干燥工藝對羅非魚片品質的影響

羅靜 李敏 關志強

摘要：【目的】通過比較不同干燥工藝對羅非魚片品質的影響，尋求一種可替代真空冷凍干燥的技術，為高品質干制羅非魚片及其同類水產品的加工及規模化生產提供技術支持。【方法】以復水率、白度值、硬度和Ca2+-ATPase活性為品質檢測指標，通過單因素和正交試驗優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—熱泵聯合干燥羅非魚片的預處理工藝條件，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的影響。【結果】超聲波輔助聚葡萄糖滲透熱泵干燥羅非魚片的最佳預處理工藝條件：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—熱泵聯合干燥羅非魚片的最佳預處理工藝條件：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—熱泵聯合干燥的羅非魚片干制品復水率、白度值和Ca2+-ATPase活性最高，分別達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。【結論】超聲波輔助聚葡萄糖滲透真空冷凍—熱泵聯合干燥羅非魚片的干制品品質接近真空冷凍干燥制品的品質，干燥時間縮短，值得在同類水產品干制加工中推廣應用。

關鍵詞： 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

中圖分類號： S986.1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼： 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能保持食品品質最好的干燥方法（羅潔瑩等，2018），但能耗大是制約其推廣應用的關鍵（李敏等，2016）。熱泵干燥是利用冷凝器的放熱干燥食品，是一種節能、可實現低溫熱風干燥的方式（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，產品蛋白質易發生熱變性的缺點（關志強等，2012）。組合干燥技術是將兩種或兩種以上干燥方法聯合起來，實現優勢互補，較好地保留物料原有的感官品質和營養成分（Fatouh et al.，2006;Wojdyo et al.，2009;關志強等，2012）。其中，真空冷凍—熱泵聯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，原料干燥前進行適宜的超聲波滲透預處理，可脫除物料中的部分水，縮短干燥時間，提高干制品品質。這是由于在超聲波處理過程中，物料反復受到壓縮和拉伸作用，從而形成空化效應，有利于物料內部水分排出和滲透劑滲入（Awad et al.，2012;Ozuna et al.，2014）。目前，在水產品干燥領域中，鮮見采用超聲波輔助聚葡萄糖滲透結合真空冷凍—熱泵聯合干燥技術的研究報道。為尋求更好的加工工藝提高羅非魚干制品品質，有必要對其干燥工藝進行深入研究。【前人研究進展】目前，主要采用預處理結合單一干燥技術對羅非魚進行干燥。吳寶川等（2014）將羅非魚進行適宜的凍融預處理后進行熱泵干燥，發現干燥前采用適宜的凍融預處理，可縮短干燥時間，且適當的熱泵干燥和凍融反復互換操作得到的品質更佳;李敏等（2014）在吳寶川等（2014）的研究基礎上探究采用適量不同的添加劑預處理對凍融—熱泵干燥羅非魚品質的影響，結果也發現反復凍融能縮短干燥時間和提高干制品品質;任婷婷等（2018）采用適宜的超聲波輔助海藻糖滲透后進行真空冷凍干燥羅非魚，結果發現經超聲波滲透后的干制品品質較未處理的品質優，且干燥時間也比單一真空冷凍干燥耗時短。此外，一些學者發現采用熱泵—真空聯合干燥技術干燥物料，其干制品的品質比單一干燥制品品質好，同時干燥時間極大縮短。Sun等（2017）采用熱泵—真空聯合技術對南極磷蝦進行干燥，研究發現磷蝦干制品品質與真空冷凍干燥品質接近，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）研究發現，采用聯合技術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或降低干燥能耗。【本研究切入點】在羅非魚干燥領域中，亟待突破現有的干燥技術與預處理聯合干燥工藝，充分利用真空冷凍干燥在低水分去除上的品質優勢，優化真空冷凍干燥與熱泵干燥羅非魚片的聯合工藝，找到優化匹配的預處理條件下真空冷凍干燥與熱泵干燥聯合干燥工藝。【擬解決的關鍵問題】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的影響，探索一種可替代真空冷凍干燥技術，為更新羅非魚片的干燥工藝，探索高品質干制羅非魚片及其同類水產品的加工及規模化生產提供技術支持。

1 材料與方法

1. 1 試驗材料

羅非魚購自湛江市麻章區湖光市場;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股份有限公司;三磷酸腺苷酶（ATPase）活性測試盒、考馬斯亮藍蛋白測定試劑盒和南京建考馬斯亮藍蛋白測定試劑盒均購自南京建成生物工程研究所。主要儀器設備：熱泵干燥裝置（本課題組自行搭建）、KQ-500DE數控超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）、GTR22-1高速冷凍離心機（北京時代北利離心機有限公司）、UV-8000A雙光束紫外可見分光光度計（上海元析儀器有限公司）、CR-10手持色度儀（日本柯尼卡美能達控股有限公司）和TMS-PRO質構儀（美國FTC公司）。

1. 2 試驗方法

1. 2. 1 樣品制備 參照吳陽陽等（2015）的方法，取羅非魚背部兩側的肌肉，切成規格為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 ℃、風速2.5 m/s的條件下干燥羅非魚片（李敏等，2012），當干基含水量降至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）的試驗條件并稍有改動，將羅非魚片置于-60 ℃下進行預凍2 h（直至其中心溫度達-20 ℃），然后在隔板溫度36 ℃、真空度小于10 Pa的條件下進行升華，當干基含水量降至0.30±0.02 g/g時，停止干燥。

1. 2. 4 真空冷凍—熱泵聯合干燥方式轉換點確定

在前期預試驗中發現，將魚片先進行真空冷凍5 h，再轉移到熱泵干燥裝置進行干燥，所得產品品質最佳。因此將真空冷凍5 h作為聯合干燥方式的轉換點。

1. 2. 5 羅非魚片干燥預處理工藝優化

1. 2. 5. 1 單因素試驗 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）條件下進行預處理，篩選單因素最佳水平。以未進行預處理作對照組。

1. 2. 5. 2 正交試驗 在單因素試驗的基礎上進行超聲波功率、超聲波時間和聚葡萄糖濃度3因素3水平的正交試驗，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—熱泵聯合干燥羅非魚片最佳預處理工藝。超聲波輔助聚葡萄糖滲透熱泵干燥預處理工藝正交試驗設計見表1，超聲波輔助聚葡萄糖滲透真空冷凍—熱泵聯合干燥預處理工藝正交試驗設計見表2。

1. 2. 6 不同干燥方式對羅非魚片干制品品質的影響 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—熱泵聯合干燥對羅非魚片進行干燥處理，比較4種干燥方式對羅非魚片干制品品質的影響。其中，超聲波輔助聚葡萄糖滲透熱泵干燥是在正交試驗優化的工藝條件下對羅非魚片進行預處理后，將其放置在干燥溫度45 ℃、風速2.5 m/s的條件下干燥，當干基含水量降至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—熱泵聯合干燥是在正交試驗優化的工藝條件下對羅非魚片進行預處理后，將其置于隔板溫度36 ℃、真空度小于10 Pa的條件下進行冷凍干燥5 h，再轉移至干燥溫度45 ℃、風速2.5 m/s的條件下進行熱泵干燥，當干基含水量降至0.30±0.02 g/g時，停止干燥。

1. 3 測定項目及方法

1. 3. 1 復水率 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 ℃水浴鍋中恒溫復水1 h，取出用物料紙吸干表面水分稱重，按照公式（1）計算：

2 結果與分析

2. 1 超聲波輔助聚葡萄糖滲透熱泵干燥預處理工藝優化結果

2. 1. 1 單因素試驗結果

2. 1. 1. 1 不同超聲波功率對羅非魚片干制品品質的影響 固定超聲波時間75 min、聚葡萄糖濃度60 g/L，進行不同超聲波功率條件下的熱泵干燥預處理試驗，結果如圖1所示，不同超聲波功率對羅非魚片干制品品質有一定影響。經400和450 W預處理的羅非魚片復水率無顯著差異（P>0.05，下同），均顯著高于對照組干制品的復水率（P<0.05，下同）;但超聲波功率在500 W時，干制品的復水率顯著下降（圖1-A）。因為適宜的超聲波功率能使物料產生空化效應，物料內部產生海綿形狀，有利于干制品復水;當超聲波功率過高時，過大的機械波引起物料組織發生坍塌，導致干制品復水率下降。由圖1-B可知，羅非魚片經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疏松結構，從而降低產品硬度，但功率超400 W后開始出現結構被破壞現象，從而導致硬度回升。Ca2+-ATPase活性代表肌球蛋白頭部性質的變化，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部形成海綿形狀，加快傳質速率，縮短干燥時間，降低干燥過程中有機物的破壞和蛋白質的熱變性程度，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的影響 固定超聲波功率400 W、聚葡萄糖濃度60 g/L，進行不同超聲波時間條件下的熱泵干燥預處理試驗，結果如圖2所示。羅非魚片經65和75 min超聲波滲透處理后，干制品復水率無顯著差異，但均顯著高于對照組（圖2-A）。超聲波時間在55～85 min范圍內，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致物料細胞膜破裂，有機物滲出表面，從而降低干制品白度值。羅非魚片經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致羅非魚片組織結構發生改變，部分組織結構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行一定時間（55～95 min）超聲波預處理，其內部結構發生變化，毛細血管擴張，傳質速率加快，聚葡萄糖滲入物料組織中可防止蛋白質變性，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的影響 固定超聲波功率400 W、超聲波時間75 min，進行不同聚葡萄糖濃度下的熱泵干燥預處理試驗，結果如圖3所示。不同濃度聚葡萄糖對羅非魚片干制品的復水率、白度值、硬度和Ca2+-ATPase活性4個指標均有一定影響，采用60 g/L聚葡萄糖進行滲透，其品質均優于對照組，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物被破壞，有利于保護蛋白質在干燥過程中發生熱變性。當濃度超過60 g/L時，滲透液濃度過高，黏度過大，阻礙傳質速率，同時使物料細胞膜破裂，從而導致產品品質出現下降趨勢（劉云宏等，2014）。

2. 1. 2 正交試驗結果 為獲得更好的超聲波預處理滲透條件匹配熱泵干燥，在單因素試驗的基礎上，進行預處理條件正交優化，試驗結果和方差分析結果如表3和表4所示。由表3可知，各因素對羅非魚干燥產品綜合得分的影響排序為B>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—熱泵聯合干燥預處理工藝優化結果

2. 2. 1 單因素試驗結果

2. 2. 1. 1 不同超聲波功率對羅非魚片干制品品質的影響 固定超聲波時間75 min，聚葡萄糖濃度60 g/L，進行不同超聲波功率條件下的真空冷凍—熱泵聯合干燥羅非魚片預處理試驗，結果如圖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—熱泵聯合干燥羅非魚片的復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，當超聲波功率超過450 W時出現下降趨勢。經不同超聲波功率預處理后，真空冷凍—熱泵聯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的影響 固定超聲波功率450 W、聚葡萄糖濃度60 g/L，進行不同超聲波時間條件下的真空冷凍—熱泵聯合干燥羅非魚片預處理試驗，結果如圖5所示。經不同超聲波時間預處理后所得的羅非魚片干制品復水率與對照組均存在顯著差異，復水率隨超聲波時間延長呈先升后降的變化趨勢（圖5-A），因為長時間超聲滲透可能導致物料組織發生坍塌從而降低復水率。羅非魚片干制品白度值在65～75 min范圍內無顯著差異，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時出現最大值（圖5-D），說明在該條件下，蛋白質變性程度最小。根據圖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的影響 固定超聲波功率450 W、超聲波時間65 min，進行不同聚葡萄糖濃度條件下的真空冷凍—熱泵聯合干燥羅非魚片預處理試驗，結果如圖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水率有顯著影響，在40 g/L濃度條件下的復水率最大，超過該濃度后，出現顯著下降趨勢。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最佳。

2. 2. 2 正交試驗結果 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—熱泵聯合干燥工藝，在單因素試驗的基礎上，進行超聲波輔助聚葡萄糖滲透條件的正交優化，其試驗結果和方差分析結果如表5和表6所示。由表5和表6可知，各因素對羅非魚干燥產品綜合得分影響顯著（P<0.005），因素影響主次排序為超聲波功率>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—熱泵聯合干燥最佳預處理工藝組合為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的影響

2. 3. 1 不同干燥方式對羅非魚片干制品復水率的影響 由圖7可知，超聲波輔助聚葡萄糖滲透真空冷凍—熱泵聯合干燥和真空冷凍干燥對羅非魚片干制品的復水率影響較大，其復水率接近80%，二者的復水率無顯著差異，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水率。由于超聲波輔助聚葡萄糖滲透真空冷凍—熱泵聯合干燥是將原料經預處理后，先進行真空冷凍干燥，該階段使物料產生一定的孔結構，后期熱泵干燥階段物料的孔結構被維持（朱翠平等，2017）。因此，其復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，產品在干燥過程中發生美拉德反應，從而降低其白度值;此外，長時間的加熱導致蛋白質變性。真空冷凍干燥采用低溫低壓條件進行干燥，在干燥過程中物料只發生物理反應，有機物不被破壞，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，可能是在預處理階段聚葡萄糖滲入原料組織結構中而保護蛋白質;在真空冷凍干燥階段，樣品內部水分形成晶體，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種干制品硬度排序為熱泵干燥>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—熱泵聯合干燥>真空冷凍干燥。熱泵干燥羅非魚片的硬度最大，因為熱泵干燥后期水分分布不均，內部含水量大于表面含水量，且羅非魚片蛋白質含量豐富，表面易形成硬殼，干燥時間延長，從而導致硬度增加（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部形成多孔結構。超聲波輔助聚葡萄糖滲透真空冷凍—熱泵聯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，物料內部形成一定的骨架，后期物料內部骨架被維持，其復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，熱泵干燥時間長導致蛋白質發生熱變性;超聲波輔助聚葡萄糖滲透真空冷凍—熱泵聯合干燥羅非魚片的Ca2+-ATPase活性最高，達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—熱泵聯合干燥的前期借助真空冷凍干燥階段物料內部形成多孔結構，縮短后期熱泵干燥時間;同時，借助聚葡萄糖滲透到物料內部組織中對蛋白質起一定保護作用，防止干燥過程中蛋白質的變性（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—熱泵聯合干燥方式對羅非魚片進行干燥，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

羅非魚干燥前進行適當的預處理，可縮短干燥時間，提高干制品品質。超聲波預處理時，物料由于受到壓縮和拉伸作用，內部形成海綿形狀，易使與物料緊密結合的水分脫離（Awad et al.，2012）。采用超聲波預處理時，超聲波功率和超聲波時間是影響水產品干制品品質的主要因素（李敏等，2016;任婷婷等，2018）。聚葡萄糖結構中含羥基，易與蛋白質形成氫鍵，從而防止干燥過程中蛋白質失活，提高干制品品質（吳陽陽等，2015）。采用超聲波輔助適宜濃度的聚葡萄糖滲透，有利于置換物料內部水分，縮短干燥時間，提高產品質量。為提高熱泵干燥和真空冷凍—熱泵聯合干燥羅非魚片的品質，縮短干燥時間，本研究通過單因素和正交試驗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—熱泵聯合干燥進行預處理工藝優化，獲得超聲波輔助聚葡萄糖滲透熱泵干燥的最佳預處理工藝條件為：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—熱泵聯合干燥的最佳預處理工藝條件為：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，結果發現超聲波輔助聚葡萄糖滲透真空冷凍—熱泵聯合干燥和真空冷凍干燥羅非魚片的復水率、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活性指標均比超聲波輔助聚葡萄糖滲透真空冷凍—熱泵聯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—熱泵聯合干燥產品的綜合品質略優于真空冷凍干燥，與Sun等（2017）、程慧等（2019）研究發現熱泵—真空聯合干燥產品品質接近真空冷凍干燥制品品質的結果一致。這是由于干燥前采用適宜的預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行干燥，其內部形成一定的孔結構，加快后期熱泵干燥過程中的傳質速率，縮短干燥時間。至今，鮮見有關超聲波輔助聚葡萄糖滲透真空冷凍—熱泵聯合干燥方式的研究報道，本研究采用該干燥技術對羅非魚片進行干燥具有一定的創新性，但尚未對其聯合干燥過程中水分遷移機制進行研究，下一步將進行此方面的相關研究。

4 結論

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

參考文獻：

陳君琛，楊藝龍，翁敏劼，賴譜富，沈恒勝. 2014. 即食杏鮑菇熱風—真空聯合干燥工藝優化[J]. 農業工程學報，30（14）：331-338. [Chen J C，Yang Y L，Weng M J，Lai P F，Shen H S. 2014. Optimization of combined hot-air and vacuum drying technology for instant Pleurotus eryngii[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering，30（14）：331-338.]

程慧，姬長英，張波，蔣思杰. 2019. 香菇熱泵—真空聯合干燥工藝優化[J]. 華南農業大學學報，40（1）：125-132. [Cheng H，Ji C Y，Zhang B，Jiang S J. 2019. Optimization of drying process for Lentinus edodes by combing heat pump with vacuum[J]. Journal of South China Agricultural University，40（1）：125-132.]

關志強，鄭立靜，李敏，郭勝蘭. 2012. 羅非魚片熱泵—微波聯合干燥工藝[J]. 農業工程學報，28（1）：270-275. [Guan Z Q，Zheng L J，Li M，Guo S L. 2012. Combined drying technology of tilapia fillets using heat pump and microwave[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering，28（1）：270-275.]

胡亞芹，胡慶蘭，楊水兵，任西營，陳士國，劉東紅，葉興乾，余海霞. 2014. 不同凍結方式對帶魚品質影響的研究[J]. 現代食品科技，30（2）：23-30. [Hu Y Q，Hu Q L，Yang S B，Ren X Y，Chen S G，Liu D H，Ye X Q，Yu H X. 2014. Effects of different freezing methods on the quality of Trichiurus haumela[J]. Modern Food Science & Techno-logy，30（2）：23-30.]

李敏，關志強，王秀芝. 2012. 利用熱泵裝置干燥羅非魚片試驗研究[J]. 漁業現代化，39（4）：37-41. [Li M，Guan Z Q，Wang X Z. 2012. Experimental study on drying tilapia fillets with heat pump device[J]. Fishery Modernization，39（4）：37-41.]

李敏，關志強，吳陽陽，張珂，馬超鋒. 2016. 不同功率的超聲波預處理對羅非魚片凍干性能的影響[J]. 真空科學與技術學報，36（6）：618-623. [Li M，Guan Z Q，Wu Y Y，Zhang K，Ma C F. 2016. Vacuum freeze-drying of ultrasonic dehydrated tilapia fillets[J]. Chinese Journal of Va-cuum Science and Technology，36（6）：618-623.]

李敏，吳寶川，關志強，杜慧，吳陽陽. 2014. 適宜添加劑預處理提高羅非魚片凍融—熱泵干燥品質[J]. 農業工程學報，30（17）：295-304. [Li M，Wu B C，Guan Z Q，Du H，Wu Y Y. 2014. Improving quality? of tilapia fillets freeze-thaw combined with heat pump drying using suitable additive pretreatment[J]. Transactions of the Chinese Socie-ty of Agricultural Engineering，30（17）：295-304.]

李文盛，朱慶慶，孫金才，桑衛國，楊芳銀. 2016. 不同干燥工藝對南美白對蝦仁品質的影響[J]. 食品與生物技術學報，35（5）：543-548. [Li W S，Zhu Q Q，Sun J C，Sang W G，Yang F Y. 2016. Effect of different drying methods on the quality of white shrimps[J]. Journal of Food Science and Biotechnology，35（5）：543-548.]

劉云宏，吳建業，劉建學，羅磊，種翠娟，苗帥，羅登林. 2014. 超聲滲透脫水—熱風干燥梨的研究[J]. 食品科學，35（3）：23-28. [Liu Y H，Wu J Y，Liu J X，Luo L，Zhong C J，Miao S，Luo D L. 2014. Ultrasonic-assisted osmotics dehydration and subsequent hot-air drying of pear slices[J]. Food Science，35（3）：23-28.]

羅潔瑩，湯梅，柳建良，王琴. 2018. 藍莓真空冷凍干燥工藝優化[J]. 食品研究與開發，39（3）：91-95. [Luo J Y，Tang M，Liu J L，Wang Q. 2018. Blueberry vacuum freeze-drying process optimization[J]. Food Research and Development，39（3）：91-95.]

蒙健宗，秦小明，趙文報，寧恩創，韋璐. 2007. 海藻糖對冷凍羅非魚片蛋白質變性作用的影響[J]. 食品工業科技，（2）：214-216. [Meng J Z，Qin X M，Zhao W B，Ning E C，Wei L. 2007. Effect of trehalose on protein freeze denaturation in frozen tilapia slice[J]. Science and Technology of Food Industry，（2）：214-216.]

任婷婷，關志強，李敏. 2018. 超聲波輔助滲透海藻糖提高冷凍干燥羅非魚片品質的工藝優化[J]. 食品工業科技，39（17）：199-205. [Ren T T，Guan Z Q，Li M. 2018. Optimization of ultrasonic-assisted infiltration of trehalose to improve the quality of freeze-dried tilapia fillets[J]. Scien-ce and Technology of Food Industry，39（17）：199-205.]

王海鷗，扶慶權，陳守江，張李陽，王蓉蓉，張偉，華春. 2018. 不同真空冷凍干燥方法對杏鮑菇片干燥特性及品質的影響[J]. 江蘇農業學報，34（4）：904-912. [Wang H O，Fu Q Q，Chen S J，Zhang L Y，Wang R R，Zhang W，Hua C. 2018. Effect of different vacuum-freezing drying me-thods on the drying characteristics and qualities of Pleurotus eryngii slices[J]. Jiangsu Journal of Agricultural Sciences，34（4）：904-912.]

吳寶川，李敏，關志強，康彥，李鵬鵬. 2014. 凍融預處理對羅非魚片熱泵干燥特性的影響及響應面法優化[J]. 漁業現代化，41（1）：53-60. [Wu B C，Li M，Guan Z Q，Kang Y，Li P P. 2014. Effect of freeze-thaw pretreatment on tilapia fillets heat pump drying characteristics and the optimization by response surface method[J]. Fishery Moder-nization，41（1）：53-60.]

吳寶川. 2014. 凍融處理對熱泵干燥加工羅非魚品質影響的研究[D]. 湛江：廣東海洋大學. [Wu B C. 2014. Study on the effect of freeze-thaw process on heat pump drying tilapia fillets characteristic[D]. Zhanjiang：Guangdong Ocean University.]

吳陽陽，李敏，關志強，張珂，杜慧. 2015. 不同添加劑滲透預處理對熱泵干燥羅非魚片品質的影響[J]. 食品與發酵工業，41（9）：113-119. [Wu Y Y，Li M，Guan Z Q，Zhang K，Du H. 2015. Effect of different additives in penetra-ting pretreatment on the quality of dry tilapia fillets by heat pump[J]. Food and Fermentation Industries，41（9）：113-119.]

朱東艷，黃曉春，婁永江，謝瑩. 2010. 半干帶魚的感官評定和質構分析[J]. 食品工業，31（5）：94-95. [Zhu D Y，Huang X C，Lou Y J，Xie Y. 2010. Texture evaluation and sensory assess of half-dried hairtail[J]. The Food Industry，31（5）：94-95.]

朱翠平，張鐘元，李大婧，劉春泉. 2017. 不同干燥方式對牛蒡脆片品質的影響[J]. 江蘇農業科學，45（7）：181-184. [Zhu C P，Zhang Z Y，Li D J，Liu C Q. 2017. Effects of different drying methods on the quality of burdock chips[J]. Jiangsu Agricultural Sciences，45（7）：181-184.]

Awad T S，Moharram H A，Shaltout O E，Asker D，Youssef M M. 2012. Applications of ultrasound in analysis，proces-sing and quality control of food：A review[J]. Food Research International，48（2）：410-427.

Bai J W，Sun D W，Xiao H W，Mujumdar A S，Gao Z J. 2013. Novel high-humidity hot air impingement blanching （HHAIB） pretreatment enhances drying kinetics and color attributes of seedless grapes[J]. Innovative Food Science & Emerging Technologies，20：230-237.

Duan Z H，Jiang L N，Wang J L，Yu X Y，Wang T. 2011. Drying and quality characteristics of tilapia fish fillets dried with hot air-microwave heating[J]. Food and Bioproducts Processing，89（4）：472-476.

Fatouh M，Metwally M N，Helali A B，Shedid M H. 2006. Herbs drying using a heat pump dryer[J]. Energy Conversion and Management，47（15-16）：2629-2643.

Ozuna C， Cárcel J A，Walde P M，Garcia-Perez J V. 2014. Low-temperature drying of salted cod（Gadus morhua） assisted by high power ultrasound：Kinetics and physical properties[J]. Innovative Food Science & Emerging Technologies，23：146-155.

Sun D W，Cao C，Li B，Chen H J. 2017. Study on combined heat pump drying with freeze-drying of Antarctic krill and its effects on the lipids[J]. Journal of Food Process Engineering，40（6）：e12577.

Wojdyo A，Fgiel A，Oszmianski J. 2009. Effect of drying methods with the application of vacuum microwaves on the bioactive compounds，color，and antioxidant activity of strawberry fruits[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry，57（4）：1337-1343.

（責任編輯 羅 麗）