基于低場(chǎng)核磁共振的羅非魚(yú)片微波真空干燥過(guò)程水分變化規(guī)律

薛 廣，李 敏，關(guān)志強(qiáng)，楊彩莉

基于低場(chǎng)核磁共振的羅非魚(yú)片微波真空干燥過(guò)程水分變化規(guī)律

薛 廣1，李 敏2，關(guān)志強(qiáng)2，楊彩莉1

（1. 廣東海洋大學(xué)食品科技學(xué)院//廣東省水產(chǎn)品加工與安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室//廣東普通高等學(xué)校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 湛江 524088；2. 廣東海洋大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，廣東 湛江 524088）

【】探究羅非魚(yú)片微波真空干燥過(guò)程內(nèi)部水分變化規(guī)律。借助低場(chǎng)核磁共振(LF-NMR)技術(shù)及其成像（MRI）技術(shù)，探討不同微波功率（264 ~ 396 W）在干燥時(shí)間（126 ~ 210 min）范圍內(nèi)羅非魚(yú)片水分狀態(tài)、含量與分布情況?！尽苛_非魚(yú)片內(nèi)部主要存在自由水、不易流動(dòng)水及結(jié)合水等三種狀態(tài)水，不易流動(dòng)水的變化決定著物料的干燥效果；干燥過(guò)程中不同微波環(huán)境下弛豫時(shí)間2x均向流動(dòng)性較差的方向遷移；對(duì)于整個(gè)干燥過(guò)程而言，不同微波環(huán)境條件下的峰面積2x、峰比例2x變化趨勢(shì)較為一致，功率越大曲線變化愈明顯；羅非魚(yú)片水分含量與峰面積之間呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系；縱向弛豫時(shí)間1加權(quán)成像圖表明羅非魚(yú)片微波真空干燥水分遷移是由外而內(nèi)的遞推過(guò)程。

羅非魚(yú)片；微波真空干燥；低場(chǎng)核磁共振；水分

羅非魚(yú)（spp.）屬暖水性魚(yú)類(lèi)，是繼鯽魚(yú)、草魚(yú)、鳙魚(yú)、鰱魚(yú)和鯉魚(yú)之后我國(guó)傳統(tǒng)第六大淡水養(yǎng)殖產(chǎn)品[1]。因其分布范圍廣、繁育能力強(qiáng)、生長(zhǎng)快、肉質(zhì)細(xì)嫩、營(yíng)養(yǎng)豐富等特點(diǎn)，深受養(yǎng)殖業(yè)內(nèi)人士和消費(fèi)者的喜愛(ài)[2]。新鮮捕撈的羅非魚(yú)水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)80%[3]，在微生物和酶系的作用下極易腐敗變質(zhì)，對(duì)于其低水分產(chǎn)品的加工利用極其不利。干燥脫水是解決該問(wèn)題行之有效的方法之一。微波真空干燥技術(shù)是在真空條件下，以微波作為熱源對(duì)物料進(jìn)行加熱，達(dá)到干燥目的。該技術(shù)以干燥速度快、無(wú)污染、干燥均勻、易于控制等優(yōu)點(diǎn)逐漸在食品干燥領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注[4]。目前，有關(guān)羅非魚(yú)微波干燥脫水機(jī)制的研究基本停留在干燥動(dòng)力學(xué)模型的構(gòu)建上[5-7]，雖然能為羅非魚(yú)等干燥工業(yè)化生產(chǎn)提供一定的參考價(jià)值，但無(wú)法從微觀角度定性定量分析不同狀態(tài)水分的變遷規(guī)律，具有一定的局限性。低場(chǎng)核磁共振（LF-NMR）技術(shù)是分析監(jiān)測(cè)物料內(nèi)不同狀態(tài)水分的有效工具，具有靈敏、快速、無(wú)侵入等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，這為解析食品干燥過(guò)程中水分賦存狀態(tài)和變遷行為提供了一個(gè)新視角[8]。近年來(lái)，該技術(shù)已成功應(yīng)用于牦牛肉[9]、鯧魚(yú)[10]、羽扇豆[11]、淡水魚(yú)[12]等物料。這些研究表明采用核磁共振技術(shù)對(duì)羅非魚(yú)片微波干燥過(guò)程中不同狀態(tài)水分進(jìn)行分析具有可行性。

本課題組以羅非魚(yú)片為研究對(duì)象，借助低場(chǎng)核磁共振技術(shù)揭示不同干燥條件下羅非魚(yú)片三種狀態(tài)水分的流動(dòng)變遷規(guī)律，通過(guò)利用縱向弛豫時(shí)間1加權(quán)成像圖直觀判斷干燥過(guò)程水分空間分布情況，并結(jié)合核磁反演參數(shù)與含水量之間的相關(guān)性分析對(duì)其干燥過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控、預(yù)測(cè)。本研究旨在為羅非魚(yú)干燥過(guò)程質(zhì)量調(diào)控、精準(zhǔn)模型建立、設(shè)備基礎(chǔ)參數(shù)設(shè)計(jì)及工藝改進(jìn)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

原料：新鮮羅非魚(yú)，市售，濕基含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)（79 ± 1）%；試劑：氯化鈉（質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥99%），湛江科銘科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

微波真空干燥箱：JDH-1GZ型，廣州永澤微波能設(shè)備有限公司。電熱鼓風(fēng)干燥箱：GZX-9070MBE型，上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠。低場(chǎng)核磁共振儀：NMI20-060H-I型，蘇州紐邁分析儀器股份有限公司。電子天平：JA2003N型，上海精密科學(xué)儀器有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣品制備及數(shù)據(jù)采集 新鮮羅非魚(yú)經(jīng)去頭、去皮、去內(nèi)臟后，取脊背肉切割成大小規(guī)格為100 mm × 50 mm × 7 mm的平板物料。切好的魚(yú)片浸入到體積分?jǐn)?shù)3.5%的氯化鈉溶液中，于溫度30 ℃的水浴下超聲波（400 W）輔助滲透處理75 min。滲透處理結(jié)束后用吸水紙吸取魚(yú)片表面多余的水分并轉(zhuǎn)入到微波真空干燥箱中進(jìn)行干燥處理。微波功率設(shè)為264、330、396 W，真空度設(shè)為0.06 MPa。單次微波真空1 min，真空運(yùn)轉(zhuǎn)2 min，循環(huán)7次（步長(zhǎng)為21 min），取樣稱(chēng)重一次（同時(shí)獲取取樣時(shí)間點(diǎn)樣品反演時(shí)間與加權(quán)成像信息），直至前后兩次質(zhì)量基本無(wú)變化時(shí)，終止實(shí)驗(yàn)。每組實(shí)驗(yàn)平行3次。

1.3.2 干基水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算 干基水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用如下公式計(jì)算[13]：

干基水分質(zhì)量分?jǐn)?shù) =（T－0）/0，

式中，T為物料任意干燥時(shí)刻的質(zhì)量（g），0為物料絕干物質(zhì)質(zhì)量（g）。

羅非魚(yú)片的初始干基水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用105 ℃烘箱法測(cè)得，初始水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)是其絕干物質(zhì)的3.82倍。

1.3.3 低場(chǎng)核磁共振信號(hào)采集及實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置 橫向弛豫時(shí)間2譜圖采集：對(duì)采樣時(shí)間點(diǎn)的3個(gè)平行樣品分別編號(hào)為1、2、3，待冷卻至室溫后轉(zhuǎn)入到線圈磁體中心位置進(jìn)行樣品信息采集。測(cè)試步驟：（1）預(yù)先打開(kāi)核磁共振儀溫度開(kāi)關(guān)（32 ℃± 0.01 ℃），穩(wěn)定12 h。（2）依次打開(kāi)工控機(jī)、射頻單元、梯度單元電源，并啟動(dòng)運(yùn)行核磁應(yīng)用分析軟件，選擇序列名稱(chēng)FID，利用標(biāo)樣尋找中心頻率SF1和偏移頻率1。（3）通過(guò)CPMG脈沖序列設(shè)置采樣參數(shù)：接收機(jī)寬帶SW = 100 kHz，頻率主值SF = 21 MHz，射頻延時(shí)RFD = 0，偏移頻率1= 120 423.98 Hz，等待時(shí)間TW = 4 000 ms，90°脈寬1= 11.52 μs，180°脈寬2= 25.52 μs，模擬增益RG1 = 20 db，數(shù)字增益DRG1 = 3，重復(fù)采樣次數(shù)NS = 8，采樣點(diǎn)數(shù)TD = 1 024，回波數(shù)NECH = 8 000，回波時(shí)間TE = 0.25 ms。信息采集完成后利用反演對(duì)話(huà)框重建算法SIRT進(jìn)行100萬(wàn)次迭代計(jì)算，獲得樣品的橫向弛豫時(shí)間2。不同狀態(tài)水分的分析通過(guò)橫向弛豫時(shí)間2衰減信息來(lái)實(shí)現(xiàn)。

縱向弛豫時(shí)間1加權(quán)成像信息采集：（1）將校準(zhǔn)油樣放入核磁體中心位置。（2）啟動(dòng)桌面紐邁核磁共振成像軟件，進(jìn)入軟件主界面，開(kāi)始參數(shù)調(diào)節(jié)。（3）選擇X60-Mouse線圈，放入測(cè)試樣品，單擊Scout按鈕進(jìn)行預(yù)掃描。（4）進(jìn)入Sequence中選擇SE序列進(jìn)行圖像參數(shù)與序列參數(shù)設(shè)置：等待時(shí)間TR = 500 ms，回波時(shí)間TE = 20 ms，累加次數(shù)Average = 2，選層層數(shù)= 6，選層厚度Slice Width = 3 mm，層間距Slice Gap = 0.5 mm，相位編碼步數(shù)Phase Size = 192，讀取大小Read Size = 256。（5）點(diǎn)擊Scan按鈕完成樣品圖像信息采集并保存譜圖信息。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用origin 2017作圖，利用JMP 13.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同微波功率條件對(duì)羅非魚(yú)片水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

由圖1可知，不同微波環(huán)境下的干燥曲線趨勢(shì)較為一致，物料水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨干燥時(shí)間的增加而降低，隨著微波功率的增加而減少。這與多數(shù)物料干燥曲線結(jié)論表述相符[14-16]。從整體角度來(lái)看，不同干燥條件下物料初始干燥階段曲線斜率較小，曲線變化不明顯，可能是因?yàn)榍捌谔峁┑奈⒉苤饕糜谖锪仙郎兀诌w移由表面汽化控制為主，故干燥速率較低。干燥中期，水分外遷受內(nèi)部控制為主、表面汽化為輔的汽化方式共同制約，汽化速率較快，因此干燥曲線斜率較大。而干燥后期以?xún)?nèi)部水分遷移控制為主導(dǎo)，水分遷移率較小，此外，后期組分自由水含量較少，物料收縮坍陷以及水分遷阻力變大等諸多可能性也是導(dǎo)致曲線變緩的緣由之一。對(duì)于給定的物料，此發(fā)現(xiàn)具有重要意義，比如可根據(jù)需要，采用改善干燥條件或階段式變參數(shù)的干燥方法進(jìn)行干燥，用于維持物料的干燥效率，實(shí)現(xiàn)縮短干燥時(shí)間的目的。

圖1 不同干燥條件對(duì)羅非魚(yú)片水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

2.2 微波功率對(duì)羅非魚(yú)片反演時(shí)間的影響

目前，食品科學(xué)相關(guān)報(bào)道[10]顯示，動(dòng)物類(lèi)食品多存在三種不同狀態(tài)水分：通過(guò)化學(xué)鍵與底物相互作用的結(jié)合水，存在于體細(xì)胞內(nèi)或肌纖維束間的不易流動(dòng)水，賦存于細(xì)胞間隙、原生質(zhì)及液泡內(nèi)游離程度較高的自由水。對(duì)于不同的物料而言，在界定這三種狀態(tài)水分的橫向弛豫時(shí)間2x上略有差異，由圖2可知，羅非魚(yú)片三種狀態(tài)水分的橫向弛豫時(shí)間21、22、23分別在0.1 ~ 10、10 ~ 200、200 ~ 1 000 ms之間（文中對(duì)應(yīng)的2x、2x代表各自峰所占比例和面積大小）。有關(guān)研究表明橫向弛豫時(shí)間2x與物料基質(zhì)水分子的游離程度成正相關(guān)[15]，即弛豫時(shí)間越小，物料與水分子結(jié)合越緊密，水分自由度越低、流動(dòng)性越差；反之弛豫時(shí)間越長(zhǎng)，則水分與物料基質(zhì)結(jié)合力越弱，水分自由度越高、越容易排出。

由圖2可見(jiàn)，不同功率干燥條件羅非魚(yú)三種狀態(tài)水分有相似的變化規(guī)律。一是不同狀態(tài)水分均向左偏移，說(shuō)明干燥過(guò)程促使水分不斷向低熵、低自由度的方向遷移。二是峰面積是動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程，這表明干燥改變羅非魚(yú)內(nèi)部水的含量及狀態(tài)分布。此外發(fā)現(xiàn)羅非魚(yú)片的特征水分為不易流動(dòng)水，隨著干燥的進(jìn)行，變化最為明顯。因此可將其用于羅非魚(yú)干燥效果的預(yù)判指標(biāo)。由圖2還發(fā)現(xiàn)，功率越大，到達(dá)干燥終點(diǎn)所需時(shí)間越短，這表明微波功率是影響物料干燥速率的重要因素，其值越大越有利于水分的脫除。不同功率干燥條件由起初的3個(gè)峰變?yōu)槎鄠€(gè)小峰，由此說(shuō)明不同狀態(tài)水之間并非一成不變，而是動(dòng)態(tài)的連續(xù)變化過(guò)程，它們之間存在著相互滲透與轉(zhuǎn)化。

2.3 微波功率對(duì)羅非魚(yú)片不同狀態(tài)水遷移特性的影響

2.3.1 微波功率對(duì)自由水遷移特性的影響 不同微波功率條件下羅非魚(yú)片干燥過(guò)程自由水變化規(guī)律如圖3所示。由圖3A可以看出，不同功率干燥條件的峰面積趨勢(shì)相似，在干燥時(shí)間0 ~ 63 min范圍內(nèi)，不同微波功率條件下自由水峰面積均呈現(xiàn)先增加后減小的走勢(shì)。先增加的原因是，在微波功率的作用下不易流動(dòng)水轉(zhuǎn)化為自由水，并且轉(zhuǎn)化的自由水分量遠(yuǎn)大于同期因微波能作用而造成自由水分遷出量，從而導(dǎo)致自由水分峰面積增大。后減少的原因是，由于物料自身自由水分和前期轉(zhuǎn)化的自由水在微波能的作用下遷移出去，故峰面積減少。同時(shí)發(fā)現(xiàn)在此時(shí)間段內(nèi)，功率越高，極值點(diǎn)出現(xiàn)越早，且峰面積值也越高，這可能是提高微波功率能夠顯著增大不易流動(dòng)水轉(zhuǎn)化為自由水的可能性，使得峰面積增加，縮短轉(zhuǎn)化時(shí)間。

此外，對(duì)比圖3A與圖1發(fā)現(xiàn)，圖1以整體水分為考察對(duì)象，曲線較光滑；圖3A以單一水系自由水為考察對(duì)象，期間存在其它狀態(tài)水分的遞補(bǔ)、轉(zhuǎn)化與滲透狀況，曲線波動(dòng)較大。

圖3B為自由水峰比例曲線。當(dāng)干燥時(shí)間大于63 min時(shí)，隨著干燥的進(jìn)行，在自由水含量逐漸減少的基礎(chǔ)上，峰面積曲線波動(dòng)逐漸變小，不斷趨于平緩，且功率越小極值點(diǎn)越多，這是由于低功率相對(duì)較長(zhǎng)的干燥時(shí)間內(nèi)取樣頻率增加，物料與空氣水分接觸機(jī)會(huì)增加，返吸機(jī)率增多，從而造成低功率條件下出現(xiàn)較多波動(dòng)的原因。此外，油脂的溶出與變化、設(shè)備信噪比大小等也可能是導(dǎo)致這種現(xiàn)象的緣由。卞瑞姣等[17]在研究秋刀魚(yú)腌制過(guò)程前期水分變化時(shí)發(fā)現(xiàn)自由水比例也具有相似的變化情況。

2.3.2 微波功率對(duì)不易流動(dòng)水遷移特性的影響 不同微波功率條件下羅非魚(yú)片干燥過(guò)程不易流動(dòng)水變化規(guī)律如圖4所示。

由圖4A可知，不同干燥條件下峰面積整體不斷減少，后趨于穩(wěn)定。徐建國(guó)等[18]探究蓮子薄層熱風(fēng)干燥時(shí)發(fā)現(xiàn)類(lèi)似規(guī)律。結(jié)合圖3發(fā)現(xiàn)，該狀態(tài)水分為羅非魚(yú)干燥過(guò)程的特征水分（占比最大），其值的大小直接影響物料的干燥效果，該規(guī)律的發(fā)現(xiàn)對(duì)指導(dǎo)羅非魚(yú)等相關(guān)領(lǐng)域干燥有重要意義，比如物料干燥終點(diǎn)的推斷、物料含水率預(yù)判、模型的選擇等。

圖4B可看出，前期不同微波功率條件下不易流動(dòng)水峰比例呈先減少后增大趨勢(shì)，且微波功率越高，該趨勢(shì)越早出現(xiàn)。先減少可能是不易流動(dòng)水轉(zhuǎn)化為自由水被遷移出去的緣故。后增加可能是物料基質(zhì)細(xì)胞內(nèi)容物濃度增加所致，造成自由水轉(zhuǎn)變?yōu)椴灰琢鲃?dòng)水，另外可能是受酶等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)物質(zhì)分解影響，使得結(jié)合水向高熵、高自由度方向遷移，導(dǎo)致不易流動(dòng)水比例增加。干燥中期不同功率條件下峰比例迅速減少，這可能是自由水大部分已脫除后，不易流動(dòng)水轉(zhuǎn)化為自由水被迅速遷移出去的原因。干燥后期沒(méi)有明顯的變化規(guī)律，具體原因有待進(jìn)一步探討。

2.3.3 微波功率對(duì)結(jié)合水遷移特性的影響 不同微波功率條件下羅非魚(yú)片干燥過(guò)程結(jié)合水變化規(guī)律如圖5所示。

從圖5A可看出，不同功率條件下羅非魚(yú)結(jié)合水峰面積變化趨勢(shì)基本呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)。物料干燥初期自由水動(dòng)能增加，轉(zhuǎn)化能力較強(qiáng)，部分自由水與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)緊密配合，使得結(jié)合水含量增加。干燥后期，酶等大分子物質(zhì)分解，物料結(jié)合水轉(zhuǎn)化為不易流動(dòng)水而被轉(zhuǎn)移出去。由圖5A還可看出，微波功率越大，結(jié)合水峰面積極大值點(diǎn)越早出現(xiàn)，這是由于功率越大，極性水分子內(nèi)能越大，高自由度、低序的水分子脫除、轉(zhuǎn)化速率越快，使結(jié)合水脫除時(shí)間提前，極大值點(diǎn)較早出現(xiàn)。

從圖5B可看出，不同功率條件下結(jié)合水峰比例變化趨勢(shì)較為一致。干燥前期不斷增加，其原因可能是，隨著自由水的逐漸被遷移出去，物料總水量降低，而結(jié)合水性質(zhì)較為穩(wěn)定，脫除較困難，故比例呈上升趨勢(shì)。干燥后期出現(xiàn)下降趨勢(shì)，這是由于隨著其它狀態(tài)水分子逐漸遷移出去，結(jié)合水隨之被脫除；其次因物料分解作用的發(fā)生，部分結(jié)合水轉(zhuǎn)化的不易流動(dòng)水被脫除，從而導(dǎo)致峰比例降低。需要注意的是，264、330 W干燥末期出現(xiàn)增加現(xiàn)象，這是由于干燥周期較長(zhǎng)，其它水分轉(zhuǎn)移、滲透所致。

2.4 不同微波功率條件羅非魚(yú)片水分含量與反演峰面積的相關(guān)分析

物料的反演峰面積與其中H+質(zhì)子數(shù)量呈正相關(guān)，故干燥過(guò)程每個(gè)階段波峰面積可間接表征不同狀態(tài)水分的相對(duì)含量，而總的反演峰面積則表示物料總水分相對(duì)含量[19]。通過(guò)對(duì)物料水分含量與總峰面積進(jìn)行線性擬合標(biāo)定，可定量獲得物料總水分含量。

從圖6可看出，不同干燥條件下，不同干燥時(shí)間兩者具有較強(qiáng)的相關(guān)性，由此可見(jiàn)，根據(jù)反演峰總面積對(duì)物料干燥過(guò)程含水率進(jìn)行快速、有效預(yù)測(cè)的可行性。這為指導(dǎo)羅非魚(yú)片微波真空干燥工藝參數(shù)優(yōu)化、干燥過(guò)程控制提供有利參考。

2.5 羅非魚(yú)片不同微波功率干燥過(guò)程的T1加權(quán)成像圖

圖7為不同微波條件下羅非魚(yú)片干燥過(guò)程1加權(quán)成像圖。干燥過(guò)程中圖像顏色的深淺代表含水量的高低，其中，紅色方向表示物料水分較多，反之（藍(lán)色方向）則較少。通過(guò)加權(quán)成像圖可直觀獲悉物料干燥不同階段水分子的空間分布信息。從圖7可看出，新鮮羅非魚(yú)片含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)較大，水分分布均勻程度高。對(duì)于給定的干燥條件，隨著干燥時(shí)間的增加，羅非魚(yú)片水分由外向內(nèi)不斷推進(jìn)，邊緣部位最先失水，這說(shuō)明物料內(nèi)部水分脫除較困難。因此，可將羅非魚(yú)片中心部位含水量的大小作為干燥終點(diǎn)的判斷依據(jù)。同時(shí)發(fā)現(xiàn)羅非魚(yú)片在干燥過(guò)程中各區(qū)域的信號(hào)強(qiáng)度之間有差異，這說(shuō)明羅非魚(yú)片微波真空干燥出現(xiàn)不均勻現(xiàn)象。解決物料干燥均勻問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)恒速脫水成為微波真空干燥領(lǐng)域亟待解決的問(wèn)題之一。

圖6 羅非魚(yú)片不同微波功率條件水分含量與反演峰總面積的線性分析

圖7 羅非魚(yú)片不同功率干燥過(guò)程的T1加權(quán)成像圖

對(duì)比不同微波功率條件下1加權(quán)成像圖發(fā)現(xiàn)，在微波功率為264 W時(shí)，成像圖亮度變化緩慢；隨著微波功率的增加，加權(quán)成像圖變?yōu)楸尘吧钑r(shí)間越短，功率越高，此現(xiàn)象越早出現(xiàn)。對(duì)于同樣的干燥時(shí)間，不同功率條件下的加權(quán)成像圖有所不同，這表明不同微波功率對(duì)羅非魚(yú)片水分遷移速率影響差異較明顯。此外，從加權(quán)成像圖還發(fā)現(xiàn)，伴隨著干燥的進(jìn)行，物料不斷收縮卷曲，其原因是，水分子外遷產(chǎn)生的應(yīng)力效應(yīng)造成物料組織結(jié)構(gòu)出現(xiàn)收縮現(xiàn)象。

3 結(jié)論

（1）羅非魚(yú)片存在三種狀態(tài)水分：自由水、不易流動(dòng)水以及結(jié)合水。不易流動(dòng)水為羅非魚(yú)的特征水分，該狀態(tài)水可作為物料干燥效果的判斷指標(biāo)。橫向弛豫時(shí)間2圖譜顯示：干燥過(guò)程中水分不斷向結(jié)合程度較高的方向遷移，不同狀態(tài)水分之間存在滲透與轉(zhuǎn)化現(xiàn)象。

（2）對(duì)于整個(gè)干燥過(guò)程而言，不同微波環(huán)境條件下的峰面積2x、峰比例2x變化趨勢(shì)較為一致，功率越大，曲線變化愈明顯。此規(guī)律的發(fā)現(xiàn)可為指導(dǎo)相關(guān)水產(chǎn)品干燥工藝優(yōu)化與質(zhì)量控制提供參考依據(jù)。

（3）羅非魚(yú)片含水量與峰面積之間具有較好的線性關(guān)系，這為定量預(yù)測(cè)干燥羅非魚(yú)片任意時(shí)刻含水率提供支撐。

（4）1加權(quán)成像圖顯示羅非魚(yú)片微波干燥是由外而內(nèi)連續(xù)不斷發(fā)生的過(guò)程，干燥到后期，圖像逐漸接近背景色，微波功率越高，圖像變化越明顯。這表明，微波功率對(duì)羅非魚(yú)片水分遷移影響較為明顯。

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Moisture Change of Tilapia Fillet in Microwave Vacuum Drying Process Based on Low-field Nuclear Magnetic Resonance

XUE Guang1, LI Min2, GUAN Zhi-qiang2, YANG Cai-li1

（1.,////,524088,; 2.,,524088,）

To explore the internal moisture change of tilapia fillet during microwave vacuum drying.With low field nuclear magnetic resonance (LF-NMR) technology and MRI imaging technology, we research on the different microwave power (264 - 396 W) on the drying time (126 - 210 min) within the scope of tilapia fillets moisture status, content and distribution.The results showed that there are three major states of water in the tilapia fillet (i.e. free water, non-flowing water and bound water). The change of non-flowing water determined the drying effect of the material. During the drying process, the relaxation time2xunder different microwave environments migrates to the direction of poor fluidity. For the entire drying process, the changes in peak area2xand peak ratio2xunder different microwave environment conditions are more consistent. The increase of slope becomes more pronounced as the power increases. There is a good linear relationship between tilapia fillet moisture content and peak area. The longitudinal relaxation time (1) weighted image shows that microwave vacuum drying of tilapia fillets is a recursive process from outside to inside.

tilapia fillet; microwave vacuum drying; low-field nuclear magnetic resonance; moisture

S986

A

1673-9159（2020）06-0123-07

10.3969/j.issn.1673-9159.2020.06.016

薛廣，李敏，關(guān)志強(qiáng)，等. 基于低場(chǎng)核磁共振的羅非魚(yú)片微波真空干燥過(guò)程水分變化規(guī)律[J]. 廣東海洋大學(xué)學(xué)報(bào)，2020，40（6）：123-129.

2020-04-03

廣東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2015A030313613）

薛廣（1989－），男，碩士研究生，研究方向?yàn)樗a(chǎn)品高值化加工與利用。Email: 2391018803@qq.com

李敏（1967－），女，碩士，教授，研究方向?yàn)槭称防鋬隼洳丶案稍锛夹g(shù)。Email: lim@gdou.edu.cn。