張曉娟，錢 平，劉鳳娜

(總后勤部軍需裝備研究所，北京 100010)

軍用脫水食品具有重量輕、體積小、貯存時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)，是軍用食品的骨干品種。我軍從20 世紀(jì)50年代初就已開始脫水食品的研制工作，1995年，開始了脫水米、脫水面條的研究工作，主要采用傳統(tǒng)的熱風(fēng)干燥，產(chǎn)品品質(zhì)最終仍不能完全滿足部隊(duì)需求。另外，目前的脫水蔬菜主要采用的是冷凍干燥技術(shù)，產(chǎn)品品質(zhì)雖好，但是體積大，不易運(yùn)輸和貯存，而且成本高，不宜推廣使用。因此，急需對(duì)軍用脫水食品的關(guān)鍵技術(shù)——干燥技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)研究，為研發(fā)新一代軍用脫水食品奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 材料和儀器

1.1.1 材料和試劑 甘藍(lán)，市售新鮮，成熟度適中，無腐爛變質(zhì)，無病蟲害;大米，福臨門東北優(yōu)質(zhì)大米，中糧集團(tuán)提供;石油醚、乙醚、乙醇、酚酞指示劑、氫氧化鉀、三氯甲烷、冰乙酸、飽和碘化鉀、硫代硫酸鈉、淀粉指示劑、生理鹽水，試劑均為分析純。

1.1.2 儀器設(shè)備 GENESIS 25 型真空冷凍干燥機(jī)，美國VirTis 公司;GZX-9140MBE 型數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱，上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠;HygroLab 2/3 四通道臺(tái)式水分活度儀，瑞士Rotronic 公司;TA-XT2型物性測(cè)試儀，英國Stable Micro System 公司;CR-400 色彩色差計(jì)，日本KOnica Minolta 公司;MQC23 型核磁儀，牛津儀器公司;IKA A11 型分析研磨機(jī)，德國IKA (上海)有限公司;DK-S12 型電熱恒溫水浴鍋，上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司;C-MAG HS7 型磁力攪拌器，德國IKA (上海)有限公司;PL 203 型電子天平，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;KJ23B-DA 微波爐，廣東美的微波爐有限公司;MB-YJ50EG 電飯煲，廣東美的生活電器制造有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 脫水甘藍(lán)的制備方法 甘藍(lán)清洗，切分，在沸水中燙漂2min。按以下3 種方式進(jìn)行干燥:(1)熱風(fēng)干燥法 甘藍(lán)在80℃熱風(fēng)干燥4h，水分控制在8%左右。(2)冷凍干燥法 采用冷凍干燥時(shí)，溫度控制在－45℃，真空度控制在0.1kPa，干燥時(shí)間48h，水分在5%左右。(3)組合干燥法 采用組合干燥時(shí)，甘藍(lán)先在70℃熱風(fēng)干燥，含水率達(dá)到60%時(shí)，繼續(xù)在2.5W/g微波強(qiáng)度下干燥至含水率為40%，然后向半干甘藍(lán)中加入混合滲透液(含15%氯化鈉和28%葡萄糖)進(jìn)行滲透脫水，最后進(jìn)行二次熱風(fēng)干燥，成品水分控制在15%左右。

1.2.2 脫水米飯的制備方法 將大米清洗，浸泡30min，瀝干水分，蒸煮，采用常溫水對(duì)米飯進(jìn)行離散30s。按以下3 種方式進(jìn)行干燥:

(1)熱風(fēng)干燥法:米飯?jiān)?0℃熱風(fēng)干燥2h，水分控制在8%左右;(2)冷凍干燥法:采用冷凍干燥時(shí)，溫度控制在-45℃，真空度控制在0.1kPa，干燥時(shí)間48h，水分在5%左右;(3)組合干燥法:采用組合干燥時(shí)，米飯先在90℃熱風(fēng)干燥，含水率達(dá)到40%時(shí)，繼續(xù)在2.5W/g 微波強(qiáng)度下干燥至含水率為20%，然后向半干米飯中加入混合滲透液(含15%氯化鈉和28%葡萄糖)進(jìn)行滲透脫水，最后進(jìn)行二次熱風(fēng)干燥，成品水分控制在16%左右。

1.2.3 復(fù)水比測(cè)定 復(fù)水比即是復(fù)水后干制品的重量與復(fù)水前干制品的重量之比。脫水甘藍(lán)、脫水米飯的復(fù)水比計(jì)算如(1)式:均值，并采用SPSS 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計(jì)。

(1)式中，RR-復(fù)水比;Wh-復(fù)水后干制品的重量(g);Wq-復(fù)水前干制品的重量(g)。

1.2.4 韌性測(cè)定 采用物性測(cè)試儀測(cè)定脫水甘藍(lán)復(fù)水后的韌性。

試驗(yàn)參數(shù)為:探頭為P5;模式為TPA;測(cè)試速度為1mm/s;測(cè)試前速度為2mm/s;測(cè)試后速度為2mm/s;測(cè)試距離為mm;數(shù)據(jù)采集速率為500 次/s;閾值為5g。

1.2.5 色澤測(cè)定 將脫水甘藍(lán)、脫水米飯分別磨成粉末狀，然后使用色差計(jì)測(cè)定其色差值［1］。其中:L*值表示亮暗、a*值表示紅綠、b*值表示黃藍(lán)。

1.2.6 維生素C 含量測(cè)定 參照2，6—二氯靛酚滴定法測(cè)定脫水甘藍(lán)的維生素C 含量［2］。

1.2.7 水分含量測(cè)定 參照GB/T 5009.3—2003 直接干燥法。

1.2.8 水分活度測(cè)定 將脫水甘藍(lán)、脫水米飯分別磨成粉末狀，然后使用水分活度儀進(jìn)行測(cè)定［3］。

1.2.9 水分子流動(dòng)性測(cè)定 將脫水甘藍(lán)磨成粉狀，取一定量置于10mm 測(cè)試管內(nèi)，放在干燥器中平衡24h。然后將試樣置于核磁儀的永久磁場(chǎng)射頻圈中心，進(jìn)而測(cè)定其自旋-自旋弛豫時(shí)間T2。試驗(yàn)參數(shù):采樣點(diǎn)數(shù):2048，重復(fù)掃描次數(shù):128，回波個(gè)數(shù):380，弛豫衰減時(shí)間:1 000～2 000 ms。通過一個(gè)90°的脈沖試驗(yàn)來測(cè)定自旋—自旋弛豫時(shí)間(T2)，其表示方程如(2)式:

(2)式中，I-質(zhì)子信號(hào)強(qiáng)度;A-平衡時(shí)的幅度。

1.2.10 復(fù)水時(shí)間測(cè)定 取定量的脫水米飯，將其置于盛有100℃開水的燒杯中，加蓋，待米粒中心完全軟化后，記錄所用時(shí)間［4］。

1.2.11 加速試驗(yàn) 將采用3 種不同干燥方式得到的脫水米飯，分別裝入聚乙烯密實(shí)袋中，置于37℃恒溫箱中進(jìn)行加速貯存試驗(yàn)。每隔2d 檢測(cè)過氧化值，每隔1d 檢測(cè)酸價(jià)。過氧化值和酸價(jià)的檢測(cè)需提取脫水米飯中的油脂，試驗(yàn)步驟為:取脫水米飯約50g，用粉碎機(jī)打成粉末狀，置于1L 錐形瓶中，加入定量石油醚，搖勻，使其充分混合。浸泡過夜(14～18h)，將脫水米和石油醚混合液全部倒入抽濾瓶中進(jìn)行抽濾10～15min 后，取上層清液在50℃旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)15min，減壓回收溶劑，得到油脂，備用。

1.2.12 過氧化值測(cè)定 采用GB/T5009.37-2003 中方法測(cè)定。

1.2.13 酸價(jià)測(cè)定 采用GB/T5009.37-2003 中方法測(cè)定。

1.2.14 數(shù)據(jù)處理方法 數(shù)據(jù)為3 次平行測(cè)定值的平

2 結(jié)果與分析

2.1 不同干燥方式對(duì)脫水甘藍(lán)復(fù)水比的影響

復(fù)水比是衡量脫水蔬菜品質(zhì)的重要指標(biāo)。脫水蔬菜復(fù)水比越高，復(fù)水時(shí)間越短，其品質(zhì)也相應(yīng)越好。由圖1可見，組合干燥脫水甘藍(lán)復(fù)水比最好。復(fù)水5 min 時(shí)，冷凍干燥、組合干燥、熱風(fēng)干燥甘藍(lán)的復(fù)水比分別為7.80、7.32、6.24。冷凍干燥甘藍(lán)復(fù)水明顯快，但隨著復(fù)水時(shí)間的延長(zhǎng)，其復(fù)水比無明顯增加;而組合干燥的甘藍(lán)，隨著復(fù)水時(shí)間的延長(zhǎng)，其復(fù)水比明顯增加。這是由于組合干燥中微波階段的膨化作用形成了一定的多孔性結(jié)構(gòu)，同時(shí)復(fù)水時(shí)存留的滲透介質(zhì)也進(jìn)一步提高其復(fù)水性。

圖1 不同干燥方式對(duì)脫水甘藍(lán)復(fù)水比的影響

2.2 不同干燥方式對(duì)脫水甘藍(lán)復(fù)水后韌性的影響

以新鮮甘藍(lán)作為對(duì)照，將采用3 種不同的干燥方式制備的脫水甘藍(lán)置于70°C 水中復(fù)水，分別測(cè)定復(fù)水后甘藍(lán)的韌性。甘藍(lán)復(fù)水后韌性越大，其脆度就越差，食用時(shí)口感也就越差。由表1 可知，隨著復(fù)水時(shí)間的延長(zhǎng)，脫水甘藍(lán)復(fù)水后的韌性下降。熱風(fēng)干燥甘藍(lán)復(fù)水后韌性較大，食用口感較差;而冷凍干燥和組合干燥甘藍(lán)復(fù)水后韌性較小，食用口感較好。這是由于熱風(fēng)干燥對(duì)甘藍(lán)的熱損害較大，導(dǎo)致細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)不能復(fù)原;冷凍干燥是將甘藍(lán)中的水分以冰晶狀態(tài)直接升華為氣體，從而形成蜂窩狀的孔隙結(jié)構(gòu)，有利于復(fù)水;組合干燥是等速干燥，干燥時(shí)間短，對(duì)細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)破壞小?？梢?，選用組合干燥工藝試制的脫水甘藍(lán)，其食用品質(zhì)與凍干甘藍(lán)相當(dāng)。

2.3 不同干燥方式制備的脫水甘藍(lán)貯存過程中水分子流動(dòng)性的變化

將3 種不同干燥方式制備的脫水甘藍(lán)，采用核磁共振測(cè)定其水分子自旋-自旋馳豫時(shí)間，觀察貯藏穩(wěn)定性。自旋—自旋弛豫時(shí)間T2能反映水分子流動(dòng)性，而水的物理狀態(tài)對(duì)食品穩(wěn)定性有很大影響。利用核磁技術(shù)可以測(cè)定T2，T2越長(zhǎng)說明水分子流動(dòng)性越高，食品穩(wěn)定性越差。由圖2 可見，水分活度在0.4～0.5 時(shí)，凍干甘藍(lán)的馳豫時(shí)間最長(zhǎng)，增長(zhǎng)速率也最快;熱風(fēng)干燥甘藍(lán)的馳豫時(shí)間雖較短，但增長(zhǎng)速率較快;組合干燥甘藍(lán)的馳豫時(shí)間較短，而且增長(zhǎng)速率也較慢。這是由于組合干燥甘藍(lán)是經(jīng)糖和鹽的混合溶液滲透處理過的，所以與凍干和熱風(fēng)干燥甘藍(lán)相比，分子流動(dòng)性較低。可以預(yù)見，甘藍(lán)經(jīng)熱風(fēng)、微波組合干燥后，再滲透處理，得到的終產(chǎn)品可以很好的控制水分子的流動(dòng)性，從而提高產(chǎn)品的貯藏性能。據(jù)Sosa.［5］研究報(bào)道，蘋果片在經(jīng)過滲透預(yù)處理后，再進(jìn)行熱風(fēng)干燥和冷凍干燥，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，經(jīng)滲透預(yù)處理過的蘋果片呈現(xiàn)出較低的弛豫時(shí)間，同時(shí)穩(wěn)定性也得到很大的提高。

圖2 在一定的水分活度下通過1H NMR 得到的弛豫時(shí)間T2

2.4 不同干燥方式制備脫水甘藍(lán)綜合指標(biāo)比較

由表2 可知，從感官指標(biāo)來看，熱風(fēng)干燥甘藍(lán)呈深黃綠色，且有焦糊現(xiàn)象，顏色損傷較大;凍干甘藍(lán)色澤接近新鮮甘藍(lán)，氣味清香;組合干燥甘藍(lán)色澤、氣味保存較好，與凍干甘藍(lán)相當(dāng)。從理化指標(biāo)來看，熱敏性營(yíng)養(yǎng)素維生素C 保留率有明顯差異，凍干甘藍(lán)維生素C 保留率最高;組合干燥甘藍(lán)維生素C 保留率次之;熱風(fēng)干燥甘藍(lán)維生素C 保留率最低。從經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來看，冷凍干燥時(shí)間很長(zhǎng)，能耗高;組合干燥時(shí)間短，能耗低，成本偏低。綜合來看，組合干燥甘藍(lán)的品質(zhì)接近凍干甘藍(lán)，但其成本卻降低很多，因此具有更好的適用性。

表2 脫水甘藍(lán)不同干燥方式綜合指標(biāo)比較

2.5 不同干燥方式制備的脫水米飯貯存過程中過氧化值的變化

過氧化值是預(yù)測(cè)脫水米飯貯存過程中氧化變質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo)。過氧化值越大，說明脫水米飯中油脂氧化變質(zhì)程度越嚴(yán)重。由圖3 可見，在貯存初期，凍干米飯過氧化值最低，但隨著貯存時(shí)間的延長(zhǎng)迅速增加;熱風(fēng)干燥米飯過氧化值最高，且隨著貯存時(shí)間的延長(zhǎng)緩慢增加;組合干燥米飯的過氧化值介于二者之間，但隨著貯存時(shí)間的延長(zhǎng)明顯低于其它兩種產(chǎn)品。這主要是由于干燥工藝存在的差別，對(duì)干制品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)影響所致。凍干米飯內(nèi)部結(jié)構(gòu)疏松，呈現(xiàn)較大且多的孔道，裝入包裝袋封口后，脫水米飯與袋內(nèi)氧氣的接觸面積最大;熱風(fēng)干燥米飯內(nèi)部只有少量的孔道，而且還出現(xiàn)一定程度的皺縮，裝入包裝袋封口后，脫水米飯與袋內(nèi)氧氣的接觸面積次之;組合干燥米飯經(jīng)滲透處理后，其內(nèi)部孔道被糖、鹽等滲透溶質(zhì)填充，裝入包裝袋封口后，脫水米飯與袋內(nèi)氧氣的接觸面積最小，因此被氧化程度也最低。可以預(yù)見，組合干燥米飯具有較好的貯存性。

圖3 不同干燥方式脫水米飯貯藏期間過氧化值變化

2.6 不同干燥方式制備的脫水米飯貯存過程中酸價(jià)的變化

酸價(jià)是預(yù)測(cè)脫水米飯貯存過程中氧化變質(zhì)的另一關(guān)鍵指標(biāo)。酸價(jià)越大，說明脫水米飯中油脂氧化變質(zhì)程度越嚴(yán)重。由圖4 可見，組合干燥米飯的酸價(jià)最低，明顯低于熱風(fēng)和凍干米飯，而且隨著貯存時(shí)間的延長(zhǎng)無明顯增加，其變化規(guī)律與過氧化值一致?？梢灶A(yù)見，組合干燥方式能夠提高脫水米飯的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)貯存期。

圖4 不同干燥方式脫水米飯貯藏期間酸價(jià)值變化

2.7 不同干燥方式制備脫水米飯綜合指標(biāo)比較

由表3 可知，從感官指標(biāo)來看，熱風(fēng)干燥米飯復(fù)水后有一定粘性，但彈性不足;凍干米飯復(fù)水后粘性和彈性均較差，口感與新鮮米飯相差很大;而組合干燥米飯復(fù)水后粘彈性較好，尤其是彈性，基本接近新鮮米飯，口感較好。從理化指標(biāo)來看，組合干燥米飯水分含量高達(dá)17.8%，而其水分活度并不高，保持在0.6 以下，這為脫水米飯的長(zhǎng)時(shí)間貯存提供了可能性。從經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來看，冷凍干燥時(shí)間很長(zhǎng)，能耗高;組合干燥和熱風(fēng)干燥干燥時(shí)間接近，能耗低，成本偏低。綜合來看，冷凍干燥雖然是優(yōu)秀的干燥工藝，但卻并不適合加工脫水米飯，而組合干燥工藝在不增加生產(chǎn)成本的前提下，還能夠提高現(xiàn)有熱風(fēng)干燥米飯的品質(zhì)，因此具有更好的適用性。

3 結(jié)論

本文考察了采用熱風(fēng)干燥、冷凍干燥、組合干燥3種不同干燥方式制備的脫水甘藍(lán)和脫水米飯的感官、理化、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)以及貯存穩(wěn)定性。綜合評(píng)價(jià)，組合干燥工藝有效地克服了單一干燥工藝的質(zhì)量缺陷，干燥速率快，能耗低;產(chǎn)品具有高水分含量、低水分活度;產(chǎn)品品質(zhì)與凍干產(chǎn)品相當(dāng)，是一種工業(yè)化生產(chǎn)高品質(zhì)、低成本脫水食品的新途徑。

表3 脫水米飯不同干燥方式綜合指標(biāo)比較

［1］Soysal Y.Microwave Drying Characteristics of Parsley ［J］.Biosystems Engineering，2004，89(2):167-173.

［2］黃偉坤.食品檢驗(yàn)與分析［M］.上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1989.

［3］Hawaree N，et al.Effects of Drying Temperature and Surface Characteristics of Vegetable on the Survival of Salmonella［J］.Journal of Food Science，2009，74(1):E16-E22.

［4］康東方，何錦風(fēng)，王錫昌.探討干燥方法對(duì)方便米飯品質(zhì)的影響［J］.現(xiàn)代食品科技，2006，23 (1):50-53.

［5］Sosa N，Salvatori D，Schebor C.Physico-Chemical and Mechanical Properties of Apple Disks Subjected to Osmotic Dehydration and Different Drying Methods ［J］.Food and Bioprocess Technology，2010:1-13.