干燥工藝對羅非魚片品質(zhì)的影響

羅靜 李敏 關(guān)志強(qiáng)

摘要：【目的】通過比較不同干燥工藝對羅非魚片品質(zhì)的影響，尋求一種可替代真空冷凍干燥的技術(shù)，為高品質(zhì)干制羅非魚片及其同類水產(chǎn)品的加工及規(guī)?；a(chǎn)提供技術(shù)支持。【方法】以復(fù)水率、白度值、硬度和Ca2+-ATPase活性為品質(zhì)檢測指標(biāo)，通過單因素和正交試驗(yàn)優(yōu)化超聲波輔助聚葡萄糖滲透熱泵干燥和超聲波輔助聚葡萄糖滲透真空冷凍—熱泵聯(lián)合干燥羅非魚片的預(yù)處理工藝條件，再比較這2種干燥方式和熱泵干燥、真空冷凍干燥方式對羅非魚片干制品品質(zhì)的影響。【結(jié)果】超聲波輔助聚葡萄糖滲透熱泵干燥羅非魚片的最佳預(yù)處理工藝條件：超聲波功率400 W、超聲波時間65 min、聚葡萄糖濃度60 g/L，其中超聲波時間影響最大;超聲波輔助聚葡萄糖滲透真空冷凍—熱泵聯(lián)合干燥羅非魚片的最佳預(yù)處理工藝條件：超聲波功率450 W、超聲波時間65 min、聚葡萄糖濃度80 g/L，其中超聲波功率影響最大。超聲波輔助聚葡萄糖滲透真空冷凍—熱泵聯(lián)合干燥的羅非魚片干制品復(fù)水率、白度值和Ca2+-ATPase活性最高，分別達(dá)78%、71.8和2.42 μmol Pi/（mg prot·h），顯著高于熱泵干燥和超聲波輔助聚葡萄糖滲透熱泵干燥（P<0.05，下同），但與真空冷凍干燥無顯著差異（P>0.05）;真空冷凍干燥的產(chǎn)品硬度（4.31 N）最低，顯著低于其他3種干燥方式的羅非魚片干制品硬度;而熱泵干燥的羅非魚片干制品復(fù)水率、白度值和Ca2+-ATPase活性最低，硬度最高，分別為51%、34.1、0.46 μmol Pi/（mg prot·h）和9.98 N。【結(jié)論】超聲波輔助聚葡萄糖滲透真空冷凍—熱泵聯(lián)合干燥羅非魚片的干制品品質(zhì)接近真空冷凍干燥制品的品質(zhì)，干燥時間縮短，值得在同類水產(chǎn)品干制加工中推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞： 羅非魚片;超聲波輔助聚葡萄糖滲透;熱泵干燥;真空冷凍干燥;品質(zhì)

中圖分類號： S986.1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號：2095-1191（2020）07-1764-12

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-quality of dried tilapia fillets and the processing and large-scale production of similar aquatic products. 【Method】The rehydration rate，whiteness，hardness and Ca2+-ATPase activity were used as quality indicators， optimum pretreatment conditions of ultrasonic 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 fillets processed by ultrasonic assisted polyglucose permeation heat pump drying， ultrasonic assisted polyglucose permeation vacuum freeze-heat pump combined drying and heat pump drying and vacuum freeze drying were compared. 【Result】The optimum pretreatment conditions of ultrasonic assisted polyglucose permeation heat pump drying were ultrasonic power 400 W，ultrasonic time 65 min，polydextrose concentration 60 g/L， and the effects of ultrasonic time was the largest. The optimum conditions of ultrasound-assisted polyglucose permeation vacuum freeze-heat pump combined drying were ultrasonic power 450 w， ultrasonic time 65 min，polydextrose concentration 80 g /L. In addition，the ultrasonic power had the greatest influence. The rehydration rate，whiteness value and Ca2+-ATPase activity of the samples processed were the best，reaching 78%，71.8 and 2.42 μmol Pi/（mg prot·hour），respectively，when tilapia fillets were dried by optimum pretreatment conditions of ultrasound-assisted polyglucose permeationvacuum freeze-heat pump combined drying. Compared with 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）. The product hardness of the vacuum freeze-dried product was the lowest， its hardness was only 4.31 N ，which was significantly lower than the hardness of the dried tilapia fillet products of the other three drying methods. However，the rehydration rate， whiteness and Ca2+-ATPase activity of tilapia fillets by heat pump were the lowest，and the hardness was the highest， being 51%， 34.1， 0.46 μmol Pi/（mg prot·hour） and 9.98 N， respectively. 【Conclusion】The quality of dried tilapia fillets 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 drying processing 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

【研究意義】真空冷凍干燥是目前公認(rèn)能保持食品品質(zhì)最好的干燥方法（羅潔瑩等，2018），但能耗大是制約其推廣應(yīng)用的關(guān)鍵（李敏等，2016）。熱泵干燥是利用冷凝器的放熱干燥食品，是一種節(jié)能、可實(shí)現(xiàn)低溫?zé)犸L(fēng)干燥的方式（吳寶川等，2014），但熱泵干燥過程存在前期干燥速度快，后期干燥速度慢，產(chǎn)品蛋白質(zhì)易發(fā)生熱變性的缺點(diǎn)（關(guān)志強(qiáng)等，2012）。組合干燥技術(shù)是將兩種或兩種以上干燥方法聯(lián)合起來，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)，較好地保留物料原有的感官品質(zhì)和營養(yǎng)成分（Fatouh et al.，2006;Wojdyo et al.，2009;關(guān)志強(qiáng)等，2012）。其中，真空冷凍—熱泵聯(lián)合干燥方法是最常見的一種組合，其前期采用真空冷凍干燥脫除物料中的部分水，后期利用熱泵干燥脫除剩余水分。此外，原料干燥前進(jìn)行適宜的超聲波滲透預(yù)處理，可脫除物料中的部分水，縮短干燥時間，提高干制品品質(zhì)。這是由于在超聲波處理過程中，物料反復(fù)受到壓縮和拉伸作用，從而形成空化效應(yīng)，有利于物料內(nèi)部水分排出和滲透劑滲入（Awad et al.，2012;Ozuna et al.，2014）。目前，在水產(chǎn)品干燥領(lǐng)域中，鮮見采用超聲波輔助聚葡萄糖滲透結(jié)合真空冷凍—熱泵聯(lián)合干燥技術(shù)的研究報道。為尋求更好的加工工藝提高羅非魚干制品品質(zhì)，有必要對其干燥工藝進(jìn)行深入研究。【前人研究進(jìn)展】目前，主要采用預(yù)處理結(jié)合單一干燥技術(shù)對羅非魚進(jìn)行干燥。吳寶川等（2014）將羅非魚進(jìn)行適宜的凍融預(yù)處理后進(jìn)行熱泵干燥，發(fā)現(xiàn)干燥前采用適宜的凍融預(yù)處理，可縮短干燥時間，且適當(dāng)?shù)臒岜酶稍锖蛢鋈诜磸?fù)互換操作得到的品質(zhì)更佳;李敏等（2014）在吳寶川等（2014）的研究基礎(chǔ)上探究采用適量不同的添加劑預(yù)處理對凍融—熱泵干燥羅非魚品質(zhì)的影響，結(jié)果也發(fā)現(xiàn)反復(fù)凍融能縮短干燥時間和提高干制品品質(zhì);任婷婷等（2018）采用適宜的超聲波輔助海藻糖滲透后進(jìn)行真空冷凍干燥羅非魚，結(jié)果發(fā)現(xiàn)經(jīng)超聲波滲透后的干制品品質(zhì)較未處理的品質(zhì)優(yōu)，且干燥時間也比單一真空冷凍干燥耗時短。此外，一些學(xué)者發(fā)現(xiàn)采用熱泵—真空聯(lián)合干燥技術(shù)干燥物料，其干制品的品質(zhì)比單一干燥制品品質(zhì)好，同時干燥時間極大縮短。Sun等（2017）采用熱泵—真空聯(lián)合技術(shù)對南極磷蝦進(jìn)行干燥，研究發(fā)現(xiàn)磷蝦干制品品質(zhì)與真空冷凍干燥品質(zhì)接近，且干燥時間比單一的熱泵干燥和真空冷凍干燥時間縮短一半;程慧等（2019）研究發(fā)現(xiàn)，采用聯(lián)合技術(shù)干燥香菇的耗能比真空冷凍干燥小，可降低37.69%，其綜合品質(zhì)提高。上述研究表明，多角度改善物料的干燥工藝，可有效提高干制品品質(zhì)或降低干燥能耗。【本研究切入點(diǎn)】在羅非魚干燥領(lǐng)域中，亟待突破現(xiàn)有的干燥技術(shù)與預(yù)處理聯(lián)合干燥工藝，充分利用真空冷凍干燥在低水分去除上的品質(zhì)優(yōu)勢，優(yōu)化真空冷凍干燥與熱泵干燥羅非魚片的聯(lián)合工藝，找到優(yōu)化匹配的預(yù)處理?xiàng)l件下真空冷凍干燥與熱泵干燥聯(lián)合干燥工藝?！緮M解決的關(guān)鍵問題】通過比較超聲波輔助聚葡萄糖滲透熱泵干燥、超聲波輔助聚葡萄糖滲透真空冷凍—熱泵聯(lián)合干燥、熱泵干燥和真空冷凍干燥4種干燥方式對羅非魚片干制品品質(zhì)的影響，探索一種可替代真空冷凍干燥技術(shù)，為更新羅非魚片的干燥工藝，探索高品質(zhì)干制羅非魚片及其同類水產(chǎn)品的加工及規(guī)?；a(chǎn)提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1. 1 試驗(yàn)材料

羅非魚購自湛江市麻章區(qū)湖光市場;聚葡萄糖（食品級）購自河北百味生物科技有限公司;氯化鈉購自西隴科學(xué)股份有限公司;三磷酸腺苷酶（ATPase）活性測試盒、考馬斯亮藍(lán)蛋白測定試劑盒和南京建考馬斯亮藍(lán)蛋白測定試劑盒均購自南京建成生物工程研究所。主要儀器設(shè)備：熱泵干燥裝置（本課題組自行搭建）、KQ-500DE數(shù)控超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）、GTR22-1高速冷凍離心機(jī)（北京時代北利離心機(jī)有限公司）、UV-8000A雙光束紫外可見分光光度計(jì)（上海元析儀器有限公司）、CR-10手持色度儀（日本柯尼卡美能達(dá)控股有限公司）和TMS-PRO質(zhì)構(gòu)儀（美國FTC公司）。

1. 2 試驗(yàn)方法

1. 2. 1 樣品制備 參照吳陽陽等（2015）的方法，取羅非魚背部兩側(cè)的肌肉，切成規(guī)格為100 mm×50 mm×5 mm的魚片，重量約30 g。

1. 2. 2 熱泵干燥 在干燥溫度45 ℃、風(fēng)速2.5 m/s的條件下干燥羅非魚片（李敏等，2012），當(dāng)干基含水量降至0.30±0.02 g/g時，停止干燥（作為對照組）。

1. 2. 3 真空冷凍干燥 參照任婷婷等（2018）的試驗(yàn)條件并稍有改動，將羅非魚片置于-60 ℃下進(jìn)行預(yù)凍2 h（直至其中心溫度達(dá)-20 ℃），然后在隔板溫度36 ℃、真空度小于10 Pa的條件下進(jìn)行升華，當(dāng)干基含水量降至0.30±0.02 g/g時，停止干燥。

1. 2. 4 真空冷凍—熱泵聯(lián)合干燥方式轉(zhuǎn)換點(diǎn)確定

在前期預(yù)試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，將魚片先進(jìn)行真空冷凍5 h，再轉(zhuǎn)移到熱泵干燥裝置進(jìn)行干燥，所得產(chǎn)品品質(zhì)最佳。因此將真空冷凍5 h作為聯(lián)合干燥方式的轉(zhuǎn)換點(diǎn)。

1. 2. 5 羅非魚片干燥預(yù)處理工藝優(yōu)化

1. 2. 5. 1 單因素試驗(yàn) 將魚片樣品置于不同超聲波功率（300、350、400、450和500 W）、不同超聲波時間（55、65、75、85和95 min），以及用30 g/L氯化鈉溶液組合不同濃度的聚葡萄糖（20、40、60、80和100 g/L）條件下進(jìn)行預(yù)處理，篩選單因素最佳水平。以未進(jìn)行預(yù)處理作對照組。

1. 2. 5. 2 正交試驗(yàn) 在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行超聲波功率、超聲波時間和聚葡萄糖濃度3因素3水平的正交試驗(yàn)，分別確定超聲波輔助聚葡萄糖滲透熱泵干燥和超聲波輔助聚葡萄糖滲透真空冷凍—熱泵聯(lián)合干燥羅非魚片最佳預(yù)處理工藝。超聲波輔助聚葡萄糖滲透熱泵干燥預(yù)處理工藝正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表1，超聲波輔助聚葡萄糖滲透真空冷凍—熱泵聯(lián)合干燥預(yù)處理工藝正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表2。

1. 2. 6 不同干燥方式對羅非魚片干制品品質(zhì)的影響 分別采用熱泵干燥、真空冷凍干燥、超聲波輔助聚葡萄糖滲透熱泵干燥和超聲波輔助聚葡萄糖滲透真空冷凍—熱泵聯(lián)合干燥對羅非魚片進(jìn)行干燥處理，比較4種干燥方式對羅非魚片干制品品質(zhì)的影響。其中，超聲波輔助聚葡萄糖滲透熱泵干燥是在正交試驗(yàn)優(yōu)化的工藝條件下對羅非魚片進(jìn)行預(yù)處理后，將其放置在干燥溫度45 ℃、風(fēng)速2.5 m/s的條件下干燥，當(dāng)干基含水量降至0.30±0.02 g/g時，停止干燥;超聲波輔助聚葡萄糖滲透真空冷凍—熱泵聯(lián)合干燥是在正交試驗(yàn)優(yōu)化的工藝條件下對羅非魚片進(jìn)行預(yù)處理后，將其置于隔板溫度36 ℃、真空度小于10 Pa的條件下進(jìn)行冷凍干燥5 h，再轉(zhuǎn)移至干燥溫度45 ℃、風(fēng)速2.5 m/s的條件下進(jìn)行熱泵干燥，當(dāng)干基含水量降至0.30±0.02 g/g時，停止干燥。

1. 3 測定項(xiàng)目及方法

1. 3. 1 復(fù)水率 參考Duan等（2011）的方法并作修改，取一定量羅非魚片干燥樣品，置于40 ℃水浴鍋中恒溫復(fù)水1 h，取出用物料紙吸干表面水分稱重，按照公式（1）計(jì)算：

2 結(jié)果與分析

2. 1 超聲波輔助聚葡萄糖滲透熱泵干燥預(yù)處理工藝優(yōu)化結(jié)果

2. 1. 1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2. 1. 1. 1 不同超聲波功率對羅非魚片干制品品質(zhì)的影響 固定超聲波時間75 min、聚葡萄糖濃度60 g/L，進(jìn)行不同超聲波功率條件下的熱泵干燥預(yù)處理試驗(yàn)，結(jié)果如圖1所示，不同超聲波功率對羅非魚片干制品品質(zhì)有一定影響。經(jīng)400和450 W預(yù)處理的羅非魚片復(fù)水率無顯著差異（P>0.05，下同），均顯著高于對照組干制品的復(fù)水率（P<0.05，下同）;但超聲波功率在500 W時，干制品的復(fù)水率顯著下降（圖1-A）。因?yàn)檫m宜的超聲波功率能使物料產(chǎn)生空化效應(yīng)，物料內(nèi)部產(chǎn)生海綿形狀，有利于干制品復(fù)水;當(dāng)超聲波功率過高時，過大的機(jī)械波引起物料組織發(fā)生坍塌，導(dǎo)致干制品復(fù)水率下降。由圖1-B可知，羅非魚片經(jīng)不同超聲波功率處理后，干制品的白度值均顯著高于對照組。由圖1-C可知，羅非魚片干制品的硬度隨超聲波功率的增大呈先降后升的變化趨勢;400 W的干制品硬度最低，當(dāng)超聲波功率超過400 W時，硬度顯著上升。這是由于適宜的超聲波功率使物料出現(xiàn)疏松結(jié)構(gòu)，從而降低產(chǎn)品硬度，但功率超400 W后開始出現(xiàn)結(jié)構(gòu)被破壞現(xiàn)象，從而導(dǎo)致硬度回升。Ca2+-ATPase活性代表肌球蛋白頭部性質(zhì)的變化，其可用來判斷肌球蛋白頭部的完整性（胡亞芹等，2014）。羅非魚片采用400 W超聲波處理后，其Ca2+-ATPase活性與對照組的Ca2+-ATPase活性存在顯著差異（圖1-D），由于適宜的超聲波功率能使物料內(nèi)部形成海綿形狀，加快傳質(zhì)速率，縮短干燥時間，降低干燥過程中有機(jī)物的破壞和蛋白質(zhì)的熱變性程度，從而提高Ca2+-ATPase活性。超聲波功率為400 W時，羅非魚片干制品綜合得分最高，其品質(zhì)最佳（圖1-E）。因此，確定400 W為最佳超聲波功率。

2. 1. 1. 2 不同超聲波時間對羅非魚片干制品品質(zhì)的影響 固定超聲波功率400 W、聚葡萄糖濃度60 g/L，進(jìn)行不同超聲波時間條件下的熱泵干燥預(yù)處理試驗(yàn)，結(jié)果如圖2所示。羅非魚片經(jīng)65和75 min超聲波滲透處理后，干制品復(fù)水率無顯著差異，但均顯著高于對照組（圖2-A）。超聲波時間在55～85 min范圍內(nèi)，羅非魚片干制品白度值無顯著差異，但均顯著高于對照組;經(jīng)95 min超聲波滲透處理后，其白度值有所下降（圖2-B），可能是由于滲透時間過長導(dǎo)致物料細(xì)胞膜破裂，有機(jī)物滲出表面，從而降低干制品白度值。羅非魚片經(jīng)75 min超聲波輔助滲透后，其硬度最低，但超過75 min后，硬度呈顯著上升趨勢（圖2-C）。由于過長的超聲波處理導(dǎo)致羅非魚片組織結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，部分組織結(jié)構(gòu)被破壞從而使其硬度回升。羅非魚片在適宜的超聲波功率條件下進(jìn)行一定時間（55～95 min）超聲波預(yù)處理，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，毛細(xì)血管擴(kuò)張，傳質(zhì)速率加快，聚葡萄糖滲入物料組織中可防止蛋白質(zhì)變性，從而提高Ca2+-ATPase活性（圖2-D）。由圖2-E可知，超聲波時間為75 min時，羅非魚片干制品品質(zhì)最佳，故確定75 min為最佳超聲波時間。

2. 1. 1. 3 不同聚葡萄糖濃度對羅非魚片干制品品質(zhì)的影響 固定超聲波功率400 W、超聲波時間75 min，進(jìn)行不同聚葡萄糖濃度下的熱泵干燥預(yù)處理試驗(yàn)，結(jié)果如圖3所示。不同濃度聚葡萄糖對羅非魚片干制品的復(fù)水率、白度值、硬度和Ca2+-ATPase活性4個指標(biāo)均有一定影響，采用60 g/L聚葡萄糖進(jìn)行滲透，其品質(zhì)均優(yōu)于對照組，且綜合得分最高。這是由于適宜的聚葡萄糖濃度可防止有機(jī)物被破壞，有利于保護(hù)蛋白質(zhì)在干燥過程中發(fā)生熱變性。當(dāng)濃度超過60 g/L時，滲透液濃度過高，黏度過大，阻礙傳質(zhì)速率，同時使物料細(xì)胞膜破裂，從而導(dǎo)致產(chǎn)品品質(zhì)出現(xiàn)下降趨勢（劉云宏等，2014）。

2. 1. 2 正交試驗(yàn)結(jié)果 為獲得更好的超聲波預(yù)處理滲透條件匹配熱泵干燥，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行預(yù)處理?xiàng)l件正交優(yōu)化，試驗(yàn)結(jié)果和方差分析結(jié)果如表3和表4所示。由表3可知，各因素對羅非魚干燥產(chǎn)品綜合得分的影響排序?yàn)锽>C>A，即超聲波時間影響最大，超聲波功率影響最小。最佳工藝組合為A2B1C2，即超聲波輔助聚葡萄糖滲透熱泵干燥羅非魚的最佳預(yù)處理工藝條件為：超聲波功率400 W、超聲波時間65 min、聚葡萄糖濃度60 g/L，在此條件下，羅非魚片干制品復(fù)水率為53%、白度值為47.2、硬度為6.64 N、Ca2+-ATPase活性為1.27 μmol Pi/（mg prot·h）。

2. 2 超聲波輔助聚葡萄糖滲透真空冷凍—熱泵聯(lián)合干燥預(yù)處理工藝優(yōu)化結(jié)果

2. 2. 1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2. 2. 1. 1 不同超聲波功率對羅非魚片干制品品質(zhì)的影響 固定超聲波時間75 min，聚葡萄糖濃度60 g/L，進(jìn)行不同超聲波功率條件下的真空冷凍—熱泵聯(lián)合干燥羅非魚片預(yù)處理試驗(yàn)，結(jié)果如圖4所示。由圖4-A和圖4-B可知，不同超聲波功率輔助聚葡萄糖滲透真空冷凍—熱泵聯(lián)合干燥羅非魚片的復(fù)水率和白度值均高于對照組，且差異顯著;但在400～450 W下無顯著差異，當(dāng)超聲波功率超過450 W時出現(xiàn)下降趨勢。經(jīng)不同超聲波功率預(yù)處理后，真空冷凍—熱泵聯(lián)合干燥所制得的羅非魚片硬度顯著下降（圖4-C）;Ca2+-ATPase活性隨超聲波功率增大呈先升后降的變化趨勢（圖4-D）。綜合450 W時羅非魚片干制品綜合得分最高（圖4-E）進(jìn)行考慮，選450 W作為最佳超聲波功率。

2. 2. 1. 2 不同超聲波時間對羅非魚片干制品品質(zhì)的影響 固定超聲波功率450 W、聚葡萄糖濃度60 g/L，進(jìn)行不同超聲波時間條件下的真空冷凍—熱泵聯(lián)合干燥羅非魚片預(yù)處理試驗(yàn)，結(jié)果如圖5所示。經(jīng)不同超聲波時間預(yù)處理后所得的羅非魚片干制品復(fù)水率與對照組均存在顯著差異，復(fù)水率隨超聲波時間延長呈先升后降的變化趨勢（圖5-A），因?yàn)殚L時間超聲滲透可能導(dǎo)致物料組織發(fā)生坍塌從而降低復(fù)水率。羅非魚片干制品白度值在65～75 min范圍內(nèi)無顯著差異，超過75 min后，白度值呈顯著下降趨勢（圖5-B）;硬度在55～85 min范圍內(nèi)無顯著變化，超過85 min后，硬度顯著增大（圖5-C）;Ca2+-ATPase活性在超聲波滲透時間為65 min時出現(xiàn)最大值（圖5-D），說明在該條件下，蛋白質(zhì)變性程度最小。根據(jù)圖5-E中各超聲波時間的綜合得分，確定65 min為最佳超聲波時間。

2. 2. 1. 3 不同聚葡萄糖濃度對羅非魚片干制品品質(zhì)的影響 固定超聲波功率450 W、超聲波時間65 min，進(jìn)行不同聚葡萄糖濃度條件下的真空冷凍—熱泵聯(lián)合干燥羅非魚片預(yù)處理試驗(yàn)，結(jié)果如圖6所示。從圖6-A可知，不同濃度的聚葡萄糖對羅非魚片干制品復(fù)水率有顯著影響，在40 g/L濃度條件下的復(fù)水率最大，超過該濃度后，出現(xiàn)顯著下降趨勢。采用40～100 g/L聚葡萄糖處理樣品，羅非魚片干制品的白度值無顯著差異，但均顯著高于對照組（圖6-B）;硬度隨聚葡萄糖濃度增大呈先降后升的變化趨勢（圖6-C）;采用60 g/L聚葡萄糖處理的羅非魚片干制品Ca2+-ATPase活性最高（圖6-D）。綜合圖6-E的干燥產(chǎn)品綜合得分可知，采用60 g/L聚葡萄糖處理的羅非魚干制品品質(zhì)最佳。

2. 2. 2 正交試驗(yàn)結(jié)果 為獲得更好的超聲波輔助聚葡萄糖滲透條件匹配真空冷凍—熱泵聯(lián)合干燥工藝，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行超聲波輔助聚葡萄糖滲透條件的正交優(yōu)化，其試驗(yàn)結(jié)果和方差分析結(jié)果如表5和表6所示。由表5和表6可知，各因素對羅非魚干燥產(chǎn)品綜合得分影響顯著（P<0.005），因素影響主次排序?yàn)槌暡üβ?超聲波時間>聚葡萄糖濃度。超聲波輔助聚葡萄糖滲透真空冷凍—熱泵聯(lián)合干燥最佳預(yù)處理工藝組合為A2B2C3，即超聲波功率450 W、超聲波時間65 min、聚葡萄糖濃度80 g/L，在此條件下，羅非魚片干制品復(fù)水率為78%、白度值為71.8、硬度為4.64 N、Ca2+-ATPase活性為2.42 μmol Pi/（mg prot·h）。

2. 3 不同干燥方式對羅非魚片干制品品質(zhì)的影響

2. 3. 1 不同干燥方式對羅非魚片干制品復(fù)水率的影響 由圖7可知，超聲波輔助聚葡萄糖滲透真空冷凍—熱泵聯(lián)合干燥和真空冷凍干燥對羅非魚片干制品的復(fù)水率影響較大，其復(fù)水率接近80%，二者的復(fù)水率無顯著差異，但均顯著高于熱泵干燥和超聲波輔助聚葡萄糖滲透熱泵干燥方式的干制品復(fù)水率。由于超聲波輔助聚葡萄糖滲透真空冷凍—熱泵聯(lián)合干燥是將原料經(jīng)預(yù)處理后，先進(jìn)行真空冷凍干燥，該階段使物料產(chǎn)生一定的孔結(jié)構(gòu)，后期熱泵干燥階段物料的孔結(jié)構(gòu)被維持（朱翠平等，2017）。因此，其復(fù)水率與真空冷凍干燥無顯著差異。

2. 3. 2 不同干燥方式對羅非魚片干制品白度值的影響 由圖8可知，超聲波輔助聚葡萄糖滲透真空冷凍—熱泵聯(lián)合干燥和真空冷凍干燥的羅非魚片干制品白度值均顯著高于熱泵干燥和超聲波輔助聚葡萄糖滲透熱泵干燥的白度值，其中熱泵干燥制品的白度值最小。這是由于熱泵干燥時間長，產(chǎn)品在干燥過程中發(fā)生美拉德反應(yīng)，從而降低其白度值;此外，長時間的加熱導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性。真空冷凍干燥采用低溫低壓條件進(jìn)行干燥，在干燥過程中物料只發(fā)生物理反應(yīng)，有機(jī)物不被破壞，因此干制品色澤顏色變化不明顯（李文盛等，2016;王海鷗等，2018）。超聲波輔助聚葡萄糖滲透真空冷凍—熱泵聯(lián)合干燥的羅非魚片白度值與真空冷凍干燥的白度值無顯著差異，可能是在預(yù)處理階段聚葡萄糖滲入原料組織結(jié)構(gòu)中而保護(hù)蛋白質(zhì);在真空冷凍干燥階段，樣品內(nèi)部水分形成晶體，升華后物料形成一定的骨架，縮短后期熱泵干燥時間，且在熱泵干燥期間保持了真空冷凍干燥的優(yōu)勢。因此，其干制品顏色無明顯變化。

2. 3. 3 不同干燥方式對羅非魚片干制品硬度的影響 由圖9可知，不同干燥方式對羅非魚片干制品硬度有顯著影響，4種干制品硬度排序?yàn)闊岜酶稍?超聲波輔助聚葡萄糖滲透熱泵干燥>超聲波輔助聚葡萄糖滲透真空冷凍—熱泵聯(lián)合干燥>真空冷凍干燥。熱泵干燥羅非魚片的硬度最大，因?yàn)闊岜酶稍锖笃谒址植疾痪瑑?nèi)部含水量大于表面含水量，且羅非魚片蛋白質(zhì)含量豐富，表面易形成硬殼，干燥時間延長，從而導(dǎo)致硬度增加（陳君琛等，2014）。真空冷凍干燥羅非魚片硬度最小，由于物料在真空冷凍干燥過程中內(nèi)部形成多孔結(jié)構(gòu)。超聲波輔助聚葡萄糖滲透真空冷凍—熱泵聯(lián)合干燥羅非魚片的硬度僅次于真空冷凍干燥，由于前期采用真空冷凍干燥，物料內(nèi)部形成一定的骨架，后期物料內(nèi)部骨架被維持，其復(fù)水率與真空冷凍干燥接近，因此，硬度略大于真空冷凍干燥。

2. 3. 4 不同干燥方式對羅非魚片干制品Ca2+-ATPase活性的影響 由圖10可知，熱泵干燥羅非魚片的Ca2+-ATPase活性最低，熱泵干燥時間長導(dǎo)致蛋白質(zhì)發(fā)生熱變性;超聲波輔助聚葡萄糖滲透真空冷凍—熱泵聯(lián)合干燥羅非魚片的Ca2+-ATPase活性最高，達(dá)2.42 μmol Pi/（mg prot·h），比真空冷凍干燥高7%。超聲波輔助聚葡萄糖滲透熱泵干燥羅非魚片的Ca2+-ATPase活性比熱泵干燥高，但顯著低于超聲波輔助聚葡萄糖滲透真空冷凍—熱泵聯(lián)合干燥和真空冷凍干燥。超聲波輔助聚葡萄糖滲透真空冷凍—熱泵聯(lián)合干燥的前期借助真空冷凍干燥階段物料內(nèi)部形成多孔結(jié)構(gòu)，縮短后期熱泵干燥時間;同時，借助聚葡萄糖滲透到物料內(nèi)部組織中對蛋白質(zhì)起一定保護(hù)作用，防止干燥過程中蛋白質(zhì)的變性（吳陽陽等，2015），因此其Ca2+-ATPase活性略高于真空冷凍干燥產(chǎn)品的Ca2+-ATPase活性。此外，采用超聲波輔助聚葡萄糖滲透真空冷凍—熱泵聯(lián)合干燥方式對羅非魚片進(jìn)行干燥，所需干燥時間為8 h，比真空冷凍干燥約縮短2 h，降低干燥成本。

3 討論

羅非魚干燥前進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理，可縮短干燥時間，提高干制品品質(zhì)。超聲波預(yù)處理時，物料由于受到壓縮和拉伸作用，內(nèi)部形成海綿形狀，易使與物料緊密結(jié)合的水分脫離（Awad et al.，2012）。采用超聲波預(yù)處理時，超聲波功率和超聲波時間是影響水產(chǎn)品干制品品質(zhì)的主要因素（李敏等，2016;任婷婷等，2018）。聚葡萄糖結(jié)構(gòu)中含羥基，易與蛋白質(zhì)形成氫鍵，從而防止干燥過程中蛋白質(zhì)失活，提高干制品品質(zhì)（吳陽陽等，2015）。采用超聲波輔助適宜濃度的聚葡萄糖滲透，有利于置換物料內(nèi)部水分，縮短干燥時間，提高產(chǎn)品質(zhì)量。為提高熱泵干燥和真空冷凍—熱泵聯(lián)合干燥羅非魚片的品質(zhì)，縮短干燥時間，本研究通過單因素和正交試驗(yàn)分別對超聲波輔助聚葡萄糖滲透熱泵干燥和超聲波輔助聚葡萄糖滲透真空冷凍—熱泵聯(lián)合干燥進(jìn)行預(yù)處理工藝優(yōu)化，獲得超聲波輔助聚葡萄糖滲透熱泵干燥的最佳預(yù)處理工藝條件為：超聲波功率400 W、超聲波時間65 min、聚葡萄糖濃度60 g/L;超聲波輔助聚葡萄糖滲透真空冷凍—熱泵聯(lián)合干燥的最佳預(yù)處理工藝條件為：超聲波功率450 W、超聲波時間65 min、聚葡萄糖濃度80 g/L。

本研究通過比較4種干燥方式對羅非魚片干制品的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)超聲波輔助聚葡萄糖滲透真空冷凍—熱泵聯(lián)合干燥和真空冷凍干燥羅非魚片的復(fù)水率、白度值和Ca2+-ATPase活性均無顯著差異，超聲波輔助聚葡萄糖滲透真空冷凍—熱泵聯(lián)合干燥羅非魚片的硬度略高于真空冷凍干燥，但真空冷凍干燥時間較超聲波輔助聚葡萄糖滲透真空冷凍—熱泵聯(lián)合干燥時間長。超聲波輔助聚葡萄糖滲透熱泵干燥羅非魚片的復(fù)水率與熱泵干燥接近，但干制品的白度值和Ca2+-ATPase活性均高于熱泵干燥，硬度則比熱泵干燥干制品的硬度低;其干制品的白度值和Ca2+-ATPase活性指標(biāo)均比超聲波輔助聚葡萄糖滲透真空冷凍—熱泵聯(lián)合干燥和真空冷凍干燥低。綜合考慮，超聲波輔助聚葡萄糖滲透真空冷凍—熱泵聯(lián)合干燥產(chǎn)品的綜合品質(zhì)略優(yōu)于真空冷凍干燥，與Sun等（2017）、程慧等（2019）研究發(fā)現(xiàn)熱泵—真空聯(lián)合干燥產(chǎn)品品質(zhì)接近真空冷凍干燥制品品質(zhì)的結(jié)果一致。這是由于干燥前采用適宜的預(yù)處理可除去物料中一部分水分，縮短干燥時間;其次，羅非魚片前期采用真空冷凍進(jìn)行干燥，其內(nèi)部形成一定的孔結(jié)構(gòu)，加快后期熱泵干燥過程中的傳質(zhì)速率，縮短干燥時間。至今，鮮見有關(guān)超聲波輔助聚葡萄糖滲透真空冷凍—熱泵聯(lián)合干燥方式的研究報道，本研究采用該干燥技術(shù)對羅非魚片進(jìn)行干燥具有一定的創(chuàng)新性，但尚未對其聯(lián)合干燥過程中水分遷移機(jī)制進(jìn)行研究，下一步將進(jìn)行此方面的相關(guān)研究。

4 結(jié)論

超聲波輔助聚葡萄糖滲透真空冷凍—熱泵聯(lián)合干燥羅非魚片，其干制品品質(zhì)接近真空冷凍干燥制品的品質(zhì)，干燥時間縮短，值得在同類水產(chǎn)品干制加工中推廣應(yīng)用。

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（責(zé)任編輯 羅 麗）