半干鴨肉粒熱風與微波聯合干燥工藝研究

孫 卓 王勤志 滕建文 韋保耀

SUN Zhuo WANG Qin－zhi TENG Jian－wenWEI Bao－yao

（廣西大學輕工與食品工程學院，廣西 南寧 530004）

（College of Light Industry and Food Engineering，Guangxi University，Nanning，Guangxi 530004，China）

鴨肉營養價值高，可食用部分的蛋白質含量約為16%～25%，脂肪含量約為7.5%，且多為不飽和脂肪酸和低碳飽和脂肪酸。此外鴨肉還含有較高的B族維生素，VE，及鉀、鐵、銅、鋅等微量元素［1］。中國鴨肉產量居全球第一，但中國鴨肉深加工程度低，產品種類較少，存在大量原料無法消化，分割鴨銷售困難等問題。

因為鴨肉富含不飽和脂肪酸，干燥過程會對產品的風味、色澤、質構、貨架期等產品品質產生重要影響，所以選擇合適的干燥工藝十分重要。目前，干燥鴨肉產品，主要采用傳統的自然干燥和熱風干燥［2］，熱風干燥操作簡單、成本較低，但存在干燥時間長、表面易結皮、脂肪氧化程度高等問題。微波干燥是一種新型的干燥技術，具有干燥速度快、熱效率高、不破壞食品營養成分、兼具殺菌作用等優點，但成本較高［3，4］。熱風與微波聯合干燥不僅可縮短干燥時間，降低能耗，還可保證產品質量，成為近年來研究的熱點，國內外已有不少研究將其應用于水果［5，6］、蔬菜［7，8］和水產品［9，10］的干燥脫水。本試驗以單純熱風或微波干燥為對照，通過考察產品的色澤、質構和脂肪氧化狀況，對熱風－微波聯合干燥鴨肉粒進行了干燥工藝優化研究，為半干鴨肉休閑食品的開發提供一定參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

冷凍鴨胸肉：山東太合食品有限公司；

食鹽、白砂糖、白酒、味精、調和油、香料等：市售；

三氯乙酸：分析純，天津市北方天醫化學試劑廠；

2 －硫代巴比妥酸：分析純，廣東汕頭市西隴化工廠。

1.2 儀器與設備

電熱恒溫鼓風干燥箱：DHG－9146A型，上海精宏實驗設備有限公司；

微波爐：NN－S570 MFS型，上海松下微波爐有限公司；

電子天平：AL204型，上海梅特勒－托利多儀器公司；

色差儀：CM－3600d型，Konica Minolta日本儀器有限公司；

物性測定儀：TA.XTplus Texture Analyser型，英國Stable Micro System 公司；

可見分光光度計：722s型，上海精密科學儀器有限公司；

臺式低速自動平衡離心機：TD－6型，長沙平凡儀器儀表有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 半干鴨肉粒制備工藝

鴨胸肉→解凍、清洗、修整→切粒（20 mm×15 mm×15 mm）→調味→真空滾揉→干燥→焙烤→真空包裝→成品

1.3.2 干燥工藝 將預處理好的鴨肉粒先進行熱風干燥，再進行微波干燥，至樣品水分含量為（35±1）%時結束干燥。影響熱風－微波聯合干燥的因素有很多，如物料厚度、熱風溫度、熱風速度、轉換點含水量、微波功率等。考慮產品特性，在預試驗的基礎上選取影響較顯著的3個因素：熱風溫度、物料轉換點含水量、微波質量比功率為試驗因素，以鴨肉粒品質指標和干燥速度為評價指標，進行正交試驗，因素水平見表1。

表1 鴨肉粒熱風－微波聯合干燥工藝優化L 9（34）正交試驗因素水平表Table 1 Factors and levels used in the orthogonal experiments L9（34）for hot air－microwave drying of duck particle

同時進行單因素試驗，以單純的熱風干燥（溫度40，50，60℃）以及單純的微波干燥（微波質量比功率1，3，5 W／g）進行對照，比較干燥至同等含水量（35±1）%時產品的特征。

1.3.3 水分含量 按照 GB／T 9695.15——2008《肉與肉制品 水分含量測定》直接干燥法測定。

1.3.4 干燥速率

式中：

DR—— 干燥速率，kg／（kg·h）；

X1——t1時刻的干基含水率，kg／kg；

X2——t2時刻的干基含水率，kg／kg。

1.3.5 體積收縮率 采用置換法測定鴨肉粒的體積，置換介質為潔凈的小米，計算公式：

式中：

Rs——體積收縮率，%；

V0—— 干燥前鴨肉粒的體積，cm3；

Vt—— 干燥后鴨肉粒的體積，cm3。

1.3.6 硬度測定 將干燥后的樣品切成10 mm×10 mm×10 mm的立方體，采用質構剖面分析法（TPA），測定樣品的硬度。參數設定如下：P100探頭，測前速度為2.0 mm／s；測中速度為1.0 mm／s；測后速度為1.0 mm／s，壓縮比為75%，負載類型Auto－25g。試驗重復5次，去掉最大值與最小值，取余下3次結果的平均值。

1.3.7 色澤的測定 將樣品磨碎后，裝入自封袋中壓實，用色差儀進行測定，從不同角度分別讀數，測定5次，取平均值。工作條件：D65光源，光斑直徑10 mm。用國際照明協會CIE L＊a＊b＊均勻色空間表色系。

1.3.8 硫代巴比妥酸（TBA）值的測定 采用酸萃取法［11］。取10 g研細的肉樣，加入50 m L 7.5%的三氯乙酸（含0.1%EDTA），用高速均漿機均質處理30 s，雙重濾紙過濾。取5 m L濾液，加入0.02 mol／L的TBA（硫代巴比妥酸）5 m L，沸水浴30 min，取出后在冷水中冷卻15 min，5 000 r／min離心10 min，上清液在532 nm處測定吸光值。通過與TEP（1，1，3，3－四乙氧基丙烷）標準曲線對照計算TBARS值，其結果用mg MDA／kg（以肉樣計）表示（MDA為丙二醛）。

1.4 數據處理與統計分析

采用SPSS進行顯著性分析和回歸分析，Excel進行一般統計分析，Origin18.6進行作圖分析。

2 結果與討論

2.1 單因素試驗結果分析

2.1.1 熱風干燥特性 鴨肉粒熱風干燥曲線見圖1。樣品含水量隨干燥時間的增加而降低，隨著熱風溫度升高，干燥時間顯著減少。在40，50，60℃熱風下，將1 kg鴨肉粒干燥至最終水分含量（35±1）%所需的時間分別為1 280，910，560 min。

圖1 不同溫度下鴨肉粒熱風干燥曲線Figure 1 Effect of temperature on hot air drying cures of duck particle

由圖2可以看出，熱風溫度越高，干燥速率曲線越陡峭，所需干燥時間越短。在40，50，60℃下，鴨肉粒沒有出現明顯的恒速干燥階段，而是經歷短暫的升速階段，直接進入降速干燥階段。

2.1.2 微波干燥特性 由圖3可知，微波質量比功率顯著影響鴨肉粒干燥速率。在1，3，5 W／g質量比功率下，所需干燥時間分別為67.5，17.8，11.2 min。

圖2 不同溫度下鴨肉粒熱風干燥速率曲線Figure 2 Effect of temperature on hot air drying rate cures of duck particle

圖3 不同微波質量比功率下鴨肉粒干燥曲線Figure 3 Effect of microwave mass specific power on drying cures of duck particle

由圖4可知，在干燥前期，干燥速率由零迅速增加到最大值；隨著干燥的進行，樣品水分含量減少使得吸收的微波能隨之減少，失水速率下降。由于干燥終點為半干狀態，降速階段時鴨肉粒干燥速率幾近呈直線下降至干燥終點。由表2可知，微波干燥速率顯著大于熱風干燥速率，將同樣物料干燥至終點所需的時間遠遠小于熱風干燥。

2.1.3 熱風、微波干燥對鴨肉粒品質的影響 熱風、微波干燥對鴨肉粒品質的影響見表2。熱風干燥鴨肉粒在紅度上優于微波干燥，在熱風干燥過程，鴨肉發色使色澤由淺紅色變成深紅色，而微波干燥過程鴨肉并沒有發色作用。在亮度、黃度和鮮艷度上兩者差別不明顯。

圖4 不同微波質量比功率下鴨肉粒干燥速率曲線Figure 4 Effect of microwave mass specific power on drying rate cures of duck particle

在硬度上，微波干燥鴨肉粒的硬度遠大于熱風干燥樣品，微波干燥后樣品基本喪失了彈性。熱風溫度對樣品硬度有一定影響，樣品硬度隨著熱風溫度升高而增加。

在脂肪氧化程度方面，熱風干燥鴨肉粒的氧化程度顯著大于微波干燥樣品。在40～60℃時，熱風溫度與脂肪氧化程度呈負相關。因為脂肪氧化程度同時與干燥溫度和干燥時間有關，溫度越高，脂肪氧化速度越快，時間越長，脂肪氧化越嚴重。所以在一定溫度范圍，TBARS值大小與溫度呈開口向上的拋物線關系，即先下降再上升［2］。但微波功率對脂肪氧化程度影響不顯著。

兩種干燥方式的鴨肉粒體積收縮率接近，兩者沒有顯著性差異。

2.2 熱風－微波聯合干燥工藝的優化

表2 熱風、微波干燥對鴨肉粒品質及干燥速率的影響Table 2 Separate effects of hot－air drying and microwave drying on quality and dehydration rate of duck particle

表2 熱風、微波干燥對鴨肉粒品質及干燥速率的影響Table 2 Separate effects of hot－air drying and microwave drying on quality and dehydration rate of duck particle

肩標不同字母表示在0.05水平上差異顯著。

干燥方法 L＊ a＊ b＊ c＊ 硬度／kg TBA／（mg MDA·kg－1）體積收縮率／%干燥速率／（kg·kg－1·h－1）40℃熱風干燥 49.91±0.48c 7.69±0.03a 12.09±0.33c 14.33±0.29abc 14.80±2.15c 3.96±0.01a 57.61±2.26a 0.14±0.00d 50℃熱風干燥 53.69±0.07b 7.14±0.46ab 13.92±0.29abc 15.66±0.46ab 20.89±1.52bc 1.48±0.00b 52.99±3.61a 0.19±0.00d 60℃熱風干燥 56.48±0.21a 6.22±0.40bc 14.64±0.27a 15.91±0.41a 29.24±0.71b 1.22±0.07c 59.11±1.07a 0.31±0.01d 1 W／g微波干燥 52.94±0.81b 5.38±0.08c 14.16±0.61ab 15.15±0.60abc 53.60±5.47a 0.87±0.01d 61.16±0.49a 2.59±0.03c 3 W／g微波干燥 50.49±0.09c 5.11±0.18c 12.29±0.09bc 13.31±0.15c 52.00±0.28a 0.82±0.09d 61.16±3.19a 9.85±0.20b 5 W／g微波干燥 50.27±0.40c 5.17±0.11c 12.48±0.37bc 13.52±0.39bc 53.65±2.45a 0.87±0.07d 63.64±3.50a 15.57±0.05a

鴨肉粒熱風－微波聯合干燥工藝優化L9（34）正交試驗設計及結果見表3。根據單因素試驗結果，剔除對鴨肉粒品質影響不顯著的品質指標，確定以紅度a＊（y1）、硬度（y2）、TBA值（y3）和干燥速率（y4）為正交試驗評價指標。將表3中結果進行多元線性回歸，剔除不顯著項（P＞0.1），得到各項指標的回歸方程及統計指標值，見表4。在試驗條件范圍內得到單指標的最優解，如下：

（1）當X1＝ －1，X2＝ －1，X3＝ －1時，y1max＝6.97，即用40℃熱風干燥至含水量為65%，再用1 W／g微波干燥至終點的樣品色澤最優。這可能是因為熱風干燥越高、微波功率越高越容易導致鴨肉褐變，使色澤劣變。

（2）在試驗條件內（熱風溫度40～60℃，轉換點含水量45%～65%，微波功率比質量1～3 W／g），熱風溫度、轉換點含水量和微波功率對樣品硬度的影響均不顯著，不同條件熱風－微波聯合干燥后樣品硬度接近。

（3）干燥后樣品的脂肪氧化程度主要受熱風溫度和轉換點含水量影響，當X1＝1，X2＝－1時，y3min＝0.489。說明熱風溫度低，轉換點含水量高，樣品脂肪氧化程度較小。由單因素試驗結果可知，微波干燥樣品的脂肪氧化程度低于熱風干燥樣品，微波功率對脂肪氧化程度影響不顯著，因此聯合干燥樣品的脂肪氧化程度主要受熱風階段條件影響，熱風溫度越高，時間越長，脂肪氧化越嚴重。

（4）當X1＝1，X2＝ －1時，y4max＝1.03。 微波干燥速率遠遠大于熱風干燥速率，因此微波功率對干燥速率的影響不顯著，干燥速率主要取決于熱風干燥階段的干燥速率，熱風溫度越高，轉換點含水量越高，熱風干燥時間越短，干燥速率越快。

表3 正交試驗方案及結果Table 3 Orthogonal array design scheme and corresponding experimental results

表4 鴨肉粒熱風－微波聯合干燥不同指標回歸方程Table 4 Regression models describing hot air－microwave drying of duck particle

式中：

λ1、λ2、λ3—— 分別為紅度、TBA 和干燥速度的權重系數，其值分別為0.2、0.5、0.3。

在表1范圍內取值，求目標函數F的最大值，得X1＝1，X2＝－1，X3＝1時，Fmax＝0.91。即熱風－微波聯合干燥最佳條件：前期采用60℃熱風，至轉換點含水量為65%，后期采用5 W／g微波干燥。根據理論計算，可知在此干燥條件下，樣品紅度y1＝6.21，TBA值y3＝0.49，干燥速度y4＝1.03，干燥時間t＝169.7 min。 將理論計算值與表3實際測量值對比，兩者無顯著性差異（P＜0.05）。將其與表2數據對比，可知熱風－微波聯合干燥速度比單純熱風干燥 （40～60℃）提高300%～786%，干燥時間縮短75%～89%，TBA值減小57%～87%，樣品硬度與熱風干燥樣品接近。聯合干燥雖然比單純微波干燥用時長，但樣品品質優于微波干燥，聯合干燥樣品硬度顯著小于微波干燥樣品，樣品仍具有彈性；在脂肪氧化程度上聯合干燥樣品也小于微波干 燥的。

3 結論

（1）熱風－微波聯合干燥制備半干鴨肉粒的最佳工藝為前期采用60℃熱風，至轉換點含水量為65%，后期采用5 W／g微波干燥至終點（35±1）%。

（2）熱風－微波聯合干燥產品的品質優于單純熱風干燥和單純微波干燥產品。在最優熱風－微波干燥條件下，聯合干燥時間比單純的熱風干燥（40～60℃）縮短75%～89%，脂肪氧化程度減少57%～87%，產品硬度與熱風干燥產品接近。與單純微波干燥相比，聯合干燥雖用時較長，但產品品質明顯優于微波干燥產品，產品硬度顯著小于微波干燥產品，脂肪氧化程度也小于微波干燥樣品。

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