仿刺參冷風(fēng)干制工藝優(yōu)化及不同干制方式的比較

陳子豪，王茂劍，張 健*，侯志剛，井月欣，王共明，趙云蘋，劉 芳

（1.上海海洋大學(xué)食品學(xué)院，上海 200000；2.山東省海洋資源與環(huán)境研究院，山東 煙臺 264006；3.山東省海洋生態(tài)修復(fù)重點實驗室，山東 煙臺 264006；4.山東省淡水漁業(yè)研究院，山東 濟(jì)南 250013；5.合肥工業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，安徽 合肥 230000）

仿刺參冷風(fēng)干制工藝優(yōu)化及不同干制方式的比較

陳子豪1,2，王茂劍2,3,4，張 健2,*，侯志剛5，井月欣2，王共明2，趙云蘋2，劉 芳2

（1.上海海洋大學(xué)食品學(xué)院，上海 200000；2.山東省海洋資源與環(huán)境研究院，山東 煙臺 264006；3.山東省海洋生態(tài)修復(fù)重點實驗室，山東 煙臺 264006；4.山東省淡水漁業(yè)研究院，山東 濟(jì)南 250013；5.合肥工業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，安徽 合肥 230000）

以鹽漬仿刺參為研究對象，以感官評分和脫水速率加權(quán)后的綜合評分作為評價指標(biāo)，采用單因素試驗及響應(yīng)面法對冷風(fēng)干制（cold-air drying，CAD）工藝條件進(jìn)行優(yōu)化，并對CAD、真空冷凍干制（vacuum freeze drying，VFD）、熱風(fēng)干制（hot-air drying，HAD）和真空微波干制（vacuum microwave drying，VMD）工藝處理的仿刺參進(jìn)行品質(zhì)比較分析。結(jié)果表明：CAD最佳干制工藝條件為真空脫鹽時間4.2 h、冷風(fēng)溫度19 ℃、冷風(fēng)風(fēng)速1.70 m/s，仿刺參的綜合評分為0.77。在營養(yǎng)保持方面，VFD和CAD比HAD和VMD效果更好；在熱收縮率方面，HAD＞VMD＞CAD＞VFD，其中CAD和VFD差異不大；在復(fù)水倍數(shù)方面，CAD＞VFD＞HAD＞VMD；在質(zhì)構(gòu)特性上，CAD和VFD質(zhì)構(gòu)指標(biāo)明顯優(yōu)于HAD和VMD。對比結(jié)果說明CAD在工業(yè)生產(chǎn)中具有更高的實用性。

仿刺參；冷風(fēng)干制；響應(yīng)面分析；質(zhì)構(gòu)；感官評價

本實驗以鹽漬仿刺參為研究對象，通過CAD工藝將脫鹽后的鹽漬仿刺參加工成淡干仿刺參產(chǎn)品，以感官評分和脫水速率加權(quán)后的綜合評分作為產(chǎn)品的工藝優(yōu)化指標(biāo)，對其CAD工藝進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化。在此基礎(chǔ)上，對CAD、VFD、HAD和VMD仿刺參的品質(zhì)進(jìn)行比較分析，為仿刺參的高品質(zhì)干制處理方式的選擇以及不同干制工藝組合提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鹽漬仿刺參（平均質(zhì)量5.5 g、長度4.5 cm、含鹽量21%、水分46.6%） 煙臺山水海產(chǎn)有限公司；硝酸銀、鉻酸鉀、氫氧化鈉（均為分析純） 天津市光復(fù)科技發(fā)展有限公司；硫酸銅、濃硫酸、苯酚、三氯乙酸（均為分析純） 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；其余試劑均為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

HYRG-HS中低溫?zé)岜妹撍稍餀C(jī) 山東省蓬萊海洋熱工公司；DGL-2000鼓風(fēng)干燥箱 山東龍口市先科儀器公司；真空微波干燥箱 廣州萬程微波設(shè)備有限公司；Lab-1A-50真空冷凍干燥箱 北京博醫(yī)康實驗儀器有限公司；CT3質(zhì)構(gòu)儀 美國Brookfield公司；TU-1810SPC紫外-可見分光光度計 北京普析通用儀器有限公司；TGL-16M臺式高速冷凍離心機(jī) 湖南湘儀實驗儀器開發(fā)有限公司。

1.3 方法

1.3.1 水分含量的測定

參照GB/T 5009.3—2010《食品中水分的測定》測定水分含量。

1.3.2 干制速率的測定

按公式（1）計算干制速率：

式中：DR為干制過程中時間在t1和t2之間的干制速率/（%/h）；Mt1表示在干制時間為t1時仿刺參的濕基含水率/%；Mt2表示在干制時間為t2時仿刺參的濕基含水率/%。

1.3.3 熱收縮率[20]的測定

按公式（2）計算熱收縮率：

式中：S為仿刺參熱收縮率/%；L0為仿刺參干制前的長度/cm；L1為仿刺參干制后的長度/cm。

1.3.4 含鹽量的測定

參照GB/T 5009.3—2010測定含鹽量。

1.3.5 蛋白質(zhì)含量的測定

參照GB/T 5009.5—2010《食品中蛋白質(zhì)的測定》測定蛋白質(zhì)含量。

1.3.6 仿刺參復(fù)水

干制后仿刺參用蒸餾水浸泡，室溫放置24 h，用剪刀剖開，去除石灰質(zhì)口環(huán)，清洗干凈。放入煮沸的蒸餾水中，小火煮制40 min，晾至室溫后，置于4 ℃冰箱中，放置24 h。重復(fù)上述煮制操作，至仿刺參水發(fā)質(zhì)量下降或出現(xiàn)組織形態(tài)破碎時停止實驗。

1.3.7 質(zhì)構(gòu)特性分析

復(fù)水后的仿刺參切成為5 mm×5 mm×5 mm小塊，用質(zhì)構(gòu)儀進(jìn)行測定。參數(shù)設(shè)置為：測試前速率2 mm/s，測試后速率1 mm/s，測試速率1 mm/s，試樣壓縮形變量2 mm，2 次壓縮中間停頓時間3 s，觸發(fā)值5 g。每個仿刺參樣品選取不同點測試4 次，取平均值[21]。

1.3.8 感官評價

在工藝優(yōu)化試驗中，對復(fù)水后的仿刺參進(jìn)行感官評價，特征氣味為1～5 分，外觀、咀嚼性、彈性、硬度分別為1～10 分，總分記為55 分。

在仿刺參品質(zhì)比較實驗中，以外觀、特征氣味、彈性、硬度和凝聚性為指標(biāo)進(jìn)行評價。其中外觀包括體積變化、干仿刺參的外形和復(fù)水后仿刺參外形，權(quán)重為0.3，特征氣味、彈性、硬度和凝聚性的權(quán)重分別為0.1、0.2、0.2和0.2[22]。

1.3.9 CAD工藝的單因素試驗

1.3.9.1 真空脫鹽時間對仿刺參品質(zhì)的影響

分別取20 個鹽漬仿刺參置于真空瓶中，加入5 倍質(zhì)量的水進(jìn)行真空室溫脫鹽，真空度為90 kPa，脫鹽時間分別為2、3、4、5、6 h后瀝干表面水分，置于溫度18 ℃、風(fēng)速1.5 m/s的冷風(fēng)干燥箱內(nèi)進(jìn)行干燥，干燥至含水量為（14.0±0.5）%時停止干燥。干燥后仿刺參進(jìn)行復(fù)水、質(zhì)構(gòu)特性分析和感官評價。

1.3.9.2 冷風(fēng)溫度對仿刺參品質(zhì)的影響

分別取20 個鹽漬仿刺參置于真空瓶中，加入5 倍質(zhì)量的水進(jìn)行真空室溫脫鹽，真空度為90 kPa，脫鹽時間4 h后瀝干表面水分，置于溫度分別為8、13、18、23、28 ℃，風(fēng)速為1.5 m/s的冷風(fēng)干燥箱內(nèi)進(jìn)行干燥，干燥至含水量為（14.0±0.5）%時停止干燥。干燥后仿刺參進(jìn)行復(fù)水、質(zhì)構(gòu)特性分析和感官評價。

1.3.9.3 冷風(fēng)風(fēng)速對仿刺參品質(zhì)的影響

分別取20 個鹽漬仿刺參置于真空瓶中，加入5 倍質(zhì)量的水進(jìn)行真空室溫脫鹽，真空度為90 kPa，脫鹽時間4 h后瀝干表面水分，置于溫度18 ℃，風(fēng)速分別為1、1.5、2、2.5、3 m/s的冷風(fēng)干燥箱內(nèi)進(jìn)行干燥，干燥至含水量為（14.0±0.5）%時停止干燥。干燥后仿刺參進(jìn)行復(fù)水、質(zhì)構(gòu)特性分析和感官評價。

1.3.10 響應(yīng)面優(yōu)化試驗

在單因素試驗基礎(chǔ)上，以仿刺參感官評分及干制速率的加權(quán)綜合評分為指標(biāo)（其中感官評分的權(quán)重α1為0.4，干制速率的權(quán)重α2為0.6），選擇真空脫鹽時間、冷風(fēng)溫度、冷風(fēng)風(fēng)速進(jìn)行三因素三水平的Box-Behnken試驗設(shè)計，見表1，利用Design-Expert 8.0軟件進(jìn)行響應(yīng)面分析，確定仿刺參冷風(fēng)干燥的最優(yōu)加工工藝。

表1 響應(yīng)面試驗設(shè)計因素與水平Table1 Factors and levels used in response surface design

1.3.11 VFD法

凍結(jié)好的樣品置于干燥室，干燥真空度200 Pa，冷阱溫度40 ℃，干燥最終含水量為（14.0±0.5）%，干燥總時間約為36 h。

1.3.12 VMD法

樣品置于干燥機(jī)的微波干燥室，微波功率為2 W/s、干燥壓力90 kPa、干燥最終含水量為（14.0±0.5）%。干燥總時間約為120 min。

1.3.13 HAD法

樣品均勻放置在托盤內(nèi)，干燥溫度45 ℃、風(fēng)速1 m/s，干燥最終含水量為（14.0±0.5）%。干燥總時間約為10 h。

1.4 數(shù)據(jù)處理

實驗數(shù)據(jù)采用Origin 9.0軟件進(jìn)行繪圖，并利用SPSS 22軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 真空脫鹽時間對仿刺參品質(zhì)的影響

由圖1A可以看出，在干制過程中，含水率先呈恒速下降，經(jīng)過一定時間的降速過程后趨于平緩，這與仿刺參的HAD過程有一定的區(qū)別[20]。隨著真空脫鹽時間的延長，干制時間縮短，說明真空脫鹽時間對仿刺參的干制速率有一定的影響。當(dāng)真空脫鹽時間大于4 h，干制時間沒有縮短，且干制過程失水速率相似。由圖1B可知，隨著脫鹽時間的延長，干燥后仿刺參含鹽量不斷減少，當(dāng)脫鹽時間為4～5 h左右時，干仿刺參的含鹽量在10%左右，符合水產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) SC/T 3206—2009《干海參（刺參）》[26]中的規(guī)定。由圖1C可知，隨真空脫鹽時間的變化，仿刺參的特征氣味相對于其余感官特性變化較小，外觀的評分變化幅度最大，且脫鹽時間越長評分越低。脫鹽時間4 h時，仿刺參的硬度、凝聚性、彈性和咀嚼性最好。

圖1 真空脫鹽時間與含水率及干制時間（A）、含鹽量（B）關(guān)系曲線和感官特性（CC）Fig.1 Moisture content against drying time, and salt content against desalination time curves of, and sensory characteristics of Apostichopus japonicus

2.2 冷風(fēng)溫度對仿刺參品質(zhì)的影響

圖2 不同冷風(fēng)溫度與含水率、干制時間的關(guān)系（A）和感官特性（B）Fig.2 Moisture content against drying time curves at different cold air temperatures and sensory characteristics of Apostichopus japonicus

由圖2A可知，18～28 ℃條件下干制的降速過程明顯短于8～13 ℃。因此，為縮短干制時間，可以采用18 ℃以上的溫度。但對于富含膠原蛋白、多糖等多種活性物質(zhì)的仿刺參來講，應(yīng)該選擇適度的脫水速率。降溫干制的失水率稍高于恒溫干制[23]，因此，以適度脫水率對應(yīng)的冷風(fēng)溫度為中心，在干制初期可以采用高于中心溫度的冷風(fēng)溫度進(jìn)行干制。由圖2B可知，冷風(fēng)溫度對氣味的影響較小，但對仿刺參的外觀影響較大，主要原因是冷風(fēng)溫度越高干制速率越快，仿刺參表面褶皺塌陷現(xiàn)象越明顯。隨著冷風(fēng)溫度的升高，質(zhì)構(gòu)感官指標(biāo)呈先升高后下降的趨勢，在13～23 ℃時能達(dá)到較好的質(zhì)構(gòu)感官品質(zhì)，然而18～28 ℃之間的外觀結(jié)果有一定的差異，主要是因為溫度越高干制得到海參褶皺塌陷現(xiàn)象越明顯，因此感官評分隨著溫度的升高越來越低。所以從感官角度，冷風(fēng)溫度在18 ℃左右時，節(jié)省干制時間，且獲得的仿刺參品質(zhì)較好，營養(yǎng)損失較小，收縮率適中，復(fù)水比適宜，復(fù)水后的感官評分高。

2.3 冷風(fēng)風(fēng)速對仿刺參品質(zhì)的影響

圖3 不同冷風(fēng)風(fēng)速含水率與干制時間關(guān)系（A）和感官評分（B）Fig.3 Moisture content against drying time curves at different wind speeds and sensory characteristics of Apostichopus japonicus

由圖3A可知，隨著冷風(fēng)風(fēng)速的提高，干制過程脫水速率逐漸加快，干制所需時間逐漸縮短，這是由于提高風(fēng)速可使干制室內(nèi)相對濕度與物料間的濕度差增大，干制速率加快[24]。冷風(fēng)風(fēng)速對干制速率的影響與冷風(fēng)溫度類似，風(fēng)速在2～3 m/s時，干制特性明顯與1～1.5 m/s有區(qū)別，但在本研究中，冷風(fēng)風(fēng)速對干制速率的影響要高于冷風(fēng)溫度，因此，在CAD中冷風(fēng)風(fēng)速的控制應(yīng)更嚴(yán)格。由圖3B可知，冷風(fēng)風(fēng)速對仿刺參的外觀影響最大，對其復(fù)水后特征氣味影響較小，這與冷風(fēng)溫度和真空脫鹽時間的結(jié)果類似。但在所有冷風(fēng)風(fēng)速范圍內(nèi)，質(zhì)構(gòu)感官指標(biāo)的變化幅度要大于冷風(fēng)溫度，接近真空脫鹽時間，這與質(zhì)構(gòu)儀對3 種因素測得結(jié)果基本一致。冷風(fēng)風(fēng)速在1～2 m/s時的感官指標(biāo)得分均高于2.5～3 m/s，因此在實際生產(chǎn)中冷風(fēng)風(fēng)速最好不要高于2.5 m/s。結(jié)合真空脫鹽時間、冷風(fēng)溫度和冷風(fēng)風(fēng)速的質(zhì)構(gòu)特性可知，硬度100～110 g、彈性4.1～4.2，凝聚性0.8左右，回復(fù)性0.7左右的仿刺參感官評分較好。

2.4 響應(yīng)面法優(yōu)化CAD工藝結(jié)果

在單因素試驗基礎(chǔ)上，運用Design-Expert 8.0軟件中Box-Behnken設(shè)計試驗，分析三因素對仿刺參綜合評分的影響。

表2 響應(yīng)面試驗設(shè)計與結(jié)果Table2 Response surface design in terms of coded data with response variables

根據(jù)表2，回歸擬合后所得的模擬方程為：Y=－5.835 56+1.264 48A+0.178 0B+2.650 4C+0.008 2AB－0.071 1AC－0.019 6BC－0.154 38A2－0.004 7B2－0.580 4C2。

表3 回歸方程方差分析Table3 Analysis of variance of regression equation

對該模型進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表3。該模型F值為63.811，P值小于0.000 1，表明該二次回歸方程差異極顯著，并且失擬項不顯著（P＞0.05），表明該模型具有很好的擬合度。本試驗中各因素影響順序為C＞A＞B，A、B、C、A2、B2、C2對結(jié)果的影響極顯著（P＜0.01），AB、AC、BC對結(jié)果影響顯著（P＜0.05）。

圖4 各因素交互作用的響應(yīng)面圖Fig.4 Response surface and contour plots showing the effects of independent variables on response

由圖4可知，冷風(fēng)風(fēng)速的變化曲面比真空脫鹽時間和冷風(fēng)溫度的曲面更陡峭，冷風(fēng)溫度與真空脫鹽時間的變化曲面相對較為平緩。3個等高線圖均呈明顯的橢圓形，說明兩兩因素之間的交互作用顯著。

根據(jù)回歸模型通過Design-Expert 8.0軟件分析得出，仿刺參CAD工藝條件為真空脫鹽時間4.21 h、冷風(fēng)溫度19.04 ℃、冷風(fēng)風(fēng)速1.70 m/s，在此條件下，仿刺參的理論綜合評分為0.78。為了驗證響應(yīng)面法的可行性，用預(yù)測的最佳工藝條件（為考慮實際情況選取真空脫鹽時間4.2 h、冷風(fēng)溫度19 ℃、冷風(fēng)風(fēng)速1.70 m/s）進(jìn)行驗證，通過3 組平行實驗得到仿刺參的理論綜合評分為0.77，誤差為1.63%。因此所建模型與實際基本吻合，說明響應(yīng)面法可適用于仿刺參CAD工藝的優(yōu)化研究。

2.5 不同干制方式的比較分析

分別采用CAD、HAD、VMD和VFD的最佳工藝條件干制仿刺參，以最終含水量到達(dá)14%左右為標(biāo)準(zhǔn)，不規(guī)定具體干燥時間。對4 種干制方式仿刺參的品質(zhì)進(jìn)行比較分析。

2.5.1 仿刺參的理化性質(zhì)

表4 不同仿刺參的理化指標(biāo)Table4 Physicochemical properties of Apostichopus japonicus dried by different methods %

由表4可知，4 種干制仿刺參的含鹽量差異不大，而水分含量、復(fù)水后干重率和復(fù)水倍數(shù)差異較大，其中VFD含水量最高，復(fù)水倍數(shù)僅低于最大值，VMD復(fù)水后干重率最大，復(fù)水倍數(shù)最低，CAD復(fù)水倍數(shù)最大，復(fù)水后干重率僅低于最高值。4 種干制仿刺參復(fù)水倍數(shù)上的差異可能是因為不同的干制方式導(dǎo)致膠原束有差異，導(dǎo)致仿刺參復(fù)水后膠原束間隙出現(xiàn)差異[25]。

2.5.2 復(fù)水過程的營養(yǎng)損失

圖5 不同干制仿刺參復(fù)水過程中的營養(yǎng)損失Fig.5 Nutrient losses in rehydration of Apostichopus japonicus by dried by different methods

如圖5所示，在復(fù)水過程中，4 種干制仿刺參都有營養(yǎng)物質(zhì)的損失，VFD和CAD營養(yǎng)損失明顯小于HAD和VMD。4 種干制方式仿刺參蛋白質(zhì)含量損失量介于5%～8%，總糖損失介于0.4%～0.8%，都小于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[26]，4 種方式獲得的仿刺參都能有效保持糖類物質(zhì)。在蛋白質(zhì)損失方面，損失量由大到小依次為HAD＞VMD＞VFD＞CAD，其中VFD和CAD仿刺參之間的差異不顯著（P＞0.05）。在總糖損失方面，損失量由大到小依次為HAD＞VMD＞CAD＞VFD，其中HAD和VMD之間差異不顯著（P＞0.05）。通過單因素方差分析可知，在蛋白質(zhì)損失方面，CAD和HAD仿刺參之間的差異顯著（P＜0.05），推測可能是由于HAD采用的溫度較高，導(dǎo)致仿刺參中的營養(yǎng)物質(zhì)變性和結(jié)構(gòu)改變的影響較大或者使仿刺參中的交聯(lián)結(jié)構(gòu)和營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行了較嚴(yán)重的重新組合，從而改善了仿刺參對蛋白質(zhì)的保持。在總糖損失方面，HAD與CAD和VMD之間差異顯著（P＜0.05），VFD與CAD和VMD之間也有顯著差異（P＜0.05），可能原因是HAD的相對高溫和VFD凍干過程中形成的海綿狀結(jié)構(gòu)有利于仿刺參糖分的轉(zhuǎn)移以及在新的分子表面發(fā)生理化方面的變化。結(jié)合分析可知，HAD后的仿刺參不僅在蛋白質(zhì)上小于CAD，在復(fù)水過程中蛋白質(zhì)損失也小于CAD，這就要求在食用時，盡量將復(fù)水液和仿刺參一起食用；VMD仿刺參在蛋白質(zhì)含量、復(fù)水倍數(shù)上小于其他幾種仿刺參，復(fù)水過程中總糖的損失也是最大，這說明VMD并不是一個良好的干制方式；然而，雖然VFD仿刺參在蛋白質(zhì)、復(fù)水后干重率和復(fù)水倍數(shù)上介于中間，但營養(yǎng)損失相對較小，說明從營養(yǎng)方面，VFD是一個值得推薦的干制方式。

2.5.3 不同干制仿刺參的熱收縮率

圖6 不同干制仿刺參熱收縮率Fig.6 Heat shrinkage ratio of Apostichopus japonicus dried by different drying methods

由圖6可知，熱收縮率由大到小依次為HAD＞VMD＞CAD＞VFD，與陳鑫[27]對姬松茸不同干制方式的研究結(jié)果一致。其中HAD熱收縮率明顯大于其他3 種干制方式，在HAD與CAD的差異上與高智春[28]對鮑魚干制的研究結(jié)果一致。可能的原因是HAD采用溫度較高，且HAD中空氣有對流運動，在失水速率上要高于其他3 種方式。4 種干制方式中，只有VFD和CAD之間的差異不顯著（P＞0.05），且明顯小于VMD和HAD（P＜0.05），這可能與VFD中的真空條件和CAD中的低溫條件有關(guān)。推測微觀結(jié)構(gòu)上，VFD與CAD仿刺參內(nèi)部間隙大于HAD和VMD，與表4中VFD和CAD仿刺參的復(fù)水倍數(shù)大于HAD和VMD相一致，可能的原因是仿刺參HAD采用的溫度較高，且HAD中的空氣有對流運動，在失水速率上要高于其他3 種方式。4 種干制方式中，只有VFD和CAD之間的差異不顯著（P＞0.05），且顯著小于VMD和HAD（P＜0.05），這可能與VFD中的真空條件和CAD中的低溫條件有關(guān)。這說明VFD與CAD

仿刺參在微觀結(jié)構(gòu)的間隙上要大于HAD和VMD，而且在一定程度上可以說明VFD在理化指標(biāo)和營養(yǎng)損失上與其他方式的差異。

2.5.4 不同干制仿刺參的感官特性

圖7 不同干制仿刺參復(fù)水前后的感官品質(zhì)Fig.7 Sensory characteristics of dried and rehydrated Apostichopus japonicus

表5 不同干制仿刺參的綜合評判結(jié)果Table5 Comprehensive evaluation of Apostichopus japonicus dried by different drying methods

由圖7可知，不同干制仿刺參在外形、特征氣味和硬度上的變化較大。在外表得分上，CAD＞VFD＞VMD＞HAD；在特征氣味得分上，VFD＞CAD＞HAD＞VMD；在硬度得分上，VFD＞CAD＞HAD＞VMD，而在彈性和凝聚性上變化較小。

在評分結(jié)果的基礎(chǔ)上，本實驗采用主成分分析法和模糊綜合評價法對4 種干制仿刺參感官品質(zhì)進(jìn)行比較分析。在主成分分析中，提取到第1主成分，特征值為3.460，貢獻(xiàn)率為69.207%，基本能夠反映樣品的整體信息。外表、特征氣味、彈性、硬度和凝聚性上該成分負(fù)荷量分別為0.903、0.831、0.713、0.740和0.947，說明該主成分主要與外表、特征氣味和凝聚性相關(guān)。VFD、CAD、HAD和VMD主成分得分分別為0.285、0.415、－0.302、－0.398，即CAD＞VFD＞HAD＞VMD。由表5可知，根據(jù)最大隸屬度原則，VFD、HAD和VMD仿刺參的評分結(jié)果傾向于95～97 分，而CAD仿刺參評分結(jié)果傾向于98～100 分，說明CA D仿刺參比其他3 種仿刺參更好。對比其他3 種干制方式的評判結(jié)果可知，VFD仿刺參除95～97 分上的主峰外，在98～100 分上還有較大的次峰，即得分有向高位移動，說明VFD仿刺參的感官品質(zhì)要好于HAD和VMD，這與主成分分析法獲得的結(jié)果基本一致。HAD仿刺參的得分向高位和低位都有移動，VMD仿刺參向低位有移動，但最大峰的峰值大于HAD，說明HAD仿刺參的感官品質(zhì)參差不齊，而VMD仿刺參品質(zhì)較HAD均一。

2.5.5 干制仿刺參復(fù)水后的質(zhì)構(gòu)特征

圖8 不同干制仿刺參復(fù)水后的縱向和橫向質(zhì)構(gòu)特性比較Fig.8 Longitudinal and transverse textural characteristics of Apostichopus japonicus dried by different drying methods

由圖8可以看出，4 種干制仿刺參復(fù)水后質(zhì)構(gòu)特性有差異，硬度、膠著性和咀嚼性上差異較大，而在彈性和凝聚性上差異較小。對比縱向和橫向可知，在硬度、膠著性和咀嚼性指標(biāo)上橫向的測定值變化范圍要大于縱向，而彈性和凝聚性變化范圍差異不大，這說明仿刺參體壁的縱向與橫向結(jié)構(gòu)成分有一定的差異。

有學(xué)者認(rèn)為纖維束間的空隙是產(chǎn)品復(fù)水后硬度的主要決定因素，隨著纖維束空隙的增大，硬度隨之下降[29-30]。在不同干制仿刺參的復(fù)水硬度上，VFD和CAD仿刺參復(fù)水后的縱向硬度要小于HAD和VMD，推測原因是VFD和CAD對仿刺參組織結(jié)構(gòu)變化影響較小，從而對膠原束的改變更有利；然而CAD和HAD仿刺參復(fù)水后的橫向硬度小于VFD和VMD，進(jìn)一步表明仿刺參在縱向和橫向上的硬度成分有一定差異，推測其主要差異可能與仿刺參縱向和橫向上膠原束的排列和連接方式不同有關(guān)。不同干制仿刺參在蛋白質(zhì)含量以及營養(yǎng)成分的保持上具有一定的差異，且與不同干制仿刺參復(fù)水后的質(zhì)構(gòu)特性區(qū)別類似，特別是縱向質(zhì)構(gòu)特性。因此推測仿刺參復(fù)水后質(zhì)構(gòu)特性的決定因素除三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)外，還與仿刺參的化學(xué)成分有一定的關(guān)系。

3 結(jié) 論

本實驗以提高干制仿刺參品質(zhì)為目的，通過使用CAD工藝進(jìn)行研究，利用單因素試驗及響應(yīng)面試驗確定干制最佳工藝條件。最佳CAD工藝條件為真空脫鹽時間4.2 h、冷風(fēng)溫度19 ℃、冷風(fēng)風(fēng)速1.70 m/s，仿刺參的綜合評分為0.77。而且由此響應(yīng)面模型得到的理論預(yù)測值與實際值的誤差為1.63%，說明響應(yīng)面優(yōu)化后得到的方程對仿刺參的CAD工藝具有指導(dǎo)意義。

比較不同干制方式仿刺參品質(zhì)可知，在復(fù)水倍數(shù)、熱收縮率和感官評分上，CAD和VFD仿刺參品質(zhì)要優(yōu)于HAD和VMD，而在營養(yǎng)保持方面，VFD仿刺參較好。除此之外，在質(zhì)構(gòu)測定上，CAD和VFD質(zhì)構(gòu)指標(biāo)明顯優(yōu)于HAD和VMD。總之，CAD和VFD仿刺參在品質(zhì)上更符合人們的要求，但VFD仿刺參成本較高。對比結(jié)果說明CAD在工業(yè)生產(chǎn)中具有更高的實用性。

[1] 母剛, 張國琛. 熱泵干燥海參的初步研究[J]. 漁業(yè)現(xiàn)代化, 2007, 34(5)： 47-50. DOI：10.3969/j.issn.1007-9580.2007.05.017.

[2] 朱文嘉, 王聯(lián)珠, 丁海燕, 等. 我國海參產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及質(zhì)量控制對策[J].中國漁業(yè)質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn), 2013, 2(4)： 57-60.

[3] 農(nóng)業(yè)部漁業(yè)局. 中國漁業(yè)統(tǒng)計年鑒[M]. 北京： 中國農(nóng)業(yè)出版社, 2013： 29.

[4] 張偉偉, 陸茵. 海參的抗腫瘤作用研究進(jìn)展[J]. 中華中醫(yī)藥雜志, 2010, 25(1)： 105-108.

[5] RAJESH K, ASHOK K C, PRAVEEN K S. Antifungal activity in triterpene glycosides from the sea cucumber actinopygalecanora[J]. Bioorganic and Medicinal Chemistry Letters, 2007, 17(15)： 4387-4391.

[6] 蔣鑫, 徐靜, 李妍妍, 等. 海參消化道多糖降血脂功能的研究[J].中國食品學(xué)報, 2011, 11(7)： 46-49. DOI：10.16429/j.1009-7848.2011.07.004.

[7] 聶衛(wèi), 王士賢. 海參的藥理作用及臨床研究進(jìn)展[J]. 天津藥學(xué), 2002, 14(1)： 12-15. DOI：10.3969/j.issn.1006-5687.2002.01.006.

[8] 周雪松. 水解蛋白來源的抗氧化肽研究進(jìn)展[J]. 中國食品添加劑, 2005(6)： 84-87. DOI：10.3969/j.issn.1006-2513.2005.06.020.

[9] 管詩華, 王曙光. 中華海洋本草： 第三卷[M]. 上海： 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社, 2009： 561-578.

[10] 王永輝, 李培兵, 李天, 等. 刺參的營養(yǎng)成分分析[J]. 氨基酸和生物資源, 2010, 32(4)： 35-37. DOI：10.3969/j.issn.1006-8376.2010.04.009.

[11] 王磊, 陸海霞, 陳青. 東海海參(Acaudina molpadioidea)營養(yǎng)成分分析及評價[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè), 2014, 40(8)： 215-218. DOI：13995/ j.cnki.11-1802/ts.2014.08.040.

[12] 龔恕, 闕斐. 海參中15 種元素含量的檢測分析[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技, 2012(2)： 347; 357.

[13] 朱蓓薇, 韓冰. 海參自溶酶的分離純化和部分性質(zhì)研究[J].食品與發(fā)酵工業(yè), 2004, 30(4)： 132-134. DOI：10.3321/j.issn：0253-990X.2004.04.032.

[14] DUNA Z H, ZHANG M, TANG J. Thin layer hot-air： trying of bighead carp[J]. Fisheries Science, 2004, 23(3)： 29-32.

[15] 李江闊, 郭興月, 張鵬. 不同溫度處理對海參自溶酶及品質(zhì)的影響[J]. 食品科技, 2014, 39(10)： 159-163. DOI：10.13684/j.cnki. spkj.2014.10.034.

[16] 員冬玲, 邵敏, 蔡中盼, 等. 海參的干制技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 干燥技術(shù)與設(shè)備, 2015, 13(6)： 1-9. DOI：10.16575/j.cnki.issn1727-3080.2015.06.001.

[17] BARBARA G. Dehydrated goods[J]. Food Manufacture, 1998, 73： 30-31.

[18] MUJUMDAR A S. Guide to industrial drying[M]. Mumbai： Colour Publications Pvt Ltd, 2004.

[19] 李志平, 傅璞, 楊偉元. 刺參凍干加工技術(shù)研究[J]. 海洋漁業(yè), 2004, 26(1)： 52-56. DOI：10.3969/j.issn.1004-2490.2004.01.011.

[20] 孫妍, 薛長湖, 齊祥明, 等. 海參最佳對流干燥溫度的研究[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報, 2007, 23(5)： 205-209. DOI：10.3321/ j.issn：1002-6819.2007.05.040.

[21] 陳光靜, 汪莉莎, 胡鵬, 等. 全大葉麻竹筍腌制過程中質(zhì)地的變化[J].食品與發(fā)酵工業(yè), 2013, 39(4)： 101-105. DOI：10.13995/j.cnki.11-1802/ ts.2013.04.035.

[22] 李英霞, 于靜之, 侯立靜, 等. 綜合加權(quán)評分法優(yōu)化香附醋炙工藝[J]. 中成藥, 2011, 33(4)： 641-644. DOI：10.3969/j.issn.1001-1528.2011.04.027.

[23] 袁麗, 蘇麗, 高瑞昌, 等. 冷風(fēng)變溫干燥對半干鯽魚片品質(zhì)的影響[J].食品工業(yè), 2011, 32(11)： 91-94.

[24] DJENDOUBI N, BOUDHRIOUA N, BONAZZI C, et al. Drying of sardine muscles： experimental and mathematical investigations[J]. Food and Bioproducts Processing, 2009, 87： 115-123.

[25] GENG S, WANG H, WANG X, et al. A non-invasive NMR and MRI method to analyze the rehydration of dried sea cucumber[J]. Analytical Methods, 2015, 7(6)： 2413-2419.

[26] 農(nóng)業(yè)部. 干刺參： SC/T 3206—2009[S]. 北京： 中國農(nóng)業(yè)出版社, 2009.

[27] 陳鑫. 不同干燥方法對姬松茸干品品質(zhì)特性的研究[D]. 福州： 福建農(nóng)林大學(xué), 2008： 32-34.

[28] 高智春. 鮑魚干制工藝及產(chǎn)品特性的研究[D]. 福州： 福建農(nóng)林大學(xué), 2011： 60-67.

[29] MARABI A, THIEME U, JACOBSON M, et al. Influence of drying method and rehydration time on sensory evaluation of rehydrated carrot particulates[J]. Journal of Food Engineering, 2006, 72(3)： 211-217.

[30] THORARINSDOTTIR K A, ARASON S, SIGURGISLADOTTIR S, et al. The effects of salt-curing and salting procedures on the microstructure of cod (Gadus morhua) muscle[J]. Food Chemistry, 2011, 126(1)： 109-115.

Optimization of Cold-Air Drying of Apostichopus japonicus and Comparison with Other Drying Methods

CHEN Zihao1,2, WANG Maojian2,3,4, ZHANG Jian2,*, HOU Zhigang5, JING Yuexin2, WANG Gongming2, ZHAO Yunping2, LIU Fang2
(1. College of Food Science and Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 200000, China; 2. Shandong Marine Resource and Environment Research Institute, Yantai 264006, China; 3. Shandong Provincial Key Laboratory of Restoration for Marine Ecology, Yantai 264006, China; 4. Shandong Freshwater Fisheries Research Institute, Jinan 250013, China; 5. School of Food Science and Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230000, China)

The present work was done to optimize the process conditions for cold-air drying (CAD) of pickled Apostichopus japonicus by the combined use of one-factor-at-a-time method (OFAT) and response surface methodology (RSM). The response variable was the weighted average of sensory scores and dehydration rate. A comparison of CAD, vacuum freeze drying (VFD), hot-air drying (HAD) and vacuum microwave drying (VMD) was performed in terms of the quality of dried products. Results showed that the optimal cold-air drying conditions were determined as follows： vacuum desalination time, 4.2 h; drying temperature, 19 ℃; and wind speed, 1.70 m/s, resulting in a weighted average of 0.77. With respect to nutrient retention, VFD and CAD were better than HAD and VMD. In terms of heat shrinkage, the drying methods were in the decreasing order of HAD, VMD, CAD and VFD with only a marginal difference being observed between CAD and VFD, while they followed the decreasing order of CAD, VFD, HAD and VMD in terms of rehydration rate. In terms of textural characteristics, CAD and VFD were better than HAD and VMD. These results showed that CAD was more practical in industrial production.

Apostichopus japonicus; cold-air drying; response surface methodology; textural characteristics; sensory characteristics

10.7506/spkx1002-6630-201712030

TS254

A

1002-6630（2017）12-0196-08

經(jīng)濟(jì)價值的一種[2]，是我國海洋漁業(yè)的支柱型產(chǎn)業(yè)[3]。目前研究表明，仿刺參具有抗腫瘤[4]、抗病毒[5]、降血脂[6]及抗凝血[7]的作用。海參體壁蛋白質(zhì)含量很高，主要為膠原蛋白，達(dá)到76.5%[8]，目前已報道的海參中含有的化學(xué)成分主要有海參多糖、海參皂苷、膠原蛋白多肽以及18 種氨基酸和30 多種微量元素等成分[9]。王永輝等[10]發(fā)現(xiàn)刺參中含有19 種氨基酸，王磊等[11]采用酸水解法測定東海海參氨基酸的含量，龔恕等[12]通過實驗測定了海參中15 種微量元素的含量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)海參中含有多種人體所必需的微量元素，以鐵、鈣、鎂、鋅、鍺的含量最為豐富。由于仿刺參的采捕季節(jié)性強(qiáng)，且鮮活海參體內(nèi)含有自溶酶[13]，因此目前干制處理是仿刺參產(chǎn)品提高保藏性[14]、延長市場銷售、貨架期的主要方法之一[15]。目前常用的干制方式有熱風(fēng)干制（hot-air drying，HAD）、真空微波干制（vacuum microwave drying，VMD）、真空冷凍干制（freeze drying，VFD）和冷風(fēng)干制（cold-air drying，CAD）等方式。在仿刺參干制工藝基礎(chǔ)上，許多企業(yè)仍然采用傳統(tǒng)的干制方法，而很多傳統(tǒng)干制方式會造成仿刺參產(chǎn)品的熱破壞，導(dǎo)致產(chǎn)品干燥速度慢，品質(zhì)低[16]，以及質(zhì)地、顏色、風(fēng)味的下降[17-18]，并且會引入無機(jī)鹽（俗稱“掛灰”）以及營養(yǎng)成分流失嚴(yán)重、復(fù)水產(chǎn)物性狀差等缺陷[19]。

2016-08-23

山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系刺參產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊建設(shè)項目（SDAIT-22-07）；煙臺市科技發(fā)展計劃項目（2014ZH081）；山東省重點研發(fā)計劃項目（2016GSF115034）；山東省2016年重點研發(fā)計劃（創(chuàng)新型產(chǎn)業(yè)集群）項目（2016ZDJQ0205）

陳子豪（1992—），男，碩士研究生，研究方向為水產(chǎn)品加工與貯藏。E-mail：17096118680@163.com

*通信作者：張?。?980—），男，副研究員，博士，研究方向為食品科學(xué)與工程。E-mail：zjsd408@163.com陳子豪, 王茂劍, 張健, 等. 仿刺參冷風(fēng)干制工藝優(yōu)化及不同干制方式的比較[J]. 食品科學(xué), 2017, 38(12)： 196-203. DOI：10.7506/spkx1002-6630-201712030. http：//www.spkx.net.cn

CHEN Zihao, WANG Maojian, ZHANG Jian, et al. Optimization of cold-air drying of Apostichopus japonicus and comparison with other drying methods[J]. Food Science, 2017, 38(12)： 196-203. (in Chinese with English abstract)

10.7506/spkx1002-6630-201712030. http：//www.spkx.net.cn

仿刺參是棘皮動物中經(jīng)濟(jì)價值最大的一綱，營養(yǎng)價值極其豐富[1]，并且富含多種生理活性物質(zhì)，是海參中最具有