红外-热风耦合干燥技术对毛虾品质的影响

周 垚，张建友

(浙江工业大学 海洋学院，浙江 杭州 310014)

红外-热风耦合干燥技术对毛虾品质的影响

周 垚，张建友

(浙江工业大学 海洋学院，浙江 杭州 310014)

利用红外-热风耦合干燥技术研究了干燥温度、辐射距离和物料载量对毛虾品质的影响.通过氨基酸自动分析仪研究了不同干燥温度下毛虾游离氨基酸的质量分数并分析呈味效果，采用电子固相微萃取气相色谱质谱(Solid phase microextraction gas chromatography-mass spectrometry，SPME-GC-MS)联用技术分析不同干燥温度下毛虾的挥发性成分.结果表明：结合色差和TBA值，干燥温度60 ℃、物料载量1.5 kg/m2和辐射距离15 cm可选为最适干燥条件.经50, 60, 70, 80 ℃干燥后毛虾的游离氨基酸含量分别增加了282%, 267%, 257%, 222%，对呈味贡献较大的主要是精氨酸(Arg)、谷氨酸(Glu)、丙氨酸(Ala)、缬氨酸(Val)和蛋氨酸(Met)，且随着温度升高质量分数逐渐降低.在鲜样和经50, 60, 70, 80 ℃干燥后毛虾中确定了19, 54, 54, 55, 48 种挥发性成分，干燥后烷烃类物质、醇类物质和含氮化合物增加明显.

毛虾；红外-热风耦合干燥；品质

中国毛虾又名虾米、海米，盛产于我国沿海浅海区，年产约20 万吨，居世界之首.毛虾营养丰富，富含蛋白质、矿物质和维生素[1].现阶段毛虾干燥方式主要是热风干燥，但其低传热效率导致干燥时间较长，容易造成毛虾表面色泽的劣变和内部营养物质的损失[2].红外干燥技术是物料中水分直接吸收红外辐射能量，温度升高去除水分，达到脱水干燥的目的.该方法不仅可以增加能量利用率和干燥效率，同时能得到更好的产品品质，如较高的营养保留率，更好的色泽及复水品质，更好的灭酶、灭菌效果.

红外热风耦合干燥技术在果蔬类食品中应用广泛，Motevali等[3]研究得出，红外热风联合干燥蘑菇片较热风干燥、微波干燥、真空干燥、红外干燥和微波真空干燥具有更低的能量消耗；Abano[4]发现远红外干燥番茄片在抗坏血酸保留率、番茄红素含量及色泽方面具有更好的品质；Doymaz等[5]在适宜的红外干燥条件下干燥枣果，成品具有良好的品质，其色差变化小，总酚含量和抗氧化能力较高.红外热风耦合干燥在水产及肉制品等高蛋白食品中研究较少，Deng等[6]研究发现，红外热泵联合干燥后的鱿鱼片与单独热泵干燥相比，前者能降低氧化三甲胺、三甲胺、挥发性盐基氮和有氧微生物的量；王应强等[7]研究得出红外加热对流干燥后复水的海带产品细胞结构最接近于新鲜海带；Cherono等[8]在干制牛肉时发现红外干燥较传统的对流干燥有更好的杀灭大肠杆菌的效果.因此，红外热风耦合干燥技术应用于毛虾等水产品具有非常重要的意义.笔者运用红外-热风耦合干燥技术对中国毛虾进行干燥，以色差、TBA值、游离氨基酸和挥发性风味为品质评价指标，研究不同干燥温度、辐射距离和物料载量对毛虾品质的影响，以期为工厂化红外-热风耦合干燥毛虾提供理论支持.

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

中国毛虾，瑞安市华盛水产有限公司提供，-18 ℃冰箱冷冻储藏.

1.2 试验仪器

CY881-3型红外热风干燥箱，苏州市豪悦电热设备制造厂；JM-B6002型电子天平，诸暨市超泽衡器设备有限公司；ColorQuest XE色差仪，美国Hunter Lab公司；UV759型紫外可见分光光度计，上海奥谱勒仪器有限公司；SYKAM433D型氨基酸自动分析仪，德国SYKAM(赛卡姆)公司；7890A-5975C GC-MS联用仪，美国Agilent公司；固相微萃取头、SPME手动进样手柄，美国Supelco公司.

1.3 试验方法

冷冻毛虾流水解冻后用纸巾吸干表面水分，采用105 ℃恒温干燥国标法测得毛虾初始湿基水分质量分数为82.7%.用电子天平称取30 g毛虾均匀平铺在10 cm × 20 cm铁丝网盘上，按不同的干燥温度(50，60，70，80 ℃)、辐射距离(10，15，20，25 cm)和物料载量(1.0，1.5，2.0，2.5 kg/m2)将毛虾干燥至6.654 g，此时湿基水分质量分数为22%左右.

1.4 色差的测定

采用ColorQuest XE型色差仪进行色差测定.以L*，a*，b*模式测定毛虾的颜色，L*表示白度，a*和b*分别代表红绿和黄蓝方向的颜色数值，每个样品测定6 次取平均值.

1.5 TBA测定

采用Fan等[9]的方法.称取(5±0.005) g毛虾样品，与45 mL 7.5%的三氯乙酸溶液混合并匀浆2 min，在-4 ℃条件下抽提30 min，随后在10 000 r/min，4 ℃条件下离心20 min，过滤.取5 mL滤液和5 mL 0.02 mol/L TBA溶液，混匀并于90 ℃水浴锅中反应40 min，冷却至室温，在532 nm波长处测定吸光度值.

1.6 游离氨基酸测定

游离氨基酸组成及质量分数采用全自动氨基酸分析仪测定，样品处理方法如下：精确取0.3 g毛虾粉末样品与30 mL 1%磺基水杨酸混合，在8 000 r/min, 4 ℃下离心10 min，取2 mL上清液经0.22 μm水系膜过滤后通过氨基酸自动分析仪测定.氨基酸组成分析参照GB/T 5009.124—2003.各游离氨基酸对毛虾滋味的贡献采用呈味强度值(TAV)法分析，TAV是各呈味物质在样品中的质量分数与它对应的味道阈值之比[10]，通常认为TAV>1时，该物质对样品的滋味有着显著影响.

1.7 固相微萃取-气相-质谱(SPME-GC-MS)条件

SPME萃取条件：75 μm Car/PDMS萃取头，60 ℃吸附45 min，吸附后于250 ℃解吸5 min.

GC条件：DB-5 MS弹性毛细管柱(60 m×0.32 mm×1 μm)，不分流模式；起始温度40 ℃，以4 ℃/min升至100 ℃，以3 ℃/min升至155 ℃，以15 ℃/min升至240 ℃，保留1 min；载气为氦气，流量1.2 mL/min；进样口温度240 ℃.

MS条件：电子轰击离子源，电子能量70 eV，离子源温度220 ℃，传输线温度240 ℃，质量扫描范围35～450 Da.

定量方法：内标物为2, 4, 6-三甲基吡啶(Three methyl pyridine，TMP)，准确称取0.05 g TMP溶解于5 mL的甲醇中得到10 mg/mL的TMP标准母液.将10 μL的TMP工作液加入到(3±0.01) g毛虾样品中，立即密封进行毛虾样品的萃取.

通过计算待测挥发物与TMP峰面积的比值来求得挥发性化合物的质量分数(假定各挥发物的绝对校正因子1.0).每个样品中挥发性化合物质量分数的计算公式为

挥发物质量分数=

2 结果与分析

2.1 干燥温度、物料载量和辐射距离对色差的影响

图1为红外-热风耦合干燥温度、物料载量和辐射距离对毛虾干燥样品色差的影响.由图1可知：红外-热风耦合干燥后的毛虾与鲜样相比，L*值、b*值和a*值都有增大，毛虾变亮、变红、变黄.L*值的增大主要由干燥后水分大幅减少导致[11]；胡萝卜素蛋白变性释放出虾青素[12]，干燥后虾青素存在浓缩效应[13]，β-胡萝卜素浓度增大[14]，PPO产生的酶促褐变以及美拉德反应[15]都会造成毛虾干燥后a*值增大；而美拉德反应、棕色色素的形成以及类胡萝卜素的浓缩效应[16]则会导致b*值增大.

由温度对毛虾红外-热风耦合干燥色差的影响可知：4 个温度梯度下L*值无显著变化(P>0.05)，50，60，70 ℃时b*值无显著性变化(P>0.05)；80 ℃时b*值显著增大(P<0.05)；60 ℃时有较大的L*值和a*值，且b*值较小.由物料载量对毛虾红外-热风耦合干燥色差的影响可知：4 个载量梯度下a*值无显著性变化(P>0.05)，载量为1.5 kg/m2时，L*值较大，b*值较小.由辐射距离对毛虾红外-热风耦合干燥色差的影响可知：4 个辐射距离梯度下，b*值无显著性变化(P>0.05)，辐射距离为15 cm时，L*值最大，虽然a*值较辐射距离为25 cm时小，但其距离小，所以能量利用率高.综上，可选择干燥温度60 ℃、物料载量1.5 kg/m2和辐射距离15 cm为适宜的干燥条件.

2.2 干燥温度、物料载量和辐射距离对TBA值的影响

脂肪氧化通常会引起水产品的气味、质地和颜色等改变[17].TBA值是广泛用于评价水产品脂肪氧化程度的指标.图2为红外-热风耦合干燥温度、物料载量和辐射距离对毛虾干燥终点TBA值的影响.

图1 干燥温度、物料载量和辐射距离对色差的影响Fig.1 Effect of drying temperatures, material loads and radiation distances on color change

由图2可知：60 ℃时毛虾干燥终点TBA值为(0.208±0.003) mg/kg，显著性低于其他三个温度下毛虾终点的TBA值(P<0.05)；70 ℃时毛虾干燥终点TBA值略高于80 ℃时，根据先前毛虾干燥特性试验得出，到达干燥终点70 ℃需要48 min，而80 ℃只需要35 min，此时干燥时间对毛虾干燥终点TBA值起着主要的影响，较长的干燥时间导致了较大的TBA值.由物料载量对毛虾干燥终点TBA值可知：物料载量为1.0 kg/m2时TBA值最小，为(0.271±0.002) mg/kg，与物料载量1.5 kg/m2时的TBA值无显著性差异(P>0.05)；物料载量为2.0 kg/m2时，毛虾干燥终点TBA值最大，且显著性大于前两个物料载量下毛虾的TBA值(P<0.05).由辐射距离对毛虾干燥终点TBA值可知：辐射距离为15，20 cm时，毛虾干燥终点TBA值较小，显著性小于辐射距离为10，25 cm时毛虾干燥终点的TBA值(P>0.05).辐射距离为10 cm时，毛虾接收到的红外辐射能较大，导致毛虾干燥终点TBA值较大；辐射距离为25 cm时，毛虾干燥至终点耗时较长，导致毛虾干燥终点TBA值较大.综上，依据TBA值以及上述的色差值，选取毛虾红外-热风耦合干燥的最适条件为干燥温度60 ℃、物料载量1.5 kg/m2和辐射距离15 cm.

(a) 干燥温度对TBA值的影响

(b) 物料载量对TBA值的影响

(c) 辐射距离对TBA值的影响图2 干燥温度、物料载量和辐射距离对TBA值的影响Fig.2 Effect of drying temperatures， material loads and radiation distances on TBA value

2.3 干燥温度对毛虾游离氨基酸质量分数的影响

甲壳类水产食品的滋味物质与游离氨基酸的质量分数、呈味特性和其味道的鲜美程度有密切关系.从表1可知：鲜样及经50，60，70，80 ℃干燥后毛虾中总游离氨基酸质量分数分别为3.267，12.487，11.993，11.671，10.505 mg/g.鲜样中质量分数较高的游离氨基酸分别为精氨酸、甘氨酸、赖氨酸和异亮氨酸，谷氨酸质量分数较低，这与Higgins等[18]测定甲壳纲动物中游离氨基酸质量分数结果相一致.干燥后质量分数较多的游离氨基酸分别为精氨酸、丙氨酸、甘氨酸和谷氨酸，其中丙氨酸、甘氨酸和谷氨酸都呈鲜味[19].干燥后因水分质量分数大幅下降，毛虾总游离氨基酸质量分数和各游离氨基酸质量分数都大大增加.从干燥前后各游离氨基酸质量比分析，精氨酸、赖氨酸和异亮氨酸减少幅度较大，丙氨酸、谷氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸和组氨酸增加幅度较大；且鲜样中未测出半胱氨酸质量分数，这与陈婉君[20]对南极磷虾和南美白对虾游离氨基酸的分析结果相一致.

从干燥温度对毛虾各游离氨基酸质量分数影响结果可知，除天冬氨酸、组氨酸和赖氨酸，其余各游离氨基酸质量分数都随着温度的上升而下降；而组氨酸在经50～70 ℃干燥后的毛虾中质量分数微微上升，在经80 ℃干燥后的毛虾中质量分数骤降，组氨酸呈苦味，说明经80 ℃干燥后的毛虾苦味降低.干燥后毛虾中呈味氨基酸、必需氨基酸质量分数随温度的上升而均下降，说明高温会降低毛虾干制品的滋味和营养价值.

表2为干燥温度对毛虾游离氨基酸呈味特性、呈味阈值和呈味强度值的影响.TAV值越大，呈味作用越显著，对滋味的贡献越大.毛虾鲜样中只有精氨酸TAV>1，干燥后的毛虾中精氨酸、谷氨酸、丙氨酸、缬氨酸、蛋氨酸和组氨酸TAV>1.天然精氨酸以L型存在，是一种苦味氨基酸，也是半必需氨基酸，有增加呈味复杂性和提高鲜度的作用[22]，谷氨酸和丙氨酸分别呈鲜味和甜味，而缬氨酸、甲硫氨酸和组氨酸呈苦味.可见，整体上干燥后的毛虾比鲜样味道更鲜美.随着温度的升高，呈味贡献最大的精氨酸、谷氨酸、丙氨酸、缬氨酸、甲硫氨酸和组氨酸TAV都降低，其中组氨酸在80 ℃时TAV降到了0.666，呈味贡献大大减小，所以经80 ℃干燥后的毛虾鲜味和甜味降低的同时苦味也有所减少.

2.4 干燥温度对毛虾挥发性风味物质的影响

采用SPME-GC-MS对不同干燥温度处理后的毛虾进行挥发性成分分析.表3为不同干燥温度条件下毛虾挥发性成分分析结果.

表1 干燥温度对毛虾游离氨基酸质量分数的影响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 温度对毛虾游离氨基酸呈味特性、呈味阈值和呈味强度值的影响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 不同温度毛虾挥发性成分分析结果Table 3 Volatile compounds of Acetes at different temperatures

续表3

续表3

测得鲜样以及经50，60，70，80 ℃干燥后毛虾的挥发性成分分别有19，54，54，55，48 种.毛虾干燥后挥发性成分的种类和质量分数都有显著增加，其中，烷烃类物质、醇类物质、含氮化合物和酯类增加比较明显.80 ℃干燥的毛虾生成了独有的挥发性物质，如3-(羟基-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，可见温度对毛虾的挥发性成分有很大影响.

在鲜样以及经50，60，70，80 ℃干燥后毛虾中萃取得到的碳氢类物质质量分别占挥发性物质总质量的14.27%，61.38%，34.93%，48.16%，32.38%.烷烃类物质赋予毛虾清香和甜香的气味，但通常烷烃类物质阈值较高，对整体风味的贡献很小，但支链烷烃例外[23].鲜样中的D-柠檬烯能赋予毛虾新鲜橙子香气及柠檬样香气.在4 个毛虾样品中还检出了3 种吡嗪类含氮化合物，分别为吡嗪、2, 6-二甲基吡嗪和2-乙基-3, 5-二甲基吡嗪，其中在经70 ℃干燥的毛虾中质量分数最高.吡嗪类化合物一般是脂质氧化产物参与美拉德反应的产物，具有烤香和肉香[24].醛类的阈值较低,能赋予食品清香、果香和坚果香的芳香特质，对风味的贡献较大[25].鲜样中挥发出来的的壬醛具有绿色植物般的清香[26].

3 结 论

结合色差和TBA值，干燥温度60 ℃、物料载量1.5 kg/m2和辐射距离15 cm可选为毛虾最适干燥条件.经50，60，70，80 ℃干燥后的毛虾中游离氨基酸质量分数分别增加了282%，267%，257%，222%，呈味贡献较大的有精氨酸、谷氨酸、丙氨酸、缬氨酸和蛋氨酸等.80 ℃时呈味氨基酸质量分数最小，但此时呈苦味的组氨酸TAV值降到了1以下.SPME-GC-MS分析得出，在鲜样和经50，60，70，80 ℃干燥后的毛虾中分别确定了19，54，54，55，48 种挥发性成分，干燥后烷烃类物质、醇类物质和含氮化合物质量分数增加明显，温度对毛虾的挥发性成分和质量分数影响较大.此研究结论可以为工厂化红外-热风耦合干燥毛虾提供理论支持.

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(责任编辑：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，浙江诸暨人，硕士研究生，研究方向为水产品加工，E-mail: 18767118568@163.com. 通信作者：张建友副教授，E-mail: zhjianyou@zjut.edu.cn.

TS254.4

A

1674-2214(2017)02-0121-08