福建客家“紅菌豆渣”微波真空干燥技術(shù)研究

摘要：為解決發(fā)酵后“紅菌豆渣”存在的菌絲塌陷、老化和水分含量高等問(wèn)題，同時(shí)獲得品質(zhì)較好的干制品，以“紅菌豆渣”為對(duì)象開(kāi)展了微波真空干燥研究，通過(guò)測(cè)試不同微波功率密度、真空度、切片厚度條件下“紅菌豆渣”的平均干燥速率、色差值和復(fù)水率，并借助多元回歸數(shù)學(xué)模型對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明，在50 ℃條件下，其最優(yōu)干燥條件為微波功率密度53 W/g、真空度－0.05 MPa、切片厚度9 mm，此時(shí)平均干燥速率為（3.27±0.29）%/min，“紅菌豆渣”的色澤與鮮樣的差異ΔE為2.61±0.31，復(fù)水比為5.19±0.23；掃描電鏡下其質(zhì)構(gòu)較好且內(nèi)部空隙較均勻。該工藝既提高了“紅菌豆渣”的干燥效率和品質(zhì)，又為“紅菌豆渣”的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供了參考。

關(guān)鍵詞：微波真空干燥；紅菌豆渣；工藝優(yōu)化；干燥特性；微觀結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào)：TS214.2""""""文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A"""""文章編號(hào)：1000-9973（2025）02-0180-07

Study on Microwave Vacuum Drying Technology for “Red Fungus

Bean Dregs” of Fujian Hakka

LI Ying¹， CAI Yuan-hao²， ZHAO Jin-hua¹， YANG Cai-feng¹， LIN Biao-sheng¹， CHEN Xiao-hong¹

（1.College of Life Sciences， Longyan University， Longyan 364012， China; 2.School of

Mathematics and Statistics， Ningxia University， Yinchuan 750021， China）

Abstract： In order to solve the problems of hypha collapse， aging and high moisture content of “red fungus bean dregs” after fermentation， and to obtain high-quality dry products， microwave vacuum drying research is conducted on “red fungus bean dregs”. The average drying rate， color difference value and rehydration rate of “red fungus bean dregs” are tested under different microwave power density， vacuum degree and slice thickness conditions. The process parameters are optimized by means of multiple regression mathematical model. The results show that under the condition of 50 ℃， the optimum drying conditions are microwave power density of 53 W/g， vacuum degree of -0.05 MPa and slice thickness of 9 mm. At this time， the average drying rate is （3.27±0.29）%/min， the color difference ΔE between “red fungus bean dregs” and fresh sample is 2.61±0.31 and the rehydration ratio is 5.19±0.23. Under scanning electron microscope， the texture is good and the internal voids are relatively uniform. This process not only improves the drying efficiency and quality of “red fungus bean dregs”， but also provides references for the industrialization production of “red fungus bean dregs”.

Key words： microwave vacuum drying; red fungus bean dregs; process optimization; drying characteristics;

microstructure

“紅菌豆渣”是我國(guó)福建省武平縣及周邊客家地區(qū)特有的傳統(tǒng)豆渣發(fā)酵制品，其色澤橙黃、軟硬適中、風(fēng)味獨(dú)特，滋味甘、鮮、甜潤(rùn)，是食物烹調(diào)、加工及饋贈(zèng)親友的佳肴?！凹t菌豆渣”作為一款純天然食品，其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高，除含有豐富的膳食纖維、蛋白質(zhì)、多糖外，還含有鈣、鐵、鋅、V_B1、V_B2等多種人體所需的微量元素和礦物質(zhì)?！凹t菌豆渣”中含有蘋果酸、綠原酸和亞油酸等有機(jī)酸，具有預(yù)防貧血癥、尿毒癥、抗病毒、抗腫瘤、降“三高”、清除自由基等多種功效，其含有的4-羥基丁酸、番木鱉堿和角鯊烯等成分具有改善神經(jīng)機(jī)能、抗衰老、減肥、改善脂質(zhì)代謝、鎮(zhèn)痛和提高體內(nèi)超氧化物歧化酶活性等多種作用^[1-2]。此外，“紅菌豆渣”的低鹽、低糖、低脂和低熱量特點(diǎn)也符合老年、“三高”和減肥等人群的市場(chǎng)需求。近些年，“紅菌豆渣”以其天然和較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值吸引了很多消費(fèi)者的關(guān)注，致使其市場(chǎng)需求量大增。但是目前對(duì)“紅菌豆渣”的相關(guān)研究?jī)H停留在菌群組成、營(yíng)養(yǎng)分析和發(fā)酵工藝優(yōu)化等方面^[3-7]，尚未見(jiàn)有關(guān)“紅菌豆渣”干燥的研究報(bào)道。

新鮮的“紅菌豆渣”水分含量較高，食用期較短，僅限在當(dāng)?shù)亓魍ㄊ圪u。脫水干燥是穩(wěn)定“紅菌豆渣”食用品質(zhì)、延長(zhǎng)“紅菌豆渣”食用期、批量生產(chǎn)“紅菌豆渣”的有效方法，也有利于開(kāi)發(fā)“紅菌豆渣”新型產(chǎn)品、延伸區(qū)域供應(yīng)和提升豆渣的附加值。目前大多數(shù)農(nóng)副產(chǎn)品采用熱風(fēng)、真空、微波、真空冷凍、噴霧等干燥技術(shù)，其中熱風(fēng)干燥相對(duì)經(jīng)濟(jì)，但會(huì)嚴(yán)重破壞物料的組織結(jié)構(gòu)，且產(chǎn)品易變色；真空、真空冷凍、噴霧等干燥方法得到的產(chǎn)品品質(zhì)好，但物料需前期預(yù)處理，干燥效率低，整個(gè)周期耗時(shí)耗能，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)和維護(hù)費(fèi)用高，應(yīng)用受限；微波干燥利用電磁場(chǎng)使物料中極性分子摩擦碰撞，使物料內(nèi)外部同時(shí)受熱升溫，節(jié)能高效，但易造成局部升溫過(guò)高產(chǎn)生硬化、焦化或糊化等現(xiàn)象^[8-11]。此外，考慮到“紅菌豆渣”產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)成分、品質(zhì)與保存及干燥過(guò)程中生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用，再結(jié)合目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究與理論，本文選取微波真空干燥技術(shù)對(duì)“紅菌豆渣”進(jìn)行干制，因?yàn)槲⒉ㄕ婵崭稍锛夹g(shù)不僅可以利用其真空低壓條件和微波快速加熱特性，使物料中水的沸點(diǎn)降低并迅速排出，而且具有耗時(shí)短、溫度低、能耗低、營(yíng)養(yǎng)成分保留好等優(yōu)點(diǎn)^[12-13]；同時(shí)其提供的低溫低氧的真空壞境能迅速抑制菌絲生長(zhǎng)，完成發(fā)酵，可最大限度保持產(chǎn)品品質(zhì)。

本試驗(yàn)應(yīng)用微波真空干燥技術(shù)研究“紅菌豆渣”在不同真空度、微波功率密度和切片厚度下平均干燥速率、色差值、復(fù)水率、微觀結(jié)構(gòu)的變化，建立“紅菌豆渣”微波真空干燥回歸模型，并進(jìn)行顯著性和響應(yīng)面分析，使“紅菌豆渣”微波真空干燥工藝得到合理優(yōu)化，旨在獲得高品質(zhì)“紅菌豆渣”干品的同時(shí)，有效延長(zhǎng)其儲(chǔ)藏時(shí)間，提升經(jīng)濟(jì)價(jià)值，為企業(yè)今后生產(chǎn)“紅菌豆渣”干制品提供一定的理論與技術(shù)參考。

1"材料與方法

1.1"材料

1.1.1"材料與試劑

紅菌豆渣：Neurospora crassa LY03菌株發(fā)酵自制；采用紅外水分測(cè)定儀與標(biāo)準(zhǔn)干燥法（105 ℃干燥至恒重）共同測(cè)定，得平均濕基含水量為71.06%。

1.1.2"設(shè)備與儀器

HWS-600恒溫恒濕培養(yǎng)箱"上海喬躍電子有限公司；AR224CN電子分析天平"奧豪斯儀器（常州）有限公司；ORW2S-3Z微波真空干燥箱"南京澳潤(rùn)微波科技有限公司；HE53紅外水分測(cè)定儀"梅特勒-托利多國(guó)際貿(mào)易（上海）有限公司；DKM610C單門烘干箱"重慶雅馬拓科技有限公司；NH310全自動(dòng)色差儀"深圳市三恩時(shí)科技有限公司；85-2型恒溫磁力加熱攪拌器"常州市億能實(shí)驗(yàn)儀器廠；S-3400N掃描電子顯微鏡"日本Hitachi公司。

1.2"方法

1.2.1"“紅菌豆渣”色澤的測(cè)定

在室溫下用NH310全自動(dòng)色差儀（選取光源D₆₅，直徑Φ4 mm）對(duì)“紅菌豆渣”進(jìn)行L^*值、ａ^*值、ｂ^*值分析，其中L^*為明度指數(shù)，L^*值為0表示黑色，L^*值越大顏色越白；+ａ^*方向表明樣品顏色接近紅色，而-ａ^*方向表明樣品顏色接近綠色；+ｂ^*方向表明樣品顏色接近黃色，而-ｂ^*方向表明樣品顏色接近藍(lán)色；ΔE是兩點(diǎn)之間的變化值^[14]。以未干燥鮮樣組為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校準(zhǔn)，每個(gè)處理組取3個(gè)平行，且每個(gè)樣品測(cè)定5次，去掉其中的最小值和最大值，取平均值。

ΔE=（L₀^*-L^*）²+ （a₀^*-a^*）²+ （b₀^*-b^*）²。

式中：L₀^*、ａ₀^*、ｂ₀^*為干燥前“紅菌豆渣”的測(cè)定值；L^*、ａ^*、ｂ^*為干燥后“紅菌豆渣”的測(cè)定值。

1.2.2"“紅菌豆渣”水分含量的測(cè)定

濕基的水分含量采用HE53紅外水分測(cè)定儀（105 ℃干燥至恒重）測(cè)定，按下式計(jì)算。

MC=M_t-M_gM_t×100%。

式中：MC為濕基水分含量（%）；M_t"為“紅菌豆渣”初始質(zhì)量（g）；M_g為“紅菌豆渣”干至恒重時(shí)的質(zhì)量（g）。

1.2.3"“紅菌豆渣”平均干燥速率的測(cè)定

參考鄧立青^[15]和Ilknur等^[16]的方法測(cè)定，按下式計(jì)算。

ΔV=ΔWCΔt。

式中：ΔV為“紅菌豆渣”平均干燥速率（%/min）；ΔWC為“紅菌豆渣”干燥Δt時(shí)間內(nèi)的失水量（%）；Δt為干燥間隔時(shí)間（min）。

1.2.4"“紅菌豆渣”復(fù)水比的測(cè)定

參考劉青梅等^[17]的方法并略作修改，稱取干燥的“紅菌豆渣”片（W₀），按1∶100加入30 ℃蒸餾水，30 min后取出吸水紙吸干其表面水分，稱量（W_r），按下式計(jì)算。

R=W_rW₀。

式中：R為復(fù)水比；W₀為復(fù)水前“紅菌豆渣”片的質(zhì)量（g）；W_r為復(fù)水后“紅菌豆渣”片的質(zhì)量（g）。

1.2.5"“紅菌豆渣”微觀結(jié)構(gòu)的測(cè)定

參考黎英等^[18]的測(cè)定方法。將熱風(fēng)干燥、真空冷凍干燥、真空干燥和微波真空干燥后的“紅菌豆渣”采用導(dǎo)電雙面膠固定，采用離子濺射儀進(jìn)行真空鍍金處理，利用SEM進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)觀察和分析。

1.2.6"“紅菌豆渣”干燥工藝參數(shù)優(yōu)化

1.2.6.1"“單因素試驗(yàn)

“紅菌豆渣”發(fā)酵結(jié)束后切片，結(jié)合預(yù)試驗(yàn)和設(shè)備的技術(shù)參數(shù)，將溫度固定為50 ℃，預(yù)設(shè)工藝參數(shù)中微波功率密度50 W/g、真空度-0.080 MPa、切片厚度8 mm為常規(guī)量。單因素參數(shù)范圍分別為微波功率密度（20，30，40，50，60，70 W/g）、真空度（-0.040，-0.050，-0.060，-0.070，-0.080，-0.090 MPa）、切片厚度（4，6，8，10，12，14 mm），以3個(gè)單因素變量替換預(yù)設(shè)工藝中相應(yīng)的常規(guī)量進(jìn)行干燥脫水試驗(yàn)，每隔5.0 min 稱量一次，記錄，至濕基含水率為10%左右，結(jié)束干燥，取出置于留樣盒中，測(cè)定相關(guān)指標(biāo)。

1.2.6.2"響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

綜合上述單因素試驗(yàn)結(jié)果，以平均干燥速率（Y₁）、色差值（Y₂）和復(fù)水比（Y₃）為響應(yīng)值，微波功率密度（A）、真空度（B）、切片厚度（C）為自變量，采用Design-Expert V8.0.6.1軟件中Box-Behnken程序進(jìn)行設(shè)計(jì)，見(jiàn)表1。

1.2.7"數(shù)據(jù)處理分析

采用SAS 8.1、Design-Expert V8.0.6.1和SPSS 20.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，數(shù)據(jù)測(cè)試均重復(fù)3次并以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。

2"結(jié)果與分析

2.1"單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1.1"微波功率密度對(duì)“紅菌豆渣”干燥特性的影響

在真空度、切片厚度不變的條件下，由圖1可知，微波功率密度對(duì)“紅菌豆渣”干燥特性的影響較大。平均干燥速率呈現(xiàn)先迅速遞增后平緩的趨勢(shì)，當(dāng)微波功率密度為40，50，60 W/g時(shí)，“紅菌豆渣”的平均干燥速率增速平緩，無(wú)顯著性差異（Pgt;0.05），這是因?yàn)樵谖⒉ㄕ婵崭稍锏某跏茧A段，物料水分吸收的微波能主要用于升溫，中間階段物料吸收的微波能完全用于其內(nèi)部水分的蒸發(fā)，因此平均干燥速率升高較快并達(dá)到最大；而后由于前期蒸發(fā)，物料內(nèi)部的水分含量降到最大干燥速度所需蒸發(fā)水分含量時(shí)，物料溫度上升減緩，導(dǎo)致平均干燥速率的增加變緩^[19]。

色差值呈先下降后上升的趨勢(shì)，當(dāng)微波功率密度為50 W/g時(shí)，色差值達(dá)到最小值3.52，接近于鮮樣，這主要是因?yàn)榍捌谖⒉üβ拭芏容^小時(shí)，溫度較低，所需干燥時(shí)間較長(zhǎng)，在水、酶和菌絲老化作用條件下，“紅菌豆渣”色澤變化較大。后期微波功率密度越大，單位時(shí)間內(nèi)物料吸收的微波能越多，溫度驟升，發(fā)生酶促和非酶褐變反應(yīng)、美拉德反應(yīng)的概率越大，造成褐色色素沉積甚至焦化，色差值增大。

復(fù)水比呈先上升后下降的趨勢(shì)，可能是由于初期微波功率密度較小，其物料內(nèi)部水分汽化遷移，產(chǎn)生的蒸汽壓力較小，使“紅菌豆渣”體積膨化??；隨著微波功率密度增大，單位時(shí)間內(nèi)微波能增大，“紅菌豆渣”內(nèi)部壓強(qiáng)增大，其體積膨脹增強(qiáng)，從而使“紅菌豆渣”質(zhì)地疏松，形成微孔結(jié)構(gòu)，有利于復(fù)水。當(dāng)微波功率密度過(guò)大時(shí)，不但容易造成“紅菌豆渣”內(nèi)外部產(chǎn)生的壓力差過(guò)大，使物料中的部分水分迅速移出，而且會(huì)導(dǎo)致物料短時(shí)吸收大量微波能，升溫過(guò)快，表面硬化，這些都會(huì)減弱物料體積的膨化，使其復(fù)水能力削弱^[20]。

綜合考慮“紅菌豆渣”微波功率密度對(duì)其平均干燥速率、復(fù)水比和色差值的影響，選擇微波功率密度在40～60 W/g之間較適宜。

2.1.2"真空度對(duì)“紅菌豆渣”干燥特性的影響

由圖2可知，隨著真空度的升高，平均干燥速率增幅較大，而后速率明顯趨緩，這可能是因?yàn)檎婵斩仍礁撸姆悬c(diǎn)越低，物料中水分汽化越快，干燥時(shí)間相應(yīng)縮短，故平均干燥速率相應(yīng)升高。而達(dá)到最大汽化速度所需真空度后，汽化動(dòng)力差減緩，導(dǎo)致平均干燥速率的增加變緩。

色差值隨著真空度的增大呈下降趨勢(shì)，這是因?yàn)槌跗谡婵斩容^低，物料內(nèi)部水分蒸發(fā)速度較慢，物料含水量較大，使“紅菌豆渣”在干燥過(guò)程中易結(jié)塊；同時(shí)真空度越小，干燥時(shí)間越長(zhǎng)，菌絲老化，故造成色差值較大。真空度升高，不但使沸點(diǎn)降低，干燥速率加快，還會(huì)抑制部分酶促和非酶促褐變反應(yīng)，故“紅菌豆渣”的色澤變化小，更接近于鮮樣。

復(fù)水比隨著真空度的增大呈先上升后下降的趨勢(shì)，可能是由于“紅菌豆渣”在初始階段的干燥過(guò)程中，其內(nèi)、外部水分同時(shí)受熱汽化而脫除，在物料中形成均勻孔隙，這種多孔的疏松結(jié)構(gòu)有利于干制品的復(fù)水。后期由于真空度高，水分蒸發(fā)過(guò)快，導(dǎo)致“紅菌豆渣”體積收縮，氣孔空隙變小，復(fù)水比減小^[21-22]。

考慮到真空度的增加會(huì)帶來(lái)能耗和成本的增加，且真空度超過(guò)-0.07 MPa后平均干燥速率增幅趨緩，復(fù)水比開(kāi)始下降，所以選擇真空度在-0.07～-0.05 MPa更合適。

2.1.3"切片厚度對(duì)“紅菌豆渣”干燥特性的影響

由圖3可知，切片厚度整體上對(duì)平均干燥速率、色差值和復(fù)水比的影響顯著?！凹t菌豆渣”的平均干燥速率隨著切片厚度的增加呈下降趨勢(shì)，這可能是因?yàn)榍衅穸鹊脑黾硬坏珪?huì)使單位面積的“紅菌豆渣”制品吸收微波能減少，而且會(huì)使物料內(nèi)部水分遷移的路徑變長(zhǎng)，導(dǎo)致干燥速率下降。

隨著切片厚度的增加，色差值呈先下降后上升的趨勢(shì)，這可能是因?yàn)槲锪虾穸扰c熱傳導(dǎo)阻力成正比，物料厚度小時(shí)熱傳導(dǎo)快，單位質(zhì)量“紅菌豆渣”制品吸收微波能多，易使“紅菌豆渣”內(nèi)部升溫過(guò)高，出現(xiàn)褐變，導(dǎo)致色差較大。當(dāng)切片厚度為10 mm時(shí)，色差值最小，說(shuō)明此厚度干燥的“紅菌豆渣”片接近鮮樣。隨著切片厚度的繼續(xù)增加，熱傳導(dǎo)阻力增大，“紅菌豆渣”內(nèi)部水分遷移速度下降，較高的水分含量使其在干燥過(guò)程中易結(jié)塊，導(dǎo)致“紅菌豆渣”片局部升溫過(guò)慢或過(guò)快，整體色澤不均勻、變暗，色差值變大。

復(fù)水比呈先上升后下降的趨勢(shì)，這是由于隨著切片厚度的增大，水分遷移導(dǎo)致的應(yīng)力收縮相應(yīng)加大，對(duì)“紅菌豆渣”氣孔的損傷增強(qiáng)；同時(shí)切片厚度增加會(huì)使“紅菌豆渣”內(nèi)部易結(jié)塊，表面易硬化，使其結(jié)構(gòu)被破壞，組織產(chǎn)生的氣孔褶皺縮小，這些都導(dǎo)致“紅菌豆渣”干制品的復(fù)水比降低。故適當(dāng)?shù)那衅穸饶苁刮锪显瓉?lái)的結(jié)構(gòu)得到更好的保持，提高復(fù)水比。

綜合考慮“紅菌豆渣”切片厚度對(duì)其平均干燥速率、復(fù)水比和色差值的影響，選擇切片厚度在8～12 mm之間較適宜。

2.2"響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果與回歸模型分析

利用Design-Expert V8.0.6.1軟件對(duì)“紅菌豆渣”微波真空干燥試驗(yàn)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，結(jié)果見(jiàn)表2。

對(duì)表2中各因素和指標(biāo)進(jìn)行回歸擬合，可分別得到各因素與微波真空干燥“紅菌豆渣”的平均干燥速率（Y₁）、色差值（Y₂）、復(fù)水比（Y₃）間的二次回歸模型：

Y₁=+3.40-0.64A+0.52B-0.026C-0.74AB-0.060AC-0.082BC -0.41A²-0.82B²+0.64C²。

Y₂=+2.28+0.73A-1.46B+0.32C-0.59AB+0.050AC-0.64BC+3.32A²+0.17B²+3.25C²。

Y₃=+4.76+0.63A+0.73B-0.24C+0.055AB-0.18AC-0.58BC -0.79A²-0.67B²-0.36C²。

2.3"“紅菌豆渣”微波真空干燥的回歸模型方差分析結(jié)果

為了進(jìn)一步闡明各因素對(duì)微波真空干燥“紅菌豆渣”的平均干燥速率、色差值和復(fù)水比的影響程度和二次回歸模型的有效性，對(duì)上述二次回歸模型進(jìn)行方差分析，結(jié)果見(jiàn)表3。

由表3可知，回歸模型的P值均小于0.01（呈極顯著水平），失擬項(xiàng)的P值均大于0.05（呈顯著水平），各模型的R²gt;0.97，R_Adj²gt;0.93，C.V.lt;7.90%，表明建立的Y₁（平均干燥速率）、Y₂（色差值）和Y₃（復(fù)水比）的回歸方程能對(duì)微波真空干燥“紅菌豆渣”的各考察指標(biāo)進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)。各因素對(duì)平均干燥速率影響的主次順序?yàn)锳（微波功率密度）gt;B（真空度）gt;C（切片厚度），其中交互項(xiàng)AB和二次項(xiàng)A²、B²、C²對(duì)平均干燥速率的影響極顯著；各因素對(duì)色差值影響的主次順序?yàn)锽（真空度）gt;A（微波功率密度）gt;C（切片厚度），其中二次項(xiàng)A²和C²對(duì)色差值的影響極顯著，交互項(xiàng)AB、BC的影響顯著；各因素對(duì)復(fù)水比影響的主次順序?yàn)锽（真空度）gt;A（微波功率密度）gt;C（切片厚度），其中交互項(xiàng)BC和二次項(xiàng)A²、B²對(duì)復(fù)水比的影響極顯著，C²的影響顯著。

2.4"“紅菌豆渣”微波真空干燥的回歸模型交互項(xiàng)分析

選取各因素間交互作用顯著的3D響應(yīng)面圖進(jìn)行分析，結(jié)果見(jiàn)圖4～圖6。

由圖4中AB、圖5中AB和BC、圖6中BC交互作用對(duì)“紅菌豆渣”微波真空干燥工藝的影響呈現(xiàn)的響應(yīng)面彎曲程度可以看出，真空度與微波功率密度的交互作用對(duì)平均干燥速率的影響極顯著，真空度與微波功率密度及切片厚度與真空度的交互作用對(duì)色差值的影響顯著，真空度和切片厚度的交互作用對(duì)復(fù)水比的影響極顯著，這可能是因?yàn)槲⒉óa(chǎn)生的電磁能和真空度的耦合作用較強(qiáng)^[19]，從而對(duì)“紅菌豆渣”的平均干燥速率和色差值的影響顯著；真空度和切片厚度可通過(guò)對(duì)物料熱傳導(dǎo)、水分遷移速度及路徑的影響決定物料整體色澤和結(jié)構(gòu)完整度，從而對(duì)“紅菌豆渣”的色差值和復(fù)水比的影響顯著。

2.5"“紅菌豆渣”微波真空干燥響應(yīng)面優(yōu)化結(jié)果與驗(yàn)證試驗(yàn)

運(yùn)用軟件Design-Expert V8.0.6.1的優(yōu)化功能，使平均干燥速率和復(fù)水比取最大值，色差取最小值，通過(guò)對(duì)2.2中回歸模型方程Y₁、Y₂和Y₃進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，得出最佳微波真空干燥“紅菌豆渣”工藝條件為微波功率密度52.66 W/g、真空度-0.05 MPa、切片厚度9.04 mm，求得平均干燥速率最大理論值為3.33%/min，色差值最大理論值為2.59，復(fù)水比最大理論值為5.27?？紤]到實(shí)際生產(chǎn)操作，將微波真空干燥“紅菌豆渣”工藝參數(shù)修正為微波功率密度53 W/g、真空度-0.05 MPa、切片厚度9 mm，按此條件進(jìn)行3次平行試驗(yàn)，測(cè)定實(shí)際值與預(yù)測(cè)的最大理論值相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）和相對(duì)誤差都小于5%（見(jiàn)表4），且經(jīng)T檢驗(yàn)Pgt;0.05（差異不顯著），表明此條件下該回歸模型方程優(yōu)化得到微波真空干燥“紅菌豆渣”工藝條件的參數(shù)組合有效可靠、誤差小、準(zhǔn)確度高。

2.6"不同干燥方式下“紅菌豆渣”干制品微觀結(jié)構(gòu)的比較

在50 ℃條件下，不同干燥方式制得的“紅菌豆渣”干制品的切面掃描電鏡圖見(jiàn)圖7?？傮w看，發(fā)酵后豆渣不聚團(tuán)，分布較松散，可能是因?yàn)榘l(fā)酵過(guò)程中Neurospora crassa LY03菌株生長(zhǎng)或酶的代謝產(chǎn)生了小分子物質(zhì)，使其變得疏松^[6]。其中熱風(fēng)烘干的“紅菌豆渣”干制品因干燥時(shí)間較長(zhǎng)、水分蒸發(fā)慢、氧化嚴(yán)重而結(jié)塊發(fā)黑，其組織結(jié)構(gòu)有一定程度的收縮、塌陷，內(nèi)部孔隙較少且大小不均（見(jiàn)圖7中a）；真空冷凍干燥因可以顯著降低水的沸點(diǎn)，將冰升華為氣體，縮短干燥時(shí)間，故較好地保持了“紅菌豆渣”原有的外觀形狀，其內(nèi)部孔隙致密，分布比較均勻，孔徑相對(duì)均勻（見(jiàn)圖7中b）；真空干燥后的“紅菌豆渣”組織較緊湊，孔隙較大（見(jiàn)圖7中c）；微波真空干燥方式得到的“紅菌豆渣”結(jié)構(gòu)疏松，孔隙比較均勻，形狀基本相同（見(jiàn)圖7中d）。

3"結(jié)論

本試驗(yàn)將微波真空干燥技術(shù)應(yīng)用于“紅菌豆渣”的脫水干燥，通過(guò)對(duì)“紅菌豆渣”微波真空干燥工藝的回歸模型進(jìn)行分析可知，平均干燥速率、色差值和復(fù)水比的P值均極顯著（Plt;0.01），可較好地預(yù)測(cè)“紅菌豆渣”的干燥過(guò)程。獲得了最佳工藝條件為微波功率密度53 W/g、真空度-0.05 MPa、切片厚度9 mm，在此條件下，“紅菌豆渣”干制品的平均干燥速率為（3.27±0.29）%/min，色差值為2.61±0.31，復(fù)水比為5.19±0.23。

利用回歸模型交互作用分析可知，“紅菌豆渣”干制品的色差值在不同真空度和微波功率密度及不同切片厚度和真空度的交互作用下均存在顯著性差異（Plt;0.05），微波功率密度和真空度對(duì)平均干燥速率有極顯著影響（Plt;0.01），真空度和切片厚度對(duì)復(fù)水比的影響極顯著（Plt;0.01）。影響平均干燥速率的因素順序?yàn)锳（微波功率密度）gt;B（真空度）gt;C（切片厚度），影響色差值的因素順序?yàn)锽（真空度）gt;A（微波功率密度）gt;C（切片厚度），影響復(fù)水比的因素順序?yàn)锽（真空度）gt;A（微波功率密度）gt;C（切片厚度）。

電鏡掃描發(fā)現(xiàn)，在相同溫度下，采用微波真空干燥方式生產(chǎn)的“紅菌豆渣”干制品品質(zhì)明顯優(yōu)于熱風(fēng)干燥和真空干燥，還避免了傳統(tǒng)真空干燥和熱風(fēng)干燥單純依靠熱傳遞加熱帶來(lái)的耗時(shí)、物料硬化等問(wèn)題。微波真空干燥的干制品雖不及真空冷凍干燥的干制品，但可以避免“紅菌豆渣”再次經(jīng)過(guò)降溫過(guò)程，極大地降低了能耗，且其內(nèi)部孔隙較均勻，品質(zhì)和結(jié)構(gòu)較好。故本試驗(yàn)采用的微波真空干燥在生產(chǎn)中優(yōu)勢(shì)明顯，可為“紅菌豆渣”干制品產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供技術(shù)指導(dǎo)。

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