不同干燥工藝對燕窩品質特性的影響

付龍威，連建梅，葉淑賢，范群艷

（廈門市燕之屋絲濃食品有限公司，燕之屋燕窩研究院，福建廈門 361100）

燕窩（Edible bird’s nest，EBN），又稱燕菜、燕根、燕蔬菜，是雨燕科動物金絲燕及多種同屬燕類用唾液與絨羽等混合凝結所筑成的巢窩。燕窩不是直接采摘下來就能吃的，是需要經深加工后可供人食用的部分，是一種名貴的中藥和保健食品，主要產于我國南海諸島及東南亞各國。燕窩含水溶性蛋白質約60%，主要是粘蛋白，含18 種氨基酸，包括人體必需氨基酸8 種，糖類約26%，燕窩酸含量約9%，另外還含微量脂肪、碳水化合物、鉀、鈣、鈉、纖維素、促進細胞分裂的激素和表皮生長因子等。在中醫理論中燕窩還具有入肺主氣、入腎滋水、入胃補脾和增強身體免疫力之功效，是人體的極佳補品。目前市場上在售的燕窩產品為干燕窩和燕窩制品兩大類。無論是干燕窩和燕窩制品都需要經過干燥工藝，燕窩干燥直接關系到燕窩產品的質量。隨著燕窩行業的不斷發展，燕窩企業和高校學者不斷對燕窩干燥工藝進行改良和創新。燕窩干燥工藝無論是通過節能減排降低企業生產成本，還是優化干燥工藝提高生產效益和產品質量方面都有著巨大潛力。

干燥是燕窩加工過程中的重要環節。目前在企業中燕窩的干燥主要是以熱風干燥為主，隨著科技發展微波干燥、真空冷凍干燥和超臨界CO干燥等也開始在實驗中運用。熱風干燥操作簡單、投入少，但干燥時間長，易引起產品變色、皺縮等感官性狀改變以及脂肪氧化、風味變劣、營養降低等，影響了產品的經濟價值。微波干燥是干燥時間短，能較好保留營養成分和風味物質，但傳質速率不易控制，容易破壞食品的微觀結構和干燥時的放電問題等。真空冷凍干燥是先將物料中的水凍成冰，再在真空狀態下，冰低溫升華進行干燥，干燥效果好，能有效保持外觀形態和物質結構，營養成分和風味物質損失較少，但存在干燥時間長，設備投入大、運行費用高的問題。超臨界CO干燥過程不使用有毒的有機溶劑，產品中不存在溶劑殘留，也防止了干燥過程對人體的毒害和對環境的污染；食品的營養成分和微觀結構將具有很好的保護作用，不僅可以實現快速干燥，而且可以保持其良好的產品品質；但是超臨界CO干燥對設備要求較高，干燥成本同樣較高。

目前超臨界CO干燥作為一種新型綠色技術被廣泛應用于氣凝膠干燥、飽水文物干燥、醫用材料制備等諸多領域。在食品中應用較少，如干燥胡蘿卜、羅非魚片和燕窩等，但是對燕窩干燥后結構變化和營養成分的變化研究較少。因此作者以燕窩為實驗原料，采用熱風干燥、微波干燥、真空冷凍干燥以及超臨界CO干燥方法，觀測不同的干燥方法對干燕窩品質的影響，為后續燕窩干燥工藝的改進提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 材料與儀器

凈燕 平均初始水分質量分數9.0%（濕基）左右，購于印度尼西亞；葡萄糖標準品（純度>99%）、乙酸鋅、亞鐵氰化鉀、鹽酸、甲基紅、亞甲藍、硫酸銅、酒石酸鉀鈉、石油醚、硫酸鉀、硫酸、硼酸、溴甲酚綠指示劑 均為分析純；無水乙醇、鹽酸（濃度>36%）（優級純）、苯酚、氮氣（純度>99.9%）、檸檬酸鈉（優級純）、氫氧化鈉（優級純）西隴科學股份有限公司；氨基酸標樣 北京世紀奧科生物技術有限公司。

Alpha 2-4 LSC plus 冷凍干燥機 德國Marin Christ；HAW-51800 電子稱 恒協電子（廈門）有限公司；TMS-Pilot 質構儀 北京盈盛恒泰科技有限責任公司；EC-26MHP（227 L）恒溫恒濕機 東莞市賜金電子科技有限公司；P70D20P-N9（W0）微波爐廣東格蘭仕集團有限公司；C21-RT2160 電磁爐 美的集團有限公司；ZS-30Z 超聲波加濕器 杭州松井電器有限公司；T20-168 脫水機 寧波鈑神電器有限公司；MA37-1CN 紅外水分快速測定儀 德國賽多利斯集團；LCMS-8050 高效液相色譜-質譜聯用儀日本島津儀器有限公司；Christ 凍干機Alpha 2-4 LSC plus 北京博勱行儀器有限公司；UltraScan PRO 臺式高精度分光測色儀 韻鼎（香港）集團有限公司；HWS12 電熱恒溫水浴鍋 上海一恒科技有限公司；1000 W 萬用電爐 北京永光明醫療儀器有限公司；DHG-9075A 型電熱鼓風干燥箱 上海一恒科學儀器有限公司；QE-200 高速萬能粉碎機 浙江屹立工貿有限公司；ZEISS Sigma 300 場發射掃描電子顯微鏡 卡爾蔡司（上海）管理有限公司；HA231-50-06 超臨界CO萃取設備 南通市華安超臨界萃取有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 原料預處理 將采購來的凈燕先用超聲波加濕器回潮至水分含量在18%～22%（濕基）之間，可以防止在后期操作過程中燕窩破碎；接著剪去燕角，將剩下的燕條放置純化水中浸泡2 h 后進行挑揀，去除碎小的燕毛、木屑等雜質，然后用工業甩干機甩干5 min，使燕窩含水量在70%～80%（濕基）之間，最后進行干燥處理。

1.2.2 熱風干燥 設置烘干室溫度30 ℃，相對濕度35%，風速2 m/s，每次進料100 g，將燕窩厚薄均勻，呈松散狀態平鋪至鋪曬網上。干燥至燕窩水分含量為10%（濕基）左右。干燥實驗重復3 次。

1.2.3 微波干燥 設置功率密度為23.3 W/g，干燥5 min，冷卻2 min，重復干燥，每次進料15 g，將燕窩厚薄均勻，呈松散狀態平鋪至有紗網的瓷盤上。干燥至燕窩水分含量10%（濕基）左右。干燥實驗重復3 次。

1.2.4 真空冷凍干燥 首先將燕窩厚薄均勻，呈松散狀態平鋪在不銹鋼平盤，先在?40 ℃冷凍箱里預凍4 h，設置真空度為50 Pa，冷肼溫度?80 ℃，每次進料15 g，干燥至燕窩水分含量10%（濕基）左右。干燥實驗重復3 次。

1.2.5 超臨界CO干燥 參考張常松通過干燥動力學模型的最佳條件：溫度：40 ℃，壓力：25 Mpa，CO流量：20 L/h。干燥至燕窩水分含量10%（濕基）左右。干燥實驗重復3 次。

1.3 干燥樣品質量指標檢測

1.3.1 不同干燥工藝干燕窩的感官評定 通過感官指標的變化來評價不同干燥工藝對燕窩干制效果的影響，由于現階段燕窩干燥制品尚無明確的國標和行標，現結合燕窩的生理特性，以色澤、氣味、飽滿度和總體可接受性（overall acceptability，OAA）為指標制定干燕窩制品感官質量評分標準（見表1），并通過10 名經過培訓的人員對樣品進行評價打分。

表1 干燕窩感官質量評分標準Table 1 Sensory quality scoring standard of dried edible bird's nest

1.3.2 不同干燥工藝干燕窩的水分含量測定 水分含量測定利用快速水分測定儀進行測定，溫度設定105 ℃。實驗重復3 次。

1.3.3 不同干燥工藝燕窩的質量干燥速率測定 參考郭樹國的方法，質量干燥速率為燕窩干燥過程中單位質量燕窩的失水速率。為了避免燕窩初始水分含量不同，和試樣取量不同所帶來的影響。因此以質量干燥速率表征干燥過程。計算公式如下：

式中：G為干燥前物料質量（g）；G為干燥后物料質量（g）；t 為干燥時長（h）。

1.3.4 不同干燥工藝干燕窩的漲發倍數 每次取1 g（精確到0.01 g）的干燕窩樣品，放入100 mL 沸水中，每隔5 min 將試樣撈起置于篩網上瀝干，用濾紙吸干表面水分，稱重，前后2 次稱重相差不超過1 g后撈出，表明復水完成，漲發倍數（R）的計算公式為：

式中：G為樣品吸水后質量（g）；G為樣品干燥前質量（g）。實驗重復3 次。

1.3.5 不同干燥工藝干燕窩的色澤變化 將燕窩樣品緊密放置在方形容器中，對每個樣品選擇不同的位置進行5 次測定，得出、、，并計算白度值。色度計的值表示物料色澤的明亮度，=0 表示黑色，=100 表示白色，表示紅綠值，表示黃藍值。實驗重復5 次。

1.3.6 不同干燥工藝干燕窩的TPA 特性 將處理后的燕窩切成1.5 cm 的長度，確保每個樣品的體積保持相同進行全質構的測定。測定參數為：測試前探頭速度：2 mm/s；測試中探頭速度：1 mm/s；測試后探頭速度：2 mm/s；測試距離15.0 mm；觸發力5 g；壓縮比：50%；探頭兩次測定間隔時間：5.00 s；觸發類型：自動；探頭類型：P25。實驗重復5 次。

1.3.7 不同干燥工藝干燕窩的微觀結構 將通過不同工藝干燥的燕窩樣品的表面和截面分別固定在鋁片上，并進行噴金操作，然后在10 kV 的加速電壓下觀察。顯微照片以1000 倍放大倍數拍攝，樣品送至天津研塔科技有限公司測定。

1.3.8 不同干燥工藝干燕窩的營養成分含量 對燕窩干燥前后營養成分包括脂肪、總糖、蛋白質、氨基酸含量進行對比。實驗重復3 次。

1.4 數據處理

每個樣品至少重復3 次，結果取平均值，以（平均值±標準差）表示。數據處理采用SPSS 24.0 進行顯著性分析，采用Origin 8.6 作圖。

2 結果與分析

2.1 不同干燥工藝對干燕窩感官品質的影響

根據干燕窩制品感官質量評分標準，對不同干燥處理的干燕窩（圖1）的色澤、氣味、飽滿度、總體可接受性（OAA）進行評價打分，從圖1 可以發現熱風干燥和微波干燥的樣品飽滿度較低，真空冷凍干燥和超臨界CO的樣品條狀飽滿，質地疏松，顏色較白。采用9 分制，分數越高，評價越好，干燕窩的感官質量越好，評分結果見圖2。

圖2 不同干燥工藝的干燕窩感官質量評分結果Fig.2 Sensory quality scoring results of dried edible bird's nest with different drying processes

感官質量結果表明，四種干燥工藝在氣味上均無顯著差異（>0.05）；熱風干燥在色澤、飽滿度和總體可接受性上和微波干燥均無顯著差異（>0.05）；真空冷凍干燥在色澤和總體可接受性上和超臨界CO干燥無顯著差異（>0.05），但是真空冷凍干燥在飽滿度和超臨界CO干燥樣品有顯著差異（<0.05）。熱風干燥、微波干燥在色澤、飽滿度和總體可接受性與真空冷凍干燥、超臨界CO干燥均有顯著差異（<0.05）。

2.2 不同干燥方法對燕窩色澤的影響

色澤是影響消費者可接受性和產品市場價值的重要品質屬性之一，不同的干燥方式對干燕窩制品的色澤影響不同。從表2 可以看出，不同的干燥方法樣品值變化有明顯差異。由圖1 可以看出，超臨界CO干燥的樣品顏色最白，其次是真空冷凍干燥；從表2 可知超臨界CO干燥和真空冷凍干燥燕窩的值有顯著差異（<0.05）；熱風干燥和微波干燥顏色較暗，但是從數據上看這兩種干燥形式的值沒有顯著差異（>0.05）；超臨界CO干燥、真空冷凍干燥的值與微波干燥、熱風干燥的值與有顯著差異（<0.05），造成微波干燥和熱風干燥與超臨界CO干燥和真空冷凍干燥的燕窩值差異的原因可能是熱風干燥環境溫度時間較長，從而使燕窩中蛋白質的氨基與組織中的還原糖發生美拉德反應，導致褐色物質的生成；另一種原因可能是由于熱風干燥和微波干燥的燕窩水分流失后，組織結構變得緊密，導致值較低；而超臨界CO干燥是在CO環境中進行低溫萃取干燥，不與氧氣接觸；真空冷凍干燥的溫度比較低，抑制或減少了不良反應的發生；并且由于這兩種干燥的組織結構相對完整，整體比較蓬松，所以值較高。

表2 不同干燥工藝干燕窩的色澤Table 2 Colors of dried edible bird's nest with different drying processes

圖1 不同干燥工藝干燕窩和濕燕窩的外觀Fig.1 Appearance of dried Edible bird's nest and wet edible bird's nest with different drying processes

2.3 不同干燥方法燕窩的干燥速率

干燥速率是判斷干燥能耗的一種直觀的數據。從表3 可以發現微波干燥速率顯著高于（<0.05）熱風干燥速率、真空冷凍干燥速率和超臨界CO干燥，與劉盼盼等研究一致，這是因為濕燕窩吸收大量微波能直接作用于水分子，使得水分子摩擦升溫，導致內外溫度梯度和水分梯度較大，促進了內部水分向外擴散快速蒸發，其他干燥方式是從外部吸收熱量，所以干燥速率差異較大。超臨界CO干燥顯著高于（<0.05）熱風干燥速率和真空冷凍干燥速率，這是因為CO在超臨界狀態進入燕窩內部結構，保持內壓穩定，持續“帶出”水分。

表3 不同干燥工藝燕窩干燥速率Table 3 Drying rate of dried edible bird's nest with different drying processes

2.4 不同干燥方法對燕窩漲發倍數的影響

漲發倍數是影響燕窩品質的重要因素之一，燕窩漲發率越高，口感越好。圖3 是不同干燥方法對燕窩漲發倍數的影響。從圖3 可以知，隨著浸泡時間的增加，每個干燥工藝的漲法倍數都增加，但超臨界CO干燥的燕窩在浸泡前5 min 迅速的漲發，在5 min 時就達到39 倍，5～15 min 漲發倍數增加緩慢，在15 min 達到最大42.71 倍。熱風干燥、真空冷凍干燥和微波干燥的漲發倍數增加緩慢，分別在25、20 和20 min 達到最大，分別為14.66、20.68 和22.51倍。這種現象的原因可能是熱風干燥在35 ℃的溫度下進行干燥，干燥的時間長，且表面容易結塊，水分蒸發以后組織結構崩塌，破壞物料原有的結構，蛋白質結構變得緊密，漲發倍數較低。微波干燥的漲發倍數比熱風干燥高的原因可能是蛋白質發生變性，空間結構被破壞，親水基團暴露在外面，吸水相對更多。真空冷凍干燥的原理是水分從固態直接升華到氣態，物料的組織狀態相對保存的相對較好，但是空洞還是會有崩塌，在真空冷凍干燥之前在?40 ℃速凍4 h，低溫使蛋白質變性，會影響燕窩的復水率。但是超臨界技術在充滿CO的環境中干燥，水分流失之后馬上有滲透性很好的CO取代原來的位置，保證了物料微觀結構的完整性，與微觀結構一致，且無極端環境，用時較短，條狀飽滿，所以復水率較高。又因為超臨界干燥的燕窩組織狀態疏松，所以在100 ℃下較短的時間就能漲發至最佳口感；100 ℃浸泡10～15 min，漲發倍數達到40 倍以上，但是繼續浸泡漲發倍數反而降低，這是因為高溫下長時間蛋白質結構會斷裂，發生“液化”，這也跟燕窩不成條狀的現象一致。

圖3 干燥燕窩浸泡不同時間的漲發倍數Fig.3 Multiplication of the rise of dried edible bird's nest at different times of soaking

2.5 不同干燥方法對燕窩全質構的影響

對不同干燥的燕窩燉煮到最佳口感進行測定，結果發現不同干燥工藝燕窩的粘附性、膠粘性和內聚性有顯著差異（<0.05）（表4）；原因可能是燕窩表面含有大量的粘蛋白，超臨界CO干燥和真空冷凍干燥的樣品組織結構疏松，相對緊密的組織結構，表面蓬松易吸水，增加黏附性和膠粘性，水分含量影響著蛋白質的黏附性；可能是由于超臨界CO樣品漲發倍數較高，內部相鄰各部分之間的相互吸引力較強，所以超臨界樣品的內聚力與其他樣品之間差異明顯。而彈性無顯著差異（>0.05）；這可能是為了達到最佳燉煮效果，要求口感一致，所以彈性差異不顯著。

表4 不同干燥工藝燕窩的全質構特性Table 4 Texture characteristics of edible bird's nest with different drying processes

2.6 不同干燥方法對燕窩微觀結構的影響

掃描電子顯微鏡（Scanning electron microscopy，SEM）是表征微觀結構的技術之一，可以直觀看出燕窩樣品的內部結構和表面特征。從掃面電鏡結果圖發現，熱風干燥表面幾乎沒有空洞，有裂縫（圖4A）；橫截面有少量空洞（圖4B），這是因為熱風干燥表面水分的快速蒸發和內部水分的有內向外的擴散，干燥溫度過高就會非常容易造成表面蛋白快速收縮、結塊、龜裂；水分散失，物料微觀結構塌陷從而形成致密的組織結構。微波干燥表面會有更多裂縫（圖4C），橫截面出現較多孔隙（圖4D），這是由于微波干燥時，物料內部吸收大量的微波能，內部產生較大的內壓，促使內部水分快速向外蒸發，導致樣品內部形成了孔隙結構。真空冷凍干燥表面有層次不同的結構和微小空洞（圖4E），橫截面空洞較多，但是大小不一（圖4F），這是因為首先將物料在?40 ℃的環境中快速通過最大冰晶生成帶，形成小冰晶，但是冰晶大小不一致，然后在低溫高真空狀態下，直接升華成水蒸汽，當冰晶升華時，物料的微觀結構不會受到較大影響，從而形成大小不一致的多孔性結構。超臨界CO干燥表面有裂縫，不是致密狀態（圖4G），橫截面發現空洞均勻，且無崩塌現象（圖4H），這是因為超臨界CO萃取出燕窩中水分，同時超臨界的CO占據原來水分的位置，阻止了物料微觀結構的塌陷，因此能夠形成疏松的多孔性結構。從不同干燥工藝燕窩的微觀結構可以發現，超臨界CO干燥的燕窩內部結構疏松多孔性，在此特征特性下，更容易燉煮，降低能耗。

圖4 不同干燥工藝干燕窩的表面圖、橫截面掃描電鏡圖Fig.4 Surface and cross-sectional scanning electron micrographs of dried edible bird's nest in different drying processes

2.7 不同干燥工藝對燕窩營養成分含量的影響

對不同干燥工藝的干燕窩進行營養成分的測定，結果如表5。脂肪含量均在檢出線以下，表示脂肪含量極其微量；蛋白質含量無顯著性差異（>0.05）。超臨界CO干燥和真空冷凍干燥的樣品總糖含量較高，但是差異不顯著（>0.05）；可能因為超臨界CO干燥是在無氧條件下進行且用時短；真空冷凍干燥在低溫環境下，蛋白質與還原糖沒有發生美拉德反應或發生較少，所以總糖含量較高。四種不同干燥方式對18 種氨基酸含量影響不同，其中甘氨酸、組氨酸、精氨酸、絲氨酸、蘇氨酸、谷氨酸、苯丙氨酸含量無顯著差異（>0.05），其余超臨界CO干燥燕窩的氨基酸含量顯著高于熱風干燥工藝（<0.05）；胱氨酸、脯氨酸、纈氨酸、異亮氨酸、酪氨酸和色氨酸含量微波干燥工藝和真空冷凍干燥工藝差異不顯著（>0.05）。這可能是熱風烘干過程中時間較長，微波干燥溫度較高，而且暴露在空氣中，在有氧氣和較多水分的存在，這些營養物質容易發生變化，導致損失較多，含量降低。

表5 不同干燥工藝燕窩的營養成分含量（g/100 g）Table 5 Nutrient content of edible bird's nest with different drying processes (g/100 g)

3 結論

通過4 種不同的干燥工藝處理，測定感官品質、色澤、干燥速率、漲發倍數、質構特性、微觀結構和營養成分，結果顯示：超臨界CO干燥的樣品在感官品質、色澤、漲發倍數顯著優于熱風干燥、微波干燥（<0.05）；在干燥時間和耗能方面優于真空冷凍干燥；而且能夠克服熱風干燥和微波干燥的不均勻性，提高干燥后燕窩的品質，減少營養損耗。但是超臨界技術作為干燥方式尚存在一些缺陷，例如：要維持CO在超臨界狀態，對機器設備要求較高，耗能較高等，這些難點可以作為未來干燥工藝研究的突破點。綜上所述，超臨界CO干燥技術在未來也是一種非常有發展前景的燕窩干燥工藝。