不同干燥方式对低盐腌制鲍鱼复水及品质特性的影响

2024-05-12王舒娴林端权曹敏杰孙乐常

食品工业科技 2024年10期

王舒娴，杜瀚，林端权，翁凌,3,4，曹敏杰,3,4，孙乐常,3,4,*

（1.集美大学海洋食品与生物工程学院，福建厦门 361021；2.爱尔兰农业部农业与食品发展局Teagasc 食品研究中心，爱尔兰科克 999014；3.水产品深加工技术国家地方联合工程中心，福建厦门 361021；4.海洋食品精深加工关键技术省部共建协同创新中心，大连工业大学，辽宁大连 116034）

鲍鱼属于软体动物门鲍鱼科，因其美味、营养丰富而被誉为“八珍之首”。随着养殖技术的不断提升，我国鲍鱼产量逐渐增长，2022 年达到22.8 万吨，其中福建鲍鱼产量占全国的80%[1]。由于鲍鱼易受到微生物或是酶的影响而发生腐败变质，不利于常温保存，因此常被加工成冻鲍、鲍鱼罐头、干鲍等制品。其中干制鲍鱼不仅方便储存运输，还具有独特的风味，是当前鲍鱼精深加工领域的研究热点。目前食品主要的干燥方式有：热风干燥、真空冷冻干燥、冷风干燥等。研究表明，使用非热预处理或热处理后再进行干燥，可在一定程度上提高干燥效率和干制品的复水性[2]，如非热预处理手段中的食盐腌制，可以通过利用细胞内外的渗透压促使水分迁移，从而影响原料的干燥效率[3-4]。梁加越等[5]使用非热预处理和热处理联合的手段比较了不同的食盐腌制浓度（5.0%、7.5%、12.5%和15.0%腌制24 h）和不同热处理温度对真空冷冻干燥鲍鱼品质的影响，发现盐腌浓度为7.5%、预处理温度为60 ℃的干鲍品质最佳，其硬度和咀嚼性最小，弹性和内聚性最大。贾真等[6]先使用3%～6%的盐腌浓度和80～100 ℃的水处理鲍鱼，再研究不同干燥方式（热风干燥、冷风干燥、过热蒸汽干燥和联合干燥）对其品质的影响，指出复水后联合干燥鲍鱼的复水性低于热风干燥。当前鲍鱼干燥的前处理均使用了较高浓度（≥3%）的食盐进行腌制，而过量盐的摄入对人体健康具有潜在的危害[7]。迄今为止，国内外相关研究多集中于比较不同干燥方式对高盐浓度腌制鲍鱼复水后的微观结构与复水特性的影响，关于不同干燥方式对低盐腌制鲍鱼品质的影响则鲜有报道。

本研究利用低盐腌制和热处理对鲍鱼进行处理，通过热风干燥、冷风干燥与真空冷冻干燥三种处理方式，分析复水过程及复水后的鲍鱼品质变化及其影响因素，旨在为低盐腌制鲍鱼干燥加工提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

活皱纹盘鲍（Haliotis discus hannaiIno）约50 g 每只，购于福建省厦门市夏商水产品批发市场；考马斯亮蓝R-250 美国Bio-Rad 公司；盐酸、氢氧化钠、二甲苯、无水乙醇等国产分析纯试剂。

Alpha 1-4 LDplus 冷冻干燥机德国Christ 公司；HD-100T 干燥箱中国海达国际有限公司；PT-2100 组织捣碎机瑞士Kinematica 公司；SW23 振荡恒温水浴锅中国背景优莱博技术有限公司；Avanti JA-10 高速冷冻离心机美国Beckman 公司；Phenom Pro 扫描电子显微镜荷兰Phenom-World Pr 公司；LA8080 氨基酸自动分析仪日本株式会社日立高新技术科学；MesoMR 核磁共振分析与成像系统上海纽迈电子科技有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 不同干鲍的制备参照高昕等[8]的方法，略作修改。将鲍鱼去壳洗净后在冰2% NaCl 溶液中浸渍24 h，取出煮沸2 min，随后将鲍鱼置于冰水中浸泡2 h。沥干水分后分为三组以如下方式干燥。冷冻干燥（FD）：真空冷冻干燥的程序为-25～35 ℃连续升温，共运行36 h。冷风干燥（CAD）：冷风干燥，风速为0.2 m/s,湿度为60%，温度为15 ℃。热风干燥（HAD）：热风干燥，风速为0.2 m/s，湿度为60%，温度为45 ℃。三种干燥方式直到干基含水率为12%±1%停止干燥。

1.2.2 不同干鲍的复水将干鲍浸泡在冰水中，并在复水期间（0～72 h）间隔6 h 测定质量和体积（使用排水法）并拍照记录，每次取出均更换冰水，待复水完成时测定色差、质构、游离氨基酸含量，并采用组织学染色、扫描电子显微镜、LF-NMR（低场核磁共振）以及MRI（磁共振成像）进行进一步分析。

1.2.3 质量、体积以及复水率的计算样品质量与体积参考方法1.2.2，使用电子秤与排水法测定。复水率：使用复水完成时（72 h）的干鲍质量与干鲍的初始（0 h）质量进行计算，计算公式如下[9]。

式中：mt为干鲍复水后的质量，g；m 为干鲍的质量，g。

1.2.4 LF-NMR 和MRI 分析参照Zhang 等[9]的方法，并适当修改。进行LF-NMR 和MRI 的参数设定如下：32±0.02 ℃、质子共振频率为20 Hz。将样品转移至硅胶管中，用40 mm 射频线圈采集Carr-Purcell-Meiboom-Gill（CPMG）衰减信号，90 和180脉冲（即P1 和P2）的长度分别为8.52 和16.00 μs。采样点数（TD）为80026，回波时间（TE）为0.20 ms。2000 个回波（NE）的日期作为四次扫描重复获得。

1.2.5 色差的测定参照Zhang 等[9]的方法，记录L*、a*、b*，其中L*表示亮度，a*和b*分别表示从红色到绿色和从黄色到蓝色的变化。对每个样品重复测定20 次，取平均值。

1.2.6 游离氨基酸的测定参照Liu 等[10]的方法，略作修改。首先配制三氯乙酸溶液，称取20 g 三氯乙酸（TCA），加入100 mL 水混匀备用。称取2.5 g样品加入20 mL 三氯乙酸溶液进行匀浆，使用滤纸过滤后将滤液进行离心15 min（条件设置为10000×g，4 ℃）。取上清液进行如下操作：分别向C18 预处理柱加入5 mL 甲醇和5 mL 水进行激活，再加入2.5 mL 样品和1.5 mL 0.02 mol/L 盐酸。通过色谱柱后，用0.02 mol/L 盐酸将样品稀释至5 mL，使用0.45 μmol/L 滤膜过滤后进行色谱分析（色谱柱：磺酸阳离子树脂分离柱；波长：570 nm 和440 nm；进样量：20 μL；反应温度：135±5 ℃）。

1.2.7 质构特性的测定参照Zhang 等[9]的方法，并适当修改。使用质构仪测量复水后鲍鱼的硬度、弹性、咀嚼性和粘聚力，参数设置如下：P/36R 圆柱形探头，测试速度0.1 mm/s，形变量50%。每个样品测定三次。

1.2.8 组织学染色与扫描电镜组织学染色：参照董秀芳等[11]的方法，略作修改。首先进行脱蜡，依次使用二甲苯和无水乙醇浸泡切片，最后用自来水洗涤。再进行染色，取9 mL 染料溶液B，加入1 mL 染料溶液A 混合，1 min 后快速洗涤再快速脱水。最后将切片放入二甲苯中，进行中性胶封、显微镜检查、图像采集和分析。每个样品测定三次。

扫描电镜：参照Wang 等[12]的方法。将样品切成小块，在含磷酸盐的2.5%戊二醛溶液（0.1 mol/L，pH7.3）中固定24 h，用含磷酸盐的缓冲液（0.1 mol/L，pH7.3）冲洗三次（每次10 min），然后分别用50%～100%乙醇进行梯度脱水（脱水一次后加入10%乙醇继续脱水）。取出样品并干燥48 h，然后镀金和观察。

1.3 数据处理

数据表示为三个独立实验的平均值±标准差（SD）。统计数据使用Excel 2019 软件和SPSS 20.0 进行方差分析以及相关性分析。采用单因素方差分析（ANOVA）和Duncan 多重检验方法比较各组之间的差异，P＜0.05 表示具有显著性差异。

2 结果与分析

2.1 不同干燥方式对鲍鱼复水过程质量体积与复水率的影响

如图1 所示，随着复水的进行，三种干鲍都发生不同程度的吸水膨胀，在复水初期，真空冷冻干鲍的体积大于冷风干鲍和热风干鲍，在复水完成时[13]，真空冷冻干鲍、冷风干鲍和热风干鲍的体积相差不大，但真空冷冻干鲍的体积变化小于冷风干鲍和热风干鲍。本研究中使用冰水复水的原因如下：在复水过程中，水温的高低会明显影响复水的快慢，使用0～4 ℃的冰水复水能有效避免水温变动引起的实验数值上的偏差；低温复水也能有效防止温度带来的蛋白质变性或降解等问题；使用冰水复水能有效避免长时间的复水过程中腐败菌的生长繁殖。如图2 所示，在复水初期（0～6 h），三种干鲍的质量和体积急剧增加，其中真空冷冻干鲍复水最快，显著快于冷风干鲍和热风干鲍，在复水中后期（6～72 h），三种干鲍的质量和体积缓慢增加，增速变慢，渐渐趋于平缓。真空冷冻干鲍复水前的质量（0 h）为干燥前鲍鱼的20%，略低于冷风干鲍（25%）和热风干鲍（23%），表明真空干燥脱除水分的效果更好。在复水结束时，真空冷冻干鲍的质量变为复水前的3.79 倍，高于冷风干鲍（2.96 倍）和热风干鲍（3.18 倍）；另一方面，真空冷冻干鲍复水前（0 h）的体积为干燥前（新鲜鲍鱼）的26%，冷风干鲍和热风干鲍分别为19%和16%。在复水结束时，真空冷冻干鲍的体积变为复水前的2.72 倍，而小于冷风干鲍（3.50 倍）和热风干鲍（3.71 倍）。

图2 不同干鲍在复水过程中的质量（A）与体积变化（B）Fig.2 Mass (A) and volume change (B) of different dried abalone during rehydration process

真空冷冻干鲍在复水初期复水较快的原因是真空冷冻干燥使鲍鱼内的水分升华，原位置形成疏松的多孔结构，在复水初期吸收水分的速度较快[14]。真空冷冻干鲍的质量变化大于冷风干鲍和热风干鲍，同时真空冷冻干鲍的体积变化小于冷风干鲍和热风干鲍，原因是鲍鱼在冷风干燥和热风干燥过程中，水分在不断蒸发流失，细胞逐渐失水引起原生质体收缩，孔隙结构在毛细应力作用下发生卷曲变形或收缩，因此引起体积收缩[15]；而真空冷冻干燥的水分直接从固态升华变成气态，因此能极大地保留物料的初始形态[16]，形态上的不同造成了最终质量变化和体积变化的不同。

干鲍样品的复水率是判断品质变化的重要指标[9]。由表1 可知，真空冷冻干鲍、冷风干鲍和热风干鲍的复水率分别为278.73%、195.92%与218.08%（表1）。真空冷冻干鲍的复水率显著高于其他两种干鲍（P＜0.05），这可能是由于真空冷冻干燥过程肌纤维细胞中的水分形成微小冰晶并快速升华，形成疏松的多孔结构，复水时的水分进入细胞的阻力变小，故复水率最高[17-18]。冷风干鲍由于内部肌肉具有纤维排列致密、孔隙小的特点，在复水时水分难以渗入，从而使得复水率最低[19]。在热风干燥过程中，样品在高温下吸收的热能较多，水分蒸发速度快于冷风干燥，其孔隙多于冷风干燥样品，这使得热风干燥样品的复水率高于冷风干鲍[20]。

表1 真空冷冻干鲍、冷风干鲍与热风干鲍复水后的复水率Table 1 Rehydration rate of vacuum freeze-dried abalone,coldair dried abalone and hot-air dried abalone after rehydration

2.2 不同干燥方式对鲍鱼复水过程LF-NMR 和MRI的影响

LF-NMR 所检测的弛豫时间T2反映组织的持水能力，网状结构越紧密，水结合能力越强，T2越短。T2同时也反映着样品中水的状态，三种水状态分别为：结合水（T21，0.1～10 ms）、不易流动水（T22，10～100 ms）和自由水（T23，100～1000 ms），相应的峰覆盖面积分别为A21、A22和A23，峰面积的大小和变化情况可以用于反应样品不同状态水的量以及水分迁移的变化情况[21-23]。如图3 所示，不同复水时间的干鲍中基本都存在着3 个组分峰，随着复水时间的增加，A22峰向右迁移，往长的弛豫时间移动。如图4 所示，结合水含量（A21）和自由水含量（A23）变化较小，而不易流动水含量（A22）随复水时间的增加而不断升高，表明复水过程主要是不易流动水的增加[24]。可以看出规律：随着复水时间的增加，不易流动水所在峰顶点横向弛豫时间（T22）与峰面积（A22）也在增加，这说明在复水过程中不易流动水束缚力减小，自由度增加，进入细胞的水快速向不易流动水方向转化，不易流动水含量增加。吴靖娜等[25]通过研究热风干燥、真空冷冻干燥、冷风干燥和真空干燥处理海马，发现在此复水过程中不易流动水含量随着时间的延长而增多。赖谱富等[26]用LF-NMR 比较不同干燥方式（热风干燥与真空冷冻干燥）制备的木瓜片的复水过程，指出复水过程中的不易流动水含量明显增加，结合水变化较小。综上所述，随着复水时间的增加，结合水含量变化不大，进入细胞的水可以快速转化为不易流动水，导致其含量增加。

图3 不同干燥方式鲍鱼在复水过程中的横向弛豫曲线Fig.3 Transverse relaxation curves of abalone under different drying methods during rehydration

图4 不同干燥方式鲍鱼在复水过程中的峰面积变化Fig.4 Peak area changes of abalone in different drying methods during rehydration

MRI 是依据不同位置的氢质子的共振频率不同，以此获得不同磁共振信号强度，通过空间编码技术将其转化成图像，进而研究样品内部的水分分布以及加工过程中的结构变化，其中红色代表高质子密度，蓝色代表低质子密度[27]。如图5 所示，0 h 时干鲍样品检测不到水信号，随着复水时间的增加，真空冷冻干鲍、冷风干鲍和热风干鲍的信号强度从边缘向内部增强，分别在72、48 以及24 h 后不再增强，表明复水基本完成，复水速度为真空冷冻干鲍＜冷风干鲍＜热风干鲍。0 h 时干鲍样品没有水信号，这表明干鲍中的水分很少，只有与大分子紧密结合的结合水，结合水的含量太少，信号强度太低未被检测到。

图5 不同干鲍在复水0～96 h 内的MRI 图像Fig.5 MRI images of different dry abalones in 0～96 h after rehydration

2.3 不同干燥方式对鲍鱼复水过程色差的影响

色差能直接影响样品的感官品质，使用色差仪能对样品的颜色差别进行分析，L*值表示的是亮度从黑色（0）到白色（100）的变化，a*值表示的是红色度从红色（100）到绿色（-80）的变化，b*值表示的是黄色度从黄色（100）到蓝色（-80）的变化[19]。如图6 所示，真空冷冻干鲍的L*为49.99，显著高于冷风干鲍和热风干鲍（分别为48.91 和48.97）（P＜0.05），真空冷冻干鲍的a*和b*值分别为-1.66 和5.34，冷风干鲍分别为-1.98 和4.98，热风干鲍分别为-1.49 和5.90。真空冷冻干鲍的L*值与冷风干鲍及热风干鲍有显著差别（P＜0.05），原因是在真空冷冻干燥过程中轻微的膨化作用使得鲍鱼皮上的色素被破坏，随着水分蒸发导致鲍鱼表面亮度变高。热风干鲍的a*和b*值略高于真空冷冻干鲍和冷风干鲍，可能是由于热风干燥的环境温度相对较高，鲍鱼肌肉蛋白质的氨基更容易与组织中的还原糖反应，从而产生更多的棕色[28]。冷风干鲍的a*和b*值最低，原因是在冷风干燥的过程中，鲍鱼干燥至最终含水量所耗费的时间较长，导致色素沉淀，颜色加深[19]。

图6 真空冷冻干鲍、冷风干鲍与热风干鲍复水后的色差Fig.6 Color difference of vacuum freeze-dried abalone,coldair dried abalone and hot-air dried abalone after rehydration

2.4 不同干燥方式对鲍鱼复水过程游离氨基酸的影响

水产动物的美味程度主要取决于肌肉中游离氨基酸的组成和含量，游离氨基酸大多是在氨肽酶的作用下将多肽和蛋白质水解产生[29]。根据不同的风味特点，研究者将游离氨基酸分为鲜味、甜味和苦味氨基酸，其中鲜味氨基酸包括Asp 和Glu，甜味氨基酸包括Gly、Ala、Ser、Pro 和Thr，苦味氨基酸包括Val、Met、Leu、Ile、Phe、His、Lys 和Arg[10]。通过计算发现，真空冷冻干鲍的鲜、甜、苦味氨基酸含量最低，分别为5.00、8.00 和35.70 mg/100 g；冷风干鲍分别为17.00、13.30 和94.80 mg/100 g；热风干鲍分别为18.70、14.10 和69.50 mg/100 g（表2）。真空冷冻干燥样品的游离氨基酸含量最低，可能是由于在真空冷冻干燥的低温低氧条件下，蛋白质的氧化以及内源性蛋白酶的活性受到了有效抑制，不易于游离氨基酸的产生[29]。冷风干燥与热风干燥样品的游离氨基酸含量相近，但热风干燥样品的鲜味和甜味氨基酸含量较高，表明热风干燥比冷风干燥样品更鲜甜。在热风干燥过程中，高温与空气中氧气的供给加速，鲍鱼内的蛋白质被氧化变性，可溶性蛋白含量下降，在降解过程中会分解为肽类与游离氨基酸，如肌肉组织被蛋白分解酶和氨基肽酶降解产生游离氨基酸，同时高温会使美拉德反应将呈味氨基酸大量释放，使样品更加鲜甜[29-31]。

表2 不同干鲍复水后的游离氨基酸含量（mg/100 g）Table 2 Free amino acid contents of different dried abalone after rehydration (mg/100 g)

2.5 不同干燥方式对鲍鱼复水过程质构特性的影响

鲍鱼的口感由其质构特性决定。不同的干燥方式对鲍鱼复水后的质地变化有不同的影响。三种干燥方式复水后的鲍鱼样品硬度和咀嚼性均有显著差异（表3），真空冷冻干鲍、冷风干鲍和热风干鲍的硬度分别为954.01、1091.85、1230.14 g；咀嚼性分别为708.58、801.62、920.02 g。三种干鲍复水后的硬度和咀嚼性存在显著差异，可能是因为在干燥过程中，不同的温度、传热速率和传热介质均会对鲍鱼内部组织造成不同程度的损伤，从而导致鲍鱼样品的质构出现差异[32]。真空冷冻干鲍复水后的硬度和咀嚼性均低于热风干鲍和冷风干鲍，这可能是由于在真空冷冻干燥的过程中水分升华，所占空间依旧保留，使得样品保持着原有形态，形成多孔结构，收缩程度较小，体积密度小，故硬度较小[14]。通过比较发现热风干燥对鲍鱼复水的影响最大，这可能是因为热风干燥过程中的热传递效率不高，表面水分蒸发的速度高于内部水分蒸发的速度，内部水分不能及时转移到表面，造成内外水分不均一的情况，表面形成了硬壳，从而影响了硬度和咀嚼性[14]。综合以上分析得出结论：热风干燥会使样品表面形成硬壳，肉质变硬；冷冻干燥会使样品保持原有形态，硬度较小。

表3 真空冷冻干鲍、冷风干鲍与热风干鲍复水后的质构特性Table 3 Texture characteristics of vacuum freeze-dried abalone,cold-air dried abalone and hot-air dried abalone after rehydration

2.6 不同干燥方式对鲍鱼复水过程组织学染色与扫描电镜的影响

采用Van Gieson 染色法对鲍鱼肌肉组织进行染色，其中红色部分（图7 中红色箭头所指的区域）为胶原纤维，黄色部分（图7 中除红色箭头所指以外的区域）为肌原纤维。如图7 所示，三种干鲍经复水后，肌原纤维纵横交错，有部分胶原纤维分散在其中。Porturas 等[33]研究了皱纹盘鲍不同肌肉部位的胶原蛋白含量和肌肉结构关系，也发现肌原纤维和胶原纤维的类似排列。真空冷冻干鲍结构较疏松，部分肌肉断裂，冷风干鲍和热风干鲍的结构较为致密，而真空冷冻干鲍的胶原纤维数量要多于冷风干鲍和热风干鲍。真空冷冻干鲍结构的致密程度小于冷风干鲍和热风干鲍，是因为在真空冷冻干燥过程中，水分子由固态直接升华为气态，高真空度同时也会让肌纤维发生断裂，使结构变得疏松[34]；而在冷风干燥过程中，较低的温度与较长的脱水时间使得样品肌肉细胞组织有足够时间收缩，导致肌原纤维间隙变小[35]；热风干燥过程中的温度促使水分蒸发速度加快，导致肌原纤维出现了变性和断裂等现象，使肌原纤维的结合变得更加紧密[36]。致密的纤维结构使冷风干鲍和热风干鲍的硬度较高，这与质构分析以及MRI 分析的结果一致。综上所述，真空冷冻干鲍的结构较为疏松，部分肌肉断裂，冷风干鲍和热风干鲍的结构较为致密；真空冷冻干鲍的胶原纤维要多于冷风干燥和热风干燥。

图7 不同干鲍经复水后的Van Gieson 组织染色Fig.7 Van Gieson tissue staining of different dried abalones after rehydration

干燥样品复水完成后的微观结构反映着复水能力[37]。图8 清晰显示了肌原纤维束和胶原结缔组织，其中真空冷冻干鲍的肌肉组织较疏松，具有较多的孔洞，冷风干鲍和热风干鲍的纤维组织较紧密、细长。真空冷冻干鲍的组织结构疏松是因为在真空冷冻干燥过程中水分直接升华，水分扩散速率远小于干燥速率，所占的空间依旧保留，保持着原有的形状，形成了多孔结构[38]。

图8 不同干鲍复水后的扫描电镜Fig.8 Scanning electron microscope of different dried abalone after rehydration

3 结论

本文探究了不同干燥方式（真空冷冻干燥、冷风干燥和热风干燥）对低盐腌制干鲍复水后品质的影响。结果表明，在复水过程中，三种干鲍水分含量的增加主要是不易流动水含量增加引起的。真空冷冻干鲍在复水初期的复水速度较快，复水率最高，但所耗时间最长。复水后样品的肌肉组织结构较为疏松多孔，硬度与咀嚼性最低。冷风干鲍复水率最低，硬度与咀嚼性较高，游离氨基酸含量最高。热风干鲍复水完成所耗费的时间最短，复水率较低，复水后的硬度与咀嚼性最高，但鲜味和甜味氨基酸含量最多。综上所述，不同干燥方式对干鲍的复水后品质产生了明显差异，真空冷冻干燥干鲍表现出较好的复水性能，而冷风干燥和热风干燥则具有特定的优缺点。本研究结果对于低盐腌制干鲍产品生产中选择合适的干燥方式提供了重要的理论参考。