干制鱘魚龍筋在不同復(fù)水溫度下品質(zhì)特性

姜鵬飛，郭敏強(qiáng)，陳瑤，于文靜，裴龍英，沈鵬博

1. 大連工業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，國家海洋食品工程技術(shù)研究中心（大連 116034）；2. 新疆理工學(xué)院食品科學(xué)工程系（阿克蘇 843000）

素有“活化石”之稱的鱘魚是現(xiàn)在世界上最原始的軟骨硬磷魚類[1]，也是重要的冷水養(yǎng)殖魚類[2]。2017年，我國鱘魚產(chǎn)量為83 058 t[3]。鱘魚全身都是寶，其中整條的鱘魚脊軟骨被稱作“鱘魚龍筋”，《本草綱目》有記載，鱘魚龍筋具有獨特藥用價值，能提高大腦活力，促進(jìn)人體健康，是高級營養(yǎng)保健佳品。鱘魚龍筋富含硫酸軟骨素，具有抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞增殖、保護(hù)人體軟骨組織等功能[4]。鱘魚龍筋粗蛋白含量76.12 g/100 g，且氨基酸組分種類豐富，屬于高蛋白類鱘魚海珍品產(chǎn)品[5]，具有巨大市場前景。

隨著中國鱘魚養(yǎng)殖規(guī)模不斷擴(kuò)大，鱘魚龍筋數(shù)量逐漸增加。市場中多為即食冷凍鱘魚龍筋，其貯藏、運輸成本較高，不利于鱘魚龍筋開發(fā)利用。水產(chǎn)品干燥及復(fù)水加工研究，是一項重要技術(shù)手段[6-7]。試驗通過對鱘魚龍筋干燥后進(jìn)行復(fù)水，從高溫和低溫兩種復(fù)水條件出發(fā)，研究其復(fù)水速率、復(fù)水后質(zhì)構(gòu)特性和感官特性，對豐富鱘魚龍筋產(chǎn)品開發(fā)具有重要意義。試驗旨在為鱘魚龍筋干燥后復(fù)水加工利用提供數(shù)據(jù)支持和理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

俄羅斯公鱘鱘魚龍筋（衢州鱘龍水產(chǎn)食品科技開發(fā)有限公司）。

JJ 200型電子天平（常熟市雙杰測試儀器廠）；SCC WE101/1型萬能烤箱（德國RATIONAL公司）；LG15型冷凍干燥機(jī)（沈陽航天新陽速凍設(shè)備制造有限公司）；TA. XT. plus質(zhì)構(gòu)儀（英國SMS公司）；JSM-7800F型場發(fā)射掃描電子顯微鏡（日本電子株式會社）。

1.2 試驗預(yù)處理

通過前期研究，將鮮凍的鱘魚龍筋在0～4 ℃緩化1 h，選取直徑2±0.2 cm部分，切成5±0.2 cm小段，將每段的質(zhì)量控制在5±0.3 g之間，在100 ℃條件下水浴加熱1.5 h[8]。

1.3 試驗方法

1.3.1 鱘魚龍筋的熱風(fēng)干燥

取熟化后的直徑1 cm左右鱘魚龍筋，修剪為質(zhì)量3±0.2 g，進(jìn)行熱風(fēng)干燥試驗。分別選擇干燥溫度60 ℃、干燥風(fēng)速16 m/s、空氣相對濕度0%，干燥溫度80 ℃、干燥風(fēng)速16 m/s、空氣相對濕度20%和干燥溫度80 ℃、干燥風(fēng)速25 m/s、空氣相對濕度20%這3個條件進(jìn)行干燥。干燥前，對烤箱在設(shè)置參數(shù)條件下預(yù)熱30 min，以減少試驗誤差。測定質(zhì)量，頻率為每次30 min，干基含水率低于15%達(dá)到常溫貯藏要求，或2次質(zhì)量變化在0.01 g/h時，停止干燥。鱘魚龍筋的即時干基含水率可通過測定質(zhì)量計算得出[9-10]，每個干燥條件組試驗平行5次。

1.3.2 復(fù)水試驗

將干燥后的鱘魚龍筋，分別在水溫為20 ℃常溫與80 ℃高溫（H）條件下，進(jìn)行復(fù)水試驗。干燥鱘魚龍筋均在復(fù)水相同時間后測定質(zhì)量，頻率由每次5 min逐漸延長至每次60 min，直到質(zhì)量不再增加，此時復(fù)水結(jié)束。每組干燥鱘魚龍筋測定重復(fù)5次。

干燥鱘魚龍筋的復(fù)水過程中，不同復(fù)水時間的水分比采用式（1）計算[11-12]。

式中：MR為水分比，%；Mt為樣品即時干基含水率，g/100 g；Mi為初始干基含水率，g/100 g；Me為平衡干基含水率，g/100 g。

由于平衡含水率在現(xiàn)有的試驗條件下很難獲得，加之其對計算結(jié)果影響較小[13]，可簡化為式（2）。

復(fù)水速率：單位時間內(nèi)水分的增加量。按照Falade等[14]的方法，計算見式（3）。

式中：vRR為t時刻樣品復(fù)水速率，g/（100 g·h）；Mt、Mt+dt分別為t、t+dt時刻樣品的干基含水率，g/100 g；dt為時間間隔，h。

1.3.3 TPA測定方法

質(zhì)構(gòu)測定樣品為常溫復(fù)水、高溫復(fù)水后的鱘魚龍筋和干燥前的鱘魚龍筋，測定指標(biāo)分別為硬度、彈性、咀嚼性和回復(fù)性。測定樣品為直徑1 cm、長度2 cm鱘魚龍筋小塊，置于測試平臺，室溫25 ℃下進(jìn)行測定。TPA參數(shù)：測試探頭P/100；測前速率、測試速率1 mm/s，測后速率10 mm/s；壓縮程度70%；停留間隔5 s；數(shù)據(jù)采集速率400 p/s；觸發(fā)值5 g[15]。每組樣品測試重復(fù)5次。

1.3.4 感官評價

感官評價在食品感官評價室內(nèi)互相不干擾中獨立進(jìn)行。選擇12名食品專業(yè)師生進(jìn)行感官培訓(xùn)。評定方法采用定量描述法，每個感官指標(biāo)使用10分制評分法，由每個感官評價員分別獨立完成感官評價，對12 張感官評價得分表進(jìn)行分類，去除兩端分值，其余進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析。感官評價標(biāo)準(zhǔn)[16-17]見表1。

表1 感官評價標(biāo)準(zhǔn)表

1.3.5 掃描電鏡

樣品的制備：將復(fù)水后的鱘魚龍筋，切成特定大小的組織塊（1 cm×1 cm×0.1 cm）。將切除后的魚片放入3%戊二醛溶液中放置20 h，用100%乙醇脫水，進(jìn)行20 min。將魚片放入真空冷凍干燥機(jī)進(jìn)行干燥[18]。干燥后進(jìn)行表面噴金[19]，置于掃描電鏡儀器內(nèi)，掃描電鏡選擇微觀結(jié)構(gòu)在×50，×100和×200倍數(shù)下進(jìn)行觀察拍照。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Office Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計及繪圖，采用SPSS 19.0進(jìn)行顯著性分析，試驗均重復(fù)5次（p≤0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同干燥條件下鱘魚龍筋在不同復(fù)水溫度下的復(fù)水曲線

2.1.1 不同干燥條件下鱘魚龍筋在不同復(fù)水溫度下的水分比變化曲線

對不同干燥條件下干燥后的鱘魚龍筋，分別在高溫（H）80 ℃和常溫（N）20 ℃不同條件下進(jìn)行復(fù)水。如圖1所示，鱘魚龍筋起始復(fù)水水分比值迅速增加，主要原因是干燥后的鱘魚龍筋表面粗糙，極易吸收水分，而在表面吸收一定水分后，水分開始逐漸向鱘魚龍筋內(nèi)部遷移，復(fù)水效率趨于平穩(wěn)；高溫復(fù)水的鱘魚龍筋復(fù)水整體過程較快，是因為在高溫下加劇水分子運動速度。復(fù)水性能的差異可能歸因于表面硬化及干燥過程中發(fā)生的結(jié)構(gòu)損傷和細(xì)胞收縮程度[20-21]。

圖1 不同干燥條件在不同復(fù)水條件下的水分比變化曲線

2.1.2 不同干燥條件下鱘魚龍筋在不同復(fù)水溫度下的復(fù)水速率曲線

不同干燥條件的鱘魚龍筋在不同復(fù)水條件下的復(fù)水速率曲線如圖2所示。干燥條件的不同顯著影響著干燥產(chǎn)品的復(fù)水效率，這與Duan等[22]研究干燥羅非魚片復(fù)水結(jié)果相似。復(fù)水開始階段，鱘魚龍筋表面水分含量低，極易吸水。前5 min，高溫復(fù)水的鱘魚龍筋復(fù)水速率的最大值達(dá)到5.016 g/（100 g·h），常溫復(fù)水的鱘魚龍筋復(fù)水速率的最大值達(dá)到3.264 g/（100 g·h），這是因為在補(bǔ)水起始過程中，水由周圍向中心滲透。隨著復(fù)水時間延長，復(fù)水初期的復(fù)水率逐漸升高，達(dá)到一個恒定水平，主要原因為鱘魚龍筋表面含水量趨于飽和，水分傳遞速度下降，但復(fù)水速率始終保持在較高水平，前期研究報道中也觀察到有類似現(xiàn)象[23]。

2.2 不同干燥條件復(fù)水后的質(zhì)構(gòu)特性

2.2.1 不同干燥條件常溫復(fù)水后的質(zhì)構(gòu)特性

3種不同條件下的干燥龍筋在常溫進(jìn)行復(fù)水后，對硬度指標(biāo)的影響如圖3（a）所示。與干燥前的硬度進(jìn)行對比，均低于干燥前的8 236.52 g，其中溫度80 ℃、濕度20%、風(fēng)速16 m/s條件下干燥后復(fù)水的鱘魚龍筋的硬度最高，達(dá)到7 637.41 g，與干燥前鱘魚龍筋硬度8 236.52 g最為接近。干燥條件為溫度60 ℃、濕度0%、風(fēng)速16 m/s與溫度80 ℃、濕度0%、風(fēng)速25 m/s干燥龍筋其硬度逐漸降低，原因可能為其復(fù)水速率較高，導(dǎo)致產(chǎn)品的硬度下降。咀嚼度的變化與硬度的變化具有一定的相似性，如圖3（c）所示。干燥條件為溫度80 ℃、濕度20%、風(fēng)速16 m/s時干燥后復(fù)水的鱘魚龍筋的咀嚼度值最高，表明鱘魚龍筋復(fù)水后咀嚼度和硬度具有關(guān)聯(lián)性[24]。

3種不同條件下的干燥龍筋在常溫進(jìn)行復(fù)水后，與干燥前的彈性進(jìn)行比較如圖3（b）所示。干燥鱘魚龍筋復(fù)水后彈性指標(biāo)均略高于干燥前的0.92。在溫度80 ℃、濕度20%、風(fēng)速16 m/s的干燥條件下彈性指標(biāo)最高，為1.05；在溫度80 ℃、濕度0%、風(fēng)速25 m/s條件下彈性指標(biāo)最低，為0.95，與干燥前的0.92最接近，原因可能是經(jīng)過干燥后的鱘魚龍筋組織結(jié)構(gòu)凝結(jié)，促使其張力增加。干燥后進(jìn)行復(fù)水的鱘魚龍筋其回復(fù)性與干燥前的鱘魚龍筋比較，其結(jié)果變化不明顯，結(jié)果展示于圖3（d）。

圖2 不同干燥條件在不同復(fù)水條件下的復(fù)水速率曲線

圖3 不同干燥條件常溫復(fù)水后的硬度、彈性、咀嚼性、回復(fù)性

2.2.2 不同干燥條件高溫復(fù)水后的質(zhì)構(gòu)特性

干燥后進(jìn)行復(fù)水的產(chǎn)品質(zhì)地越接近干燥前的樣品，說明干燥產(chǎn)品的質(zhì)量越好。圖4展示不同干燥條件下鱘魚龍筋在高溫復(fù)水后對龍筋硬度、彈性、咀嚼度和回復(fù)性的影響。如圖4（e）和（g）所示，隨著干燥溫度與濕度下降，其相應(yīng)樣品的硬度和咀嚼度相繼降低，與干燥前的新鮮鱘魚龍筋相比，復(fù)水后樣品的硬度和咀嚼度變化顯著，原因是干燥脫水導(dǎo)致樣品嫩度的喪失，表現(xiàn)出其質(zhì)地特征與新鮮產(chǎn)品不同[25]。也可能是由于復(fù)水溫度升高，鱘魚龍筋膠原逐漸變性、降解，從而導(dǎo)致鱘魚龍筋的硬度和咀嚼度下降。

如圖4（f）所示，不同干燥條件下干燥龍筋在高溫復(fù)水后與干燥前的樣品進(jìn)行彈性指標(biāo)比較，表面均高于干燥前的0.92，與常溫復(fù)水后的趨勢相同，且高于常溫復(fù)水后的彈性。高溫復(fù)水下的干燥鱘魚龍筋及干燥前新鮮龍筋的回復(fù)性，展示于圖4（h）所示，不同干燥條件的鱘魚龍筋復(fù)水后回復(fù)性變化幅度不明顯。

圖4 不同干燥條件高溫復(fù)水后的硬度、彈性、咀嚼性、回復(fù)性

2.3 不同干燥條件復(fù)水后的感官評價

2.3.1 不同干燥條件常溫復(fù)水后的感官評價

如圖5所示，3種不同條件下的干燥龍筋在常溫進(jìn)行復(fù)水后的感官評分進(jìn)行對比，其中硬度、彈性、回復(fù)性、風(fēng)味的評分相對接近。在溫度80 ℃、濕度20%、風(fēng)速16 m/s干燥條件下，感官評分較高，接近于干燥前的感官評分，其中脆性、組織形態(tài)得分表現(xiàn)為略高于干燥前新鮮樣品。

2.3.2 不同干燥條件高溫復(fù)水后的感官評價

如圖6所示，3種不同條件下的干燥龍筋在高溫復(fù)水后的感官評分與干燥前新鮮樣品進(jìn)行比較，在干燥后復(fù)水的龍筋總體感官得分均低于干燥前新鮮龍筋。對干燥后復(fù)水的龍筋，高溫復(fù)水產(chǎn)生質(zhì)地影響較為顯著，其原因可能是高溫引起肌原纖維蛋白質(zhì)構(gòu)象發(fā)生變化。其中，溫度80 ℃、濕度20%、風(fēng)速16 m/s條件下，硬度、回復(fù)性、脆性得分較高，高于另外2個干燥條件，但三者總體上的感官評分明顯低于常溫復(fù)水后的感官評分，與干燥前的感官評分差距較大。

圖5 不同干燥條件常溫復(fù)水感官評價結(jié)果

圖6 不同干燥條件高溫復(fù)水感官評價結(jié)果

2.4 復(fù)水后鱘魚龍筋與干燥前鱘魚龍筋微觀結(jié)構(gòu)的對比

干燥龍筋復(fù)水后與干燥前新鮮龍筋的微觀結(jié)構(gòu)如圖7所示。

圖7 復(fù)水后鱘魚龍筋與干燥前鱘魚龍筋微觀結(jié)構(gòu)的對比

干燥前的鱘魚龍筋膠原纖維具有明顯的聚集區(qū)域，纖維斷面為片狀單元，整體呈現(xiàn)出比較均勻疏孔結(jié)構(gòu)。通過干燥復(fù)水后的鱘魚龍筋，在干燥過程中伴隨著水分蒸發(fā)，組織纖維結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形、斷裂現(xiàn)象，促使膠原纖維聚集更加明顯[26]。經(jīng)過復(fù)水處理后整體的組織結(jié)構(gòu)與干燥前相比差異不明顯，說明復(fù)水后的鱘魚龍筋微觀組織結(jié)構(gòu)基本能夠恢復(fù)到干燥前的狀態(tài)，復(fù)水效果較好。

3 結(jié)論

以鱘魚龍筋為原料，通過對干燥鱘魚龍筋的不同水溫條件復(fù)水效率，研究復(fù)水后鱘魚龍筋物性變化及感官評價，通過掃描電鏡觀察復(fù)水后微觀組織結(jié)構(gòu)的變化。結(jié)果表明，高溫條件下復(fù)水的鱘魚龍筋，同一時間點下，復(fù)水速率、干基含水率、水分比等指標(biāo)皆高于常溫條件下復(fù)水的鱘魚龍筋。但從感官評價、質(zhì)構(gòu)特性等指標(biāo)皆低于常溫條件下復(fù)水的鱘魚龍筋，而在干燥條件為干燥溫度80 ℃、空氣相對濕度20%、干燥風(fēng)速16 m/s時，鱘魚龍筋復(fù)水效果表現(xiàn)較好。復(fù)水后鱘魚龍筋的微觀組織結(jié)構(gòu)接近于干燥前的鱘魚龍筋，復(fù)水效果較好。