罗非鱼片中品质检测方案(质构分析仪)

南方农业学报Journal of Southern Agriculture2020，51(7)：1764-1775ISSN 2095-1191；CODEN NNXAABhttp：//www.nfnyxb.com ·1765·罗静等：干燥工艺对罗非鱼片品质的影响7期 DOI：10.3969/j.issn.2095-1191.2020.07.032 干燥工艺对罗非鱼片品质的影响 罗 静，李 敏”*，关志强? ('广东海洋大学食品科技学院，广东湛江524088；广东海洋大学机械与动力工程学院，广东湛东524088) 摘要：【目的】通过比较不同干燥工艺对罗非鱼片品质的影响，寻求一种可替代真空冷冻干燥的技术，为高品质质制罗非鱼片及其同类水产品的加工及规模化生产提供技术支持。【方法】以复水率、白度值、硬度和Ca-ATPase活性为品质检测指标，通过单因素和正交试验优化超声波辅助聚葡萄糖唐透热泵干燥和超声波辅助聚葡萄糖渗透真空冷冻一热泵联合干燥罗非鱼片的预处理工艺条件，再比较这2种干燥方式和热泵干燥、真空冷冻干燥方式对罗非鱼片干制品品质的影响。【结果】超声波辅助聚葡萄糖渗透热泵干燥罗非鱼片的最佳预处理工艺条件：超声波功率400W、超声波时间65 min、聚葡萄糖浓度60 g/L，其中超声波时间影响最大；超声波辅助聚葡萄糖渗透真空冷冻一热泵联合干燥罗非鱼片的最佳预处理工艺条件：超声波功率450 W、超声波时间65 min、聚葡萄糖浓度80 g/L，其中超声波功率影响最大。超声波辅助聚葡萄糖渗透真空冷冻一热泵联合干燥的罗非鱼片干制品复水率、白度值率Ca*-ATPase活性最高，分别达78%、71.8和2.42 umol Pi/(mg proth)，显著高于热泵干燥和超声波辅助聚葡萄糖渗透热泵干燥(P<0.05，下同)，但与真空冷冻干燥无显著差异(P>0.05)；真空冷冻干燥的产品硬度(4.31N)最低，显著低于其他3种干燥方式的罗非鱼片干制品硬度；而热泵热燥的罗非鱼片干制品复水率、白度值和Ca*-ATPase活性最低，硬度最高，分别为51%、34.1、0.46 umol Pi/(mg proth)和9.98N。【结论】超声波辅助聚葡萄糖渗透真空冷冻联热泵联合干燥罗非鱼片的干制品品质接近真空冷冻干燥制品的品质，干燥时间缩短，值得在同类水产品干制加工中推广应用。 关键词：罗非鱼片；超声波辅助聚葡萄糖渗透；热泵干燥；真空冷冻干燥；品质 中图分类号：S986.1 文献标志码：A 文章编号：2095-1191(2020)07-1764-12 Effects of drying processes on quality of tilapia fillets LUO Jing， LI Min， GUAN Zhi-qiang' (College of Food Science and Technology， Guangdong Ocean University， Zhanjiang， Guangdong 524088，China； College of Mechanical and Power Engineering， Guangdong Ocean University， Zhanjiang，Guangdong 524088， China) Abstract：【Objective】In order to find a technology that could replace vacuum freeze drying technology by compa-ring the effects of different drying processes on the quality of tilapia， and provide technical supporting for the high-qualityof dried tilapia fillets and the processing and large-scale production of similar aquatic products.【Method】The rehydrationrate，whiteness， hardness and Ca-ATPase activity were used as quality indicators， optimum pretreatment conditions of ul-trasonic assisted polyglucose permeation heat pump drying and ultrasonic assisted polyglucose permeation vacuum freeze-heat pump combined drying were obtained by single factor and orthogonal experiments. Then， the quality of tilapia filletsprocessed by ultrasonic assisted polyglucose permeation heat pump drying， ultrasonic assisted polyglucose permeationvacuum freeze-heat pump combined drying and heat pump drying and vacuum freeze drying were compared. 【Result】Theoptimum pretreatment conditions of ultrasonic assisted polyglucose permeation heat pump drying were ultrasonic power400 W，ultrasonic time 65 min，polydextrose concentration 60 g/L， and the effects of ultrasonic time was the largest. Theoptimum conditions of ultrasound-assisted polyglucose permeation vacuum freeze-heat pump combined drying were ultra-sonic power 450 w， ultrasonic time 65 min，polydextrose concentration 80 g /L. In addition， the ultrasonic power had thegreatest influence. The rehydration rate， whiteness value and Ca -ATPase activity of the samples processed were the best，reaching 78%，71.8 and 2.42 pmol Pi/(mg prot·hour)， respectively，when tilapia fillets were dried by optimum pretreat-ment conditions of ultrasound-assisted polyglucose permeationvacuum freeze-heat pump combined drying. Comparedwith heat pump drying and ultrasonic assisted polydextrose osmotic heat pump drying， they were significantly higher (P<0.05， the same below). But it was not significantly different when compared with vacuum freeze drying (P>0.05). Theproduct hardness of the vacuum freeze-dried product was the lowest， its hardness was only 4.31 N，which was significant- ( 收稿日期：2020-01- 1 2 ) ( 基金项目：广 东省自然 科学 基金项目(201 5 A 030313613) ) ( 作者简介：*为 通讯作者 ， 李敏 (1 967- )， 教授，主 要从 事水产品加工 及 贮藏 工艺 研究工作，E- ma il：li m @g dou . ed u .cn 。 罗静(1 9 95- )， 研究方向为水产 品冷 冻冷藏及干燥贮藏加工 ， E-mai l：2 6 290 8 2063@qq . com ) ly lower than the hardness of the dried tilapia fillet products of the other three drying methods. However， the rehydrationrate， whiteness and Ca"-ATPase activity of tilapia fillets by heat pump were the lowest， and the hardness was the highest，being 51%， 34.1， 0.46 umol Pi/(mg prot·hour) and 9.98 N， respectively. 【Conclusion】The quality of dried tilapia fil-lets in ultrasonic assisted polydextrose osmotic vacuum freezing heat pump is close to that of vacuum freeze-drying pro-ducts， in addition， its drying time is shorter than that of vacuum freeze drying，therefore， it should be applied in the dryingprocessing of similar aquatic products. Key words： tilapia fillets； ultrasonic assisted polyglucose permeation； heat pump drying； vacuum freeze drying；quality Foundation item： Guangdong Natural Science Foundation(2015A030313613) 0 引言 【研究意义】真空冷冻干燥是目前公认能保持食品品质最好的干燥方法(罗洁莹等，2018)，但能耗大是制约其推广应用的关键(李敏等，2016)。热泵干燥是利用冷凝器的放热干燥食品，是一种节能、可实现低温热风干燥的方式(吴宝吴等，2014)，但热泵干燥过程存在前期干燥速度快，后期干燥速度慢，产品蛋白质易发生热变性的缺点(关志强等，2012)。组合干燥技术是将两种或两种以上干燥方法联合起来，实现优势互补，较好地保留物料原有的感官品质和营养成分(Fatouh et al.， 2006； Wojdyo et al.，2009；关志强等，2012)。其中，真空冷冻一热泵联合干燥方法是最常见的一种组合，其前期采用真空冷冻干燥脱除物料中的部分水，后期利用热泵干燥脱除剩余水分。此外，原料干燥前进行适宜的超声波渗透预处理，可脱除物料中的部分水，缩短干燥时间，提高干制品品质。这是由于在超声波处理过程中，物料反复受到压缩和拉伸作用，从而形成空化效应，有利于物料内部水分排出和渗透剂透剂(Awadet al.，2012；Ozuna et al.，2014)。目前，在水产品干燥领域中，鲜见采用超声波辅助聚葡萄糖渗透结合真空冷冻一热泵联合干燥技术的研究报道。为寻求更好的加工工艺提高罗非鱼干制品品质，有必要对其干燥工艺进行深深研究。【前人研究进展】目前，主要采用预处理结合单一干燥技术对罗非鱼进行干燥。吴宝川等(2014)将罗非鱼进行适宜的冻融预处理后进行热泵干燥，发现干燥前采用适宜的冻融预处理，可缩短干燥时间，且适当的热泵干燥和冻融反复互换操作得到的品质更佳；李敏等(2014)在吴宝川等(2014)的研究基础上探究采用适量不同的添加剂预处理对冻融一热泵干燥罗非鱼品质的影响，结果也发现反复冻融能缩短干燥时间和提高干制品品质；任婷婷等(2018)采用适宜的超声波辅助海藻糖渗透后进行真空冷冻干燥罗非鱼，结果发现经超声波渗透后的干制品品质较未处理的品质优，且干燥时间也比单一真空冷冻干燥耗时短。此外，一些学 者发现采用热泵一真空联合干燥技术干燥物料，其干制品的品质比单一干燥制品品质好，同时干燥时间极大缩短。Sun等(2017)采用热泵一真空联合技术对南极磷虾进行干燥，研究发现磷虾干制品品质与真空冷冻干燥品质接近，且干燥时间比单一的热泵干燥和真空冷冻干燥时间缩短一半；程慧等(2019)研究发现，采用联合技术干燥香菇的耗能比真空冷冻干燥小，可降低37.69%，其综合品质提高。上述研究表明，多角度改善物料的干燥工艺，可有效提高干制品品质或降低干燥能耗。【本研究切入点】在罗非鱼干燥领域中，亟待突破现有的干燥技术与预处理联合干燥工艺，充分利用真空冷冻干燥在低水分去除上的品质优势，优化真空冷冻干燥与热泵干燥罗非鱼片的联合工艺，找到优化匹配的预处理条件下真空冷冻干燥与热泵干燥联合干燥工艺。【拟解决的关键问题】通过比较超声波辅助聚葡萄糖渗透热泵干燥、超声波辅助聚葡萄糖渗透真空冷冻一热泵联合干燥、热泵干燥和真空冷冻干燥4种干燥方式对罗非鱼片干制品品质的影响，探索一种可替代真空冷冻干燥技术，为更新罗非鱼片的干燥工艺，探索高品质干制罗非鱼片及其同类水产品的加工及规模化生产提供技术支持。 材料与方法 1.1 试验材料 罗非鱼购自湛江市麻章区湖光市场；聚葡萄糖(食品级)购自河北百味生物科技有限公司；氯化钠购自西陇科学股份有限公司；三磷酸腺苷酶(ATPase)活性测试盒、考马斯亮蓝蛋白测定试剂盒和南京建考马斯亮蓝蛋白测定试剂盒均购自南京建成生物工程研究所。主要仪器设备：热泵干燥装置(本课题组自行搭建)、KQ-500DE数控超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司)、GTR22-1高速冷冻离心机(北京时代北利离心机有限公司)、UV-8000A双光束紫外可见分光光度计(上海元析仪器有限公司)、CR-10手持色度仪(日本柯尼卡美能达控股有限公司)和TMS-PRO质构仪(美国FTC公司)。 1.2 试验方法 1.2.1 样品制备 参照吴阳阳等(2015)的方法，取罗非鱼背部两侧的肌肉，切成规格为100 mmx50mmx5 mm的鱼片，重量约30 g。 1.2.2 热泵干燥 在干燥温度45℃、风速2.5 m/s的条件下干燥罗非鱼片(李敏等，2012)，当干基含水量降至0.30±0.02 g/g时，停止干燥(作为对照组)。 1.2.3 真空冷冻干燥 参照任婷婷等(2018)的试验条件并稍有改动，将罗非鱼片置于-60℃下进行预冻2h(直至其中心温度达-20℃)，然后在隔板温度36℃、真空度小于10 Pa的条件下进行升华，当干基含水量降至0.30±0.02 g/g时，停止干燥。 1.2.4 真空冷冻—热泵联合干燥方式转换点确定在前期预试验中发发，将鱼片先进行真空冷冻5h，再转移到热泵干燥装置进行干燥，所得产品品质最佳。因此将真空冷冻5h作为联合干燥方式的转换点。 1.2.5 罗非鱼片干燥预处理工艺优化 1.2.5.1 单因素试验 将鱼片样品置于不同超声波功率(300、350、400、450和500 W)、不同超声波时间(55、65、75、85和95 min)，以及用30 g/L氯化钠溶液组合不同浓度的聚葡萄糖(20、40、60、80和100g/L)条件下进行预处理，筛选单因素最佳水平。以未进行预处理作对照组。 1. 2. 5.2 正交试验 在单因素试验的基础上进行超声波功率、超声波时间和聚葡萄糖浓度3因素3水平的正交试验，分别确定超声波辅助聚葡萄糖渗透热泵干燥和超声波辅助聚葡萄糖渗透真空冷冻一热泵联合干燥罗非鱼片最佳预处理工艺。超声波辅助聚葡萄糖渗透热泵干燥预处理工艺正交试验设计见表1，超声波辅助聚葡萄糖渗透真空冷冻一热泵联合干燥预处理工艺正交试验设计见表2。 1.2.6 不同干燥方式对罗非鱼片干制品品质的影响 分别采用热泵干燥、真空冷冻干燥、超声波辅助聚葡萄糖渗透热泵干燥和超声波辅助聚葡萄糖渗透真空冷冻一热泵联合干燥对罗非鱼片进行干燥处理，比较4种干燥方式对罗非鱼片干制品品质的影响。其中，超声波辅助聚葡萄糖渗透热泵干燥是在正交试验优化的工艺条件下对罗非鱼片进行预处理后，将其放置在干燥温度45℃、风速2.5m/s的条件下干燥，当干基含水量降至0.30±0.02 g/g时，停止干燥；超声波辅助聚葡萄糖渗透真空冷冻一热泵联合干燥是在正交试验优化的工艺条件下对罗非鱼片进行预处理后，将其置于隔板温度36℃、真空度小于 表1 超声波辅助聚葡萄糖渗透热泵干燥预处理工艺正交试验因素与水平 Table 1 Factors and levels of orthogonal design of ultrasonicassisted polyglucose permeation heat pump drying 水平 因素 Factor Level A：超声波 B：超声波 C：聚葡萄糖浓度(g/L) 功率(W) 时间(min) Polyglucose Ultrasonic power Ultrasonic time concentration 350 400 450 表2 超声波辅助聚葡萄糖渗透真空冷冻一热泵联合干燥预处理工艺正交试验因素与水平 Table 22Factors and levels of orthogonal design of ultrasonicassisted polyglucose permeation vacuum freeze-heat pumpcombined drying 水平 因素 Factor Level A：超声波 B：超声波 C：聚葡萄糖浓度(g/L) 功率(W) 时间(min) Polyglucose Ultrasonic power Ultrasonic time concentration 400 2 450 3 500 10 Pa的条件下进行冷冻干燥5 h，再转移至干燥温度45℃、风速2.5m/s的条件下进行热泵干燥，当干基含水量降至0.30±0.02 g/g时，停止干燥。 1.3 测定项目及方法 1.3.1 复水率 参考Duan等(2011)的方法并作修改，取一定量罗非鱼片干燥样品，置于40℃水浴锅中恒温复水1h，取出用物料纸吸干表面水分称重，按照公式(1)计算： 式中，W为复水率(%)，M.为干燥物料复水后质量(g)，M，为干燥物料复水前质量(g)。 1.3.2 白度值 参考Bai等(2013)的方法并作修改，采用CR-10手持色度仪测量罗非鱼片干制品的L、a和b值，根据公式(2)计算白度值： 式中，W为白度值，L为黑暗色(0)到明亮色(100)，a为红色(+)到绿色(-)，b为黄色(+)到蓝色(-)。 1.3.3 质构 参照朱东艳等(2010)的方法进行质构分析(TPA)，设力量感1000 N，物料高度8 mm，形变量50%，测试速度60 mm/min，起始力0.5N，2次下压时间间隔1s，把峰值最大值作为硬度，因为其最具有代表性。 1.3.4 Ca-ATPase活性 参照蒙健宗等(2007)的方法并作修改，采用ATPase活性测试盒进行测定， 以25℃每毫克蛋白质在每分钟内所产生无机磷的微摩尔数表示 Ca-ATPase活性，单位为umolPi/(mg prot·h)。 1.3.5 综合评分 参考吴宝川(2014)的方法并作修改，采用综合加权评分对复水率、白度值、硬度和Ca²-ATPase活性4个指标进行综合处理。以满分100分进行计算，复水率和Ca²-ATPase活性所占权重均为a=30分，白度值和硬度所占权重均为a=20分。 对于综合评分越高品质越好的指标，其加权得分按公式(3)计算： 式中，Y为指标的加权得分，a为指标所占权重分值，W为指标本研究测定的最佳值，W为指标各试验的实际测定值。综合得分是指各指标加权得分的总和。 对于综合评分越高品质越差的指标，其加权得分按公式(4)计算： 1.4 统计分析 试验数据均采用3次平行测量的平均值，采用JMP Pro13.0和SPSS 23.0进行单因素方差分析，以Origin 8.0制图。 2 结果与分析 2.1 超声波辅助聚葡萄糖渗透热泵干燥预处理工艺优化结果 2.1.1 单因素试验结果 2.1.1.1不同超声波功率对罗非鱼片干制品品质的影响 固定超声波时间75 min、聚葡萄糖浓度60 g/L，进行不同超声波功率条件下的热泵干燥预处理试验，结果如图1所示，不同超声波功率对罗非鱼片干制品品质有一定影响。经400和450W预处理的罗非鱼片复水率无显著差异(P>0.05，下同)，均显著高于对照组干制品的复水率(P<0.05，下同)；但超声波功率在500W时，干制品的复水率显著下降(图1-A)。因为适宜的超声波功率能使物料产生空化效应，物料内部产生海绵形状，有利于干制品复水；当超声波功率过高时，过大的机械波引起物料组织发生坍塌，导致干制品复水率下降。由图1-B可知，罗非鱼片经不同超声波功率处理后，干制品的白度值均显著高于对照组。由图1-C可知，罗非鱼片干制品的硬度随超声波功率的增大呈先降后升的变化趋势；400W的干制品硬度最低，当超声波功率超过 400 W时，硬度显著上升。这是由于适宜的超声波功率使物料出现疏松结构，从而降低产品硬度，但功率超400W后开始出现结构被破坏现象，从而导致硬度回升。Ca²*-ATPase活性代表肌球蛋白头部性质的变化，其可用来判断肌球蛋白头部的完整性(胡亚芹等，2014)。罗非鱼片采用400W超声波处理后，其Ca²-ATPase活性与对照组的Ca²-ATPase活性存在显著差异(图1-D)，由于适宜的超声波功率能使物料内部形成海绵形状，加快传质速率，缩短干燥时间，降低干燥过程中有机物的破坏和蛋白质的热变性程度，从而提高Ca"-ATPase活性。超声波功率为400 W时，罗非鱼片干制品综合得分最高，其品质最佳(图1-E)。因此，确定400W为最佳超声波功率。 2.1.1.2 不同超声波时间对罗非鱼片干制品品质的影响 固定超声波功率400 W、聚葡萄糖浓度60 g/L，进行不同超声波时间条件下的热泵干燥预处理试验，结果如图2所示。罗非鱼片经65和75 min超声波渗透处理后，干制品复水率无显著差异，但均显著高于对照组(图2-A)。超声波时间在55~85 min范围内，罗非鱼片干制品白度值无显著差异，但均显著高于对照组；经95 min超声波渗透处理后，其白度值有所下降(图2-B)，可能是由于渗透时间过长导致物料细胞膜破裂，有机物渗出表面，从而降低干制品白度值。罗非鱼片经75 min超声波辅助渗透后，其硬度最低，但超过75 min后，硬度呈显著上升趋势(图2-C)。由于过长的超声波处理导致罗非鱼片组织结构发生改变，部分组织结构被破坏从而使其硬度回升。罗非鱼片在适宜的超声波功率条件下进行一定时间(55~95 min)超声波预处理，其内部结构发生变化，毛细血管扩张，传质速率加快，聚葡萄糖渗入物料组织中可防止蛋白质变性，从而提高Ca²-ATPase活性(图2-D)。由图2-E可知，超声波时间为75 min时，罗非鱼片干制品品质最佳，故确定75 min为最佳超声波时间。 2.1.1.3 不同聚葡萄糖浓度对罗非鱼片干制品品质的影响 固定超声波功率400W、超声波时间75min ，进行不同聚葡萄糖浓度下的热泵干燥预处理试验，结果如图3所示。不同浓度聚葡萄糖对罗非鱼片干制品的复水率、白度值、硬度和Ca²-ATPase活性4个指标均有一定影响，采用60 g/L聚葡萄糖进行渗透，其品质均优于对照组，且综合得分最高。这是由于适宜的聚葡萄糖浓度可防止有机物被破坏，有利于保护蛋白质在干燥过程中发生热变性。当浓度超过60 g/L时，渗透液浓度过高，黏度过大，阻碍传质 图1 Fig.1 The effect of different ultrasonic powers on the qualityof tilapia fillets by ultrasonic assisted polyglucose per-meation heat pump drying 图柱上不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。图2~图10同 ( D ifferen t l owe r ca s e l e t ters o n t he b ar i n dica t ed s i g ni f i ca nt d i ffere n ce ( P < 0. 05). T he sa me was a p pli e d in F i g .2-F i g . 10 ) 图2 不同超声波时间对超声波辅助聚葡萄糖渗透热泵干燥罗非鱼片品质的影响 Fig.2 The effect of different ultrasonic times on the quality oftilapia fillets by ultrasonic assisted polyglucose permea-tion heat pump drying 70 aD 图3不同聚葡萄糖浓度对超声波辅助聚葡萄糖渗透热泵干燥罗排鱼片品质的影响 Fig.33The effect of different polyglucose concentrations on thequality of tilapia fillets by ultrasonic assisted polyglucosepermeation heat pump drying 速率，同时使物料细胞膜破裂，从而导致产品品质出现下降趋势(刘云宏等，2014)。 2.1.2 正交试验结果 为获得更好的超声波预处理渗透条件匹配热泵干燥，在单因素试验的基础上，进行预处理条件正交优化，试验结果和方差分析结果如表3和表4所示。由表3可知，各因素对罗非鱼干燥产品综合得分的影响排序为B>C>A，即超声波时间影响最大，超声波功率影响最小。最佳工艺组合为ABC，即超声波辅助聚葡萄糖渗透热泵干燥罗非鱼的最佳预处理工艺条件为：超声波功率400W、超声波时间65 min、聚葡萄糖浓度60 g/L，在此条件下，罗非鱼片干制品复水率为53%、白度值为47.2、硬度为6.64 N、Ca-ATPase活性为1.27 umolPi/(mg proth). 2.2 超声波辅助聚葡萄糖渗透真空冷冻一热泵联合干燥预处理工艺优化结果 2.2.1 单因素试验结果 2. 2.1.1 不同超声波功率对罗非鱼片干制品品质的影响 固定超声波时间75 min，聚葡萄糖浓度60 g/L，进行不同超声波功率条件下的真空冷冻一热泵联合干燥罗非鱼片预处理试验，结果如图4所示。由图4-A和图4-B可知，不同超声波功率辅助聚 表3 正交试验及极差分析结果 Table 3 The results of orthogonal test and range analysis 试验序号 因素 Factor 综合得分 Text No. A B C 空列 Blank column Composite score 91.89 2 90.25 87.72 96.07 5 2 90.27 6 3 90.23 7 3 3 2 90.81 3 3 89.00 3 90.54 89.95 92.92 90.37 90.90 92.19 89.84 92.29 90.43 90.1289.50 89.60 90.93 2.24 3.43 2.69 0.50 最佳水平 Optimization A： B C of factors 因素主次 Primary and B>C>A secondary factors 表4 正交试验方差分析结果 Table 4 Variance analysis result of orthogonal test 误差源 自由度误差平方和 均方根误差 F Error df Error sum Root mean source of squares square error 模型 Model 6 42.1720 7.0287 29.7951 误差Error 2 0.4718 0.2359 概率>F 校正总和 8 42.6438 0.0328 Correction combined 葡萄糖渗透真空冷冻一热泵联合干燥罗非鱼片的复水率和白度值均高于对照组，且差异显著；但在400~450W下无显著差异，当超声波功率超过450W时出现下降趋势。经不同超声波功率预处理后，真空冷冻一热泵联合干燥所制得的罗非鱼片硬度显著下降(图4-C)；Ca*-ATPase活性随超声波功率增大呈先升后降的变化趋势(图4-D)。综合450 W时罗非鱼片干制品综合得分最高(图4-E)进行考虑，选450 W作为最佳超声波功率。 2.2.1.2 不同超声波时间对罗非鱼片干制品品质的影响 固定超声声功率450 W、聚葡萄糖浓度60g/L，进行不同超声波时间条件下的真空冷冻一热泵联合干燥罗非鱼片预处理试验，结果如图5所示。经不同超声波时间预处理后所得的罗非鱼片干制品复水率与对照组均存在显著差异，复水率随超声波时间延长呈先升后降的变化趋势(图5-A)，因为长时间超声渗透可能导致物料组织发生坍塌从而降低复水率。罗非鱼片干制品白度值在65~75 min范围内无显著差异，超过75 min后，白度值呈显著下降趋势(图5-B)；硬度在55~85 min范围内无显著变化，超过85 min后，硬度显著增大(图5-C)；Ca”-ATPase活性在超声波渗透时间为65 min时出现最大值(图5-D)，说明在该条件下，蛋白质变性程度最小。根据图5-E中各超声波时间的综合得分，确定65 min为最佳超声波时间。 2.2.1.3 不同聚葡萄糖浓度对罗非鱼片干制品品质的影响 固定超声波功率450W、超声波时间65min，进行不同聚葡萄糖浓度条件下的真空冷冻一热泵联合干燥罗非鱼片预处理试验，结果如图6所示。从图6-A可知，不同浓泊的聚葡萄糖对罗非鱼片干制品复水率有显著影响，在40 g/L浓度条件下的复水率最大，超过该浓度后，出现显著下降趋势。采用40~100 g/L聚葡萄糖处理样品，罗非鱼片干制品的白度值无显著差异，但均显著高于对照组(图6-B)；硬度随聚葡萄糖浓度增大呈先降后升的变化趋势(图6-C)；采用60 g/L聚葡萄糖处理的罗非鱼片干制品Ca²-ATPase活性最高(图6-D)。综合图6-E的干燥产品综合得分可知，采用60 g/L聚葡萄糖处理的罗非鱼干制品品质最佳。 2.2.2 正交试验结果 为获得更好的超声波辅助聚葡萄糖渗透条件匹配真空冷冻一热泵联合干燥工艺，在单因素试验的基础上，进行超声波辅助聚葡萄糖渗透条件的正交优化，其试验结果和方差分析结果如表5和表6所示。由表5和表6可知，各因素对罗非鱼干燥产品综合得分影响显著(P<0.005)，因素影 图4 不同超声波功率对超声波辅助聚葡萄糖渗透真空冷冻一热泵联合干燥罗非鱼片品质的影响 Fig.4 The effect of different ultrasonic powers on the qualityof tilapia fillets by ultrasonic assisted polyglucose per-meation vacuum freeze-heat pump combined drying 图 5 不同超声波时间对超声波辅助聚葡萄糖渗透真空冷冻一热泵联合干燥罗非鱼片品质的影响 Fig.55The effect of different ultrasonic times on the quality oftilapia fillets by ultrasonic assisted polyglucose permea-tion vacuum freeze-heat pump combined drying 图6 不同聚葡萄糖浓度对超声波辅助聚葡萄糖渗透真空冷冻一热泵联合干燥罗非鱼片品质的影响 Fig.6 The effect of different polyglucose concentrations on thequality oftilapia fillets by ultrasonic assisted polyglucosepermeation vacuum freeze-heat pump combined drying 响主次排序为超声波功率>超声波时间>聚葡萄糖浓度。超声波辅助聚葡萄糖渗透真空冷冻一热泵联合干燥最佳预处理工艺组合为A，B：C，即超声波功率450W、超声波时间65 min、聚葡萄糖浓度80 g/L，在此条件下，罗非鱼片干制品复水率为78%、白度值为71.8、硬度为4.64 N、Ca-ATPase活性为2.42 umolPi/(mg prot·h)。 表 5正交试验及极差分析结果 Table 5 Results of orthogonal test and analysis of variance 试验序号 因素 Factor 综合得分 Test No. A B C 空列 Blank column Composite score 1 74.38 2 2 75.84 3 3 3 74.51 3 91.83 5 2 98.29 6 3 2 90.24 3 89.18 3 2 3 91.07 3 3 83.09 74.91 85.13 85.23 85.25 93.4588.4083.59 85.09 87.7882.6187.33 85.80 18.54 5.79 3.74 0.72 最佳水平 Optimization A： B： C： of factors 因素主次 Primary and A>B>C secondary factors 表6 正交试验方差分析结果 Table 66Analysis of variance of orthogonal test 误差源 自由度误差平方和： 均方根误差 F Error source df Error sum Root mean of squares square error 模型 Model 6 613.2750 102.2130 242.2416 误差 Error 2 0.8439 0.4220 概率>F 校正总和 8 614.1189 0.0041 Correction combined 2.3 不同干燥方式对罗非鱼片干制品品质的影响 2. 3. 1 不同干燥方式对罗非鱼片干制品复水率的影响 由图7可知，超声波辅助聚葡萄糖渗透真空冷冻一热泵联合干燥和真空冷冻干燥对罗非鱼片干制品的复水率影响较大，其复水率接近80%，二者的复水率无显著差异，但均显著高于热泵干燥和超声波辅助聚葡萄糖渗透热泵干燥方式的干制品复水率。由于超声波辅助聚葡萄糖渗透真空冷冻一热泵联合干燥是将原料经预处理后，先进行真空冷冻干燥，该阶段使物料产生一定的孔结构，后期热泵干燥阶段物料的孔结构被维持(朱翠平等，2017)。因此，其复水率与真空冷冻干燥无显著差异。 2. 3.2 不同干燥方式对罗非鱼片干制品白度值的影响 由图8可知，超声波辅助聚葡萄糖渗透真空冷 图7 不同干燥方式对罗非鱼片干制品复水率的影响 Fig.7 The effect of different drying methods on rehydrationrate of tilapia dried products 1：热泵干燥；2：超声波辅助聚葡萄糖渗透热泵干燥；3：超声波辅助聚葡萄糖滲透真空冷冻一热泵联合干燥；4：真空冷冻干燥。图8~图10同 1： Heat pump drying； 2：Ultrasonic assisted polyglucose permeationheat pump drying；3： Ultrasonic assisted polyglucose permeation va-cuum freeze-heat pump combined drying； 4： Vacuum freeze drying.The same was applied in Fig.8-Fig.10 冻一热泵联合干燥和真空冷冻干燥的罗非鱼片干制品白度值均显著高于热泵干燥和超声波辅助聚葡萄糖渗透热泵干燥的白度值，其中热泵干燥制品的白度值最小。这是由于热泵干燥时间长，产品在干燥过程中发生美拉德反应，从而降低其白度值；此外，长时间的加热导致蛋白质变性。真空冷冻干燥采用低温低压条件进行干燥，在干燥过程中物料只发生物理反应，有机物不被破坏，因此干制品色泽颜色变化不明显(李文盛等，2016；王海鸥等，2018)。超声波辅助聚葡萄糖渗透真空冷冻一热泵联合干燥的罗非鱼片白度值与真空冷冻干燥的白度值无显著差异，可能是在预处理阶段聚葡萄糖渗人原料组织结构中而保护蛋白质；在真空冷冻干燥阶段，样品内部水分形成晶体，升华后物料形成一定的骨架，缩短后期热泵干燥时间，且在热泵干燥期间保持了真空冷冻干燥的优势。因此，其干制品颜色无明显变化。 2. 3. 3 不同干燥方式对罗非鱼片干制品硬度的影响 由图9可知，不同干燥方式对罗非鱼片干制品硬度有显著影响，4种干制品硬度排序为热泵干燥>超声波辅助聚葡萄糖渗透热泵干燥>超声波辅助聚葡萄糖渗透真空冷冻东热泵联合干燥>真空冷冻干燥。热泵干燥罗非鱼片的硬度最大，因为热泵干燥后期水分分布不均，内部含水量大于表面含水量，且罗非鱼片蛋白质含量丰富，表面易形成硬壳，干燥时间延长，从而导致硬度增加(陈君琛等，2014)。真空冷冻干燥罗非鱼片硬度最小，由于物料在真空冷冻干燥 图8 不同干燥方式对罗非鱼片干制品白度值的影响 Fig.8 The effect of different drying methods on the whitenessof tilapia dried products 图9不同干燥方式对罗非鱼片干制品硬度的影响 Fig.9 The effect of different drying methods on the hardnessof tilapia dried products 过程中内部形成多孔结构。超声波辅助聚葡萄糖渗透真空冷冻一热泵联合干燥罗非鱼片的硬度仅次于真空冷冻干燥，由于前期采用真空冷冻干燥，物料内部形成一定的骨架，后期物料内部骨架被维持，其复水率与真空冷冻干燥接近，因此，硬度略大于真空冷冻干燥。 2.3.4 不同干燥方式对罗非鱼片干制品Ca-ATPase活性的影响 由图10可知，热泵干燥罗非鱼片的Ca"-ATPase活性最低，热泵干燥时间长导致蛋白质发生热变性；超声波辅助聚葡萄糖渗透真空冷冻—热泵联合干燥罗非鱼片的Ca*-ATPase活性最高，达2.42 umol Pi/(mg prot.h)，比真空冷冻干燥高7%。超声波辅助聚葡萄糖糖透热泵干燥罗非鱼片的Ca-ATPase活性比热泵干燥高，但显著低于超声波辅助聚葡萄糖渗透真空冷冻一热泵联合干燥和真空冷冻干燥。超声波辅助聚葡萄糖渗透真空冷冻一热泵联合干燥的前期借助真空冷冻干燥阶段物料内部形 成多孔结构，缩短后期热泵干燥时间；同时，借助聚葡萄糖渗透到物料内部组织中对蛋白质起一定保护作用，防止干燥过程中蛋白质的变性(吴阳阳等，2015)，因此其Ca-ATPase活性略高于真空冷冻干燥产品的Ca-ATPase活性。此外，采用超声波辅助聚葡萄糖渗透真空冷冻一热泵联合干燥方式对罗非鱼片进行干燥，所需干燥时间为8 h，比真空冷冻干燥约缩短2 h，降低干燥成本。 图 10不同干燥方式对罗非鱼片干制品Ca-ATPase活性的影响 Fig.10The effect of different drying methods on the Ca-ATPase activity of tilapia dried products 3 讨论 罗非鱼干燥前进行适当的预处理，可缩短干燥时间，提高干制品品质。超声波预处理时，物料由于受到压缩和拉伸作用，内部形成海绵形状，易使与物料紧密结合的水分脱离(Awad et al.，2012)。采用超声波预处理时，超声波功率和超声波时间是影响水产品干制品品质的主要因素(李敏等，2016；任婷婷等，2018)。聚葡萄糖结构中含羟基，易与蛋白质形成氢键，从而防止干燥过程中蛋白质失活，提高干制品品质(吴阳阳等，2015)。采用超声波辅助适宜浓度的聚葡萄糖渗透，有利于置换物料内部水分，缩短干燥时间，提高产品质量。为提高热泵干燥和真空冷冻一热泵联合干燥罗非鱼片的品质，缩短干燥时间，本研究通过单因素和正交试验分别对超声波辅助聚葡萄糖渗透热泵干燥和超声波辅助聚葡萄糖渗透真空冷冻一热泵联合干燥进行预处理工艺优化，获得超声波辅助聚葡萄糖渗透热泵干燥的最佳预处理工艺条件为：超声波功率400 W、超声波时间65 min、聚葡萄糖浓度60 g/L；超声波辅助聚葡萄糖渗透真空冷冻一热泵联合干燥的最佳预处理工艺条件为：超声波功率450W、超声波时间65 min、聚葡萄糖浓度80 g/L。 本研究通过比较4种干燥方式对罗非鱼片干制品的影响，结果发现超声波辅助聚葡萄糖渗透真空冷冻一热泵联合干燥和真空冷冻干燥罗非鱼片的复水率、白度值和Ca-ATPase活性均无显著差异，超声波辅助聚葡萄糖渗透真空冷冻一热泵联合干燥罗非鱼片的硬度略高于真空冷冻干燥，但真空冷冻干燥时间较超声波辅助聚葡萄糖渗透真空冷冻一热泵联合干燥时间长。超声波辅助聚葡萄糖渗透热泵干燥罗非鱼片的复水率与热泵干燥接近，但干制品的白度值和Ca-ATPase活性均高于热泵干燥，硬度则比热泵干燥干制品的硬度低；其干制品的白度值和Ca-ATPase活性指标均比超声波辅助聚葡萄糖渗透真空冷冻一热泵联合干燥和真空冷冻干燥低。综合考虑，超声波辅助聚葡萄糖渗透真空冷冻一热泵联合干燥产品的综合品质略优于真空冷冻干燥，与Sun等(2017)、程慧等(2019)研究发现热泵一真空联合干燥产品品质接近真空冷冻干燥制品品质的结果一致。这是由于干燥前采用适宜的预处理可除去物料中一部分水分，缩短干燥时间；其次，罗非鱼片前期采用真空冷冻进行干燥，其内部形成一定的孔结构，加快后期热泵干燥过程中的传质速率，缩短干燥时间。至今，鲜见有关超声波辅助聚葡萄糖渗透真空冷冻一热泵联合干燥方式的研究报道，本研究采用该干燥技术对罗非鱼片进行干燥具有一定的创新性，但尚未对其联合干燥过程中水分迁移机制进行研究，下一步将进行此方面的相关研究。 4 结论 超声波辅助聚葡萄糖渗透真空冷冻一热泵联合干燥罗非鱼片，其干制品品质接近真空冷冻干燥制品的品质，干燥时间缩短，值得在同类水产品干制加工中推广应用。 ( 参考文献： ) ( 陈 君 琛，杨艺龙，翁敏劼， 赖 谱富，沈恒 胜 . 2 0 14.即 食杏鲍 菇热 风一真空联合干燥工艺优 化 [J] . 农 业工 程 学 报，30 ( 1 4 ) ： 33 1 - 33 8. 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