紅豆酸菜湯方便湯塊凍干工藝研究

周繼偉，潘 俊，吳昕怡，王瀚墨，朱志妍

(云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，云南 昆明 650223)

紅豆酸菜湯是我國云貴川三省烏蒙山區(qū)的一道具有地方特色的傳統(tǒng)飲食，其主要原料為腌制酸菜和紅豆.其中酸腌菜是以芥菜為主要原料的傳統(tǒng)發(fā)酵食品，因其具有獨(dú)特的風(fēng)味而得以廣泛應(yīng)用[1-2]，是制作酸菜魚底料、湯料、蘸水等調(diào)味料的重要原料之一[3-4].而紅豆則是一種高蛋白質(zhì)、低脂肪、富含膳食纖維、多種維生素、微量元素、皂角苷等營養(yǎng)成分，以及黃酮、多酚等活性成分的傳統(tǒng)食用雜豆，其具有利水消腫、健脾止瀉、調(diào)節(jié)血壓和血糖、預(yù)防肝硬化、結(jié)石等功能[5-7].紅豆酸菜湯淘洗干凈的紅豆熬煮至豆軟湯稠后，加入炒香后的腌酸菜制成，其成品后酸菜酸脆爽口，紅豆軟糯香甜，湯味酸辣開胃，深受人們的喜愛.隨著生活節(jié)奏的加快和消費(fèi)者對方便食品的需求不斷提升，紅豆湯煮制耗費(fèi)時間長、腌酸菜

風(fēng)味易流失等問題已阻礙了紅豆酸菜湯作為云南特色食品在市場上的進(jìn)一步推廣，因此亟需開發(fā)兼具營養(yǎng)豐富、原色原味、方便快捷等特點(diǎn)的便攜方便食品.

干燥是方便食品制造的一種常見方法，由于食品在干燥過程中，其顏色、風(fēng)味、質(zhì)地、水分活度、營養(yǎng)物質(zhì)及揮發(fā)性物質(zhì)保留易受到影響[8]，真空冷凍干燥技術(shù)可以克服傳統(tǒng)干燥方法中的大部分缺點(diǎn)，由于干燥環(huán)境溫度和氧氣含量較低，特別適合生產(chǎn)營養(yǎng)成分和功能成分豐富的產(chǎn)品[9-10]，該技術(shù)可最大限度減少產(chǎn)品體積、保留營養(yǎng)和活性物質(zhì)，目前已廣泛應(yīng)用于方便食品中[11-12].本研究利用真空冷凍干燥技術(shù)開發(fā)營養(yǎng)豐富、風(fēng)味獨(dú)特、復(fù)水性好的紅豆酸菜湯湯塊，既能為該食品未來的工業(yè)化、商品化生產(chǎn)提供一定的科學(xué)依據(jù)，又可為云南特色傳統(tǒng)食品探索新的加工途徑.

1 實(shí)驗部分

1.1 材料與儀器試劑

1.1.1 實(shí)驗材料

昆明德和罐頭食品有限責(zé)任公司生產(chǎn)的云腿紅豆罐頭(配料：紅腰豆、豬肉湯、火腿湯、豬油、云腿、食用鹽、味精、白砂糖和香辛料)；彌渡縣建林綠色食品有限公司生產(chǎn)的酸腌菜(配料：青菜、辣椒、姜，食用鹽，香辛料，谷氨酸鈉、冰乙酸、乳酸、D-異抗壞血酸鈉，山梨酸鉀和安賽蜜)；河南萬邦實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的食品級麥芽糊精；純水.

1.1.2 儀器與試劑

JY3001型電子天平，上海浦春計量儀器有限公司；EXceed-ad-50型純水機(jī)，成都唐氏康寧科技發(fā)展有限公司；C21-RT2160型電磁爐，廣東美的生活電器制造有限公司；T18型分散機(jī)，德國IKA艾卡中國上海分公司；DW-86L500 型立式超低溫冰箱，澳柯瑪股份有限公司；MCH-87D型數(shù)字萬用表，深圳市美創(chuàng)儀器儀表有限公司；GLZ-3B型真空冷凍干燥機(jī)，上海浦東冷凍干燥設(shè)備有限公司；SY3200-T型超聲波清洗機(jī)，上海聲源超聲儀器設(shè)備有限公司；CH-A600型真空充氮包裝機(jī)，利川市昶坤機(jī)械設(shè)備有限公司.

甲醇、抗壞血酸為分析純，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)為分析純，上海麥克林生化科技有限公司.

1.2 工藝流程

1.2.1 紅豆酸菜湯制作工藝流程

紅豆罐頭→濾液加水煮沸→加入紅豆固形物和酸腌菜→再次煮沸→加入麥芽糊精水濁液→煮沸 10 min→冷卻→成品.

1.2.2 紅豆酸菜湯方便湯塊制作工藝流程

紅豆酸菜湯成品→倒入凍干盤→預(yù)凍→真空冷凍干燥→分割→充氮包裝→成品.

1.3 操作要點(diǎn)

1.3.1 紅豆酸菜湯的制作

將紅豆罐頭過濾，分成紅豆固形物和濾液2部分.稱量紅豆固形物的重量.稱取紅豆固形物同等重量的酸腌菜及其重量10倍的純水，加入濾液中，煮沸.加入紅豆固形物和酸腌菜，攪拌均勻后再次煮沸.按比例將麥芽糊精用2倍重量純水調(diào)成水濁液，加入沸湯.繼續(xù)攪拌至再次沸騰后，保持 10 min.倒出，冷卻至室溫，即得成品.

1.3.2 紅豆酸菜湯方便湯塊的制作

將制備好的紅豆酸菜湯倒入凍干盤中，待其自行流平后平穩(wěn)放入低溫冰箱中進(jìn)行預(yù)凍.待其達(dá)到預(yù)凍溫度后再在該溫度下放置 6 h.取出后放入已提前開機(jī)預(yù)冷的凍干機(jī)(預(yù)冷溫度為預(yù)凍溫度)物料倉中，設(shè)定凍干終點(diǎn)溫度、真空度后開始真空冷凍干燥.當(dāng)物料溫度達(dá)到設(shè)定凍干終點(diǎn)溫度后保持 3 h.凍干結(jié)束，將凍干好的紅豆酸菜湯取出.在室溫，空氣濕度≤10%的環(huán)境下，將凍干好的紅豆酸菜湯分割成 4.5 cm×4.5 cm 的方便湯塊，充氮包裝，即得成品.

1.4 試驗設(shè)計

1.4.1 不同用量比例麥芽糊精對紅豆酸菜湯感官品質(zhì)的影響

為了得到風(fēng)味正宗、口感良好的紅豆酸菜湯方便湯塊，采用單因素試驗考察配方中麥芽糊精因素對紅豆酸菜湯方便湯塊感官品質(zhì)的影響.按照上述的工藝流程，通過感官評價紅豆酸菜湯方便湯塊及其復(fù)原湯，探究紅豆酸菜湯中麥芽糊精的用量比例，參考表1.

表1 麥芽糊精在紅豆酸菜湯中的用量比例

1.4.2 共晶點(diǎn)測定及預(yù)凍溫度

共晶點(diǎn)的測點(diǎn)參考曹峰[13]所用的電阻法：將塑料器皿盛放的紅豆酸菜湯放入低溫冰箱中凍結(jié)，并使用數(shù)字萬用表作為電阻計持續(xù)測量在凍結(jié)過程中的電阻變化.隨著溫度的逐步下降，當(dāng)電阻值達(dá)到無窮大時測得的溫度即為該物料的共晶點(diǎn)溫度.在共晶點(diǎn)基礎(chǔ)上下調(diào) 5 ℃ 作為預(yù)凍溫度.

1.4.3 真空冷凍干燥單因素試驗

確定紅豆酸菜湯中麥芽糊精的最佳用量比例后，對真空冷凍干燥工藝進(jìn)行單因素試驗，分析凍干真空度范圍(20、65、110、155、200 Pa)，凍干預(yù)設(shè)終點(diǎn)溫度(45、50、55、60、65 ℃)，物料厚度(10、15、20、25、30 mm)，紅豆酸菜湯方便湯塊及其復(fù)原湯感官評價的影響.

1.4.4 響應(yīng)面法優(yōu)化紅豆酸菜湯方便湯塊凍干工藝

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，對真空冷凍干燥紅豆酸菜湯方便湯塊的工藝參數(shù)進(jìn)一步優(yōu)化，并以感官評價評分為響應(yīng)值，使用Design-Expert.10軟件對凍干真空度范圍,Pa(A)、凍干預(yù)設(shè)終點(diǎn)溫度,℃(B)、物料厚度,mm(C)進(jìn)行3個因素的優(yōu)化，以Box-behnken進(jìn)行3因素3水平響應(yīng)面試驗.

Box-behnken試驗因素與水平設(shè)計見表2.

表2 Box-behnken試驗因素與水平設(shè)計

1.4.5 感官評價方法

由云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所感官評價研究小組10位成員根據(jù)設(shè)計的質(zhì)感(10分)、色澤(20分)、香味(30分)以及口感(40分)等感官質(zhì)量指標(biāo)對真空冷凍干燥紅豆酸菜湯方便湯塊及其復(fù)原湯進(jìn)行評分.

真空冷凍干燥紅豆酸菜湯方便湯塊及其復(fù)原湯感官評分標(biāo)準(zhǔn)見表3.

表3 真空冷凍干燥紅豆酸菜湯方便湯塊及其復(fù)原湯感官評分標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與討論

2.1 不同濃度麥芽糊精增稠劑對紅豆酸菜湯感官品質(zhì)的影響

麥芽糊精是應(yīng)用較為廣泛的食品增稠劑，其具有流動性好，無異味，溶解性能好，吸濕性低，不結(jié)團(tuán)，不掩蓋其他原料的風(fēng)味和香味的特點(diǎn)，可以起到很好的載體作用，增加產(chǎn)品溶解性，改善產(chǎn)品組織結(jié)構(gòu)[14].麥芽糊精作為食品配料主要起到對紅豆酸菜湯進(jìn)行增稠和潤滑的作用，也在最終的紅豆酸菜湯方便湯塊成品中起到了填充濃縮湯塊，構(gòu)筑凍干支架的作用.但同時添加的麥芽糊精也不宜過少或過多，過少起不到作用，過多則會在一定程度上影響凍干過程的時間，以及最終成品的口感和溶解時間.

研究表明，麥芽糊精的添加量對黏度值的影響不大[15]，隨著麥芽糊精添加量的增大，溶解時間先減小后部分呈較小程度的增大，該結(jié)果與王海鷗等[16]研究結(jié)果具有相同趨勢.在15 %添加比例時，溶解時間最短，效果最好，為 45.0 s.添加量為20%，10%時效果次之，分別為51.0和 52.5 s，說明在此條件下溶解性提高.綜合考慮湯塊的強(qiáng)度和感官評價的結(jié)果，最終確定15 %濃度作為麥芽糊精的添加量.

2.2 共晶點(diǎn)測定及預(yù)凍溫度

物料預(yù)凍的最終溫度直接影響凍干后物料的結(jié)構(gòu)和品質(zhì)，其以物料中水分全部凍結(jié)時的溫度，即共晶點(diǎn)作為依據(jù)，一般預(yù)凍溫度要比低于物料理論共晶點(diǎn)低5～10 ℃[17-18].經(jīng)電阻法測得紅豆酸菜湯的共晶點(diǎn)溫度為 -40.7 ℃，測定 201 min 達(dá)到共晶點(diǎn)，而預(yù)凍溫度則應(yīng)低于 -40.7 ℃，結(jié)合低溫冰箱的實(shí)際功率，確定預(yù)凍溫度為 -46 ℃，預(yù)凍時間為 6 h.

2.3 真空冷凍干燥實(shí)驗

2.3.1 真空冷凍干燥單因素實(shí)驗

1) 不同凍干真空度對紅豆酸菜湯方便湯塊復(fù)原汁感官品質(zhì)的影響

在預(yù)凍溫度 -46 ℃、預(yù)設(shè)凍干終點(diǎn)溫度 55 ℃、物料厚度 20 mm 的條件下，設(shè)定凍干真空度分別為(20、65、110、155、200 Pa)；設(shè)定凍干真空度的變化會對紅豆酸菜湯方便湯塊的感官評分呈不同的影響趨勢，當(dāng)真空度為20～65 Pa 時，感官評分呈逐漸上升趨勢，在65～200 Pa 時，感官評分呈下降趨勢.這是由于當(dāng)真空度超過適宜范圍時，對凍干品品質(zhì)造成一定的破壞.因此選擇設(shè)定凍干真空度在20、65和 110 Pa 進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗.

凍干真空度對紅豆酸菜湯方便湯塊復(fù)原汁感官品質(zhì)的影響見圖1.

圖1 凍干真空度對紅豆酸菜湯方便湯塊復(fù)原汁感官品質(zhì)的影響

2) 不同預(yù)設(shè)終點(diǎn)溫度對紅豆酸菜湯方便湯塊復(fù)原汁感官品質(zhì)的影響

在預(yù)凍溫度 -46 ℃、設(shè)定凍干真空度 110 Pa、物料厚度 20 mm 的條件下，設(shè)定終點(diǎn)溫度度分別為(45、50、55、60、65 ℃).干燥速率隨著加熱板溫度的升高而升高，溫度越高，干燥效果越好[19].但隨著預(yù)設(shè)終點(diǎn)溫度的升高卻對紅豆酸菜湯方便湯塊評分呈不同的影響趨勢，當(dāng)預(yù)設(shè)終點(diǎn)溫度為45～55 ℃ 時，感官評分呈上升趨勢，在55～60 ℃ 時，感官評分趨于穩(wěn)定，當(dāng)預(yù)設(shè)終點(diǎn)溫度達(dá)到 65 ℃ 開始下降.這是由于當(dāng)預(yù)設(shè)終點(diǎn)溫度較高時，紅豆酸菜湯方便湯塊表面會開始變硬影響復(fù)水速率，同時會加強(qiáng)湯塊的美拉德反應(yīng)出現(xiàn)輕微的焦煳味.因此選擇設(shè)定凍干終點(diǎn)溫度在20、65和 110 Pa 進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗.

預(yù)設(shè)終點(diǎn)溫度對紅豆酸菜湯方便湯塊復(fù)原汁感官品質(zhì)的影響見圖2.

圖2 預(yù)設(shè)終點(diǎn)溫度對紅豆酸菜湯方便湯塊復(fù)原汁感官品質(zhì)的影響

3) 不同物料厚度對紅豆酸菜湯方便湯塊復(fù)原汁感官品質(zhì)的影響

在預(yù)凍溫度 -46 ℃、設(shè)定凍干真空度 110 Pa、設(shè)定終點(diǎn)溫度 55 ℃ 的條件下，設(shè)定物料厚度分別為(10、15、20、25、30 mm).隨著物料厚度的增加，在10～15 mm 期間，感官評分呈上升趨勢，在15～25 mm 期間，感官評分趨于穩(wěn)定，當(dāng)物料厚度進(jìn)一步增加達(dá)到 30 mm 開始下降.這主要是由于厚度越小越有利于凍干，當(dāng)物料厚度過厚，則干燥效率開始降低[20]，因此選擇物料厚度為15，20和 25 mm 進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗.

物料厚度對紅豆酸菜湯方便湯塊復(fù)原汁感官品質(zhì)的影響見圖3.

圖3 物料厚度對紅豆酸菜湯方便湯塊復(fù)原汁感官品質(zhì)的影響

2.3.2 響應(yīng)面法優(yōu)化紅豆酸菜湯方便湯塊凍干工藝

1) 響應(yīng)面設(shè)計結(jié)果及方差分析

響應(yīng)面試驗方案及結(jié)果見表4，方差分析結(jié)果見表5.

表4 響應(yīng)面試驗方案及結(jié)果

表5 方差分析結(jié)果

根據(jù)Box-behnken試驗要求，對試驗所的結(jié)果做2次多項式擬合與方差分析，最終由軟件分析得到對凍干真空度、凍干預(yù)設(shè)終點(diǎn)溫度、物料厚度對紅豆酸菜湯方便湯塊感官評分的擬合公式：

感官評分=88.78+1.08A-0.42B+4.40C+0.52AB-0.38AC-0.43BC-2.97A2-1.03B2+1.17C2.

由表5可知，該模型p值為 0.000 8，小于0.01，差異極顯著，失擬項p值為 0.981 0，大于0.05，失擬項差異不顯著，說明模型的擬合度很好，接近實(shí)際情況，模型可靠.模型的決定系數(shù)R2=95.20%，矯正系數(shù)AdjR2=89.04%，說明預(yù)測值與實(shí)際值之間具有一致性，故此模型可對紅豆酸菜湯方便湯塊感官評分進(jìn)行分析和預(yù)測.

由表5可知，真空度(A)影響為顯著，物料厚度(C)影響為極顯著，說明這2個因素對紅豆酸菜湯方便湯塊感官評分的影響較大，同時各參數(shù)間對紅豆酸菜湯方便湯塊感官評分交互作用影響不顯著.從單因素影響來看，對紅豆酸菜湯方便湯塊感官評分的影響順序為設(shè)定物料厚度因素(C)> 凍干真空度因素(A)>設(shè)定終點(diǎn)溫度因素(B).

2) 響應(yīng)面分析

響應(yīng)面圖和等高線圖可反應(yīng)各因素對響應(yīng)值的影響[21].響應(yīng)面越陡，則兩因素交互作用越顯著；等高線圖形成的橢圓形2個焦點(diǎn)距離越遠(yuǎn)則兩因素互作用越顯著.

凍干紅豆酸菜湯方便湯塊的響應(yīng)面圖及等高線圖見圖4.

由圖4A進(jìn)行比較可知，感官評分隨真空度和終點(diǎn)溫度的增加均分別呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，響應(yīng)面相對平緩，等高線呈圓環(huán)狀；對圖4B進(jìn)行比較可知，隨真空度增加，感官評分變化不顯著，而物料厚度增加，感官評分變化明顯，響應(yīng)面呈傾斜狀；對圖4C進(jìn)行比較可知，隨終點(diǎn)溫度增加，感官評分變化不顯著，而隨著物料厚度增加，感官評分變化顯著，響應(yīng)面有傾斜度.

圖4 凍干紅豆酸菜湯方便湯塊的響應(yīng)面圖及等高線圖

3) 最佳配方及驗證實(shí)驗

應(yīng)用Desing-Expert 10軟件對二次多項式回歸方程進(jìn)行計算，確定最佳配方參數(shù)為凍干真空度 72 Pa、設(shè)定終點(diǎn)溫度 50.33 ℃，物料厚度 19.22 mm，感官評分預(yù)測值為93.14分.對優(yōu)化后的紅豆酸菜湯方便湯塊進(jìn)行凍干實(shí)驗.為方便后期實(shí)際生產(chǎn)，對模型預(yù)測所得的最佳工藝進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整，最佳工藝條件為： 凍干真空度 110 Pa、終點(diǎn)溫度度 55 ℃，物料厚度分別為 20 mm，得到感官評分為94分，與預(yù)測值接近，差異不顯著，說明該工藝可行.

3 結(jié)語

本研究以云南傳統(tǒng)酸腌菜及紅豆為主要原料，感官評價為評價指標(biāo)，通過響應(yīng)面優(yōu)化分析確定了紅豆酸菜湯方便湯塊的最佳凍干工藝，即:物料厚度 3 mm、真空度 20 Pa、冷凍干燥時間 6 h、預(yù)凍溫度 -46 ℃.該工藝所形成的湯塊產(chǎn)品性能相對穩(wěn)定、感官品質(zhì)優(yōu)良、風(fēng)味獨(dú)特、復(fù)水性好，具有一定的工業(yè)化、商品化生產(chǎn)應(yīng)用前景，為云南特色地方食品探索了新的可發(fā)展加工途徑.