白烏魚方便湯粉的工業(yè)化鼓風(fēng)干燥工藝

焦曉磊，王林果，母運龍，張崟*，鄧語，吳俊

1. 四川省內(nèi)江市農(nóng)業(yè)科學(xué)院（內(nèi)江 641099）；2. 成都大學(xué)肉類加工四川省重點實驗室（成都 610106）

白烏魚是四川省內(nèi)江市農(nóng)業(yè)科學(xué)院新培育的特色經(jīng)濟魚種，其營養(yǎng)價值高[1-3]，民間就有熬煮白烏魚湯，并用于幫助術(shù)后病人的傷口愈合，促進產(chǎn)后母乳的分泌等應(yīng)用[4-5]。但是白烏魚熬煮制湯時，不僅耗時耗能，而且魚骨中的營養(yǎng)物質(zhì)不能通過傳統(tǒng)的熬煮方法充分溶出，這嚴(yán)重制約白烏魚的市場價值開發(fā)。因此，為提升白烏魚中營養(yǎng)物質(zhì)在熬煮過程中的充分溶出，試驗采用高壓輔助酶解及微粉碎技術(shù)[6-7]，制得白烏魚漿，并對其工業(yè)化鼓風(fēng)干燥工藝進行研究。

盡管國內(nèi)外已開展一些關(guān)于魚肉湯粉制備工藝研究，如：李欣[8]對烏鱧魚頭經(jīng)過常壓熬煮后，利用酵母發(fā)酵脫腥；蔣麗施等[9]研究常壓熬煮白烏魚及所得湯粉的噴霧干燥工藝；吳代武等[10]以金槍魚為原料，研究不同干燥工藝對于魚粉質(zhì)量的影響。但是國內(nèi)外有關(guān)白烏魚湯粉的工業(yè)化鼓風(fēng)干燥工藝研究較少，導(dǎo)致工業(yè)化加工方便魚肉湯粉產(chǎn)品的干燥工藝缺失。因此，為建立適合工業(yè)加工用的白烏魚方便湯粉的干燥工藝，試驗對白烏魚湯粉的工業(yè)化鼓風(fēng)干燥工藝進行研究。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與設(shè)備

白烏魚（質(zhì)量500±20 g，體長均為30±3 cm）；高壓蒸煮鍋（100 L，美瑞機械有限公司）；膠體磨（JMS-50，廊坊冠通有限公司）；恒溫干燥箱（CTC-O，江陰創(chuàng)新機械有限公司）；粉碎機（WCSJ-20 IVV，宏達(dá)有限公司）；分樣篩（HC-1000-3S，化成機械有限公司）；天平（LE104E/02，梅特勒-托利多儀器有限公司）；色差儀（NH310，深圳市三恩時科技有限公司）。

1.2 試驗方案

1.2.1 魚肉湯粉加工工藝流程[11]

根據(jù)前期建立的微粉碎骨粉的制作工藝，對白烏魚胴體進行熬煮和微粉碎，具體工藝流程：新鮮白烏魚→去頭去尾去內(nèi)臟→清洗→高壓蒸煮→膠體磨粉碎處理→鼓風(fēng)干燥→粉碎→過篩→成品包裝。

1.2.2 干燥箱采溫點

干燥箱溫度分別設(shè)置為70，90和110 ℃，用溫度傳感器分別測量干燥箱的上（A點）、左（B點）、后（C點）、右（D點）、下（E點）五壁附近及料盤上（F區(qū)）、中（G區(qū)）、下（H區(qū)）層共8個區(qū)域的溫度分布情況。測定溫度恒定后干燥箱的溫度分布，探究最適干燥溫度。烘箱溫度分布情況點如圖1所示。

圖1 干燥箱溫度測定分布圖

1.2.3 高壓蒸煮鍋的溫度和壓力關(guān)系

將預(yù)處理后的白烏魚放入高壓蒸煮鍋中，加水蒸煮，在蒸煮過程中，記錄高壓蒸煮鍋的溫度變化，同時記錄高壓蒸煮鍋因溫度變化而產(chǎn)生的壓力變化，并用Excel 2016對溫度和壓力進行回歸分析。

1.2.4 魚肉湯粉得率

將預(yù)處理后的白烏魚稱重并記錄，用量杯加入定量的水，計算其總質(zhì)量為初始質(zhì)量。每個加工環(huán)節(jié)結(jié)束后利用臺秤稱取全部樣品質(zhì)量并記錄，計算每個環(huán)節(jié)樣品得率。得率按式（1）計算。

式中：η為得率，%；mt為t時刻魚肉湯粉質(zhì)量，kg，m為初始質(zhì)量，kg。

1.2.5 水分測定

將經(jīng)過膠體磨粉碎的樣品，均勻放入樣品盤中，裝載量為1.5 kg/盤，以保證樣品盤中樣品的厚度一致。每個樣品盤質(zhì)量為1.45 kg，烘箱溫度設(shè)置為90℃，在上、中、下3層各選相鄰3個樣品盤記錄初始質(zhì)量，每2 h稱取樣品盤的質(zhì)量并記錄，直到干燥結(jié)束。計算每2 h樣品盤內(nèi)水分[12]。

1.2.6 干燥速率計算

在5 min間隔排氣下，對魚肉湯粉的干燥速率進行計算，干燥速率是指在干燥過程中單位時間內(nèi)物料中水分的變化速率[13]，其表達(dá)式如式（2）所示。

式中：DR為魚肉湯粉的干燥速率，%/h；Mt+Δt為t+Δt時刻魚肉湯粉含水率，%，Mt為t時刻魚肉湯粉含水率，%。

1.2.7 色澤測定

干燥箱溫度設(shè)置為90 ℃，在上、中、下3層各選相鄰3個樣品盤上的6個位點，測定其色度值，每2 h測量樣品的色度值并記錄，直到干燥結(jié)束，多次測定取平均值作為最終測定結(jié)果。

1.2.8 感官評價

干燥箱溫度設(shè)置為90 ℃，在上、中、下3層各選相鄰2個樣品盤記錄其初始感官評分，每2 h測量樣品的感官評分并記錄，直到干燥結(jié)束。感官評分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 腥味感官評分表

1.2.9 微生物及理化指標(biāo)檢測

根據(jù)NY/T 1323—2017《綠色食品固體飲料》標(biāo)準(zhǔn)對過篩后的產(chǎn)品進行微生物檢測和理化檢測[14]。產(chǎn)品檢測樣品在規(guī)定條件下（樣品處理、培養(yǎng)基及其pH、培養(yǎng)溫度與時間）培養(yǎng)，菌落總數(shù)按照GB 4789.2—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗菌落總數(shù)測定》[15]測定，大腸桿菌群按照GB 4789.3—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗大腸菌群計數(shù)》[16]測定，霉菌按照GB 4789.15—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗霉菌和酵母計數(shù)》[17]測定，蛋白質(zhì)按照GB 5009.5—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中蛋白質(zhì)的測定》[18]測定；水分按照GB 5009.3—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測定》[19]測定，鉛按照GB 5009.12—2017《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中鉛的測定》[20]測定，錫按照GB 5009.16—2014《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中錫的測定》[21]測定，苯甲酸及其鈉鹽、山梨酸及其鉀鹽、糖精鈉按照GB 5009.28—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中苯甲酸、山梨酸和糖精鈉的測定》測定[22]，甜蜜素按照GB 5009.97—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中環(huán)己基氨基磺酸鈉的測定》[23]測定，赭曲霉毒素A按《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中赭曲霉毒素A的測定》[24]測定。

1.2.10 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 9.0對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，采用Excel 2016繪圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 方便湯粉的制作工藝

2.1.1 高壓鍋溫度和壓力的關(guān)系

高壓蒸煮白烏魚時，蒸煮壓力和溫度對所得魚肉湯粉的粒徑有重要影響[25]。為建立蒸煮壓力與溫度之間的量化關(guān)系，對工業(yè)用高壓蒸煮鍋壓力與溫度的關(guān)系進行分析（圖2）。圖2顯示，蒸煮壓力和蒸煮溫度呈二次相關(guān)（y=-0.000 268 04x2+0.076 783 51x-5.205 463 92，R2=0.998 792 47）。通過對比不同蒸煮壓力和溫度下所得魚肉湯粉的易碎程度，在0.25 MPa、130 ℃條件下，所得魚肉湯粉蒸煮效果最好。

圖2 高壓鍋頂部溫度和壓力的關(guān)系

魚骨與畜禽骨相比，在高溫高壓條件下容易脆化[25-26]，這為高壓蒸煮后經(jīng)過膠體磨微粉碎制作魚肉湯粉提供良好基礎(chǔ)。但是過高的溫度和壓力會導(dǎo)致蒸煮能耗及制作成本增加。因此，為控制魚肉湯粉的制作成本、降低能耗，當(dāng)魚胴體中最硬的脊骨在蒸煮后手捏易碎時，即停止高溫高壓蒸煮。

2.1.2 加工過程中樣品的得率

為評估各加工環(huán)節(jié)原料的質(zhì)量損失，對白烏魚胴體在高壓蒸煮、膠體磨粉碎及魚肉湯粉干燥各環(huán)節(jié)的得率進行計算（表2）。由表2中各階段的得率可知，加工初始時魚肉和水總質(zhì)量為87.50 kg，進入蒸煮鍋進行高壓蒸煮得到產(chǎn)品85.83 kg，得率為98.09%，造成損失的原因可能是蒸煮過程中，溫度升高導(dǎo)致水分蒸發(fā)，或者蒸煮過程中破壞魚肉組織，造成產(chǎn)品損失。將經(jīng)過蒸煮后的魚肉過膠體磨得到產(chǎn)品83.75 kg，相較于初始時，得率為95.71%。造成損失的原因可能是魚肉經(jīng)過膠體磨時，魚肉組織進一步被破碎，在樣品回收過程造成部分粉碎魚漿丟失。經(jīng)過干燥和粉碎過篩后，產(chǎn)品質(zhì)量為14.48 kg，得率為25.18%。經(jīng)過烘箱干燥，產(chǎn)品中絕大部分水分蒸發(fā)，產(chǎn)品質(zhì)量減少，粉碎過篩后產(chǎn)品相較于初始時得率為25.18%。該得率為工業(yè)化制作魚肉湯粉產(chǎn)品的工藝控制及加工廠的放大設(shè)計提供了依據(jù)。

表2 加工過程中樣品的得率

2.2 白烏魚湯粉的干燥

2.2.1 干燥箱的溫度分布

為分析工業(yè)級鼓風(fēng)干燥箱空載時的溫度分布，以確定托盤中的樣品裝載量和放置位置，對鼓風(fēng)干燥箱空載時各位點（圖1）的溫度進行測定（表3）。由表3可知：鼓風(fēng)干燥箱的上壁溫度最高，下壁溫度最低；樣品車中托盤的溫度與烘箱空載時的溫度分布一致，上層溫度最高，中層溫度較下次溫度略高。鑒于100 ℃以上的高溫不僅容易引起魚肉湯粉的褐變，而且能耗高的缺點，所以選擇90 ℃作為鼓風(fēng)干燥溫度。

表3 干燥箱的溫度分布 單位：℃

造成鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)溫度存在差異性的可能原因是出風(fēng)口位置的不同。干燥箱的進風(fēng)口位于干燥室頂部，熱風(fēng)進入干燥室后，由頂部向底部流動，因此干燥室中上壁溫度相較于下壁溫度高。進風(fēng)口位于干燥箱內(nèi)左右兩側(cè)，在干燥過程中兩側(cè)溫度較高于后壁溫度，在設(shè)定溫度越高的情況下，越明顯。樣品盤中上層、中層、下層出現(xiàn)溫度差異，也可能是由烘箱從頂部到底部熱風(fēng)流動造成的。

2.2.2 魚肉湯粉水分與干燥速率變化

干燥過程中魚肉湯粉的水分變化見圖3。結(jié)果表明，在魚肉湯粉進行熱風(fēng)干燥過程中，樣品的水分隨干燥時間增加而減少，各層之間不存在明顯差異，不同干燥時間水分存在差異性（P＜0.05）。其中，上層樣品盤水分變化最快，下層樣品盤水分變化較慢，魚肉湯粉水分變化結(jié)果與樣品盤推車上、中、下層的溫度分布相符，溫度越高，干燥能力越強，水分減少越快。

圖3 魚肉湯粉在干燥過程中水分的動態(tài)變化圖

干燥過程中魚肉湯粉的干燥速率的變化見圖4。樣品干燥速率隨著干燥時間呈現(xiàn)先升高后降低趨勢，上層和中層料盤均在第2小時時，干燥速率增大到最高值，下層料盤在4 h時干燥速率達(dá)到最大。由于料盤在干燥箱的不同位置，而干燥箱不同位置的溫度存在顯著差異（P＜0.05），這可能是導(dǎo)致上層、中層和下層料盤的干燥速率存在差異的主要原因。

圖4 魚肉湯粉在干燥過程中干燥速率的動態(tài)變化圖

2.2.3 魚肉湯粉干燥過程中色澤的變化

色澤是食品最重要的品質(zhì)指標(biāo)[27]，加熱溫度不同會導(dǎo)致蛋白質(zhì)不同程度的變性和降解。脂質(zhì)可在干燥過程中被氧化，產(chǎn)生酸和酮，以及與游離氨基酸發(fā)生美拉德反應(yīng)等因素，導(dǎo)致被加熱物色澤的變化。為分析魚肉湯粉在不同干燥階段的色澤變化，對魚肉湯粉不同干燥時間的色度值進行測定（表4）。數(shù)據(jù)顯示，干燥時間0～2 h時，魚肉湯粉的色度變化不明顯，干燥時間達(dá)到4 h時，魚肉湯粉的色度值隨著干燥時間增加而不斷上升，并存在顯著性差異（P＜0.05）。干燥12 h時，魚肉湯粉的a*值、b*值和L*值均達(dá)到最大。在干燥14和16 h時，魚肉湯粉的色度值呈現(xiàn)下降趨勢。這可能是由于長時間干燥引起美拉德反應(yīng)，進而導(dǎo)致魚肉湯粉的顏色變深[28-29]。這一結(jié)果與Zhu等[30]對魚片干燥中出現(xiàn)的現(xiàn)象一致。

表4 不同干燥時間對色度的影響

2.2.4 魚肉湯粉干燥過程中水分與色度值之間的相關(guān)性分析

為探究魚粉在干燥過程中水分變化與色度值之間的關(guān)系，采用SPASS 9.0軟件，對魚肉湯粉的水分與色度值進行相關(guān)性分析，所得結(jié)果見表5。數(shù)據(jù)顯示，在魚肉湯粉干燥過程中，魚肉湯粉在干燥過程中水分與色度值（r=-0.866，P＜0.01）和干燥時間（r=-0.979，P＜0.01）均呈負(fù)相關(guān)，干燥時間與色度值呈正相關(guān)（r=0.768，p＜0.05）。

表5 水分與色度值相關(guān)性分析

色度值與水分、干燥時間之間的相關(guān)性分析結(jié)果表明，在魚肉湯粉干燥過程中，色度值受水分和干燥時間影響大。這一結(jié)果與2.2.3中隨著干燥時間增加魚肉湯粉的色度值增加的結(jié)果一致。因此，在魚肉湯粉干燥過程中，應(yīng)該重點控制魚肉湯粉的水分和干燥時間，以防止魚肉湯粉色澤的劣變。

2.2.5 魚肉湯粉干燥過程中感官評價的動態(tài)變化

魚肉湯粉在干燥過程中感官評價的動態(tài)變化見圖5。結(jié)果表明：魚粉在90 ℃干燥過程中的感官評分總體上隨著干燥時間的增加而增加，但是上層的感官評分增加程度大于中、下2層的增加程度，且有顯著性差異（P＜0.05），2和4 h時感官評分出現(xiàn)下降。這可能是因為此時物質(zhì)處于固液共存狀，部分樣品干燥過程中產(chǎn)生的氣體無法即時排出，導(dǎo)致感官評分下降。試驗表明隨著魚粉干燥過程的不斷進行，干燥時間越久，魚粉的感官評分越好，這可能是因為在干燥過程中，美拉德反應(yīng)快速，使魚粉中產(chǎn)生有利于感官品質(zhì)的物質(zhì)，減少魚粉原有的腥味。

圖5 魚肉湯粉在干燥過程中感官評價的動態(tài)變化圖

2.3 微生物測定與理化檢測

白烏魚湯粉的微生物和理化檢驗指標(biāo)見表6。根據(jù)GB 4789.2—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗菌落總數(shù)測定》對魚粉中的菌落總數(shù)進行測定，魚粉產(chǎn)品中菌落總數(shù)指標(biāo)結(jié)果小于10 CFU/g，符合食品標(biāo)準(zhǔn)要求。根據(jù)GB 4789.3—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗大腸菌群計數(shù)》對魚粉中的大腸桿菌進行測定，魚粉產(chǎn)品中大腸桿菌指標(biāo)結(jié)果小于10 CFU/g，符合食品標(biāo)準(zhǔn)要求。采用GB 4789.15—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗霉菌和酵母計數(shù)》的方法對霉菌測定，檢出結(jié)果顯示霉菌＜10 CFU/g，符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的≤50 CFU/g。白烏魚魚粉中理化檢測中蛋白質(zhì)含量為68.5 g/100 g，水分為2.12%，鉛含量為0.17 mg/kg，均符合相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)，錫、苯甲酸及其鈉鹽、山梨酸及其鉀鹽、糖精鈉、甜蜜素、赭曲霉毒素等均未檢出，符合國家標(biāo)準(zhǔn)[31-32]。

表6 微生物測定與理化檢測

3 結(jié)論

以白烏魚為原料，建立魚肉方便湯粉工業(yè)鼓風(fēng)干燥工藝：在干燥溫度90 ℃、干燥時間16 h、間隔排氣5 min、裝載量每盤1.5 kg條件下鼓風(fēng)干燥，魚肉湯粉在干燥過程中水分與色度值（r=-0.866，P＜0.01）、干燥時間（r=-0.979，P＜0.01）均呈負(fù)相關(guān)，干燥時間與色度值呈正相關(guān)（r=0.768，P＜0.05）。干燥速率隨著干燥時間的增加呈現(xiàn)先增大后降低趨勢，上層和中層料盤的干燥速率較下層料盤較早達(dá)到峰值。經(jīng)過干燥后的魚肉湯粉，感官評分高，沖后泡具有該產(chǎn)品應(yīng)有的色澤、香氣和滋味，無異味，無外來雜質(zhì)。蛋白質(zhì)含量為68.5 g/100 g，水分為2.12%，鉛含量為0.17 mg/kg，菌落總數(shù)、大腸菌群、霉菌均低于國家規(guī)定，符合國家標(biāo)準(zhǔn)。錫、苯甲酸及其鈉鹽、山梨酸及其鉀鹽、糖精鈉、甜蜜素、赭曲霉毒素等均未檢出，干燥制備的魚肉湯粉符合國標(biāo)要求。