渗透条件对罗非鱼肉渗透—真空微波干燥的影响

刘兵+段振华+于群+刘艳+胡冰洋

摘 要：为获得罗非鱼片渗透-真空微波干燥前最佳的渗透条件，研究渗透液组成、渗透时间、渗透温度和切片大小对鱼片渗透-真空微波干燥后的含水率、水分活度及品质（收缩率、复水率、色差）的影响。结果表明：鱼片在糖浓度较高的渗透液中，渗透脱水效果较好，但品质不理想；在2 h内鱼片含水率随渗透时间的延长而减少，2 h后渗透效果不明显；渗透温度升高脱水效率增加，但温度过高会破坏组织结构，不利于渗透的进行；切片越大，干燥后含水率越高但品质较差。结论：罗非鱼片渗透-真空微波干燥渗透最佳条件是渗透液组成为20%食盐+10%白砂糖，渗透时间2 h，渗透温度30 ℃，切片大小为500 mm?。

关键词：罗非鱼；渗透；渗透脱水；含水率；渗透-真空微波

Effects of Osmotic Conditions on the Osmosis-Vacuum Microwave Drying of Tilapia Meat

LIU Bing1， DUAN Zhenhua1，2，*， YU Qun1， LIU Yan1， HU Bingyang1

（1. College of Food Science and Technology， Hainan University， Haikou 570228， China；

2. Institue of Food Research， Hezhou University， Hezhou 542899， China）

Abstract： In order to obtain the optimum conditions for osmotic pretreatment before microwave drying of tilapia fillets， the effects of osmotic solution composition， osmosis time， temperature and slice size on the water content， water activity and qualities （shrinkage rate， rehydration rate and chromatic aberration） of dried tilapia fillets were studied. The results showed that higher osmotic dehydration efficiency for fish fillets was obtained with higher concentrations of sugar solutions， but under this condition dried product quality was unsatisfactory. The water content of tilapia fillets decreased with increasing osmosis time up to 2 h； however， no significant improvement in osmosis efficiency was observed when osmosis was prolonged beyond 2 h. Moreover， osmosis at elevated temperature led to improved dehydration efficiency but was hampered due to the destruction of the texture and microstructure of fillets at excessively high temperatures. Larger fillets had higher water content but poorer quality after being dried. The optimum conditions for osmotic dehydration before vacuum microwave drying of tilapia fillets were determined as osmosis of 500 mm? slices at 30 ℃ for 2 h in aqueous solution of 20% salt and 10% white granulated sugar.

Key words： tilapia； osmosis； osmosis dehydration； water content； osmosis-vacuum microwave

DOI： 10.15922/j.cnki.rlyj.2016.04.004

中图分类号：TS254.4 文献标志码：A 文章编号：1001-8123（2016）04-0017-04

引文格式：

刘兵， 段振华， 于群， 等. 渗透条件对罗非鱼肉渗透-真空微波干燥的影响[J]. 肉类研究， 2016， 30（4）： 17-20. DOI： 10.15922/j.cnki.rlyj.2016.04.004. http：//rlyj.cbpt.cnki.net

LIU Bing， DUAN Zhenhua， YU Qun， et al. Effects of osmotic conditions on the osmosis-vacuum microwave drying of tilapia meat[J]. Meat Research， 2016， 30（4）： 17-20. （in Chinese with English abstract） DOI： 10.15922/j.cnki.rlyj.2016.04.004. http：//rlyj.cbpt.cnki.net

罗非鱼，俗称“非洲鲫鱼”，由于其耐氧低、肉质洁白少刺，营养价值较高且易于饲养，在热带及亚热带国家和地区被广泛养殖[1]。罗非鱼肉中含有丰富的营养物质，蛋白质含量约为20%，脂肪含量为4%～5%，还含有许多人体必需氨基酸等[2-3]，其中大部分为水分，含量高达80%，且鱼体组织酶活跃，极易腐败变质[4]。因此有必要对罗非鱼肉进行干制处理，延长贮藏时间，但传统干燥方法如热风干燥、冷冻干燥、微波干燥等由于能耗和成本较高[5-6]，且产品单一、品质不理想而不能被广泛应用于水产品的加工。

渗透-真空微波加工方式，是结合渗透脱水和真空微波干燥对罗非鱼片进行加工处理的一种新型方式。渗透脱水是指在一定温度下，将植物或动物组织浸入高浓度溶液中除去物料中部分水分的一种方式，作为前处理可有效缩短后期干燥时间[7]。真空微波结合了微波的快速和水在真空条件下沸点降低的特点，使鱼片水分在较短的时间内快速蒸发而对品质影响较小的一种加工方式[8]。

渗透脱水技术因其具有自发性，渗透过程中的动力是相互之间的渗透压，条件温和，无需加热，且能耗低，较好地保持了食品的色、香、味等品质而被广泛用于食品加工领域[9-10]。

对于渗透脱水技术的研究国内外已有很多，现已报道的有草莓[11]、苹果[12]、猕猴桃[13]、香蕉[14]、四季豆[15]、

甜菜根[16]、竹笋[17]、樱桃番茄[18]、生姜[19]等，这些主要集中在果蔬加工中，但对于鱼类等水产品的渗透研究却较少，为此本实验拟对影响罗非鱼片渗透-真空微波干燥的渗透因素进行研究，以获得最佳的渗透条件，旨在为罗非鱼的渗透-真空微波干燥新技术的开发提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜的罗非鱼购于海口南门农贸市场，体质量在500～750 g左右；食盐（食用级）、白砂糖（食用级） 南国超市。

1.2 仪器与设备

NJL07-3型实验专用微波炉 南京杰全微波设备有限公司；EL204型电子天平、HB43-S型快速水分测定仪

梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；HH-S26S电热恒温水浴锅 金坛市大地自动化仪器厂；SHB-Ⅲ循环水式真空泵 郑州长城科工贸有限公司；HygroPalm AW1便携式水分活度测定仪 无锡徽科特测控技术有限

公司；CR-10型手持色差计 苏州天友利仪器有限公司；Stable Micro Systems Volscan Profiler-300食品体积测定仪 超技仪器技术有限公司；刀具及砧板、保鲜膜等购于超市；烧杯、玻璃棒、吸水纸和干燥器 海口市玻璃仪器试剂公司。

1.3 方法

1.3.1 罗非鱼前处理

将新鲜罗非鱼迅速杀死，去除头部、鱼鳞和内脏，清洗并从鱼脊背上方采肉切片，厚度为3 mm，完成后用水清洗并用吸水纸吸去表面水分，备用。

1.3.2 渗透条件

用不同的渗透条件对罗非鱼片进行处理，分别以渗透液组成、渗透时间、渗透温度和切片大小为因素，由之前的预实验结果，实验因素设计为：渗透液组成（20%食盐、20%食盐+10%白砂糖、20%食盐+20%白砂糖（以鱼肉质量计））、渗透时间（1、2、3、4 h）、渗透温度（10、20、30、40 ℃）、切片大小（300、500、700、900、1 100 mm2），以鱼片含水率、水分活度及品质（收缩率、复水率和色差）为考察指标，以渗透液组成20%食盐+10%白砂糖、渗透时间2 h、渗透温度30 ℃、切片大小为500 mm2为基本条件，进行单因素试验。

1.3.3 鱼片含水率的测定

参照GB 5009.3—2010《食品中水分的测定》进行。

1.3.4 鱼片水分活度的测定

采用HygroPalm AW1便携式水分活度测定仪测定鱼片中的水分活度值aw。

1.3.5 鱼片品质的测定

1.3.5.1 收缩率的测定[20]

采用食品体积测定仪，测量处理前后样品的体积。每个样品测3次，结果取平均值，按照式（1）计算收缩率。

（1）

式中：Rs为鱼片的收缩率/%；V0为鱼片处理前的体积/mL；Vt为鱼片干燥后的体积/mL。

1.3.5.2 复水率的测定[4]

将干燥后的鱼片称量后，放入温度为40 ℃水浴锅中，复水30 min，用滤纸吸干鱼片表面水分后称质量。按

式（2）计算复水率。

（2）

式中：Rf为复水率/%；mf为鱼片复水后沥干质量/g；mg为干燥后鱼片质量/g。

1.3.5.3 色差的测定[21]

采用CR-10型手持色差计进行颜色的测定。将待测样品放在探测器端面，分别记录鱼片的L*、a*、b*。其中L*表示样品偏白（+）或偏黑（-）的程度，色度a*表示样品偏红（+）或偏绿（-）的程度，色度b*表示样品偏黄（+）或偏蓝（-）的程度。每个样品测定3 次，取其平均值。色差△E按式（3）计算。

△E=（（△L*）2+（△a*）2+（△b*）2）1/2

1.4 数据处理

所有实验均设定3 个平行，测定结果以平均值±标准差表示，并运用正交设计助手Ⅱ和Origin 9.0对实验数据进行分析与处理。

2 结果与分析

2.1 渗透液组成对鱼片渗透-真空微波的影响

在鱼片切片大小为500 mm2、渗透温度为30 ℃、渗透时间为2 h条件下，不同渗透液组成对渗透-真空微波后鱼片水分及品质影响如图1所示。

由图1可知，随着渗透液中白砂糖量的增加，鱼片干燥后含水率和水分活度均不同程度下降，这是因为白砂糖量增加，细胞内外侧渗透压力增大，加速了水分向渗透液中转移。在品质方面，渗透液中白砂糖量的增加，鱼片的收缩率增大，在20%食盐+10%白砂糖渗透液中，脱水较少，收缩程度变化小，而在20%食盐+20%白砂糖渗透液中，因渗透压增大，水分转移较多，鱼片收缩程度大，收缩率变化明显。复水率表示干燥后鱼片吸收水分的能力，在图中呈现先升高后平缓增加趋势，说明在20%食盐+10%白砂糖渗透液中，鱼片干燥后的吸水能力已达到较高水平；色差代表鱼片处理前后颜色变化程度，在图中则呈下降趋势，相比于前两个组合，鱼片在20%食盐+20%白砂糖渗透液中，颜色变化小，这可能是因为高浓度的糖液能起到保护鱼片的作用，使得干燥后鱼片色差较小。虽然鱼片在20%食盐+20%白砂糖渗透液中，含水率和水分活度都较低，鱼片收缩率最大，但鱼片品质并不是最优，复水能力和20%食盐+10%白砂糖渗透液相差小，所以从鱼片品质和节约原料方面，鱼片的渗透液组成应选择20%食盐+10%白砂糖为宜。

2.2 渗透时间对鱼片渗透-真空微波的影响

在渗透液组成为20%食盐+10%白砂糖，渗透温度为30 ℃，切片大小为500 mm2条件下，不同渗透时间对渗透-真空微波后鱼片的水分及品质影响如图2所示。在渗透的前2 h之内，鱼片干燥后含水率和水分活度均明显下降，而在2 h之后，鱼片干燥后含水率和水分活度下降程度减小，趋于平稳，这是由于在鱼片和渗透液之间存在巨大的渗透压差，导致鱼片浸入渗透液后短时间内迅速失水，随着渗透时间的延长，鱼片中水分转移到渗透液中使渗透压差减小，脱水效果降低。在品质上，鱼片的收缩率和色差随渗透时间的延长而增大，渗透时间延长，鱼片中的水分减少，体积皱缩，收缩率增大，而在渗透过程中，渗透液中的溶质也会渗入到鱼片内，且渗透时间越长，渗入的量就越多，致使干燥后鱼片色差增大；鱼片的复水率呈现下降趋势，在前2 h内，变化程度不大，在2 h后，下降程度增大，这可能是鱼片经长时间渗透，鱼片表面附着较多渗透液中的溶质，复水时形成阻力，致使复水率下降。从鱼片干燥后的水分及品质（收缩率、复水率和色差）方面考虑，渗透时间无需太长，应保持在2 h以内，而在2 h时，鱼片脱水效果和品质保持的较好，所以宜选2 h作为最佳渗透时间。

2.3 渗透温度对鱼片渗透-真空微波的影响

在渗透液组成为20%食盐+10%白砂糖，渗透时间为2 h，切片大小为500 mm2条件下，不同渗透温度对渗透-真空微波后鱼片水分及品质的影响见图3。

由图3可知，在30 ℃以下，随着渗透温度的升高，鱼片干燥后含水率及水分活度均呈下降趋势，并在30 ℃时达到最低，因为温度升高，分子运动加快，导致水分转移到渗透液中的速率增加，但在40 ℃时干燥后含水率和水分活度又呈上升趋势，造成这种现象的原因可能是鱼片长时间经高温渗透液处理，细胞膜的半透性遭到一定程度的破坏，改变了细胞膜内外的渗透压，不利于鱼片的渗透脱水，造成干燥后鱼片含水率和水分活度升高。从鱼片品质方面看，渗透温度升高，鱼片的收缩率先增大后趋于平缓，在一定范围内，温度升高，脱水效率增加，鱼片体积变化明显，收缩率增大；复水率呈先升后降趋势，变化的范围较小，在30 ℃时复水效果最好，40 ℃时因渗透温度高破坏鱼片组织，复水效果较差；鱼片的色差随渗透温度的升高而增大，温度升高，导致周围分子对溶质分子迁移的阻力降低，加快鱼片对渗透液中溶质的吸收，使干燥后鱼片色差增大。过高的渗透温度会导致鱼片组织改变和品质下降，因此，鱼片的渗透温度不宜过高，渗透温度选择宜为30 ℃左右。

2.4 切片大小对鱼片渗透-真空微波的影响

在渗透液组成为20%食盐+10%白砂糖，渗透时间为2 h，渗透温度为30 ℃条件下，不同的切片大小对渗透-真空微波后鱼片水分及品质的影响见图4。

由图4可知，在切片大小为500 mm2以下时，切片大小对鱼片干燥含水率和水分活度影响较小，当超过500 mm2时，鱼片含水率和水分活度随切片大小变化明显，这是可能由于在一定范围内，切片大小越大，渗透时其单位表面积所承受的渗透压就越小，渗透脱水效果越不明显；在鱼片品质方面，随着切片大小的增大，鱼片的收缩率先迅速增加后逐渐变缓，因切片较大时，渗透处理脱去的水分较少，真空微波干燥后，由于鱼片内所含的大量水分被快速脱去，导致鱼片体积皱缩，收缩率变大；复水率和色差的变化趋势是一样的，都是呈先升高后下降的趋势，因较大鱼片渗透脱水量少，在同等真空微波条件下，鱼片脱去的水分相差不大，致使较大鱼片干燥后的含水率依然很高，吸水能力弱，复水效果差。切片大，含水率就高，品质不理想，所以由上述情况可知，切片大小的选择不宜过大，鱼片大小为500 mm2时，鱼片干燥后含水率最低，品质较理想，鱼片渗透-真空微波干燥的效果最好。因此，可将鱼片的切片大小定为500 mm2。

3 结 论

罗非鱼片在不同的渗透液组成条件下，对水分和品质方面影响不同，渗透液中糖浓度越高，干燥后含水率和水分活度越低，但品质方面不理想，如收缩率较大，复水率较低等。在渗透时间上，渗透前2 h内，含水率和水分活度会迅速降低，品质也较好，而在2 h之后，随着渗透时间的延长，其含水率和水分活度的改变不大，但品质会随渗透时间的延长而变差。在一定范围内，鱼片含水率和水分活度随渗透温度的升高而降低，但温度过高会改变鱼片组织，不利于渗透的进行。切片大小也会对鱼片渗透-真空微波干燥产生影响，切片大小越大，鱼片干燥后含水率和水分活度越高，品质越不理想。

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