滲透條件對羅非魚肉滲透—真空微波干燥的影響

劉兵+段振華+于群+劉艷+胡冰洋

摘 要：為獲得羅非魚片滲透-真空微波干燥前最佳的滲透條件，研究滲透液組成、滲透時間、滲透溫度和切片大小對魚片滲透-真空微波干燥后的含水率、水分活度及品質(zhì)（收縮率、復水率、色差）的影響。結果表明：魚片在糖濃度較高的滲透液中，滲透脫水效果較好，但品質(zhì)不理想；在2 h內(nèi)魚片含水率隨滲透時間的延長而減少，2 h后滲透效果不明顯；滲透溫度升高脫水效率增加，但溫度過高會破壞組織結構，不利于滲透的進行；切片越大，干燥后含水率越高但品質(zhì)較差。結論：羅非魚片滲透-真空微波干燥滲透最佳條件是滲透液組成為20%食鹽+10%白砂糖，滲透時間2 h，滲透溫度30 ℃，切片大小為500 mm?。

關鍵詞：羅非魚；滲透；滲透脫水；含水率；滲透-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

中圖分類號：TS254.4 文獻標志碼：A 文章編號：1001-8123（2016）04-0017-04

引文格式：

劉兵， 段振華， 于群， 等. 滲透條件對羅非魚肉滲透-真空微波干燥的影響[J]. 肉類研究， 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

羅非魚，俗稱“非洲鯽魚”，由于其耐氧低、肉質(zhì)潔白少刺，營養(yǎng)價值較高且易于飼養(yǎng)，在熱帶及亞熱帶國家和地區(qū)被廣泛養(yǎng)殖[1]。羅非魚肉中含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，蛋白質(zhì)含量約為20%，脂肪含量為4%～5%，還含有許多人體必需氨基酸等[2-3]，其中大部分為水分，含量高達80%，且魚體組織酶活躍，極易腐敗變質(zhì)[4]。因此有必要對羅非魚肉進行干制處理，延長貯藏時間，但傳統(tǒng)干燥方法如熱風干燥、冷凍干燥、微波干燥等由于能耗和成本較高[5-6]，且產(chǎn)品單一、品質(zhì)不理想而不能被廣泛應用于水產(chǎn)品的加工。

滲透-真空微波加工方式，是結合滲透脫水和真空微波干燥對羅非魚片進行加工處理的一種新型方式。滲透脫水是指在一定溫度下，將植物或動物組織浸入高濃度溶液中除去物料中部分水分的一種方式，作為前處理可有效縮短后期干燥時間[7]。真空微波結合了微波的快速和水在真空條件下沸點降低的特點，使魚片水分在較短的時間內(nèi)快速蒸發(fā)而對品質(zhì)影響較小的一種加工方式[8]。

滲透脫水技術因其具有自發(fā)性，滲透過程中的動力是相互之間的滲透壓，條件溫和，無需加熱，且能耗低，較好地保持了食品的色、香、味等品質(zhì)而被廣泛用于食品加工領域[9-10]。

對于滲透脫水技術的研究國內(nèi)外已有很多，現(xiàn)已報道的有草莓[11]、蘋果[12]、獼猴桃[13]、香蕉[14]、四季豆[15]、

甜菜根[16]、竹筍[17]、櫻桃番茄[18]、生姜[19]等，這些主要集中在果蔬加工中，但對于魚類等水產(chǎn)品的滲透研究卻較少，為此本實驗擬對影響羅非魚片滲透-真空微波干燥的滲透因素進行研究，以獲得最佳的滲透條件，旨在為羅非魚的滲透-真空微波干燥新技術的開發(fā)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮的羅非魚購于?？谀祥T農(nóng)貿(mào)市場，體質(zhì)量在500～750 g左右；食鹽（食用級）、白砂糖（食用級） 南國超市。

1.2 儀器與設備

NJL07-3型實驗專用微波爐 南京杰全微波設備有限公司；EL204型電子天平、HB43-S型快速水分測定儀

梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；HH-S26S電熱恒溫水浴鍋 金壇市大地自動化儀器廠；SHB-Ⅲ循環(huán)水式真空泵 鄭州長城科工貿(mào)有限公司；HygroPalm AW1便攜式水分活度測定儀 無錫徽科特測控技術有限

公司；CR-10型手持色差計 蘇州天友利儀器有限公司；Stable Micro Systems Volscan Profiler-300食品體積測定儀 超技儀器技術有限公司；刀具及砧板、保鮮膜等購于超市；燒杯、玻璃棒、吸水紙和干燥器 ?？谑胁Ａx器試劑公司。

1.3 方法

1.3.1 羅非魚前處理

將新鮮羅非魚迅速殺死，去除頭部、魚鱗和內(nèi)臟，清洗并從魚脊背上方采肉切片，厚度為3 mm，完成后用水清洗并用吸水紙吸去表面水分，備用。

1.3.2 滲透條件

用不同的滲透條件對羅非魚片進行處理，分別以滲透液組成、滲透時間、滲透溫度和切片大小為因素，由之前的預實驗結果，實驗因素設計為：滲透液組成（20%食鹽、20%食鹽+10%白砂糖、20%食鹽+20%白砂糖（以魚肉質(zhì)量計））、滲透時間（1、2、3、4 h）、滲透溫度（10、20、30、40 ℃）、切片大?。?00、500、700、900、1 100 mm2），以魚片含水率、水分活度及品質(zhì)（收縮率、復水率和色差）為考察指標，以滲透液組成20%食鹽+10%白砂糖、滲透時間2 h、滲透溫度30 ℃、切片大小為500 mm2為基本條件，進行單因素試驗。

1.3.3 魚片含水率的測定

參照GB 5009.3—2010《食品中水分的測定》進行。

1.3.4 魚片水分活度的測定

采用HygroPalm AW1便攜式水分活度測定儀測定魚片中的水分活度值aw。

1.3.5 魚片品質(zhì)的測定

1.3.5.1 收縮率的測定[20]

采用食品體積測定儀，測量處理前后樣品的體積。每個樣品測3次，結果取平均值，按照式（1）計算收縮率。

（1）

式中：Rs為魚片的收縮率/%；V0為魚片處理前的體積/mL；Vt為魚片干燥后的體積/mL。

1.3.5.2 復水率的測定[4]

將干燥后的魚片稱量后，放入溫度為40 ℃水浴鍋中，復水30 min，用濾紙吸干魚片表面水分后稱質(zhì)量。按

式（2）計算復水率。

（2）

式中：Rf為復水率/%；mf為魚片復水后瀝干質(zhì)量/g；mg為干燥后魚片質(zhì)量/g。

1.3.5.3 色差的測定[21]

采用CR-10型手持色差計進行顏色的測定。將待測樣品放在探測器端面，分別記錄魚片的L*、a*、b*。其中L*表示樣品偏白（+）或偏黑（-）的程度，色度a*表示樣品偏紅（+）或偏綠（-）的程度，色度b*表示樣品偏黃（+）或偏藍（-）的程度。每個樣品測定3 次，取其平均值。色差△E按式（3）計算。

△E=（（△L*）2+（△a*）2+（△b*）2）1/2

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有實驗均設定3 個平行，測定結果以平均值±標準差表示，并運用正交設計助手Ⅱ和Origin 9.0對實驗數(shù)據(jù)進行分析與處理。

2 結果與分析

2.1 滲透液組成對魚片滲透-真空微波的影響

在魚片切片大小為500 mm2、滲透溫度為30 ℃、滲透時間為2 h條件下，不同滲透液組成對滲透-真空微波后魚片水分及品質(zhì)影響如圖1所示。

由圖1可知，隨著滲透液中白砂糖量的增加，魚片干燥后含水率和水分活度均不同程度下降，這是因為白砂糖量增加，細胞內(nèi)外側滲透壓力增大，加速了水分向滲透液中轉移。在品質(zhì)方面，滲透液中白砂糖量的增加，魚片的收縮率增大，在20%食鹽+10%白砂糖滲透液中，脫水較少，收縮程度變化小，而在20%食鹽+20%白砂糖滲透液中，因滲透壓增大，水分轉移較多，魚片收縮程度大，收縮率變化明顯。復水率表示干燥后魚片吸收水分的能力，在圖中呈現(xiàn)先升高后平緩增加趨勢，說明在20%食鹽+10%白砂糖滲透液中，魚片干燥后的吸水能力已達到較高水平；色差代表魚片處理前后顏色變化程度，在圖中則呈下降趨勢，相比于前兩個組合，魚片在20%食鹽+20%白砂糖滲透液中，顏色變化小，這可能是因為高濃度的糖液能起到保護魚片的作用，使得干燥后魚片色差較小。雖然魚片在20%食鹽+20%白砂糖滲透液中，含水率和水分活度都較低，魚片收縮率最大，但魚片品質(zhì)并不是最優(yōu)，復水能力和20%食鹽+10%白砂糖滲透液相差小，所以從魚片品質(zhì)和節(jié)約原料方面，魚片的滲透液組成應選擇20%食鹽+10%白砂糖為宜。

2.2 滲透時間對魚片滲透-真空微波的影響

在滲透液組成為20%食鹽+10%白砂糖，滲透溫度為30 ℃，切片大小為500 mm2條件下，不同滲透時間對滲透-真空微波后魚片的水分及品質(zhì)影響如圖2所示。在滲透的前2 h之內(nèi)，魚片干燥后含水率和水分活度均明顯下降，而在2 h之后，魚片干燥后含水率和水分活度下降程度減小，趨于平穩(wěn)，這是由于在魚片和滲透液之間存在巨大的滲透壓差，導致魚片浸入滲透液后短時間內(nèi)迅速失水，隨著滲透時間的延長，魚片中水分轉移到滲透液中使?jié)B透壓差減小，脫水效果降低。在品質(zhì)上，魚片的收縮率和色差隨滲透時間的延長而增大，滲透時間延長，魚片中的水分減少，體積皺縮，收縮率增大，而在滲透過程中，滲透液中的溶質(zhì)也會滲入到魚片內(nèi)，且滲透時間越長，滲入的量就越多，致使干燥后魚片色差增大；魚片的復水率呈現(xiàn)下降趨勢，在前2 h內(nèi)，變化程度不大，在2 h后，下降程度增大，這可能是魚片經(jīng)長時間滲透，魚片表面附著較多滲透液中的溶質(zhì)，復水時形成阻力，致使復水率下降。從魚片干燥后的水分及品質(zhì)（收縮率、復水率和色差）方面考慮，滲透時間無需太長，應保持在2 h以內(nèi)，而在2 h時，魚片脫水效果和品質(zhì)保持的較好，所以宜選2 h作為最佳滲透時間。

2.3 滲透溫度對魚片滲透-真空微波的影響

在滲透液組成為20%食鹽+10%白砂糖，滲透時間為2 h，切片大小為500 mm2條件下，不同滲透溫度對滲透-真空微波后魚片水分及品質(zhì)的影響見圖3。

由圖3可知，在30 ℃以下，隨著滲透溫度的升高，魚片干燥后含水率及水分活度均呈下降趨勢，并在30 ℃時達到最低，因為溫度升高，分子運動加快，導致水分轉移到滲透液中的速率增加，但在40 ℃時干燥后含水率和水分活度又呈上升趨勢，造成這種現(xiàn)象的原因可能是魚片長時間經(jīng)高溫滲透液處理，細胞膜的半透性遭到一定程度的破壞，改變了細胞膜內(nèi)外的滲透壓，不利于魚片的滲透脫水，造成干燥后魚片含水率和水分活度升高。從魚片品質(zhì)方面看，滲透溫度升高，魚片的收縮率先增大后趨于平緩，在一定范圍內(nèi)，溫度升高，脫水效率增加，魚片體積變化明顯，收縮率增大；復水率呈先升后降趨勢，變化的范圍較小，在30 ℃時復水效果最好，40 ℃時因滲透溫度高破壞魚片組織，復水效果較差；魚片的色差隨滲透溫度的升高而增大，溫度升高，導致周圍分子對溶質(zhì)分子遷移的阻力降低，加快魚片對滲透液中溶質(zhì)的吸收，使干燥后魚片色差增大。過高的滲透溫度會導致魚片組織改變和品質(zhì)下降，因此，魚片的滲透溫度不宜過高，滲透溫度選擇宜為30 ℃左右。

2.4 切片大小對魚片滲透-真空微波的影響

在滲透液組成為20%食鹽+10%白砂糖，滲透時間為2 h，滲透溫度為30 ℃條件下，不同的切片大小對滲透-真空微波后魚片水分及品質(zhì)的影響見圖4。

由圖4可知，在切片大小為500 mm2以下時，切片大小對魚片干燥含水率和水分活度影響較小，當超過500 mm2時，魚片含水率和水分活度隨切片大小變化明顯，這是可能由于在一定范圍內(nèi)，切片大小越大，滲透時其單位表面積所承受的滲透壓就越小，滲透脫水效果越不明顯；在魚片品質(zhì)方面，隨著切片大小的增大，魚片的收縮率先迅速增加后逐漸變緩，因切片較大時，滲透處理脫去的水分較少，真空微波干燥后，由于魚片內(nèi)所含的大量水分被快速脫去，導致魚片體積皺縮，收縮率變大；復水率和色差的變化趨勢是一樣的，都是呈先升高后下降的趨勢，因較大魚片滲透脫水量少，在同等真空微波條件下，魚片脫去的水分相差不大，致使較大魚片干燥后的含水率依然很高，吸水能力弱，復水效果差。切片大，含水率就高，品質(zhì)不理想，所以由上述情況可知，切片大小的選擇不宜過大，魚片大小為500 mm2時，魚片干燥后含水率最低，品質(zhì)較理想，魚片滲透-真空微波干燥的效果最好。因此，可將魚片的切片大小定為500 mm2。

3 結 論

羅非魚片在不同的滲透液組成條件下，對水分和品質(zhì)方面影響不同，滲透液中糖濃度越高，干燥后含水率和水分活度越低，但品質(zhì)方面不理想，如收縮率較大，復水率較低等。在滲透時間上，滲透前2 h內(nèi)，含水率和水分活度會迅速降低，品質(zhì)也較好，而在2 h之后，隨著滲透時間的延長，其含水率和水分活度的改變不大，但品質(zhì)會隨滲透時間的延長而變差。在一定范圍內(nèi)，魚片含水率和水分活度隨滲透溫度的升高而降低，但溫度過高會改變魚片組織，不利于滲透的進行。切片大小也會對魚片滲透-真空微波干燥產(chǎn)生影響，切片大小越大，魚片干燥后含水率和水分活度越高，品質(zhì)越不理想。

參考文獻：

[1] 段振華， 易美華， 王志國， 等. 羅非魚的加工技術[J]. 水產(chǎn)科技情報， 2005， 32（6）： 250-255. DOI：10.3969/j.issn.1001-1994.2005.06.010.

[2] MARIO G， JUAN R H， JESUS O A， et al. Nutrient composition and sensory evaluation of fillets from wild-type Nile tilapia （Oreochromis niloticus， Linnaeus） and a red hybrid[J]. Aquaculture Research， 2007， 38（10）： 1074-1081. DOI：10.1016/j.aquaculture.2007.07.067.

[3] 段振華， 馮愛國， 向東， 等. 羅非魚片熱風干燥模型及能耗研究[J]. 食品科學， 2007， 28（7）： 201-205. DOI：10.3321/j.issn：1002-6630.2007.07.045.

[4] DUAN Zhenhua， JIANG Lina， WANG Julan， et al. Drying and quality characteristics of tilapia fish fillets dried with hot air-microwave heating[J]. Food and Bioproducts Processing， 2011， 89： 472-476. DOI：10.1016/j.fbp2010.11.005.

[5] 尹凱丹， 劉軍， 龔麗， 等. 羅非魚干燥加工技術的研究進展[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備， 2014（6）： 51-56. DOI：10.3969/j.issn.1673-2154.2014.06.018.

[6] 段振華. 水產(chǎn)品干燥技術研究[J]. 食品研究與開發(fā)， 2012， 33（5）： 213-216. DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2012.05.061.

[7] 張曉敏， 蘭彥平， 周連第， 等. 果蔬滲透脫水研究進展[J]. 食品研究與開發(fā)， 2012， 33（9）： 204-207.

[8] 楊毅. 羅非魚片的真空微波干燥特性研究[D]. ?？冢?海南大學， 2012.

[9] 徐成發(fā). 羅非魚片滲透傳質(zhì)模型與滲透微波脫水初步研究[D]. ?？冢?海南大學， 2011.

[10] 張慜， 曹暉. 食品滲透脫水研究進展[J]. 干燥技術與設備， 2004， 2（4）： 3-9.

[11] CHANGRUE V， ORSAT V， RAGHAVAN G S V. Osmotically dehydrated microwave-vacuum drying of strawbrries[J]. Food Processing and Preservation， 2008， 32： 798-816. DOI：10.1111/j.1745-4549.2008.00215.x.

[12] GORDANA B. K， LATO L P， LJUBINKO B， et al. Optimization of osmotic dehydration of apples in sugar beet molasses[J]. Food Processing and Preservation， 2014， 38： 1705-1715. DOI：10.1111/jfpp.12133.

[13] 藍浩， 周國燕. 獼猴桃滲透脫水的響應面優(yōu)化分析[J]. 吉林農(nóng)業(yè)科學， 2013， 38（1）： 87-91.

[14] GIOVANA D M， ISABEL C T， CACIANO P Z N， et al. Osmotic dehydration of bananas （Musa sapientum， Shum.） in ternary aqueous solutions of sucrose and sodium chloride[J]. Food Process Engineering， 2012， 35： 149-165. DOI：10.1111/j.1745-4530.2010.00578.x.

[15] 任世英， 趙士杰， 李麗. 四季豆?jié)B透脫水試驗研究[J]. 農(nóng)機化研究， 2012， 11： 174-177. DOI：10.3969/j.issn.1003-188x.2012.11.042.

[16] MANIVANNAN P， RAJASIMMAN M. Optimization of process parameters for the osmotic dehydration of beetroot in sugar solution[J]. Food Process Engineering， 2011， 34： 804-825. DOI：10.1111/j.1745-4530.2009.00436.x.

[17] LAXMIKANT S B， SUMITA C， PALLAB K B， et al. Optimization of osmotic dehydration process of bamboo shoots in mixtures of sucrose and sodium chloride solutions[J]. Food Processing and Preservation， 2013， 37： 1068-1077. DOI：10.1111/j.1745-4549.2012.00807.x.

[18] 李慧， 胡小松， 汪政富. 櫻桃番茄滲透預處理熱風干燥特性研究[J]. 食品科技， 2012， 37（4）： 74-79.

[19] AN Kejing， DING Shenghua， TAO Hongyan. Response surface optimisation of osmotic dehydration of Chinese ginger （Zingiber officinale Roscoe） slices[J]. Food Science and Technology， 2013， 48： 28-34. DOI：10.1111/j.1365-2621.2012.03153.x.

[20] 尚軍， 段振華， 馮愛國. 低鹽處理對羅非魚片熱風干燥的影響[J]. 食品科技， 2007， 32（4）： 111-114. DOI：10.3969/j.issn.1005-9989.2007.04.033.

[21] 李婧怡， 段振華. 真空微波干燥對黃秋葵品質(zhì)的影響[J]. 食品工業(yè)， 2014， 35（3）： 80-83.