传质动力的影响

闫瑾1，2，卞欢2，诸永志2，吴海虹2，王道营2，徐为民2，丁武1，*
（1.西北农林科技大学食品科学与工程学院，陕西杨凌712100；2.江苏省农业科学院农产品加工研究所，江苏南京210014）

研究盐水浓度（5%、10%、15%）、料液比（1∶2、1∶3、1∶4）、腌制温度（5、10、20℃）三个因素对草鱼湿腌传质动力的影响。通过对腌制过程中鱼肉中的盐分、水分和重量变化进行测定，来获得不同腌制条件下，草鱼腌制的传质动力学数据。结果表明：盐水浓度对草鱼腌制影响极显著（p＜0.01），料液比在腌制后期对草鱼腌制影响显著（p＜0.05），温度对草鱼腌制影响显著（p＜0.05）。盐水浓度单因素中15%的有效扩散速率De值最大；料液比单因素中1∶2的De值最大；温度单因素中10℃的De值较大。此外，草鱼湿腌的盐分预测模型和扩散公式计算得到的数据都有良好的线性关系，经验证，实验值与理论值误差较小，可以准确地预测鱼肉中盐分含量。

草鱼，湿腌，传质动力

腌制水产品是我国一种具有独特风味的传统水产食品，经过腌制的水产品，不仅可以长期保存，而且会具有独特的腌腊风味［1］。湿腌、干腌和混合腌制是常用的腌制方法，干腌由于盐涂抹不均匀，导致鱼肉中盐分不均，且会大量失水，影响产品品质。混合腌制虽然结合了两种方法的优缺点，但产品在品质上存在较大差异，质量不稳定［2］。有学者认为湿腌法为腌腊鱼加工的最佳腌制方法［3］，通过湿腌的方法，可以使鱼肉中的盐分均匀分布，且不会造成水分大量流失，同时缩短了腌制时间。

鱼肉在湿腌时会发生物质的传质过程，随着食盐向鱼肉中渗入，一部分水分从鱼中除去，从而使鱼体的水分活度降低，以达到抑制腐败变质的作用［4］。有研究表明，5%的氯化钠溶液能完全抑制厌氧菌的生长，10%的氯化钠溶液对大部分细菌有抑制作用［5］。目前，国外对于腌制传质动力的研究主要集中在海鱼上，如鳕鱼、沙丁鱼、三文鱼等。Minh Van Nguyen［6］研究了不同浓度盐水对鳕鱼腰部肉湿腌时传质动力的影响；Boudhrioua［7］研究了沙丁鱼在腌制过程中水分和盐分的传质过程；Telis［8］研究了凯门鳄肌肉基于费克第二定律的盐渍过程中盐的扩散以及盐浓度和料液比对扩散的影响。而国内对鱼肉腌制动力学的研究相对较少，杜垒［9］研究了不同浓度盐水对鸭肉湿腌时传质动力的影响；章银良［10］研究了海鳗盐渍过程的动力学和热力学。

草鱼是我国四大淡水鱼之一，目前国内对淡水鱼腌制的传质动力学研究较少。Bellagha［11］和Boudhrioua［12］研究表明，盐水浓度和腌制温度是影响盐和水扩散的主要因素，此外料液比对腌制也有一定影响。由于传统的腌制方式全凭经验生产，没有理论依据，得到的产品盐分含量参差不齐，质量不稳定。所以本文通过对腌制过程中盐分、水分和重量的测定，对草鱼的腌制动力学进行研究，并获得其扩散速率，从而可以准确地控制鱼肉的盐分含量，减少腌制时间，为后续风干草鱼的加工奠定质量基础，不仅提高了生产效率，而且为企业实际生产提供理论依据。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

新鲜草鱼购于南京孝陵卫农贸市场，去鳞、去内脏，洗净切分后于-20℃冷冻保藏，每块肉厚度为（3±0.2）cm，重量为（190±10）g，水分含量为77.92%，盐分含量为0.52%；盐购于南京钟灵街苏果生活超市。

T25型高速分散机德国IKA公司产品；M124A型电子分析天平意大利BEL公司产品；DGG 9023A型电热恒温鼓风干燥箱上海森信实验仪器有限公司产品。

1.2腌制与取样

将冷冻的草鱼于4℃解冻24h，洗净后称重、编号，在不同条件下湿腌48h。每块鱼肉放在一个塑料盒子中腌制，并盖上盖子。在此过程中分别在0、2、6、10、16、24、36、48h取样测定，每个取样点分别取三块鱼肉和腌制液，用滤纸吸干鱼肉表面水分后，称重，将每个取样点的鱼肉绞碎后，再分别测定盐分含量、水分含量、腌制液盐分。

1.2.1盐水浓度对草鱼腌制理化指标的影响分别配制5%、10%、15%的盐水，料液比为1∶3，在10℃下腌制，按上述时间点采样后进行各指标测定。

1.2.2料液比对草鱼腌制理化指标的影响用10%的盐水腌制，分别选用料液比1∶2、1∶3、1∶4，在10℃下腌制，按上述时间点采样后进行各指标测定。

1.2.3温度对草鱼腌制理化指标的影响用10%的盐水，料液比为1∶3，分别在5、10、20℃下腌制，按上述时间点采样后进行各指标测定。

1.3盐分测定

按照GBT 12457-2008食品中氯化钠的测定方法进行测定［13］。

1.4水分测定

105℃恒温干燥箱烘至恒重。

1.5鱼肉重量变化

鱼在腌制过程中会发生一些传质过程，主要是鱼肉与腌制液的盐和水的传质过程［14］，鱼肉重量会发生一些变化。根据式（1）可计算鱼肉总重变化［6，15］。

1.6表观扩散系数的计算

在腌制过程中，腌制液中的盐分逐渐渗入到鱼肉中，而鱼肉中的水分则渗出，随着腌制时间的延长，腌制过程会达到动态平衡，Barat等［17］假设腌制平衡时，腌制液中的盐分含量与鱼肉干基盐分含量相等，达到动态平衡时鱼肉中的盐分含量可以通过式（2）、式（3）计算［6，15-16］。

鱼肉的有效扩散系数可以根据飞科定律式（4）来计算［6，15，17-19］。：鱼肉水相和腌制液间的传质驱动力：t时刻鱼肉水相中盐分含量：t时刻，腌制液盐分含量；De：有效扩散系数（m2/s），相当于浓度梯度为1时的扩散通量，De值越大则扩散越快；li：鱼肉厚度的一半；K：校正系数，校正盐浓度、水分活度梯度、压力梯度的作用或腌制开始时的其他传质现象。

1.7数据处理

数据的统计和处理均运用Excel和Minitab 15.0统计软件。

2　结果与讨论

2.1盐水浓度对草鱼腌制理化指标的影响

由图1可知，随着腌制时间的延长，鱼肉重量变化逐渐增大，且随着盐水浓度增加，鱼肉重量极显著减少（p＜0.01）。当采用浓度为5%的盐水腌制时，鱼肉增重最大。由图2可知，鱼肉水分含量随着腌制时间的延长逐渐下降。盐水浓度越高，水分含量下降越快，这是由于盐分含量的增加，导致鱼肉中蛋白质变性，肌肉收缩，分子间空隙变小，水分子向外迁移，从而水分含量随着盐分含量的升高逐渐降低［21］。当采用15%盐水浓度腌制时，鱼肉水分含量下降较大，且下降程度极显著高于其他两组（p＜0.01）。由图3可知，鱼肉中盐分含量随着腌制时间的延长逐渐增加，且与盐水浓度呈正相关（p＜0.01）。盐水浓度对草鱼腌制理化指标的影响发现在5%的盐水浓度下，草鱼的重量增加较大，这是因为在腌制初始阶段，鱼肉中盐分较低时，鱼肉纤维膨胀，使重量增加较大［6］。15%盐水浓度下，草鱼水分损失较大，盐分含量的增加也达到最大。

图1　盐水浓度对草鱼重量变化的影响Fig.1　The influence of brine concentration on total weight changes of grass carp

图2　盐水浓度对草鱼水分含量的影响Fig.2　The influence of brine concentration on water content of grass carp

图3　盐水浓度对草鱼盐分含量的影响Fig.3　The influence of brine concentration on salt content of grass carp

2.2料液比对草鱼腌制理化指标的影响

由图4可知，鱼肉重量变化随着腌制时间的延长逐渐增加，料液比越大，鱼肉重量增加越小。腌制36h后料液比为1∶4时，鱼肉重量变化显著低于其他两组（p＜0.05）。由图5可知，水分含量随着腌制时间的延长逐渐降低，当料液比为1∶2时，鱼肉水分含量较高。与其他两组相比，在腌制24h后差异显著（p＜0.05）。由图6可知，盐分含量随着腌制时间的延长逐渐增加。腌制16～24h期间，料液比为1∶4时，草鱼盐分含量显著高于其他两个料液比（p＜0.05），在36h后，盐分含量随着料液比的增加显著增加（p＜0.05）。

图4　料液比对草鱼重量变化的影响Fig.4　The influence of ratio of fish to brine on total weight changes of grass carp

图5　料液比对草鱼水分含量的影响Fig.5　The influence of ratio of fish to brine on water content of grass carp

图6　料液比对草鱼盐分含量的影响Fig.6　The influence of ratio of fish to brine on salt content of grass carp

料液比对草鱼腌制理化指标的影响发现在腌制初始阶段，料液比对草鱼的重量变化、水分含量变化及盐分含量变化影响差异较小。水分含量，在腌制24h后差异显著（p＜0.05）；重量变化和盐分含量变化在腌制36h后才有显著性差异（p＜0.05）。Telis［8］和Medina-Vivanco［22］研究也表明，料液比对肉盐分含量影响很小，且在初始阶段几乎没有作用，与本文结果一致。

2.3温度对草鱼腌制理化指标的影响

由图7可知，鱼肉重量随着腌制时间的延长逐渐增加，在5℃和10℃条件下腌制，温度越高，重量增加越小，且5℃腌制时，草鱼重量变化显著高于10℃腌制（p＜0.05），20℃腌制的鱼肉重量变化介于5℃和10℃之间，且波动较大，可能是由于20℃腌制后，鱼肉组织状态松软，散烂。由图8可知，鱼肉水分含量随着腌制时间的延长是呈逐渐下降趋势。10℃时，鱼肉水分含量下降较大；与5℃相比，差异显著（p＜0.05）。20℃时，曲线波动较大，但没有呈现出良好的规律性。由图9可知，鱼肉盐分含量随着腌制时间的延长逐渐升高，并且与温度正相关（p＜0.05）。

图7　温度对草鱼重量变化的影响Fig.7　The influence of temperature on total weight changes of grass carp

图8　温度对草鱼重水分含量的影响Fig.8　The influence of temperature on water content of grass carp

图9　温度对草鱼盐分含量的影响Fig.9　The influence of temperature on salt content of grass carp

温度对草鱼腌制理化指标的影响发现在10℃条件下腌制，草鱼的重量变化和水分含量变化均低于5℃条件下腌制的草鱼；而此温度下草鱼的盐分含量增加程度高于5℃条件下腌制的草鱼。20℃腌制的草鱼，肉质有些松软、散烂，可能是由于温度较高，微生物生长繁殖较快，酶活性也相对提高，造成蛋白质分解，因此并没有呈现出良好的规律性，所以为了保证草鱼的品质及安全，不建议采用此温度腌制。此外，对温度的研究还应考虑热力学方面，将热力学和动力学结合起来，能更好地研究温度对盐分扩散的作用及过程［4］。

图10　传质驱动力与t0.5/l的回归曲线Fig.10　The Regression curve of mass transfer driving forceand t0.5/l

2.4不同因素对表观扩散系数的影响

不同盐水浓度的动力学参数表明盐水浓度为15%的De值高于其他两个盐水浓度。这与其他学者研究结果相同［6，9］。De值与其研究结果不同主要是由于腌制温度不同，此外还有可能是因为选用的肉本身质地结构差异，从而导致结果有些差异。较高的料液比会促进盐分的扩散，这与Minh Van Nguyen的结论是相一致的［6］。不同料液比的动力学参数表明料液比为1∶4时的De值高于料液比为1∶3的De值，由于料液比对盐分扩散影响较小，所以差异不显著（p＞0.05），这与Telis［8］研究结果一致。不同温度的动力学参数表明温度为10℃时，De值高于5℃时的De值。Telis［8］研究结果发现温度越高，其活化能越大，因此盐的扩散速率也会相对提高。

表1　不同盐水浓度的动力学参数Table 1　The kinetic parameters of different brine concentration

表2　不同料液比的动力学参数Table 2　The kinetic parameters of different brine concentration

表3　不同温度的动力学参数Table 3　The kinetic parameters of different temperature

表4　不同条件下预测盐分含量方程Table 4　The equations of predicting salt content under different conditions

2.5不同条件下草鱼盐分含量预测方程

表4为不同条件下预测盐分含量方程，其对应的R2均大于0.9，这说明草鱼鱼肉盐分含量xNaCl与t0.5有很好的线性关系，这与Fuentes［20］研究结果一致。

从不同条件下预测盐分含量方程可以看出，鱼肉中盐分含量xNaCl与t0.5有良好的线性关系，这与Fuentes［20］的研究结果一致。对于时间的平方根，可以假设一个扩散运输过程［16，18，20］。t0.5的系数随盐水浓度的增大而增大，这说明高浓度盐水比低浓度盐水有更大的驱动力［6］，这与图10（A）显示结果一致。此外，盐析和肌肉纤维收缩，会产生更多的细胞空间，从而提高盐分扩散速率［6］。料液比增大时，t0.5的系数也随之增大。这是由于料液比增大时，盐水对于鱼肉的压力也会相对增加，增大了鱼肉内外的压力差；同时较高的料液比会使盐水浓度相对稳定，产生的压力梯度也就相对稳定，因此，在同一时间范围内，较高料液比会维持在一个较高浓度及压力梯度下；此外，较高的料液比也会使鱼肉和腌制液间的水分活度梯度较高，这都有利于盐分扩散［6］。Minh Van Nguyen［6］研究发现选用1∶11的料液比，远远高于本研究所选料液比，在此条件下得到了较高的扩散速率，Fuentes［23］也得到相关的结论。t0.5的系数随温度的升高而增大，这与Telis［8］研究结果一致。这是由于温度越高，活化能越大，分子运动较快，从而促进盐分的扩散。

表5　预测方程验证结果Table 5　The verification results of the prediction equation

从表5可以看出，除个别值外，实验值与理论值相对误差较小，验证了预测方程的准确性，因此，这些预测方程可以用来预测腌制不同时间草鱼鱼肉中盐分含量，达到所需盐分含量需要腌制多长时间，为企业生产提供数值依据，从而提高生产效率。

3　结论

3.1盐水浓度对草鱼水分含量、盐分含量以及重量变化有极显著的影响（p＜0.01）；温度对草鱼腌制理化指标的影响显著（p＜0.05），而料液比对草鱼腌制理化指标的影响在腌制24h后才呈现出显著性差异。

3.2根据动力学公式得到的动力学参数有良好的线性关系。有效扩散速率De值随着盐水浓度的增大极显著增大，当盐水浓度为15%时，有效扩散系数最大，为5.2848×10-10m2/s；10℃条件下的有效扩散速率为3.2461×10-10m2/s，显著高于5℃和20℃条件下的有效扩散速率；而料液比对有效扩散速率值影响不显著。

3.3得到了不同条件下草鱼鱼肉中盐分含量的预测模型，经过验证，可以准确地预测草鱼中的盐分含量，同时也可以预测达到目的盐分含量需要腌制多长时间，为企业实际生产提供理论依据。

3.4对于企业生产，从产品得率、盐分渗透速率以及腌制平衡综合考虑3个单因素，10%的盐水浓度腌制的产品得率和有效扩散系数较高，鱼肉中盐分较均匀，适合生产；温度中20℃条件下腌制的产品组织状态散烂，不建议选用此温度进行腌制；料液比对草鱼腌制影响不显著，可根据生产需要选择合适的料液比。

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Influence of different curing conditions on mass transfer kinetics of grass carp during wet-curing

YAN Jin1，2，BIAN Huan2，ZHU Yong-zhi2，WU Hai-hong2，WANG Dao-ying2，XU Wei-min2，DING Wu1，*
（1.College of Food Science and Engineering，Northwest A&F University，Yangling 712100，China；2.Institute of Agricultural Products Processing，Jiangsu Academy of Agricultural Sciences，Nanjing 210014，China）

The influence of different curing conditions including brine concentration（5%，10%，15%），ratio of fish to brine（1∶2，1∶3，1∶4），temperature（5，10，20℃）on mass transfer of water and salt during wet-curing of grass carp was studied.The changes of salt，water content and total weight of fish were measured，and the data of mass transfer kinetics for grass carp was obtained with different curing treatments.Results indicated that the brine concentration had an extremely significant effect on the curing process of grass carp（p＜0.01）.The ratio of fish to brine had a significant influence on grass carp at the later stage of curing process（p＜0.05）.The temperature also significantly influenced the curing process of grass carp（p＜0.05）.In the single factor experiment of brine concentration，the most effective diffusion value was obtained in the cod loins at the brine concentration of 15%.The single factor experiment of ratio of fish to brine showed the optimum diffusion value was at the fish to brine ratio of 1∶2.In the single factor experiment of temperature，the highest diffusion value was achieved at the temperature of 10℃.Furthermore，prediction model of salt content and the data calculated from the diffusion formula about the wet cured grass carp have a good linear relationship.The relative error was low between the test value and the theory predicted value by confirmatory analysis.The prediction model could be used to predict the salt content of the fish accurately.

grass carp；wet-curing；mass transfer kinetics

TS251.1

A

1002-0306（2015）02-0143-06

10.13386/j.issn1002-0306.2015.02.023

2014－03－17

闫瑾（1989-），女，硕士研究生，研究方向：肉品加工与质量控制。

丁武（1971-），男，博士，教授，研究方向：畜产品加工与安全。

江苏省水产三新工程项目（J2012-4）。