瑤柱的泡發以及超臨界CO2萃取研究

呂耿強 林慧敏

[摘 要]瑤柱富含有大量的蛋白質、碳水化合物、核黃素以及鈣、磷、鐵等多種礦物質營養成分，營養價值極高且口味鮮美，與鮑魚齊名。但在國內關于瑤柱的研究十分之少，因此進行瑤柱的研究與開發就顯得很有意義。超臨界CO2流體萃取技術因為其綠色、萃取率高等優點在近三十年迅速發展，前景廣闊。本文對瑤柱進行了泡發處理，研究泡發對于瑤柱的各種影響，且測定出瑤柱的最佳泡發時間。另外，本實驗進行了瑤柱的超臨界CO2流體萃取實驗，通過實驗測定出超臨界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。

[關鍵詞]瑤柱；泡發；超臨界CO2萃取

[中圖分類號]TM912 [文獻標識碼]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，實際上瑤柱是多種貝類閉殼肌干燥后產品的總稱，烹調時需要先用水漲發。瑤柱顆粒較小，一個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。因為瑤柱所做菜品味道較為鮮美，令人回味無窮，故此瑤柱在古代擁有各種美譽，在海鮮品類中與鮑魚齊名。瑤柱適用于普通人群，人們都可以食用。瑤柱營養價值相當之高，與鮑魚齊名，屬于滋補類食品，乃大補之物。人們生長生存所必需的多種營養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、碳水化合物、核黃素以及鈣、磷、鐵等多種礦物質營養成分。

2 泡發處理對瑤柱品質的影響

瑤柱是干制品，食用前需要用水泡發，瑤柱吸收水分膨脹，質地變得柔軟、細嫩，從而達到烹調加工及食用要求。縱觀國內如今對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工藝，從感官評定、水分含量、質構變化以及氣味變化各個方面研究瑤柱泡發工藝對于瑤柱的物理以及化學方面有何影響。以此來增強人們對瑤柱更深一步的研究，為企業降低成本，創造更多的經濟價值。

2.1 泡發時間對瑤柱感官品質的影響

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

感官評定前景廣闊，在不斷地發展與完善，它主要通過人們對食物的客觀觀察，從而測定出人們對食物的客觀認識以及口味接受能力。另一方面，感官評定可以確定商品價值，從而判斷出人們對它的接受程度，從而創造更大的經濟價值。感官評定在市場上可以讓我們找到最優路線以及最優的價格成本比。感官評價主要用于質量控制、產品研發。感官評價不僅對儀器的定位和評價方面，而且對其他領域都非常有用。感官評價能夠非常有效以及快速地進行檢驗和測試，從而為我們提供最優質的路線。

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

2.2 不同泡發時間對瑤柱水分含量的影響

食物中的水分包括游離水和結合水。自由水可以自由流通，低溫易結冰且擁有溶解能力。自由水在干燥時會變為液相或者氣相流失，自由水與純水性質相似。結合水與自由水不同，分為吸附結合水和化學結合水，吸附結合水是由分子吸附力吸附在物料外表面的水分，在進行干燥操作時，吸附結合水可以被除去；化學結合水想要除去，必須要有化學反應或強烈熱反應，化學結合水的散失能夠改變食物的品質。食品水分含量的測定需要在一個大氣壓（壓力為101.3 kPa）以及溫度為101℃-105℃條件下進行，通過測定樣品干燥時減少的重量來測定水分含量，減少的有自由水，吸附結合水以及可揮發物質。

產品含水率與食品質量的的好壞有直接的關系，尤其是作為海產品的瑤柱產品，水分含量與瑤柱的質量有很大的關聯。室溫下瑤柱進行泡發，圖1詳細的描述了泡發過程中瑤柱含水量的變化。由上圖可見，相比較于瑤柱泡發前，在25℃的室溫下，泡發處理以后的瑤柱其含水量較高，伴隨泡發時間的延長，瑤柱含水量持續增大，且在泡發時間為120min左右條件下含水量最大，隨后，隨著時間的增長，含水量基本保持穩定趨勢。在處理前瑤柱的普遍含水量在25%左右，泡發30min左右時，瑤柱的含水量明顯增長，大約在40%左右，隨著泡發時間的延長，瑤柱的含水量不斷增大，且在泡發120min左右時，含水量達到50%左右，相當于泡發前含水量的二倍。故此得出結論，泡發處理對于瑤柱的含水量影響很大，從泡發開始到泡發120min期間，瑤柱含水量不斷增大，且在120min含水量基本穩定不變，保持在50%左右，提高瑤柱的質量。

2.3 不同泡發時間對瑤柱質構的影響

質構是由食品的成分和組織結構決定的物理性質，質構屬于機械的和流變學的物理性質，質構不是單一性質，而是屬于多因素決定的復合性質。本實驗我們從硬度、內聚性、彈性、咀嚼性四個方面詳細地觀察瑤柱在質構方面的變化，從而得出瑤柱質構與泡發時間之間的關系。

在泡發前以及泡發后30min到120min期間瑤柱硬度的對比發現，泡發后明顯比泡發前瑤柱硬度變小很多，整個呈現下降趨勢，尤其是泡發前與泡發30min這段時間，瑤柱的硬度變化最大。瑤柱泡發后，吸水膨松，瑤柱隨著泡發時間的增長，含水率越來越高，自身便越來越膨松。直到泡發120min左右，瑤柱吸水達到飽和，硬度保持基本不變。瑤柱的硬度變化與品質相關，瑤柱越來越軟，使之口感變得滑嫩，易咀嚼，故泡發對于瑤柱的品質具有積極作用。

這里的內聚性指的是形成樣本所需的內部約束力的大小。內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，可以發現，泡發前后瑤柱的內聚性變化較大，相比之下泡發后的瑤柱其抵抗受損，保持自身完整性的能力高于泡發前的瑤柱，而且數值相差不小。泡發后120min左右，瑤柱的內聚性基本不變。說明泡發后相比于泡發前內聚性增大，其抵抗受損，保持自身完整性的能力比較高，且在泡發120min左右，內聚性保持穩定。

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原來的形狀的能力。通過對實驗現象的觀察可以了解到，泡發后彈性變大，但與泡發前相比變化較小。泡發30min到120min之間對比幾組數據，彈性變大，但是變化不大，且在泡發后120min時彈性基本穩定。因此泡發后瑤柱的彈性略微變大，且在泡發120min左右彈性保持穩定不變。

咀嚼性指的是咀嚼固體樣品所需的能量。該數據綜合反映了樣本對咀嚼的持續抗拒能力。咀嚼指數與硬度、內聚力和彈性有關。咀嚼度的具體值等于硬度、內聚性和彈性的乘積。通過對泡發前后咀嚼性的對比，發生了明顯的變小，泡發后瑤柱對于咀嚼的持續抵抗能力變弱，數據表明泡發后瑤柱彈性變大，并且在泡發120min左右，瑤柱的彈性基本保持不變。

2.4 不同泡發時間對瑤柱氣味的影響

主成分分析是將多個指標化為較少的幾個綜合指標的一種統計方法。通過PCA分析將所提取的傳感器多指標的信息進行數據轉換和降維，并對降維后的特征向量進行線性分類，最后在PCA分析的散點圖上顯示主要的兩維散點圖。PCA對原來具有信息重疊的多個指標進行線形組合，這樣使得這些綜合指標間既互不相關，又能反映原來多指標的信息。除此之外，瑤柱的揮發性氣味隨著泡發時間的變化而變化，泡發前與泡發后30min到泡發后120min氣味響應值差距較大，區分度很好。泡發30min到泡發120min這段時間氣味響應值變化越來越小，且在泡發90min到120min時出現重疊區域。沿PC1 軸以及PC2軸可以看到，隨著泡發時間的延長，瑤柱響應值的分布呈現一定的趨勢，變化趨勢為先上升后穩定。

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合了萃取和蒸餾兩種操作的優勢，并形成獨特的萃取分離過程。 基于超臨界狀態下流體平衡的理論基礎，操作過程為傳質過程。

3.1 超臨界CO2流體萃取技術的優點

第一，提取溫度低。 提取熱敏性成分和保存天然產物的活性成分是非常有利的。 同時，對于沸點高、揮發性低、易裂解的物料可以在沸點溫度以下提取。第二，提取率高（超過95%）。 通過調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、化學活性低。它對環境和產品很溫和。 整個過程不使用任何有機溶劑，避免了傳統有機溶劑的有毒殘留物，防止了人體中毒和污染環境（萃取過程）、無廢水、廢氣，二氧化碳可重復使用。第四，生產周期很短。萃取一開始，分離就開始進行，20分鐘后就有產品，大約90分鐘內就能完全萃取。萃取和分離可以同步進行，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，可通過調整壓力或者溫度改變它的密度，其溶解能力也會隨之變化，使其具有選擇性提取，強滲透力，比傳統的有機溶劑提取法更省時等特點。第五，低能耗。 當二氧化碳（含有香氣）通過分離釜時，降壓CO2和香氣組分變成氣體和液體并立即分離。材料未發生相變，未產生相變熱，大大降低了生產成本，工藝流程簡化。可循環使用CO2，溶劑無需回收，提取效率高，能耗低，節省成本。第六，沒有易燃和爆炸危險。 整個過程中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 實驗結果

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，進行了多達九組的實驗來探索萃取溫度以及萃取壓力對萃取總產率以及達到萃取平衡的時間的影響。萃取平衡指的是隨著萃取時間的改變萃取率不再變化時的狀態，我們萃取瑤柱的實驗中要求相近的一段時間兩次所得到的瑤柱萃取物的總產率相差不高于0.1%-0.3%，萃取-產率圖此時斜率近于零。具體實驗結果見表1。

4 結論

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，營養價值極高，富含有大量的蛋白質、碳水化合物、核黃素以及鈣、磷、鐵等多種礦物質營養成分。因此研究這種海鮮干制品的泡發前后各方面的變化，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，具有學術價值的同時也能夠讓人們對于瑤柱有更多的了解，促進相關行業降低成本，創造更多的經濟價值。

[參考文獻]

[1] 王璐.論扇貝的營養價值、生物活性及養殖[J].牡丹江大學學報，2007（16）.

[2] 李書紅，王頡，宋春風.軟烤貝柱加工工藝的研究[J].食品工業科技，2010（11）.

[3] 斯佳麗.瑤柱扒娃娃菜[J].中外女性健康（上半月），2013（11）.