葛仙米脆粒含浸調理工藝研究

黃蘇婷，張 慜*，黃家鵬，3，陳慧芝，安彥君，2

（1.江南大學 食品學院，江蘇 無錫 214122；2.湖南炎帝生物工程有限公司，湖南 株洲 410004；3.江蘇省農業科學院 農產品加工研究所，江蘇 南京 210014）

葛仙米（Nostoc sphaeroides kützing），俗稱水木耳，它是一種淡水野生藻類植物。葛仙米是不可多得的天然無公害綠色食品，其蛋白質含量高（56%），具有人體所必需的8種氨基酸；同時還富含活性多糖、維生素、礦物質元素及增強機體免疫能力的生物活性物質，使葛仙米具有抗衰老、抗氧化等生物學功能[1-3]。

真空含浸主要是由壓力變化引起流體動力學運動使得多孔物料內部的氣體和液體與外部溶液進行交換。一般真空含浸過程由2個階段組成；第一階段，對裝有物料和溶液的容器抽真空并維持一個較短的時間，使物料內部的氣體膨脹、逸出，氣體逸出過程中可能會帶出物料中的一部分天然液體；在第二階段，將體系恢復到常壓并維持一定的時間，物料內部壓力由于毛細阻力作用，扔維持在真空室未升高前的壓力，而容器內壓力已經升高，在這個壓差作用下，殘留在物料內部的氣體體積急劇減小，而植物組織本身由于自身粘彈性作用尚未收縮，所以物料外部液體流入到該毛細多孔體中[4-7]。

本文作者主要研究了不同預干燥方式、真空含浸工藝（真空度、抽真空時間、常壓浸漬時間）及二次干燥方式對葛仙米品質的影響。

1 材料與方法

1.1 材料

葛仙米，湖南炎帝生物工程有限公司提供；黃油，威士蘭乳業有限公司生產；海藻糖，江蘇省奧谷生物科技有限公司提供；單甘脂（GMS），張家港市中鼎添加劑有限公司生產。

1.2 儀器和設備

FA1004電子天平，蘇州塞恩斯儀器有限公司產品；AL204分析天平，梅特勒托科多儀器（上海）有限公司產品；電磁爐，美的有限公司產品；U410超低 溫 冰 箱 ，NEW BRUNSWICK SCIENTIFIC CO.，INC產品；YHW2S-OS微波真空凍干機，南京亞泰微波能技術研究所提供；GZX-9140MBE電熱鼓風干燥箱，上海博訊實業有限公司醫療設備廠；脈沖噴動微波真空冷凍干燥設備，實驗室自行組建；真空含浸設備，實驗室自行組建；ORW08S-5Z真空微波設備，南京澳潤微波科技有限公司；CR-400色差計，KONICA MINOLTA；HT110ATC 折光儀，愛普計量儀器有限公司；SOX406脂肪測定儀，山東海能科學儀器有限公司；TA-Xt2i質構儀，英國STABLE MICROSYSTEMS公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程與要點 葛仙米→清洗→預處理→預干燥→真空含浸→離心→二次干燥→包裝。

1）預干燥方式：60℃熱風干燥（AD），干燥時間6 h；真空冷凍干燥（FD），電加熱板功率設置為300 W，干燥最高溫度設為55℃，當真空度低于100 Pa時開啟加熱裝置，干燥時間12 h；脈沖噴動微波真空冷凍干燥（PSMFD），微波功率300 W，干燥時間6 h，脈沖噴動頻率10 min/次。

2）含浸液的制備：黃油添加質量分數5%，海藻糖添加質量分數18%，分子蒸餾單甘脂添加質量分數1.15%，蒸餾水添加質量分數75.85%，置于干凈的燒杯中，70℃水浴加熱，并用打蛋器機械攪拌15～20 min，然后濾掉溶液上層漂浮油脂。

3）真空含浸工藝：真空度 -0.07、-0.08、-0.09 MPa（真空含浸 10 min，常壓浸漬 20 min）、抽真空時間 10、20、30、40 min（真空度 -0.08 MPa，常壓浸漬20 min）、常壓浸漬時間 10、20、30、40 min（真空度-0.08 MPa，真空含浸 30 min）。

4）二次干燥方式：60℃熱風干燥、微波功率為150 W的真空微波干燥。

5）對干燥后的葛仙米進行初步評定，比較其顆粒大小、形狀是否呈球形、顆粒是否飽滿、是否產生一定程度的膨脹等方面，選出葛仙米產品品質最好的預干燥方式、真空含浸工藝條件及二次干燥方式。

1.3.2 指標測定及方法

1)增重率測定：含浸液滲透進干燥的葛仙米中，葛仙米的重量增加。增重率越大，就有越多的浸漬液浸入到葛仙米樣品中。增重率的計算公式如下式（1）：

其中，X 為濕基（w.b）水分含量（%）；m1為樣品初始質量（g）；m2為樣品干燥至恒重時的質量（g）。

3)糖質量分數測定：將待測葛仙米樣品磨成粉，稱取0.5 g溶于2 ml水中，滴一滴在折光儀上，讀取度數。通過計算，計算出葛仙米內的糖質量分數，計算公式如下式（3）：

其中，I為糖質量分數，%；I0為折光儀讀數；N1為樣品質量；N2為水的質量。

4)脂肪質量分數測定：稱取1～2 g葛仙米樣品粉末，置于SOX406脂肪測定儀內測定脂肪質量分數。脂肪質量分數計算公式如下：

其中，N為脂肪質量分數，%；n0為空瓶質量；n1為回流結束后空瓶質量。

5)質構測定：使用TA-Xt2i質構儀進行壓縮破壞試驗，分別測定不同加工工藝下的葛仙米的硬度和脆度。選用的測試探頭為P 0.5圓柱型探頭，測前速度為2 mm/s，測試速度為0.5 mm/s，測后速度為10 mm/s，感應力為10 g，壓縮距離為50%。取5個顆粒大小差不多的葛仙米樣品，做5組平行實驗，取平均值。

6)色差測定：用色差計測定葛仙米色差，L*代表亮度值，數值變化范圍為0～100，從低到高表示樣品由黑變白的顏色變化。a*代表綠色度，-80至100代表顏色由綠色到紅色的變化。b*代表黃色度，-80至100代表顏色由藍色到黃色的變化。每組樣品取樣后旋轉3個不同的角度測定讀數，再取平均值。

7)感官評定：選取本實驗室9名同學組成感官

其中，W1為樣品增重率 （%）；M為含浸后葛仙米的質量（g）；M0為含浸前干燥葛仙米的質量（g）。

2)水分質量分數測定：水分質量分數的測定參照國標GB5009.3-2010食品中水分的測定方法；將待測量的葛仙米樣品磨碎成粉，稱取2～3 g樣品放入恒重的稱量瓶中，在105℃的烘箱內恒重。水分質量分數的計算公式如下式（2）：評定小組，對葛仙米脆粒進行皺縮度、香味、油膩度和甜度的評定。評分標準如表1所示：

表1 真空含浸葛仙米感官評分標準Table1 Sensoryscoreofvacuum impregnation N.Sphaeroides

2 結果與討論

2.1 不同預干燥方式對葛仙米干燥效果的影響

3種預干燥方式對葛仙米的干燥效果見圖1，AD的葛仙米皺縮嚴重，顆粒極小；PSMFD的葛仙米，顆粒皺縮程度較小，基本保持圓粒形狀，外觀保持較好；FD的葛仙米形狀良好，皺縮不嚴重，顆粒較飽滿。根據干燥效果的對比，PSMFD和FD的干燥效果較好，明顯優于AD。從操作的方便性及經濟成本考慮，PSMFD耗時遠少于FD，降低了生產的成本。綜合考慮后，確定葛仙米的預干燥方式為PSMFD。

圖1 不同干燥方式對葛仙米的干燥效果Fig.1 Effectsofdifferentdrying methodson the characteristics of N.sphaeroides

2.2 不同真空度對含浸葛仙米脆粒品質的影響

不同真空度對葛仙米增重率和最終水分質量分數（w.b）的影響，由圖2可以看出，真空含浸的葛仙米增重率高于常壓浸漬的葛仙米，而不同真空度對葛仙米增重率的大小也有影響；此外，真空度為-0.08 MPa含浸葛仙米的增重率＞真空度為-0.07 MPa含浸葛仙米增重率，這是因為真空環境導致葛仙米內部氣體逸出，恢復常壓后保持一定時間，使物料內外部形成壓差，葛仙米內部的氣體減少，外部的含浸液得以浸入物料中；但是，當真空度達到-0.09 MPa時，含浸葛仙米的增重率反而降低了，這是由于真空度過高，加熱裝置只能通過含浸液和容器壁傳熱，失去了空氣這個傳熱介質，反而導致含浸液實際溫度低于儀器顯示的設定溫度，粘度增加，浸漬量變少，物料的增重率也逐漸變低[8]。從圖中還可以看出，真空度為-0.08 MPa含浸葛仙米的最終水分質量分數最低，其次為-0.09 MPa，真空度為-0.07 MPa含浸葛仙米的最終水分質量分數最高，并且高于常壓浸漬的葛仙米。

圖2 不同真空度對葛仙米增重率和水分含量的影響Fig.2 Effects of different vacuum degree on the weight gain rate and finalmoisture contentofN.sphaeroides

不同真空度對含浸葛仙米糖質量分數和脂肪質量分數的影響，由圖3可以看出，真空含浸葛仙米的含糖量明顯高于常壓浸漬的葛仙米，并且，隨著真空度的增加，葛仙米的含糖量也隨之增加，但是增加量不明顯。此外，隨著真空度的增加，葛仙米的脂肪質量分數也隨之增加，而常壓浸漬的葛仙米的脂肪質量分數最高。所以得出的結論是，浸漬真空度越大，葛仙米內的糖質量分數及脂肪質量分數越高，但是糖質量分數隨著真空的增加增幅不明顯。

由表2質構分析的數據可以看出，在4組樣品中，真空度為-0.08 MPa和-0.09 MPa含浸葛仙米具有較高的硬度和脆度，口感相對較好。此外，常壓浸漬葛仙米的顏色偏黃，而真空含浸葛仙米的顏色呈不同程度的綠色，從外觀上看，采用真空含浸的葛仙米色澤優于常壓下浸漬的葛仙米。所以，綜合考慮各種因素得出的結論是，在相同的加工條件下，真空度為-0.08 MPa含浸葛仙米具有較好的質構，且色澤最佳。

圖3 不同真空度對葛仙米糖質量分數和脂肪質量分數的影響Fig.3 Effects of different vacuum degree on the suger and fat content of N.sphaeroides

表2 不同真空度制得含浸葛仙米脆粒的質構及色差值比較Table 2 Compare of texture and color of impregnation N.sphaeroides under different vacuum degree

2.3 不同抽真空時間對含浸葛仙米脆粒品質的影響

不同抽真空時間對葛仙米增重率和最終水分質量分數（w.b）的影響，由圖4可以看出，隨著抽真空時間的延長，葛仙米的增重率也隨之逐漸增加，即含浸量逐漸增大；這是因為真空環境下物料內部氣體逸出，恢復常壓后保持一定時間，物料內外部形成壓差，內部的氣體減少，外部的含浸液逐漸滲透進物料中；但是，在真空環境下浸漬過長時間，含浸液浸入物料的量反而有所降低，這是因為加熱裝置中的傳熱介質是空氣，在空氣排盡之后，只有含浸液和容器壁可以傳熱，含浸液溫度降低，粘度增加，浸漬量降低，物料的增重率下降。此外，由圖4中還可以看出，常壓含浸葛仙米的水分質量分數最高，真空含浸葛仙米的水分質量分數隨著抽真空時間的延長而減少，但是，當抽真空時間達到一定值時，隨著抽真空時間的延長，葛仙米的水分質量分數反而開始增加。

圖4 不同抽真空時間對葛仙米增重率及水分含量的影響Fig.4 Effects of different vacuum time on the weight gain rate and final moisture content of N.sphaeroides

圖5 是不同抽真空時間對葛仙米糖質量分數和脂肪質量分數的影響；由圖看出，真空含浸葛仙米的含糖量高于常壓浸漬的葛仙米，并且，隨著抽真空時間的延長，葛仙米的糖質量分數隨之增加，但是，在抽真空達到一定時間時，葛仙米的含糖量開始降低；這與抽真空時間對葛仙米增重率的影響一致；此外，當抽真空時間低于30 min時，葛仙米的脂肪質量分數低于常壓浸漬2 h的葛仙米，隨抽真空時間的增加葛仙米脂肪質量分數逐漸增加。

圖5 不同抽真空時間對葛仙米糖質量分數及脂肪質量分數的影響Fig.5 Effects of different vacuum time on the suger and fat content of N.sphaeroides

由表3可以看出，真空含浸的葛仙米，硬度和脆度都高于常壓浸漬的葛仙米，在10、20、30 min和40 min 4個不同的抽真空時間的對比中可以看出真空含浸30 min葛仙米硬度和脆度較高，產品品質較好；此外，常壓含浸2 h的葛仙米，顏色損失較為嚴重，外觀受到較大程度的影響，品質不佳。從表中可以看出真空含浸為30 min的物料呈現出較好的色澤。

表3 不同抽真空時間對含浸葛仙米脆粒質構及色差值比較Table 3 Compare of texture and color of impregnation N.sphaeroides under different vacuum time

2.4 不同常壓浸漬時間對葛仙米脆粒品質的影響

不同常壓浸漬時間對葛仙米增重率及水分質量分數的影響，由圖6可以看出，常壓下浸漬的時間越長，葛仙米的增重率越高，也就是浸漬液浸入葛仙米內部的量越多；當常壓浸漬超過一定時間后，含浸量又開始降低；這是因為含浸液的粘度增加，常壓下滲入到葛仙米內部的過程比較緩慢，需要很長的時間，從而影響葛仙米的質構，導致葛仙米含浸量降低，增重率最大的常壓浸漬時間點是30 min[9]。此外，由圖6還可以看出，隨著常壓浸漬時間的延長，葛仙米的水分質量分數逐步減少，當時間達到一定值時，水分質量分數反而開始增加。

圖6 不同常壓浸漬時間對葛仙米增重率及水分質量分數的影響Fig.6 Effects of different atmosphere impregnation time on the weight gain rate and final moisture content of N.sphaeroides

不同常壓浸漬時間對葛仙米糖質量分數及脂肪質量分數的影響，由圖7可以看出，在相同溫度、相同真空度和相同抽真空時間的浸漬條件下，隨著常壓浸漬時間的增加，葛仙米的糖質量分數液逐漸增加；此外，含浸葛仙米中脂肪的質量分數也會隨著常壓浸漬時間的增加而增加。

圖7 不同常壓浸漬時間對葛仙米糖質量分數及脂肪質量分數的影響Fig.7 Effects of different atmosphere impregnation time on the suger and fat content of N.sphaeroides

由表4可以看出，常壓浸漬30 min和40 min的葛仙米具有較好的硬度，常壓浸漬20 min和30 min的葛仙米具有較好的脆性。綜合考慮產品的硬度和脆度，常壓浸漬最適宜的時間時30 min；此外，常壓浸漬10、20、30 min及40 min的葛仙米在色澤上沒有很明顯的差異，即常壓浸漬時間對葛仙米的色差值影響較小。

表4 不同常壓浸漬時間對葛仙米脆粒質構及色差值比較Table 4 Compare of texture and color of impregnation N.sphaeroides under different atmosphere impregnation time

2.5 不同干燥方式對含浸葛仙米脆粒品質的影響

2種干燥方式干燥的葛仙米水分質量分數接近，見表5。真空微波干燥的葛仙米增重率稍大于熱風干燥的葛仙米，這是由于真空微波干燥的溫度較低，干燥速度快，葛仙米內的營養成分損失少[10]。而熱風干燥速度慢，需要的時間較長，嚴重損壞了葛仙米的內部結構，導致營養成分流失嚴重。真空微波干燥的葛仙米糖質量分數稍高于熱風干燥的葛仙米，相差1.33%，差異很小。因此，不同干燥方式對葛仙米糖質量分數的影響可以忽略不計。從表5中葛仙米脂肪質量分數的數據顯示來看，2種干燥方式對葛仙米的脂肪質量分數影響很大，熱風干燥的葛仙米脂肪質量分數高達82.15%，而真空微波干燥的葛仙米僅含有18.07%的脂肪；這是由于后續的真空微波干燥的過程中，微波穿透能力強，物料整體加熱，傳質傳熱的方向相同，水分遷移蒸發的過程中使孔隙中部分脂肪溢出，因而降低了物料的含油量。真空微波干燥的葛仙米奶香味濃郁，風味較好，而且具有低脂肪含量，產品品質好。

表5 不同干燥方式對含浸葛仙米脆粒品質的影響Table 5 Compare of quality of impregnation N.sphaeroides under different drying methods

根據表6的數據可以看出，真空微波干燥的葛仙米硬度較低，脆度較熱風干燥的葛仙米大，具有較好的口感和松脆性；此外，真空微波干燥的葛仙米顏色較熱風干燥的深，顏色更綠，色澤較好，外觀品質更佳；所以，可以得出的結論是真空微波干燥的葛仙米松脆性更好，具有較好的品質，更符合休閑食品的口感要求。

表6 不同干燥方式干燥含浸葛仙米脆粒質構及色差值比較Table 6 Compare of texture of impregnation N.sphaeroides under different pre-drying methods

表7中的A為熱風干燥的葛仙米，B為真空微波干燥的葛仙米。由表7可知，真空微波干燥的葛仙米顆粒大小為新鮮葛仙米的一半，形狀保持相對較好，且香味濃不油膩，甜度適中。根據感官評定的結果，真空微波干燥的葛仙米外觀和口感上都要優于熱風干燥的葛仙米。因此，真空微波干燥工藝更佳。

表7 不同干燥方式對葛仙米感官品質的影響Table 7 Effects of different pre-drying methods on sensory quality of N.sphaeroides

3 結語

含浸葛仙米脆粒實驗中，預干燥方式、真空含浸影響因素（真空度、抽真空時間、常壓含浸時間）、二次干燥方式，對含浸產品品質的影響很大。在含浸溫度為75℃，真空度-0.08 MPa，真空含浸30 min，常壓含浸30 min，預干燥方式采用PSMVD，二次干燥方式為真空微波干燥，所制得的葛仙米具有較好的松脆性，能較大程度地保留產品的營養成分，符合休閑食品對口感的要求。