紅外-熱風(fēng)耦合干燥技術(shù)對毛蝦品質(zhì)的影響

周 垚，張建友

(浙江工業(yè)大學(xué) 海洋學(xué)院，浙江 杭州 310014)

紅外-熱風(fēng)耦合干燥技術(shù)對毛蝦品質(zhì)的影響

周 垚，張建友

(浙江工業(yè)大學(xué) 海洋學(xué)院，浙江 杭州 310014)

利用紅外-熱風(fēng)耦合干燥技術(shù)研究了干燥溫度、輻射距離和物料載量對毛蝦品質(zhì)的影響.通過氨基酸自動(dòng)分析儀研究了不同干燥溫度下毛蝦游離氨基酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)并分析呈味效果，采用電子固相微萃取氣相色譜質(zhì)譜(Solid phase microextraction gas chromatography-mass spectrometry，SPME-GC-MS)聯(lián)用技術(shù)分析不同干燥溫度下毛蝦的揮發(fā)性成分.結(jié)果表明：結(jié)合色差和TBA值，干燥溫度60 ℃、物料載量1.5 kg/m2和輻射距離15 cm可選為最適干燥條件.經(jīng)50, 60, 70, 80 ℃干燥后毛蝦的游離氨基酸含量分別增加了282%, 267%, 257%, 222%，對呈味貢獻(xiàn)較大的主要是精氨酸(Arg)、谷氨酸(Glu)、丙氨酸(Ala)、纈氨酸(Val)和蛋氨酸(Met)，且隨著溫度升高質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸降低.在鮮樣和經(jīng)50, 60, 70, 80 ℃干燥后毛蝦中確定了19, 54, 54, 55, 48 種揮發(fā)性成分，干燥后烷烴類物質(zhì)、醇類物質(zhì)和含氮化合物增加明顯.

毛蝦；紅外-熱風(fēng)耦合干燥；品質(zhì)

中國毛蝦又名蝦米、海米，盛產(chǎn)于我國沿海淺海區(qū)，年產(chǎn)約20 萬噸，居世界之首.毛蝦營養(yǎng)豐富，富含蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)和維生素[1].現(xiàn)階段毛蝦干燥方式主要是熱風(fēng)干燥，但其低傳熱效率導(dǎo)致干燥時(shí)間較長，容易造成毛蝦表面色澤的劣變和內(nèi)部營養(yǎng)物質(zhì)的損失[2].紅外干燥技術(shù)是物料中水分直接吸收紅外輻射能量，溫度升高去除水分，達(dá)到脫水干燥的目的.該方法不僅可以增加能量利用率和干燥效率，同時(shí)能得到更好的產(chǎn)品品質(zhì)，如較高的營養(yǎng)保留率，更好的色澤及復(fù)水品質(zhì)，更好的滅酶、滅菌效果.

紅外熱風(fēng)耦合干燥技術(shù)在果蔬類食品中應(yīng)用廣泛，Motevali等[3]研究得出，紅外熱風(fēng)聯(lián)合干燥蘑菇片較熱風(fēng)干燥、微波干燥、真空干燥、紅外干燥和微波真空干燥具有更低的能量消耗；Abano[4]發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)紅外干燥番茄片在抗壞血酸保留率、番茄紅素含量及色澤方面具有更好的品質(zhì)；Doymaz等[5]在適宜的紅外干燥條件下干燥棗果，成品具有良好的品質(zhì)，其色差變化小，總酚含量和抗氧化能力較高.紅外熱風(fēng)耦合干燥在水產(chǎn)及肉制品等高蛋白食品中研究較少，Deng等[6]研究發(fā)現(xiàn)，紅外熱泵聯(lián)合干燥后的魷魚片與單獨(dú)熱泵干燥相比，前者能降低氧化三甲胺、三甲胺、揮發(fā)性鹽基氮和有氧微生物的量；王應(yīng)強(qiáng)等[7]研究得出紅外加熱對流干燥后復(fù)水的海帶產(chǎn)品細(xì)胞結(jié)構(gòu)最接近于新鮮海帶；Cherono等[8]在干制牛肉時(shí)發(fā)現(xiàn)紅外干燥較傳統(tǒng)的對流干燥有更好的殺滅大腸桿菌的效果.因此，紅外熱風(fēng)耦合干燥技術(shù)應(yīng)用于毛蝦等水產(chǎn)品具有非常重要的意義.筆者運(yùn)用紅外-熱風(fēng)耦合干燥技術(shù)對中國毛蝦進(jìn)行干燥，以色差、TBA值、游離氨基酸和揮發(fā)性風(fēng)味為品質(zhì)評價(jià)指標(biāo)，研究不同干燥溫度、輻射距離和物料載量對毛蝦品質(zhì)的影響，以期為工廠化紅外-熱風(fēng)耦合干燥毛蝦提供理論支持.

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

中國毛蝦，瑞安市華盛水產(chǎn)有限公司提供，-18 ℃冰箱冷凍儲藏.

1.2 試驗(yàn)儀器

CY881-3型紅外熱風(fēng)干燥箱，蘇州市豪悅電熱設(shè)備制造廠；JM-B6002型電子天平，諸暨市超澤衡器設(shè)備有限公司；ColorQuest XE色差儀，美國Hunter Lab公司；UV759型紫外可見分光光度計(jì)，上海奧譜勒儀器有限公司；SYKAM433D型氨基酸自動(dòng)分析儀，德國SYKAM(賽卡姆)公司；7890A-5975C GC-MS聯(lián)用儀，美國Agilent公司；固相微萃取頭、SPME手動(dòng)進(jìn)樣手柄，美國Supelco公司.

1.3 試驗(yàn)方法

冷凍毛蝦流水解凍后用紙巾吸干表面水分，采用105 ℃恒溫干燥國標(biāo)法測得毛蝦初始濕基水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為82.7%.用電子天平稱取30 g毛蝦均勻平鋪在10 cm × 20 cm鐵絲網(wǎng)盤上，按不同的干燥溫度(50，60，70，80 ℃)、輻射距離(10，15，20，25 cm)和物料載量(1.0，1.5，2.0，2.5 kg/m2)將毛蝦干燥至6.654 g，此時(shí)濕基水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為22%左右.

1.4 色差的測定

采用ColorQuest XE型色差儀進(jìn)行色差測定.以L*，a*，b*模式測定毛蝦的顏色，L*表示白度，a*和b*分別代表紅綠和黃藍(lán)方向的顏色數(shù)值，每個(gè)樣品測定6 次取平均值.

1.5 TBA測定

采用Fan等[9]的方法.稱取(5±0.005) g毛蝦樣品，與45 mL 7.5%的三氯乙酸溶液混合并勻漿2 min，在-4 ℃條件下抽提30 min，隨后在10 000 r/min，4 ℃條件下離心20 min，過濾.取5 mL濾液和5 mL 0.02 mol/L TBA溶液，混勻并于90 ℃水浴鍋中反應(yīng)40 min，冷卻至室溫，在532 nm波長處測定吸光度值.

1.6 游離氨基酸測定

游離氨基酸組成及質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用全自動(dòng)氨基酸分析儀測定，樣品處理方法如下：精確取0.3 g毛蝦粉末樣品與30 mL 1%磺基水楊酸混合，在8 000 r/min, 4 ℃下離心10 min，取2 mL上清液經(jīng)0.22 μm水系膜過濾后通過氨基酸自動(dòng)分析儀測定.氨基酸組成分析參照GB/T 5009.124—2003.各游離氨基酸對毛蝦滋味的貢獻(xiàn)采用呈味強(qiáng)度值(TAV)法分析，TAV是各呈味物質(zhì)在樣品中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與它對應(yīng)的味道閾值之比[10]，通常認(rèn)為TAV>1時(shí)，該物質(zhì)對樣品的滋味有著顯著影響.

1.7 固相微萃取-氣相-質(zhì)譜(SPME-GC-MS)條件

SPME萃取條件：75 μm Car/PDMS萃取頭，60 ℃吸附45 min，吸附后于250 ℃解吸5 min.

GC條件：DB-5 MS彈性毛細(xì)管柱(60 m×0.32 mm×1 μm)，不分流模式；起始溫度40 ℃，以4 ℃/min升至100 ℃，以3 ℃/min升至155 ℃，以15 ℃/min升至240 ℃，保留1 min；載氣為氦氣，流量1.2 mL/min；進(jìn)樣口溫度240 ℃.

MS條件：電子轟擊離子源，電子能量70 eV，離子源溫度220 ℃，傳輸線溫度240 ℃，質(zhì)量掃描范圍35～450 Da.

定量方法：內(nèi)標(biāo)物為2, 4, 6-三甲基吡啶(Three methyl pyridine，TMP)，準(zhǔn)確稱取0.05 g TMP溶解于5 mL的甲醇中得到10 mg/mL的TMP標(biāo)準(zhǔn)母液.將10 μL的TMP工作液加入到(3±0.01) g毛蝦樣品中，立即密封進(jìn)行毛蝦樣品的萃取.

通過計(jì)算待測揮發(fā)物與TMP峰面積的比值來求得揮發(fā)性化合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(假定各揮發(fā)物的絕對校正因子1.0).每個(gè)樣品中揮發(fā)性化合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算公式為

揮發(fā)物質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

2 結(jié)果與分析

2.1 干燥溫度、物料載量和輻射距離對色差的影響

圖1為紅外-熱風(fēng)耦合干燥溫度、物料載量和輻射距離對毛蝦干燥樣品色差的影響.由圖1可知：紅外-熱風(fēng)耦合干燥后的毛蝦與鮮樣相比，L*值、b*值和a*值都有增大，毛蝦變亮、變紅、變黃.L*值的增大主要由干燥后水分大幅減少導(dǎo)致[11]；胡蘿卜素蛋白變性釋放出蝦青素[12]，干燥后蝦青素存在濃縮效應(yīng)[13]，β-胡蘿卜素濃度增大[14]，PPO產(chǎn)生的酶促褐變以及美拉德反應(yīng)[15]都會(huì)造成毛蝦干燥后a*值增大；而美拉德反應(yīng)、棕色色素的形成以及類胡蘿卜素的濃縮效應(yīng)[16]則會(huì)導(dǎo)致b*值增大.

由溫度對毛蝦紅外-熱風(fēng)耦合干燥色差的影響可知：4 個(gè)溫度梯度下L*值無顯著變化(P>0.05)，50，60，70 ℃時(shí)b*值無顯著性變化(P>0.05)；80 ℃時(shí)b*值顯著增大(P<0.05)；60 ℃時(shí)有較大的L*值和a*值，且b*值較小.由物料載量對毛蝦紅外-熱風(fēng)耦合干燥色差的影響可知：4 個(gè)載量梯度下a*值無顯著性變化(P>0.05)，載量為1.5 kg/m2時(shí)，L*值較大，b*值較小.由輻射距離對毛蝦紅外-熱風(fēng)耦合干燥色差的影響可知：4 個(gè)輻射距離梯度下，b*值無顯著性變化(P>0.05)，輻射距離為15 cm時(shí)，L*值最大，雖然a*值較輻射距離為25 cm時(shí)小，但其距離小，所以能量利用率高.綜上，可選擇干燥溫度60 ℃、物料載量1.5 kg/m2和輻射距離15 cm為適宜的干燥條件.

2.2 干燥溫度、物料載量和輻射距離對TBA值的影響

脂肪氧化通常會(huì)引起水產(chǎn)品的氣味、質(zhì)地和顏色等改變[17].TBA值是廣泛用于評價(jià)水產(chǎn)品脂肪氧化程度的指標(biāo).圖2為紅外-熱風(fēng)耦合干燥溫度、物料載量和輻射距離對毛蝦干燥終點(diǎn)TBA值的影響.

圖1 干燥溫度、物料載量和輻射距離對色差的影響Fig.1 Effect of drying temperatures, material loads and radiation distances on color change

由圖2可知：60 ℃時(shí)毛蝦干燥終點(diǎn)TBA值為(0.208±0.003) mg/kg，顯著性低于其他三個(gè)溫度下毛蝦終點(diǎn)的TBA值(P<0.05)；70 ℃時(shí)毛蝦干燥終點(diǎn)TBA值略高于80 ℃時(shí)，根據(jù)先前毛蝦干燥特性試驗(yàn)得出，到達(dá)干燥終點(diǎn)70 ℃需要48 min，而80 ℃只需要35 min，此時(shí)干燥時(shí)間對毛蝦干燥終點(diǎn)TBA值起著主要的影響，較長的干燥時(shí)間導(dǎo)致了較大的TBA值.由物料載量對毛蝦干燥終點(diǎn)TBA值可知：物料載量為1.0 kg/m2時(shí)TBA值最小，為(0.271±0.002) mg/kg，與物料載量1.5 kg/m2時(shí)的TBA值無顯著性差異(P>0.05)；物料載量為2.0 kg/m2時(shí)，毛蝦干燥終點(diǎn)TBA值最大，且顯著性大于前兩個(gè)物料載量下毛蝦的TBA值(P<0.05).由輻射距離對毛蝦干燥終點(diǎn)TBA值可知：輻射距離為15，20 cm時(shí)，毛蝦干燥終點(diǎn)TBA值較小，顯著性小于輻射距離為10，25 cm時(shí)毛蝦干燥終點(diǎn)的TBA值(P>0.05).輻射距離為10 cm時(shí)，毛蝦接收到的紅外輻射能較大，導(dǎo)致毛蝦干燥終點(diǎn)TBA值較大；輻射距離為25 cm時(shí)，毛蝦干燥至終點(diǎn)耗時(shí)較長，導(dǎo)致毛蝦干燥終點(diǎn)TBA值較大.綜上，依據(jù)TBA值以及上述的色差值，選取毛蝦紅外-熱風(fēng)耦合干燥的最適條件為干燥溫度60 ℃、物料載量1.5 kg/m2和輻射距離15 cm.

(a) 干燥溫度對TBA值的影響

(b) 物料載量對TBA值的影響

(c) 輻射距離對TBA值的影響圖2 干燥溫度、物料載量和輻射距離對TBA值的影響Fig.2 Effect of drying temperatures， material loads and radiation distances on TBA value

2.3 干燥溫度對毛蝦游離氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

甲殼類水產(chǎn)食品的滋味物質(zhì)與游離氨基酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、呈味特性和其味道的鮮美程度有密切關(guān)系.從表1可知：鮮樣及經(jīng)50，60，70，80 ℃干燥后毛蝦中總游離氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為3.267，12.487，11.993，11.671，10.505 mg/g.鮮樣中質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的游離氨基酸分別為精氨酸、甘氨酸、賴氨酸和異亮氨酸，谷氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，這與Higgins等[18]測定甲殼綱動(dòng)物中游離氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)結(jié)果相一致.干燥后質(zhì)量分?jǐn)?shù)較多的游離氨基酸分別為精氨酸、丙氨酸、甘氨酸和谷氨酸，其中丙氨酸、甘氨酸和谷氨酸都呈鮮味[19].干燥后因水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)大幅下降，毛蝦總游離氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)和各游離氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)都大大增加.從干燥前后各游離氨基酸質(zhì)量比分析，精氨酸、賴氨酸和異亮氨酸減少幅度較大，丙氨酸、谷氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸和組氨酸增加幅度較大；且鮮樣中未測出半胱氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)，這與陳婉君[20]對南極磷蝦和南美白對蝦游離氨基酸的分析結(jié)果相一致.

從干燥溫度對毛蝦各游離氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響結(jié)果可知，除天冬氨酸、組氨酸和賴氨酸，其余各游離氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)都隨著溫度的上升而下降；而組氨酸在經(jīng)50～70 ℃干燥后的毛蝦中質(zhì)量分?jǐn)?shù)微微上升，在經(jīng)80 ℃干燥后的毛蝦中質(zhì)量分?jǐn)?shù)驟降，組氨酸呈苦味，說明經(jīng)80 ℃干燥后的毛蝦苦味降低.干燥后毛蝦中呈味氨基酸、必需氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨溫度的上升而均下降，說明高溫會(huì)降低毛蝦干制品的滋味和營養(yǎng)價(jià)值.

表2為干燥溫度對毛蝦游離氨基酸呈味特性、呈味閾值和呈味強(qiáng)度值的影響.TAV值越大，呈味作用越顯著，對滋味的貢獻(xiàn)越大.毛蝦鮮樣中只有精氨酸TAV>1，干燥后的毛蝦中精氨酸、谷氨酸、丙氨酸、纈氨酸、蛋氨酸和組氨酸TAV>1.天然精氨酸以L型存在，是一種苦味氨基酸，也是半必需氨基酸，有增加呈味復(fù)雜性和提高鮮度的作用[22]，谷氨酸和丙氨酸分別呈鮮味和甜味，而纈氨酸、甲硫氨酸和組氨酸呈苦味.可見，整體上干燥后的毛蝦比鮮樣味道更鮮美.隨著溫度的升高，呈味貢獻(xiàn)最大的精氨酸、谷氨酸、丙氨酸、纈氨酸、甲硫氨酸和組氨酸TAV都降低，其中組氨酸在80 ℃時(shí)TAV降到了0.666，呈味貢獻(xiàn)大大減小，所以經(jīng)80 ℃干燥后的毛蝦鮮味和甜味降低的同時(shí)苦味也有所減少.

2.4 干燥溫度對毛蝦揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的影響

采用SPME-GC-MS對不同干燥溫度處理后的毛蝦進(jìn)行揮發(fā)性成分分析.表3為不同干燥溫度條件下毛蝦揮發(fā)性成分分析結(jié)果.

表1 干燥溫度對毛蝦游離氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響Table 1 Effect of temperatures on contents of free amino acid in Acetes

注：1) 呈味氨基酸；2) 必需氨基酸.

表2 溫度對毛蝦游離氨基酸呈味特性、呈味閾值和呈味強(qiáng)度值的影響1)Table 2 Effect of temperatures on taste attribute and TAV of free amino acid in Acetes

注：1) “+”表示令人愉快的；“-”表示令人不快的.

表3 不同溫度毛蝦揮發(fā)性成分分析結(jié)果Table 3 Volatile compounds of Acetes at different temperatures

續(xù)表3

續(xù)表3

測得鮮樣以及經(jīng)50，60，70，80 ℃干燥后毛蝦的揮發(fā)性成分分別有19，54，54，55，48 種.毛蝦干燥后揮發(fā)性成分的種類和質(zhì)量分?jǐn)?shù)都有顯著增加，其中，烷烴類物質(zhì)、醇類物質(zhì)、含氮化合物和酯類增加比較明顯.80 ℃干燥的毛蝦生成了獨(dú)有的揮發(fā)性物質(zhì)，如3-(羥基-苯基-甲基)-2,3-二甲基-辛-4-酮、2-丁基-1-辛醇、4-乙基辛烷和3-甲基壬烷等，可見溫度對毛蝦的揮發(fā)性成分有很大影響.

在鮮樣以及經(jīng)50，60，70，80 ℃干燥后毛蝦中萃取得到的碳?xì)漕愇镔|(zhì)質(zhì)量分別占揮發(fā)性物質(zhì)總質(zhì)量的14.27%，61.38%，34.93%，48.16%，32.38%.烷烴類物質(zhì)賦予毛蝦清香和甜香的氣味，但通常烷烴類物質(zhì)閾值較高，對整體風(fēng)味的貢獻(xiàn)很小，但支鏈烷烴例外[23].鮮樣中的D-檸檬烯能賦予毛蝦新鮮橙子香氣及檸檬樣香氣.在4 個(gè)毛蝦樣品中還檢出了3 種吡嗪類含氮化合物，分別為吡嗪、2, 6-二甲基吡嗪和2-乙基-3, 5-二甲基吡嗪，其中在經(jīng)70 ℃干燥的毛蝦中質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高.吡嗪類化合物一般是脂質(zhì)氧化產(chǎn)物參與美拉德反應(yīng)的產(chǎn)物，具有烤香和肉香[24].醛類的閾值較低,能賦予食品清香、果香和堅(jiān)果香的芳香特質(zhì)，對風(fēng)味的貢獻(xiàn)較大[25].鮮樣中揮發(fā)出來的的壬醛具有綠色植物般的清香[26].

3 結(jié) 論

結(jié)合色差和TBA值，干燥溫度60 ℃、物料載量1.5 kg/m2和輻射距離15 cm可選為毛蝦最適干燥條件.經(jīng)50，60，70，80 ℃干燥后的毛蝦中游離氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別增加了282%，267%，257%，222%，呈味貢獻(xiàn)較大的有精氨酸、谷氨酸、丙氨酸、纈氨酸和蛋氨酸等.80 ℃時(shí)呈味氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)最小，但此時(shí)呈苦味的組氨酸TAV值降到了1以下.SPME-GC-MS分析得出，在鮮樣和經(jīng)50，60，70，80 ℃干燥后的毛蝦中分別確定了19，54，54，55，48 種揮發(fā)性成分，干燥后烷烴類物質(zhì)、醇類物質(zhì)和含氮化合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加明顯，溫度對毛蝦的揮發(fā)性成分和質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響較大.此研究結(jié)論可以為工廠化紅外-熱風(fēng)耦合干燥毛蝦提供理論支持.

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(責(zé)任編輯：朱小惠)

Study on the quality of Acetes by infrared assisted hot air drying techniques

ZHOU Yao, ZHANG Jianyou

(Ocean College, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, China)

In this study, the effects of drying temperatures, radiation distances and material loads on the quality of Acetes by infrared assisted hot air drying techniques were investigated. The mass fraction of free amino acids of Acetes was determined by the automatic amino acid analysis and the volatile compounds were analyzed by the solid phase microextraction gas chromatography-mass spectrometry (SPME-GC-MS). The results showed that the ideal color and TBA value were achieved at the conditions of drying temperature 60 ℃, material load 1.5 kg/m2and radiation distance 15 cm. The content of free amino acid in dried Acetes increased by 282%, 267%, 257%, 222% at 50, 60, 70, 80 ℃ respectively. The Arg, Glu, Ala, Val, Met attributed greatly to the flavor of Acetes. With the increase of temperature, the content of free amino acid decreased accordingly. According to GC-MS analysis, 19, 54, 54, 55 and 48 volatile compounds were detected in fresh Acetes and dried Acetes at 50, 60, 70, 80 ℃ respectively. The contents of alkanes，alcohols and N-containing compounds in volatile compounds increased significantly in dried Acetes.

Acetes; infrared assisted hot air drying; quality

2017-03-14

周 垚(1992—)，男，浙江諸暨人，碩士研究生，研究方向?yàn)樗a(chǎn)品加工，E-mail: 18767118568@163.com. 通信作者：張建友副教授，E-mail: zhjianyou@zjut.edu.cn.

TS254.4

A

1674-2214(2017)02-0121-08