基于质构特性的干鲍加工工艺优化及组织特征比较

梁加越，李钰茹，赵广华，臧佳辰

（中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京 100083）

鲍鱼，别名九孔螺，是一种单壳软体动物[1]，富含蛋白质及多种活性物质，位居海味珍品之首[2]，兼具实用价值与药用价值。全世界约有216种鲍鱼，分布遍及太平洋、大西洋和印度洋。我国是鲍鱼的最大养殖和出口国，养殖量占世界养殖总量的90%以上[3]。沿海鲍鱼种类有7种，最常见的为北部渤海湾出产的皱纹盘鲍（Haliotis discus）和东南沿海出产的九孔鲍（Haliotis diversicolor）。福建连江县被誉为“中国鲍鱼之乡”[4-5]。近年来，随着生活水平的提高，人们对鲍鱼的喜食程度增强。由于鲜活鲍鱼的供应受季节性收获、贮藏条件等因素限制[6]，深加工、冷冻、干燥成为开发鲍鱼加工产品的主要手段。加工产品的主要形式有鲍鱼罐头、即食鲍鱼、冻鲍及干鲍等。干鲍具有独特的风味和营养，是延长鲍鱼货架期最重要的贮藏产品。在干制鲍鱼过程中，不同加工方式会使蛋白质变性，生物活性及营养物质发生不同程度的变化和缺失，导致鲍鱼质构特性、微观结构和风味化合物发生显著改变[7-9]。目前，国外对干鲍研究较为深入，大多使用新型高压浸渍等方法辅助干燥过程，以达到高度保留蛋白质的工艺要求[10]。国际市场对日本、澳大利亚、南非等国家的干鲍认可度较高，我国在干鲍制备和技术研究方面相对滞后。因此，优化和创新我国干鲍加工工艺成为必然。

由于腌制可提供适当的离子强度，使非溶解状态的肌纤维蛋白转变为溶解状态，当继续被加热时，溶胶蛋白质会形成具有网络结构的凝聚体，基质蛋白也会形成牢固的明胶网络结构，从而影响干鲍的品质[11]。质地剖面分析（texture profile analysis，TPA）是一种常用的两次压缩测试试验，为测试食品的质构值而研发。其可模拟人类牙齿咀嚼食物，一次性提供被测试产品的9个重要的、较为客观的质构参数，克服了传统检测法的缺点[12-13]。本研究以TPA测得的肌肉质构值作为主要参考依据，对冷冻干燥前盐渍和加热工艺条件中的盐渍浓度、加热温度、加热时间进行优化，进一步细化和完善干鲍加工工艺。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鲜活皱纹鲍鱼：市售。NaCl、2.5%戊二醛溶液、聚丁二酸丁二醇酯（polybutylene succinate，PBS）：安徽雪郎生物科技股份有限公司；1%四氧化锇（OsO4）、乙醇、丙醇、乙酸异戊酯：南京化学试剂股份有限公司。所用试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

数显恒温水浴锅（HH-1）：常州国华电器有限公司；质构仪（CT3-10K）：美国Brookfield公司；扫描电子显微镜（SU8020）：天美仪拓实验室设备（上海）有限公司；立式真空冷冻干燥机（LGJ-12）：北京松源华兴生物技术有限公司。

1.3 方法

1.3.1 样品处理

用圆形刀刃将鲜活鲍鱼的内脏摘去，取出鲍鱼肉并用软刷清洗干净之后，用滤纸吸干表面水分后称量待用。

1.3.2 干制终点确定

采用一次干燥期的试制样品并参照SC/T 3219—2015《干鲍鱼》[14]及相关研究中干鲍的干基含水量，确定鲍鱼干制终点。

1.3.3 单因素试验

1.3.3.1 盐渍浓度对干鲍肌肉质构的影响

将鲍鱼置于5.0%、7.5%、12.5%、15.0%的盐水中，盐渍24 h后进行真空冷冻干燥试验，每个试验设置3个重复。

1.3.3.2 加热时间和加热温度对干鲍肌肉质构的影响

在 50、60、70、80、90 ℃的水浴锅加热 5、10、20、30、40 min后，于冰箱中冷冻12 h进行真空冷冻干燥试验，每个试验设置3个重复。

1.3.4 正交试验

依据单因素试验结果，选取盐渍浓度、加热温度、加热时间的各3个水平进行正交试验并测定质构特征值，正交试验因素水平见表1。

表1 正交试验因素水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment

1.3.5 质构值测定

取4℃下复水36h后的干鲍，加热处理后切成1cm3小块，利用TPA测试探头测定鲍鱼的质构特性值。TPA测试参数：P/50探头、测试速率1 mm/s、压缩程度50%、停留间隔5s、数据采集速率400p/s、触发值5g。每项测试重复3次，测定值以平均值±标准差表示。

1.3.6 组织结构观察

将新鲜和复水后的相同部位鲍鱼肌肉组织切块（0.3 cm3）于2.5%戊二醛溶液中固定4 h后，用PBS、1%OsO4分别洗脱、固定，再用30%～100%的乙醇梯度脱水。将脱水的样品在乙醇和乙酸异戊酯混合溶液（体积比1∶1）浸泡30 min后于乙酸异戊酯中浸泡12 h，在CO2临界点干燥。干燥后样品经割断、离子溅射喷金后，用扫描镜放大观察其构造。

1.3.7 数据分析

应用SPSS 20.0软件对单因素和正交试验的质构数据进行方差分析（S-N-K法）和直观分析，确定各因素适宜的试验水平和最佳的干燥工艺条件。

2 结果与分析

2.1 干制终点确定

干基含水量是衡量物料干燥效果的一个重要指标，是湿物料中所含水分的质量与湿物料中绝对干料质量的比值。通过试验确定皱纹鲍鱼的干制终点为-20℃预冻12 h，真空度20 Pa，干燥时间30 h。

2.2 影响干鲍质构特性的干燥条件的确定

2.2.1 盐渍浓度确定

盐可改变溶液的渗透压，使食品中的溶液呈现低渗溶液的状态。降低水分活度，防止微生物滋生，对于鲍鱼的初期脱水和干制品质产生一定的影响作用。不同盐渍浓度处理下干鲍质构值见图1。

图1 不同盐渍浓度处理下干鲍质构值Fig.1 Texture value of dried abalone at different salt concentrations

由图1可知，盐渍浓度5.0%与7.5%和12.5%处理的干鲍复水后的硬度均存在极显著差异（p＜0.01），5.0%的硬度相对较大，12.5%的硬度最小；弹性在5.0%、7.5%和12.5%盐渍浓度处理间无显著差异（p＞0.05），与15.0%盐渍浓度的弹性差异显著（p＜0.05），15.0%时的弹性最小；5.0%盐渍浓度的咀嚼性相对较大；内聚性在盐渍浓度5.0%与12.5%和15.0%间存在显著差异（p＜0.05），并随盐渍浓度的增大而减小，5.0%盐渍浓度的内聚性最大，表明干鲍成分的稳定性好。综合各项参数并考虑到人体对盐的摄入量，2.5%、5.0%和7.5%为较合适的盐渍浓度试验水平。

2.2.2 加热温度的确定

选择合适的加热温度是保持鲍鱼整体形态、弹性等质构特性的重要条件。不同加热温度下干鲍质构值见图2。

入ICU后进行中心静脉置管+股动脉置管+PICCO模块连接，测定心率（P）、有创平均动脉压（MAP）、中心静脉压（CVP）、心脏指数（CI）、血管外肺水指数（EVLWI）、舒张末期总容量指数（GEDVI）、全身血管阻力（SVRI）[5，6]等。

图2 不同加热温度下干鲍质构值Fig.2 Texture value of dried abalone at different heating temperatures

由图2可知，加热温度为70℃的干鲍复水后硬度与60℃的差异显著（p＜0.05），与90℃的差异极显著（p＜0.01）。50、60℃和 80℃硬度无显著差异（p＞0.05）；60℃的鲍鱼弹性最大，显著高于其它温度干鲍复水后的弹性（p＜0.05），70℃以后，随着温度的升高，弹性变化不显著（p＞0.05）；加热温度对咀嚼性影响较大，90℃的鲍鱼咀嚼性最低，50℃和60℃的咀嚼性次之；内聚性在50、60、90℃间差异不显著（p＞0.05），与 70℃和 80℃差异显著（p＜0.05）。在形态方面，50℃和60℃的鲍鱼腹足的整体形态保持较好，弹性也较好，但肉质色泽相对较差，香味不足，硬度较大。70℃时，鲍鱼形态和质构综合评价较好，持续热加工时间可加长。70℃以后，随温度升高，鲍鱼整体形态逐渐变差，肉质变软，香味逐渐衰减；90℃后，鲍鱼腹足整体形态严重弯曲，肉质颜色发白，边缘开裂，褐变严重。因此确定50、60℃和70℃为试验水平。

2.2.3 加热时间确定

加热时间是影响物料干燥过程中物料中水分升华所需热量的保证条件。不同加热时间下干鲍质构值见图3。

由图3可知，加热时间从5min到20min，硬度逐渐变小，这与Hatae等[15]研究结论一致。20 min与40 min的干鲍硬度有极显著差异（p＜0.01）；加热时间为10 min和40 min时，弹性和内聚性无显著差异（p＞0.05），显著大于加热20 min的弹性和内聚性（p＜0.05）；20 min的咀嚼性最低。由于加热40 min时，鲍鱼产生了形态变形、体积肿胀、表皮开裂等问题，因此，10 min是较好加热时间。考虑到20 min时的各项质构参数较低，加热时间长会影响干燥速率[16]，确定5、10、15 min作为后续试验水平。

图3 不同加热时间下干鲍质构值Fig.3 Texture value of dried abalone at different heating time

2.3 干燥条件优化

根据单因素试验结果，利用正交试验设计三因素三水平优化试验，试验结果见表2。

表2 干鲍质构正交试验结果及直观分析Table 2 Intuitive analysis of dried abalone texture orthogonal test

通过对表2的极差数据分析可知，影响硬度最大的因素为加热温度，60℃的硬度最小；其次是盐渍浓度，在2.5%和7.5%时硬度较小。影响弹性和内聚性最大的因素为盐渍浓度，7.5%的弹性和内聚性最大；加热温度次之，60℃的弹性较好，内聚性最大。影响咀嚼性最大的因素为加热温度，50℃和60℃的咀嚼性相对较小；其次为盐渍浓度，2.5%和7.5%的较小。加热时间对各质构指标的影响较小。综上所述，根据各质构值的主要影响因素，选取硬度和咀嚼性较小、弹性和内聚性较大的质构值所对应的因素水平，确定盐渍浓度7.5%、加热温度60℃、加热时间15 min为真空冷冻干燥的最佳工艺条件。张孙现等[17]研究了最佳的微波真空干燥工艺条件为7.5%、100℃、2min。两种研究虽然选取同样的盐渍浓度，由于干燥方法不同，加热时间和温度不同。

2.4 干鲍外观形态

通过正交试验制得的实物干鲍如图4所示。

图4 不同工艺条件加工的干鲍Fig.4 Dried abalone processed under different drying conditions

由图4可知，外观形态以工艺条件为盐渍浓度7.5%、加热温度60℃、加热时间15 min的真空冷冻干燥鲍鱼形态最好。

2.5 组织结构比较

不同倍数扫描镜下鲍鱼肌肉组织构造见图5。

图5 不同倍数扫描镜下鲍鱼肌肉组织构造Fig.5 Muscle structures of abalone under different magnification scanning microscopes

图5的结果显示，新鲜鲍鱼肌纤维间空隙较小，结构紧密，胶原纤维穿插在肌原纤维中，纵横交错，形成了均匀的网状结构；与鲜鲍比，干鲍复水的肌肉组织较疏松，胶原纤维变少，纤维束变粗，大多相互黏结呈平行排列，无明显的交错网络，而且部分纤维断裂。这些特征与Park等[18]、刘凡等[19]分别应用不同的干燥技术干制鲍鱼复水后的组织结构相似。表明冷冻干燥后的鲍鱼肌肉弹性和内聚力变小，更易咀嚼。

3 结论

通过探究不同盐渍浓度、不同加热温度、不同加热时间条件下干鲍的质构特征，确定干鲍的真空冷冻干燥的最佳工艺条件为加热温度60℃、盐渍浓度7.5%、加热时间15 min。干制的鲍鱼肌肉复水后组织构造与鲜活鲍鱼组织构造相比，纤维束变粗、纤维间隙变小、胶原纤维减少、部分纤维断裂以及纤维排列方式发生变化，表明质构特性发生变化。此研究为鲍鱼的干燥加工提供参考。