瑤柱的泡發(fā)以及超臨界CO2萃取研究

呂耿強(qiáng) 林慧敏

[摘 要]瑤柱富含有大量的蛋白質(zhì)、碳水化合物、核黃素以及鈣、磷、鐵等多種礦物質(zhì)營養(yǎng)成分，營養(yǎng)價(jià)值極高且口味鮮美，與鮑魚齊名。但在國內(nèi)關(guān)于瑤柱的研究十分之少，因此進(jìn)行瑤柱的研究與開發(fā)就顯得很有意義。超臨界CO2流體萃取技術(shù)因?yàn)槠渚G色、萃取率高等優(yōu)點(diǎn)在近三十年迅速發(fā)展，前景廣闊。本文對(duì)瑤柱進(jìn)行了泡發(fā)處理，研究泡發(fā)對(duì)于瑤柱的各種影響，且測定出瑤柱的最佳泡發(fā)時(shí)間。另外，本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了瑤柱的超臨界CO2流體萃取實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)測定出超臨界CO2流體萃取瑤柱所需要的最適宜的萃取壓力以及萃取溫度。

[關(guān)鍵詞]瑤柱；泡發(fā)；超臨界CO2萃取

[中圖分類號(hào)]TM912 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

1 瑤柱

瑤柱（Scallops）有多種叫法，比如干瑤柱、江珧柱、馬甲柱、玉珧柱等，實(shí)際上瑤柱是多種貝類閉殼肌干燥后產(chǎn)品的總稱，烹調(diào)時(shí)需要先用水漲發(fā)?，幹w粒較小，一個(gè)江珧打開只有手指蓋大小差不多，瑤柱在我國古代甚至是朝貢的的禮品。因?yàn)楝幹霾似肺兜垒^為鮮美，令人回味無窮，故此瑤柱在古代擁有各種美譽(yù)，在海鮮品類中與鮑魚齊名?，幹m用于普通人群，人們都可以食用?，幹鶢I養(yǎng)價(jià)值相當(dāng)之高，與鮑魚齊名，屬于滋補(bǔ)類食品，乃大補(bǔ)之物。人們生長生存所必需的多種營養(yǎng)元素都可以在瑤柱之中找到它的蹤跡，海鮮干制品瑤柱中含有大量的蛋白質(zhì)、碳水化合物、核黃素以及鈣、磷、鐵等多種礦物質(zhì)營養(yǎng)成分。

2 泡發(fā)處理對(duì)瑤柱品質(zhì)的影響

瑤柱是干制品，食用前需要用水泡發(fā)，瑤柱吸收水分膨脹，質(zhì)地變得柔軟、細(xì)嫩，從而達(dá)到烹調(diào)加工及食用要求?？v觀國內(nèi)如今對(duì)于瑤柱的研究非常少，只有在做菜方面有少量的研究。因此本章通過研究瑤柱的泡發(fā)工藝，從感官評(píng)定、水分含量、質(zhì)構(gòu)變化以及氣味變化各個(gè)方面研究瑤柱泡發(fā)工藝對(duì)于瑤柱的物理以及化學(xué)方面有何影響。以此來增強(qiáng)人們對(duì)瑤柱更深一步的研究，為企業(yè)降低成本，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

2.1 泡發(fā)時(shí)間對(duì)瑤柱感官品質(zhì)的影響

感官評(píng)價(jià)是一門科學(xué)，它測量、分析和解釋食物和其他物質(zhì)之間的相互作用，可以通過人類的味覺、觸覺、視覺、嗅覺和聽覺來評(píng)估。感官評(píng)價(jià)包括味覺評(píng)估、觸覺評(píng)估、視覺評(píng)估、嗅覺評(píng)估和聽覺評(píng)估，涉及五種人體感官。由于通常用化學(xué)方法測量的定量指標(biāo)不能很好地解釋感官評(píng)價(jià)的整體狀況，化學(xué)測試不能充分解釋感覺要素的相互作用，在食品工業(yè)中，感官評(píng)價(jià)有極其重要的的作用。

感官評(píng)定前景廣闊，在不斷地發(fā)展與完善，它主要通過人們對(duì)食物的客觀觀察，從而測定出人們對(duì)食物的客觀認(rèn)識(shí)以及口味接受能力。另一方面，感官評(píng)定可以確定商品價(jià)值，從而判斷出人們對(duì)它的接受程度，從而創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。感官評(píng)定在市場上可以讓我們找到最優(yōu)路線以及最優(yōu)的價(jià)格成本比。感官評(píng)價(jià)主要用于質(zhì)量控制、產(chǎn)品研發(fā)。感官評(píng)價(jià)不僅對(duì)儀器的定位和評(píng)價(jià)方面，而且對(duì)其他領(lǐng)域都非常有用。感官評(píng)價(jià)能夠非常有效以及快速地進(jìn)行檢驗(yàn)和測試，從而為我們提供最優(yōu)質(zhì)的路線。

在氣味方面，泡發(fā)前腥味很大，隨著泡發(fā)時(shí)間的變化，腥味越來越小，呈現(xiàn)下降趨勢，在泡發(fā)120min左右，氣味基本不變，說明泡發(fā)對(duì)于瑤柱有去腥的作用；在顏色方面，泡發(fā)前與泡發(fā)后明顯變化較大，泡發(fā)前瑤柱呈現(xiàn)淡黃色，泡發(fā)后呈現(xiàn)白色偏黃，且隨著泡發(fā)時(shí)間的增長，瑤柱越來越白，呈現(xiàn)下降趨勢，在泡發(fā)120min左右顏色變?yōu)榘咨?，基本保持不變，由此看出，泡發(fā)可以起到褪色去雜質(zhì)的效果；在外觀形狀方面，泡發(fā)前瑤柱與泡發(fā)后瑤柱大小變化較大，由于泡發(fā)吸水，所以瑤柱隨著泡發(fā)時(shí)間的增長，體積不斷變大，呈現(xiàn)上升趨勢，并且在泡發(fā)時(shí)間達(dá)到120min左右時(shí)，體積基本穩(wěn)定不變；在硬度方面，泡發(fā)前，瑤柱較硬，泡發(fā)吸水后，瑤柱變軟，且隨著泡發(fā)時(shí)間的增長，瑤柱越來越軟，呈現(xiàn)下降趨勢，直到泡發(fā)120min時(shí)，瑤柱硬度較軟，且基本保持不變。從感官評(píng)定圖可知，泡發(fā)對(duì)瑤柱有去腥的作用，且可以褪色去雜質(zhì)，此外，泡發(fā)后瑤柱變大且硬度變小，便于咀嚼。因此，我們通過感官評(píng)定初步判斷，泡發(fā)可以提高瑤柱的品質(zhì)。

2.2 不同泡發(fā)時(shí)間對(duì)瑤柱水分含量的影響

食物中的水分包括游離水和結(jié)合水。自由水可以自由流通，低溫易結(jié)冰且擁有溶解能力。自由水在干燥時(shí)會(huì)變?yōu)橐合嗷蛘邭庀嗔魇?，自由水與純水性質(zhì)相似。結(jié)合水與自由水不同，分為吸附結(jié)合水和化學(xué)結(jié)合水，吸附結(jié)合水是由分子吸附力吸附在物料外表面的水分，在進(jìn)行干燥操作時(shí)，吸附結(jié)合水可以被除去；化學(xué)結(jié)合水想要除去，必須要有化學(xué)反應(yīng)或強(qiáng)烈熱反應(yīng)，化學(xué)結(jié)合水的散失能夠改變食物的品質(zhì)。食品水分含量的測定需要在一個(gè)大氣壓（壓力為101.3 kPa）以及溫度為101℃-105℃條件下進(jìn)行，通過測定樣品干燥時(shí)減少的重量來測定水分含量，減少的有自由水，吸附結(jié)合水以及可揮發(fā)物質(zhì)。

產(chǎn)品含水率與食品質(zhì)量的的好壞有直接的關(guān)系，尤其是作為海產(chǎn)品的瑤柱產(chǎn)品，水分含量與瑤柱的質(zhì)量有很大的關(guān)聯(lián)。室溫下瑤柱進(jìn)行泡發(fā)，圖1詳細(xì)的描述了泡發(fā)過程中瑤柱含水量的變化。由上圖可見，相比較于瑤柱泡發(fā)前，在25℃的室溫下，泡發(fā)處理以后的瑤柱其含水量較高，伴隨泡發(fā)時(shí)間的延長，瑤柱含水量持續(xù)增大，且在泡發(fā)時(shí)間為120min左右條件下含水量最大，隨后，隨著時(shí)間的增長，含水量基本保持穩(wěn)定趨勢。在處理前瑤柱的普遍含水量在25%左右，泡發(fā)30min左右時(shí)，瑤柱的含水量明顯增長，大約在40%左右，隨著泡發(fā)時(shí)間的延長，瑤柱的含水量不斷增大，且在泡發(fā)120min左右時(shí)，含水量達(dá)到50%左右，相當(dāng)于泡發(fā)前含水量的二倍。故此得出結(jié)論，泡發(fā)處理對(duì)于瑤柱的含水量影響很大，從泡發(fā)開始到泡發(fā)120min期間，瑤柱含水量不斷增大，且在120min含水量基本穩(wěn)定不變，保持在50%左右，提高瑤柱的質(zhì)量。

2.3 不同泡發(fā)時(shí)間對(duì)瑤柱質(zhì)構(gòu)的影響

質(zhì)構(gòu)是由食品的成分和組織結(jié)構(gòu)決定的物理性質(zhì)，質(zhì)構(gòu)屬于機(jī)械的和流變學(xué)的物理性質(zhì)，質(zhì)構(gòu)不是單一性質(zhì)，而是屬于多因素決定的復(fù)合性質(zhì)。本實(shí)驗(yàn)我們從硬度、內(nèi)聚性、彈性、咀嚼性四個(gè)方面詳細(xì)地觀察瑤柱在質(zhì)構(gòu)方面的變化，從而得出瑤柱質(zhì)構(gòu)與泡發(fā)時(shí)間之間的關(guān)系。

在泡發(fā)前以及泡發(fā)后30min到120min期間瑤柱硬度的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，泡發(fā)后明顯比泡發(fā)前瑤柱硬度變小很多，整個(gè)呈現(xiàn)下降趨勢，尤其是泡發(fā)前與泡發(fā)30min這段時(shí)間，瑤柱的硬度變化最大?，幹莅l(fā)后，吸水膨松，瑤柱隨著泡發(fā)時(shí)間的增長，含水率越來越高，自身便越來越膨松。直到泡發(fā)120min左右，瑤柱吸水達(dá)到飽和，硬度保持基本不變?，幹挠捕茸兓c品質(zhì)相關(guān)，瑤柱越來越軟，使之口感變得滑嫩，易咀嚼，故泡發(fā)對(duì)于瑤柱的品質(zhì)具有積極作用。

這里的內(nèi)聚性指的是形成樣本所需的內(nèi)部約束力的大小。內(nèi)聚反映了樣品的抗破壞能力和保持其完整性的能力。通過觀察圖3，可以發(fā)現(xiàn)，泡發(fā)前后瑤柱的內(nèi)聚性變化較大，相比之下泡發(fā)后的瑤柱其抵抗受損，保持自身完整性的能力高于泡發(fā)前的瑤柱，而且數(shù)值相差不小。泡發(fā)后120min左右，瑤柱的內(nèi)聚性基本不變。說明泡發(fā)后相比于泡發(fā)前內(nèi)聚性增大，其抵抗受損，保持自身完整性的能力比較高，且在泡發(fā)120min左右，內(nèi)聚性保持穩(wěn)定。

彈性是指物體在外力作用下變形，然后在外力被移走后恢復(fù)原來的形狀的能力。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察可以了解到，泡發(fā)后彈性變大，但與泡發(fā)前相比變化較小。泡發(fā)30min到120min之間對(duì)比幾組數(shù)據(jù)，彈性變大，但是變化不大，且在泡發(fā)后120min時(shí)彈性基本穩(wěn)定。因此泡發(fā)后瑤柱的彈性略微變大，且在泡發(fā)120min左右彈性保持穩(wěn)定不變。

咀嚼性指的是咀嚼固體樣品所需的能量。該數(shù)據(jù)綜合反映了樣本對(duì)咀嚼的持續(xù)抗拒能力。咀嚼指數(shù)與硬度、內(nèi)聚力和彈性有關(guān)。咀嚼度的具體值等于硬度、內(nèi)聚性和彈性的乘積。通過對(duì)泡發(fā)前后咀嚼性的對(duì)比，發(fā)生了明顯的變小，泡發(fā)后瑤柱對(duì)于咀嚼的持續(xù)抵抗能力變?nèi)?，?shù)據(jù)表明泡發(fā)后瑤柱彈性變大，并且在泡發(fā)120min左右，瑤柱的彈性基本保持不變。

2.4 不同泡發(fā)時(shí)間對(duì)瑤柱氣味的影響

主成分分析是將多個(gè)指標(biāo)化為較少的幾個(gè)綜合指標(biāo)的一種統(tǒng)計(jì)方法。通過PCA分析將所提取的傳感器多指標(biāo)的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和降維，并對(duì)降維后的特征向量進(jìn)行線性分類，最后在PCA分析的散點(diǎn)圖上顯示主要的兩維散點(diǎn)圖。PCA對(duì)原來具有信息重疊的多個(gè)指標(biāo)進(jìn)行線形組合，這樣使得這些綜合指標(biāo)間既互不相關(guān)，又能反映原來多指標(biāo)的信息。除此之外，瑤柱的揮發(fā)性氣味隨著泡發(fā)時(shí)間的變化而變化，泡發(fā)前與泡發(fā)后30min到泡發(fā)后120min氣味響應(yīng)值差距較大，區(qū)分度很好。泡發(fā)30min到泡發(fā)120min這段時(shí)間氣味響應(yīng)值變化越來越小，且在泡發(fā)90min到120min時(shí)出現(xiàn)重疊區(qū)域。沿PC1 軸以及PC2軸可以看到，隨著泡發(fā)時(shí)間的延長，瑤柱響應(yīng)值的分布呈現(xiàn)一定的趨勢，變化趨勢為先上升后穩(wěn)定。

3 超臨界二氧化碳萃取瑤柱的工藝研究

一般來說，超臨界流體萃取過程結(jié)合了萃取和蒸餾兩種操作的優(yōu)勢，并形成獨(dú)特的萃取分離過程。 基于超臨界狀態(tài)下流體平衡的理論基礎(chǔ)，操作過程為傳質(zhì)過程。

3.1 超臨界CO2流體萃取技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

第一，提取溫度低。 提取熱敏性成分和保存天然產(chǎn)物的活性成分是非常有利的。 同時(shí)，對(duì)于沸點(diǎn)高、揮發(fā)性低、易裂解的物料可以在沸點(diǎn)溫度以下提取。第二，提取率高（超過95%）。 通過調(diào)整萃取溫度和壓力來改變二氧化碳的溶解度，從而提高提取率。第三，沒有污染。 二氧化碳無毒、無味、無味、化學(xué)活性低。它對(duì)環(huán)境和產(chǎn)品很溫和。 整個(gè)過程不使用任何有機(jī)溶劑，避免了傳統(tǒng)有機(jī)溶劑的有毒殘留物，防止了人體中毒和污染環(huán)境（萃取過程）、無廢水、廢氣，二氧化碳可重復(fù)使用。第四，生產(chǎn)周期很短。萃取一開始，分離就開始進(jìn)行，20分鐘后就有產(chǎn)品，大約90分鐘內(nèi)就能完全萃取。萃取和分離可以同步進(jìn)行，工藝流程大幅度縮短，操作容易掌握。流體的萃取能力主要是由流體的密度決定的，可通過調(diào)整壓力或者溫度改變它的密度，其溶解能力也會(huì)隨之變化，使其具有選擇性提取，強(qiáng)滲透力，比傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑提取法更省時(shí)等特點(diǎn)。第五，低能耗。 當(dāng)二氧化碳（含有香氣）通過分離釜時(shí)，降壓CO2和香氣組分變成氣體和液體并立即分離。材料未發(fā)生相變，未產(chǎn)生相變熱，大大降低了生產(chǎn)成本，工藝流程簡化。可循環(huán)使用CO2，溶劑無需回收，提取效率高，能耗低，節(jié)省成本。第六，沒有易燃和爆炸危險(xiǎn)。 整個(gè)過程中CO2用作萃取劑，二氧化碳是惰性氣體。 該操作安全且綠色。

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

瑤柱萃取物在SCF中的溶解度受多種因素影響，其中最主要的是萃取溫度以及萃取壓力。因此本文選擇35℃， 45℃， 55℃，以及20MPa，30MPa，40MPa各三種不同溫度以及壓力。在4 L·min-1的固定流速之下，進(jìn)行了多達(dá)九組的實(shí)驗(yàn)來探索萃取溫度以及萃取壓力對(duì)萃取總產(chǎn)率以及達(dá)到萃取平衡的時(shí)間的影響。萃取平衡指的是隨著萃取時(shí)間的改變萃取率不再變化時(shí)的狀態(tài)，我們萃取瑤柱的實(shí)驗(yàn)中要求相近的一段時(shí)間兩次所得到的瑤柱萃取物的總產(chǎn)率相差不高于0.1%-0.3%，萃取-產(chǎn)率圖此時(shí)斜率近于零。具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。

4 結(jié)論

瑤柱是一種深受人民大眾喜歡的海鮮干制品，并且口味鮮美，營養(yǎng)價(jià)值極高，富含有大量的蛋白質(zhì)、碳水化合物、核黃素以及鈣、磷、鐵等多種礦物質(zhì)營養(yǎng)成分。因此研究這種海鮮干制品的泡發(fā)前后各方面的變化，以及研究新型萃取方式超臨界CO2流體萃取瑤柱的最佳條件，具有學(xué)術(shù)價(jià)值的同時(shí)也能夠讓人們對(duì)于瑤柱有更多的了解，促進(jìn)相關(guān)行業(yè)降低成本，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

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