红豆酸菜汤方便汤块冻干工艺研究

周继伟，潘 俊，吴昕怡，王瀚墨，朱志妍

(云南省农业科学院 农产品加工研究所，云南 昆明 650223)

红豆酸菜汤是我国云贵川三省乌蒙山区的一道具有地方特色的传统饮食，其主要原料为腌制酸菜和红豆.其中酸腌菜是以芥菜为主要原料的传统发酵食品，因其具有独特的风味而得以广泛应用[1-2]，是制作酸菜鱼底料、汤料、蘸水等调味料的重要原料之一[3-4].而红豆则是一种高蛋白质、低脂肪、富含膳食纤维、多种维生素、微量元素、皂角苷等营养成分，以及黄酮、多酚等活性成分的传统食用杂豆，其具有利水消肿、健脾止泻、调节血压和血糖、预防肝硬化、结石等功能[5-7].红豆酸菜汤淘洗干净的红豆熬煮至豆软汤稠后，加入炒香后的腌酸菜制成，其成品后酸菜酸脆爽口，红豆软糯香甜，汤味酸辣开胃，深受人们的喜爱.随着生活节奏的加快和消费者对方便食品的需求不断提升，红豆汤煮制耗费时间长、腌酸菜

风味易流失等问题已阻碍了红豆酸菜汤作为云南特色食品在市场上的进一步推广，因此亟需开发兼具营养丰富、原色原味、方便快捷等特点的便携方便食品.

干燥是方便食品制造的一种常见方法，由于食品在干燥过程中，其颜色、风味、质地、水分活度、营养物质及挥发性物质保留易受到影响[8]，真空冷冻干燥技术可以克服传统干燥方法中的大部分缺点，由于干燥环境温度和氧气含量较低，特别适合生产营养成分和功能成分丰富的产品[9-10]，该技术可最大限度减少产品体积、保留营养和活性物质，目前已广泛应用于方便食品中[11-12].本研究利用真空冷冻干燥技术开发营养丰富、风味独特、复水性好的红豆酸菜汤汤块，既能为该食品未来的工业化、商品化生产提供一定的科学依据，又可为云南特色传统食品探索新的加工途径.

1 实验部分

1.1 材料与仪器试剂

1.1.1 实验材料

昆明德和罐头食品有限责任公司生产的云腿红豆罐头(配料：红腰豆、猪肉汤、火腿汤、猪油、云腿、食用盐、味精、白砂糖和香辛料)；弥渡县建林绿色食品有限公司生产的酸腌菜(配料：青菜、辣椒、姜，食用盐，香辛料，谷氨酸钠、冰乙酸、乳酸、D-异抗坏血酸钠，山梨酸钾和安赛蜜)；河南万邦实业有限公司生产的食品级麦芽糊精；纯水.

1.1.2 仪器与试剂

JY3001型电子天平，上海浦春计量仪器有限公司；EXceed-ad-50型纯水机，成都唐氏康宁科技发展有限公司；C21-RT2160型电磁炉，广东美的生活电器制造有限公司；T18型分散机，德国IKA艾卡中国上海分公司；DW-86L500 型立式超低温冰箱，澳柯玛股份有限公司；MCH-87D型数字万用表，深圳市美创仪器仪表有限公司；GLZ-3B型真空冷冻干燥机，上海浦东冷冻干燥设备有限公司；SY3200-T型超声波清洗机，上海声源超声仪器设备有限公司；CH-A600型真空充氮包装机，利川市昶坤机械设备有限公司.

甲醇、抗坏血酸为分析纯，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)为分析纯，上海麦克林生化科技有限公司.

1.2 工艺流程

1.2.1 红豆酸菜汤制作工艺流程

红豆罐头→滤液加水煮沸→加入红豆固形物和酸腌菜→再次煮沸→加入麦芽糊精水浊液→煮沸 10 min→冷却→成品.

1.2.2 红豆酸菜汤方便汤块制作工艺流程

红豆酸菜汤成品→倒入冻干盘→预冻→真空冷冻干燥→分割→充氮包装→成品.

1.3 操作要点

1.3.1 红豆酸菜汤的制作

将红豆罐头过滤，分成红豆固形物和滤液2部分.称量红豆固形物的重量.称取红豆固形物同等重量的酸腌菜及其重量10倍的纯水，加入滤液中，煮沸.加入红豆固形物和酸腌菜，搅拌均匀后再次煮沸.按比例将麦芽糊精用2倍重量纯水调成水浊液，加入沸汤.继续搅拌至再次沸腾后，保持 10 min.倒出，冷却至室温，即得成品.

1.3.2 红豆酸菜汤方便汤块的制作

将制备好的红豆酸菜汤倒入冻干盘中，待其自行流平后平稳放入低温冰箱中进行预冻.待其达到预冻温度后再在该温度下放置 6 h.取出后放入已提前开机预冷的冻干机(预冷温度为预冻温度)物料仓中，设定冻干终点温度、真空度后开始真空冷冻干燥.当物料温度达到设定冻干终点温度后保持 3 h.冻干结束，将冻干好的红豆酸菜汤取出.在室温，空气湿度≤10%的环境下，将冻干好的红豆酸菜汤分割成 4.5 cm×4.5 cm 的方便汤块，充氮包装，即得成品.

1.4 试验设计

1.4.1 不同用量比例麦芽糊精对红豆酸菜汤感官品质的影响

为了得到风味正宗、口感良好的红豆酸菜汤方便汤块，采用单因素试验考察配方中麦芽糊精因素对红豆酸菜汤方便汤块感官品质的影响.按照上述的工艺流程，通过感官评价红豆酸菜汤方便汤块及其复原汤，探究红豆酸菜汤中麦芽糊精的用量比例，参考表1.

表1 麦芽糊精在红豆酸菜汤中的用量比例

1.4.2 共晶点测定及预冻温度

共晶点的测点参考曹峰[13]所用的电阻法：将塑料器皿盛放的红豆酸菜汤放入低温冰箱中冻结，并使用数字万用表作为电阻计持续测量在冻结过程中的电阻变化.随着温度的逐步下降，当电阻值达到无穷大时测得的温度即为该物料的共晶点温度.在共晶点基础上下调 5 ℃ 作为预冻温度.

1.4.3 真空冷冻干燥单因素试验

确定红豆酸菜汤中麦芽糊精的最佳用量比例后，对真空冷冻干燥工艺进行单因素试验，分析冻干真空度范围(20、65、110、155、200 Pa)，冻干预设终点温度(45、50、55、60、65 ℃)，物料厚度(10、15、20、25、30 mm)，红豆酸菜汤方便汤块及其复原汤感官评价的影响.

1.4.4 响应面法优化红豆酸菜汤方便汤块冻干工艺

在单因素试验的基础上，对真空冷冻干燥红豆酸菜汤方便汤块的工艺参数进一步优化，并以感官评价评分为响应值，使用Design-Expert.10软件对冻干真空度范围,Pa(A)、冻干预设终点温度,℃(B)、物料厚度,mm(C)进行3个因素的优化，以Box-behnken进行3因素3水平响应面试验.

Box-behnken试验因素与水平设计见表2.

表2 Box-behnken试验因素与水平设计

1.4.5 感官评价方法

由云南省农业科学院农产品加工研究所感官评价研究小组10位成员根据设计的质感(10分)、色泽(20分)、香味(30分)以及口感(40分)等感官质量指标对真空冷冻干燥红豆酸菜汤方便汤块及其复原汤进行评分.

真空冷冻干燥红豆酸菜汤方便汤块及其复原汤感官评分标准见表3.

表3 真空冷冻干燥红豆酸菜汤方便汤块及其复原汤感官评分标准

2 结果与讨论

2.1 不同浓度麦芽糊精增稠剂对红豆酸菜汤感官品质的影响

麦芽糊精是应用较为广泛的食品增稠剂，其具有流动性好，无异味，溶解性能好，吸湿性低，不结团，不掩盖其他原料的风味和香味的特点，可以起到很好的载体作用，增加产品溶解性，改善产品组织结构[14].麦芽糊精作为食品配料主要起到对红豆酸菜汤进行增稠和润滑的作用，也在最终的红豆酸菜汤方便汤块成品中起到了填充浓缩汤块，构筑冻干支架的作用.但同时添加的麦芽糊精也不宜过少或过多，过少起不到作用，过多则会在一定程度上影响冻干过程的时间，以及最终成品的口感和溶解时间.

研究表明，麦芽糊精的添加量对黏度值的影响不大[15]，随着麦芽糊精添加量的增大，溶解时间先减小后部分呈较小程度的增大，该结果与王海鸥等[16]研究结果具有相同趋势.在15 %添加比例时，溶解时间最短，效果最好，为 45.0 s.添加量为20%，10%时效果次之，分别为51.0和 52.5 s，说明在此条件下溶解性提高.综合考虑汤块的强度和感官评价的结果，最终确定15 %浓度作为麦芽糊精的添加量.

2.2 共晶点测定及预冻温度

物料预冻的最终温度直接影响冻干后物料的结构和品质，其以物料中水分全部冻结时的温度，即共晶点作为依据，一般预冻温度要比低于物料理论共晶点低5～10 ℃[17-18].经电阻法测得红豆酸菜汤的共晶点温度为 -40.7 ℃，测定 201 min 达到共晶点，而预冻温度则应低于 -40.7 ℃，结合低温冰箱的实际功率，确定预冻温度为 -46 ℃，预冻时间为 6 h.

2.3 真空冷冻干燥实验

2.3.1 真空冷冻干燥单因素实验

1) 不同冻干真空度对红豆酸菜汤方便汤块复原汁感官品质的影响

在预冻温度 -46 ℃、预设冻干终点温度 55 ℃、物料厚度 20 mm 的条件下，设定冻干真空度分别为(20、65、110、155、200 Pa)；设定冻干真空度的变化会对红豆酸菜汤方便汤块的感官评分呈不同的影响趋势，当真空度为20～65 Pa 时，感官评分呈逐渐上升趋势，在65～200 Pa 时，感官评分呈下降趋势.这是由于当真空度超过适宜范围时，对冻干品品质造成一定的破坏.因此选择设定冻干真空度在20、65和 110 Pa 进行响应面优化试验.

冻干真空度对红豆酸菜汤方便汤块复原汁感官品质的影响见图1.

图1 冻干真空度对红豆酸菜汤方便汤块复原汁感官品质的影响

2) 不同预设终点温度对红豆酸菜汤方便汤块复原汁感官品质的影响

在预冻温度 -46 ℃、设定冻干真空度 110 Pa、物料厚度 20 mm 的条件下，设定终点温度度分别为(45、50、55、60、65 ℃).干燥速率随着加热板温度的升高而升高，温度越高，干燥效果越好[19].但随着预设终点温度的升高却对红豆酸菜汤方便汤块评分呈不同的影响趋势，当预设终点温度为45～55 ℃ 时，感官评分呈上升趋势，在55～60 ℃ 时，感官评分趋于稳定，当预设终点温度达到 65 ℃ 开始下降.这是由于当预设终点温度较高时，红豆酸菜汤方便汤块表面会开始变硬影响复水速率，同时会加强汤块的美拉德反应出现轻微的焦煳味.因此选择设定冻干终点温度在20、65和 110 Pa 进行响应面优化试验.

预设终点温度对红豆酸菜汤方便汤块复原汁感官品质的影响见图2.

图2 预设终点温度对红豆酸菜汤方便汤块复原汁感官品质的影响

3) 不同物料厚度对红豆酸菜汤方便汤块复原汁感官品质的影响

在预冻温度 -46 ℃、设定冻干真空度 110 Pa、设定终点温度 55 ℃ 的条件下，设定物料厚度分别为(10、15、20、25、30 mm).随着物料厚度的增加，在10～15 mm 期间，感官评分呈上升趋势，在15～25 mm 期间，感官评分趋于稳定，当物料厚度进一步增加达到 30 mm 开始下降.这主要是由于厚度越小越有利于冻干，当物料厚度过厚，则干燥效率开始降低[20]，因此选择物料厚度为15，20和 25 mm 进行响应面优化试验.

物料厚度对红豆酸菜汤方便汤块复原汁感官品质的影响见图3.

图3 物料厚度对红豆酸菜汤方便汤块复原汁感官品质的影响

2.3.2 响应面法优化红豆酸菜汤方便汤块冻干工艺

1) 响应面设计结果及方差分析

响应面试验方案及结果见表4，方差分析结果见表5.

表4 响应面试验方案及结果

表5 方差分析结果

根据Box-behnken试验要求，对试验所的结果做2次多项式拟合与方差分析，最终由软件分析得到对冻干真空度、冻干预设终点温度、物料厚度对红豆酸菜汤方便汤块感官评分的拟合公式：

感官评分=88.78+1.08A-0.42B+4.40C+0.52AB-0.38AC-0.43BC-2.97A2-1.03B2+1.17C2.

由表5可知，该模型p值为 0.000 8，小于0.01，差异极显著，失拟项p值为 0.981 0，大于0.05，失拟项差异不显著，说明模型的拟合度很好，接近实际情况，模型可靠.模型的决定系数R2=95.20%，矫正系数AdjR2=89.04%，说明预测值与实际值之间具有一致性，故此模型可对红豆酸菜汤方便汤块感官评分进行分析和预测.

由表5可知，真空度(A)影响为显著，物料厚度(C)影响为极显著，说明这2个因素对红豆酸菜汤方便汤块感官评分的影响较大，同时各参数间对红豆酸菜汤方便汤块感官评分交互作用影响不显著.从单因素影响来看，对红豆酸菜汤方便汤块感官评分的影响顺序为设定物料厚度因素(C)> 冻干真空度因素(A)>设定终点温度因素(B).

2) 响应面分析

响应面图和等高线图可反应各因素对响应值的影响[21].响应面越陡，则两因素交互作用越显著；等高线图形成的椭圆形2个焦点距离越远则两因素互作用越显著.

冻干红豆酸菜汤方便汤块的响应面图及等高线图见图4.

由图4A进行比较可知，感官评分随真空度和终点温度的增加均分别呈现先升高后降低的趋势，响应面相对平缓，等高线呈圆环状；对图4B进行比较可知，随真空度增加，感官评分变化不显著，而物料厚度增加，感官评分变化明显，响应面呈倾斜状；对图4C进行比较可知，随终点温度增加，感官评分变化不显著，而随着物料厚度增加，感官评分变化显著，响应面有倾斜度.

图4 冻干红豆酸菜汤方便汤块的响应面图及等高线图

3) 最佳配方及验证实验

应用Desing-Expert 10软件对二次多项式回归方程进行计算，确定最佳配方参数为冻干真空度 72 Pa、设定终点温度 50.33 ℃，物料厚度 19.22 mm，感官评分预测值为93.14分.对优化后的红豆酸菜汤方便汤块进行冻干实验.为方便后期实际生产，对模型预测所得的最佳工艺进行了适当调整，最佳工艺条件为： 冻干真空度 110 Pa、终点温度度 55 ℃，物料厚度分别为 20 mm，得到感官评分为94分，与预测值接近，差异不显著，说明该工艺可行.

3 结语

本研究以云南传统酸腌菜及红豆为主要原料，感官评价为评价指标，通过响应面优化分析确定了红豆酸菜汤方便汤块的最佳冻干工艺，即:物料厚度 3 mm、真空度 20 Pa、冷冻干燥时间 6 h、预冻温度 -46 ℃.该工艺所形成的汤块产品性能相对稳定、感官品质优良、风味独特、复水性好，具有一定的工业化、商品化生产应用前景，为云南特色地方食品探索了新的可发展加工途径.