卵形鯧鲹魚片熱風干燥條件優化及其品質特性研究

石慧，楊少玲，吳燕燕*，林婉玲，楊賢慶，黃卉

1(中國水產科學研究院 南海水產研究所，農業農村部水產品加工重點實驗室，廣東 廣州,510300)2(上海海洋大學 食品學院，上海,201306)

卵形鯧鲹，常見于中國南方沿海的暖水性中上層洄游海魚類，俗稱金鯧魚，又名黃蠟鯧。魚體為橢圓形，表皮無魚鱗，無肌間刺[1]，魚肉白嫩鮮美，其肌肉中粗脂肪和粗蛋白含量分別為10.38%和19.65%，與大部分經濟海魚類相比較，其蛋白質和脂肪含量較高[2]，也比灰鯧、黑鯧等常見鯧魚高[3]；氨基酸種類豐富，常見氨基酸有16種，必需氨基酸7種[4]；脂肪酸尤其是不飽和脂肪酸含量較高，MUFA和PUFA分別為34.34%和31.99%[5]。卵形鯧鲹具有較高的營養價值，適合工業化生產加工[6]。

近幾年隨著我國卵形鯧鲹育苗和養殖技術的進步，其養殖年產量已達到12 t以上，加工制品占卵形鯧鲹總產量的50%～80%[7]，主要以條凍加工為主，存在冷凍鏈過長，運輸成本較高，由于溫度波動很難控制微生物污染等問題，因此加工技術多層次開發勢在必行。干燥加工以其制品貯藏時間長、運輸成本低、口感獨特等優點成為近年來的熱門加工方法之一[8-9]。目前對于水產品的干燥加工方法主要以低溫熱泵干燥為主，雖然其產品品質均一良好，但也存在一些缺陷如溫度低，時間長，難以控制微生物污染，產品香味風味不足等。而熱風干燥設備成本低，操作簡單快捷，溫度可調范圍較大，適合于大規模工業生產，已被應用到各類食品中[10-12]，其在水產品上的研究主要是恒溫熱風干燥，但也存在產品穩定性差，不均一等問題，主要是因為恒溫干燥若設置的溫度低，干燥效率就低；若設置的溫度高，其表面汽化速度遠大于內部水分擴散速度，就會出現干燥不均，產品表面劣變的現象[13]。本文對變溫熱風干燥進行試驗，確定變溫程序，優化變溫工藝條件，改善產品品質，并研究魚片干燥前后的品質變化。

1 材料與方法

1.1 材料與主要儀器設備

冰鮮卵形鯧鲹250～400 g/條，體長 20～30 cm，廣州華潤萬家超市。

DHG-9145A型電熱恒溫鼓風干燥器，上海一恒；Titrando 809 型自動電位滴定儀，瑞士萬通公司；3-550A 高溫馬弗爐，美國Ney VULCAN；BS124S 型電子天平，德國Sartorius公司；LFRA-100 質構儀，美國Brookfield公司；T50 均質機，德國IKA公司；DC-P3全自動測色色差計，北京市興光色差儀器公司；GCMS-QP2010 Plus氣相色譜-質譜聯用儀，日本島津公司；SH220N石墨消解儀，山東Manon；KjeltecTM2300 蛋白自動分析儀，丹麥福斯分析儀器公司；SoxtecTM2050型脂肪分析儀，丹麥Foss公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 預處理方法

取冰鮮卵形鯧鲹魚宰殺，去頭去內臟，剪去魚鰭，用水清洗后，將魚肉切成約8.0 cm×3.0 cm×0.5 cm的魚片。

1.2.2 干燥曲線的測定方法

魚片分別置于60、70 ℃的熱風干燥箱中，在1、2、3、4、5、6、7、8 h依次取出，測定樣品水分含量。得到的同一溫度下，水分含量隨著時間變化的曲線，即為干燥曲線。

1.2.3 復水性

將干燥后的樣品稱重后置于500 mL的燒杯中，倒入蒸餾水250 mL，在室溫下復水5 h后擦干稱重，每次實驗重復3次，取平均值。復水率(rehydration ratio，RR)[14]的計算如公式(1)所示：

(1)

式中:mt為復水5 h物料的質量，g；m0為復水前物料的質量，g。

1.2.4 色差

采用色差儀測定魚片的色澤，用總色差值ΔE代表干燥魚片的色澤(L、a、b)與冰鮮魚片色澤的(L*、a*、b*)的差異[15]。色差值ΔE、色度角H0、色彩飽和度C的計算方法如公式(2)、(3)、(4)所示：

(2)

(3)

(4)

1.2.5 質構

采用質構分析儀的TPA模式在室溫條件下測量干燥前后樣品的硬度、彈性以及咀嚼性[16]。采用p/5的圓柱形探頭，預測試速率2 mm/s，測試速率0.5 mm/s，測試后速率0.5 mm/s，樣品變形量為50%。采用5點取樣法，最終數值為平均值。

1.2.6 營養成分的檢測

水分測定：直接干燥法[17]GB5009.3—2016；蛋白質測定：凱氏定氮法[18]GB5009.5—2016；脂肪測定：索氏抽提法[19]GB5009.6—2016；灰分測定：高溫灼燒法[20]GB5009.4—2016；脂肪酸含量測定[21]：GB 5009.168—2016。

1.2.7 菌落總數

根據GB4789.2—2016進行測定[22]，按公式(5)計算菌落數，平行3組，取平均值。

(5)

式中：N為樣品中菌落數；C為平板(含適宜范圍菌落數的平板)菌落數之和；n1為第1稀釋度(低稀釋倍數)平板個數；n2為第2稀釋度(高稀釋倍數)平板個數；d為稀釋因子(第1稀釋度)。

1.2.8 評分標準

10名(5男5 女)食品專業學生培訓后組成感官評定小組，從色澤、觸感和風味3個方面對干制樣品進行感官評分。計算復水性和水分含量的分數，按照品質評價標準(總分=Σ(項目得分×權重)，滿分100 分)最終結果取平均值[23]。

表1 魚片品質評價標準Table 1 Criterions of sensory and texture evaluation

1.2.9 單因素試驗設計

1.2.9.1 第一階段干燥時間對產品品質的影響

將魚片置于60 ℃的熱風干燥箱內，分別在1、2、3、4、5 h后取出；再依次放入70 ℃熱風干燥箱中干燥3 h后取出。測定樣品中水分含量、復水率，并進行感官評價。確定第一階段干燥時間。

1.2.9.2 第一階段干燥溫度對產品品質的影響

將魚片分別置50、60、70、80、90 ℃的熱風干燥箱內干燥3 h后取出，再放入70 ℃熱風干燥箱中干燥3 h后取出。測定各樣品的水分含量、復水率，并進行感官評價。確定第一階段干燥溫度。

1.2.9.3 第二階段干燥時間對產品品質的影響

將魚片置于60 ℃熱風干燥箱內干燥3 h后取出，再放入70 ℃熱風干燥箱中干燥1、2、3、4、5 h后依次取出。測定樣品中水分含量、復水率，并進行感官評價。確定第二階段干燥時間。

1.2.9.4 第二階段干燥溫度對產品品質的影響

將魚片置于60 ℃熱風干燥箱內干燥3 h取出后，分別放入50、60、70、80、90 ℃熱風干燥箱中干燥3 h后取出。測定樣品中水分含量、復水率，并進行感官評價。確定第二階段干燥溫度。

1.2.10 正交實驗設計

在單因素實驗的基礎上，以綜合品質評分為響應值，以影響熱風干燥工藝較大的第一階段干燥溫度、干燥時間、第二階段干燥溫度以及干燥時間為4個因素，采用L9(34)正交實驗進行干燥工藝條件的優化實驗，正交試驗的因素水平設計見表2。

表2 正交試驗因素水平設計Table 2 Factors and levels for orthogonal array design

1.2.11 數據處理

采用SPSS Statistics 22.0統計學軟件。

2 結果與分析

2.1 卵形鯧鲹干燥曲線繪制

如圖1所示，熱風干燥曲線呈兩段式下降趨勢。0～4 h，水分含量快速下降，隨著時間增加，曲線逐漸平緩。這是由于魚肉內部水分擴散速度小于其表面汽化速度，經過一段時間后表面水分幾乎汽化完全，而內部水分卻沒來得及擴散到表面，從而導致干燥速度減慢。60和70 ℃的干燥曲線趨勢大體相同，但在相同干燥時間下，70 ℃比60 ℃的含水量要低，且在6 h后干燥速率趨于穩定，但70 ℃在6 h后干燥速率還是處于波動狀態，原因可能是較高的溫度使魚肉逐漸形成硬殼，水分蒸出變難，因此后期有所波動。

圖1 熱風干燥曲線Fig.1 Hot air drying curve

2.2 單因素實驗結果

2.2.1 第一階段干燥時間對產品品質的影響

由表3可見，卵形鯧鲹的綜合評分隨著時間的延長表現為先上升后下降的趨勢，在第一階段干燥時間達到3 h時，綜合評分值最大，且處理組存在顯著性差異(P<0.05)。其原因主要是剛開始水分減少，并伴隨著一些腥味物質的揮發，魚肉感官評分升高；但隨著干燥時間的延長，魚肉表面收縮嚴重，并伴有褐變，使得復水性和感官評分有所降低。綜合考慮，初步確定第一階段干燥時間為3 h。

表3 第一階段干燥時間對產品品質的影響Table 3 Effect of the first stage time on product quality

注：數值以均值±標準差表示；同列不同字母代表差異顯著(P<0.05)。下同。

2.2.2 第一階段干燥溫度對產品品質的影響

表4 第一階段干燥溫度對產品品質的影響Table 4 Effect of the first stage temperature on product quality

由表4可見，卵形鯧鲹的綜合評分隨溫度的升高表現為先上升后下降的趨勢，在第一階段干燥溫度0～50 ℃，隨著溫度的升高，綜合評分也迅速增大，在50～60 ℃綜合評分變化不明顯，但達到70 ℃時，綜合評分達到最大，而70～90 ℃時綜合評分緩慢降低，其原因主要是隨著溫度的升高，魚肉中水分蒸發、腥味物質也逐步揮發，蛋白質發生輕微熱變性，脂肪也開始在溫度的作用下發生分解，形成香味成分，所以魚肉感官評分升高，但當干燥溫度持續升高時，魚肉水分迅速減少，蛋白變性加劇，影響魚肉的質構品質，而高溫也使魚肉脂肪過度氧化，產生不良風味，從而影響產品的色澤和和風味，使得感官評分降低。綜合考慮，初步確定第一階段干燥溫度為70 ℃。

2.2.3 第二階段干燥時間對產品品質的影響

由表5可見，卵形鯧鲹的綜合評分隨著時間的延長表現為先上升后下降的趨勢，在第二階段干燥時間達到2 h時，綜合評分值達到最大，且與其他處理組存在顯著性差異(P<0.05)。結合表5，分析其原因是經過第一階段的干燥魚肉開始進入降速干燥階段，干燥速率減慢；且一開始水分減少，并伴隨著一些腥味物質的揮發，魚肉感官評分升高；但隨著時間的延長，魚肉表面收縮嚴重，并伴有褐變，使得復水性和感官評分皆有所降低。綜合考慮，初步確定第二階段干燥時間為2 h。

表5 第二階段干燥時間對產品品質影響Table 5 Effect of the second stage time on product quality

2.2.4 第二階段干燥溫度對產品品質的影響

由表6可見，卵形鯧鲹的綜合評分隨溫度的升高表現為先上升后下降的趨勢，在第二階段干燥溫度為80 ℃時達到最大，且與其他處理組存在顯著性差異(P<0.05)。結合表6分析，其原因可能是經過60 ℃干燥一段時間后，魚肉表面形成硬殼，使水分的擴散受到阻礙，因此升高溫度有利于水分的蒸出；同時隨著魚肉中水分蒸發、腥味物質也逐步揮發，蛋白質發生輕微熱變性，脂肪也開始在溫度的作用下發生分解，形成香味成分，所以魚肉感官評分升高，但溫度的持續升高會使魚肉表面褐變甚至開裂，還會使蛋白變性加劇從而影響魚肉的質構品質，而高溫也會使魚肉脂肪過度氧化，產生不良風味，從而影響產品的色澤和和風味，使得感官評分降低。綜合考慮，初步確定第二階段干燥溫度為80 ℃。

表6 第二階段干燥溫度對產品品質的影響Table 6 Effect of the second stage temperature on product quality

2.3 正交實驗

由表7所示，由極值R可以看出影響綜合品質指標的4個因素的順序為A>C>B>D，由K值可以得出魚肉的最優干燥條件為A3B3C2D1，即第一階段干燥時間4 h，溫度80 ℃，第二階段干燥時間2 h，溫度70 ℃。此條件下制得的產品的綜合評分結果為62.54 分。分析其原因可能是產品的干燥效果主要與2個因素有關，即表面的水分汽化速度和內部水分的擴散速度，第一階段干燥采用較高溫度使得魚片表面水分迅速蒸干，第二階段干燥采用較低溫度使得內部水分逐漸擴散到表面，因此這樣獲得的卵形鯧鲹魚片水分含量較低，復水性良好，色澤金黃，質地均勻，產品品質優良。

表7 L9(34)正交實驗設計及優化結果Table 7 L9 (34)Orthogonal experimental design and optimization results

由表8可看出，A和C的顯著性P值<0.01，表明這2個因素的變化對產品品質的影響極顯著；B的顯著性P值<0.05，表明該因素的變化對產品品質的影響顯著，所以優化這些因素具有重要意義。

表8 正交實驗方差分析表Table 8 The table of variance analysis

2.4 工藝驗證與產品營養品質特性分析

在卵形鯧鲹魚片最優干燥條件下進行驗證實驗，3次綜合品質評分分別為62.61、63.67、64.49，平均值為(63.59±0.94)。證明最佳干燥條件下卵形鯧鲹魚片綜合品質評分較高。在確定的最佳兩段式熱風干燥工藝條件下，進行卵形鯧鲹魚片熱風干燥，并對產品的營養組成和品質理化特性進行分析。

2.4.1 產品色澤分析

由表9看出，色差值ΔE為22.18，說明鮮卵形鯧鲹魚片與熱風干燥魚片兩者顏色存在一定的差距。色相角H0經干燥有所降低，但色彩飽和度C值有所升高。鮮卵形鯧鲹魚片的L*值高，較為白皙，a*值為正，顏色呈現偏紅色，b*中等偏低，顏色偏黃，總體呈現出明亮的白色，中間稍帶黃色。熱風干燥后魚片L*值降低，顏色變深，a*值降低，降低數值較小，紅色略微變淡，b*升高，總體呈現為金黃色。說明經過熱風干燥后，魚片呈金黃色，色澤均勻[24]。

表9 熱風干燥加工對卵形鯧鲹色澤的影響Table 9 Effect of hot air drying on the color of T.ovatus

注：L*“+”代表白，“-”代表黑；a*“+”則代表為紅，“-”則為綠；b*“+”代表黃，“-“為藍。

2.4.2 產品的質構分析

由表10所示，鮮卵形鯧鲹魚片經熱風干燥后，魚片的硬度與咀嚼性都有明顯的上升，但彈性差別不大。因為采用熱風干燥處理，且是采用兩段式在80 ℃與70 ℃兩個溫度下進行，并沒有長時間高溫干燥，所以對魚肉的彈性影響較小；但由于整個干燥過程水分不斷流失，魚肉的蛋白質變性，肌原纖維緊縮，使得內部結構變得致密，所以魚片的硬度和咀嚼性均增大。

表10 熱風干燥加工對卵形鯧鲹質構的影響Table 10 Effect of hot air drying on the texture of T.ovatus

2.4.3 產品營養成分分析

由表11可見，經過優化后的兩段式熱風干燥工藝干燥后卵形鯧鲹魚片的水分含量為(33.69±0.92)g/100 g，與新鮮魚肉相比，其脫除了50%左右的水分。按比例折算，熱風干燥對魚片的粗蛋白和灰分等營養成分沒有影響，但粗脂肪含量略有下降，這是因為卵形鯧鲹魚肉脂肪含量較高，在熱風干燥過程，隨著溫度的升高，魚片水分不斷蒸發，魚肉的細胞結構由于水分流失而受到破壞，脂肪細胞也遭到破壞，再加上溫度升高，脂肪化為液態而隨水分蒸出，所以經熱風干燥處理，魚肉脂肪含量略有下降[25]。而魚肉中脂肪酸的變化見表12。

表11 熱風干燥加工對魚片基礎成分的影響 單位：g/100 gTable 11 Effect of hot air drying on the basic components of T.ovatus

表12 熱風干燥加工對卵形鯧鲹脂肪酸的影響Table 12 Effect of hot air drying on the fatty acids of T.ovatus

新鮮卵形鯧鲹體內含有的不飽和脂肪酸占比大，多不飽和脂肪酸為(33.93±0.30)%，單不飽和脂肪酸為(28.66±0.25)%，飽和脂肪酸為(36.16±0.32)%，這與郭萌萌等研究接近[2]。DHA含量高于10%，是人體補充多不飽和脂肪酸的良好來源。經過熱風處理過的魚片，隨水分減少，其脂肪酸相對上升，但由于脂肪酸受熱影響情況有所不同，飽和脂肪酸占比下降了3.48%，單不飽和脂肪酸占比上升了9.35%，而多不飽和脂肪酸下降了6.45%，其中DHA含量下降了9.74%，但EPA含量上升了40.12%。推測原因可能是飽和脂肪酸受熱發生降解成一些不飽和脂肪酸，而一些多不飽和脂肪酸則還原成單不飽和脂肪酸，DHA由于溫度較高受熱氧化成單不飽和脂肪酸[26]，可能是因為雙鍵數目不同即不飽和程度不同而出現這種差異，但具體的EPADHA含量變化的機理還有待進一步研究。總體來說，采用熱風干燥有利于提高卵形鯧鲹對人體有益的脂質含量。

2.4.4 產品的菌落總數分析

從圖2可以看出，冰鮮魚片的菌落總數數量明顯比干燥后魚片多，這說明該干燥工藝在一定程度上具有抑菌作用，產品水分活度低，不利于細菌的生長繁殖。因此采用該工藝干燥可以提高卵形鯧鲹的貯藏特性，能延長產品的貨架期[27]。

圖2 熱風干燥前后菌落總數的變化Fig.2 Changes in the total number of colonies before and after hot air drying

3 結論

本試驗通過單因素實驗和正交實驗方法，確定熱風干燥兩段式干燥的優化條件，建立了兩段式熱風干燥卵形鯧鲹魚片的研究。最優實驗條件為：在熱風溫度80 ℃干燥4 h后，再在70 ℃干燥2 h。該條件下，卵形鯧鲹魚片的品質評價指標(水分含量、復水比、感官評價)綜合評分最高，處理的魚片表現為質地均勻，色澤金黃且均一，硬度、咀嚼性有所上升；總體上基礎成分有所損失，但隨水分含量下降，粗脂肪含量、粗蛋白含量、灰份含量相對有所上升；總脂肪酸有所下降，而各類脂肪酸占比變化不同，飽和脂肪酸降低了3.48%，DHA降低了9.74%，但單不飽和脂肪酸上升了9.35%，EPA上升了40.12%；菌落總數有所減少，貯藏期延長。