黃蘇婷，張 慜*，黃家鵬，3，陳慧芝，安彥君，2

（1.江南大學(xué) 食品學(xué)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(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)產(chǎn)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(zhì)含量高（56%），具有人體所必需的8種氨基酸；同時(shí)還富含活性多糖、維生素、礦物質(zhì)元素及增強(qiáng)機(jī)體免疫能力的生物活性物質(zhì)，使葛仙米具有抗衰老、抗氧化等生物學(xué)功能[1-3]。

真空含浸主要是由壓力變化引起流體動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)使得多孔物料內(nèi)部的氣體和液體與外部溶液進(jìn)行交換。一般真空含浸過程由2個(gè)階段組成；第一階段，對(duì)裝有物料和溶液的容器抽真空并維持一個(gè)較短的時(shí)間，使物料內(nèi)部的氣體膨脹、逸出，氣體逸出過程中可能會(huì)帶出物料中的一部分天然液體；在第二階段，將體系恢復(fù)到常壓并維持一定的時(shí)間，物料內(nèi)部壓力由于毛細(xì)阻力作用，扔維持在真空室未升高前的壓力，而容器內(nèi)壓力已經(jīng)升高，在這個(gè)壓差作用下，殘留在物料內(nèi)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(xì)多孔體中[4-7]。

本文作者主要研究了不同預(yù)干燥方式、真空含浸工藝（真空度、抽真空時(shí)間、常壓浸漬時(shí)間）及二次干燥方式對(duì)葛仙米品質(zhì)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(yè)有限公司生產(chǎn)；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(chǎn)。

1.2 儀器和設(shè)備

FA1004電子天平，蘇州塞恩斯儀器有限公司產(chǎn)品；AL204分析天平，梅特勒托科多儀器（上海）有限公司產(chǎn)品；電磁爐，美的有限公司產(chǎn)品；U410超低 溫 冰 箱 ，NEW BRUNSWICK SCIENTIFIC CO.，INC產(chǎn)品；YHW2S-OS微波真空凍干機(jī)，南京亞泰微波能技術(shù)研究所提供；GZX-9140MBE電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；脈沖噴動(dòng)微波真空冷凍干燥設(shè)備，實(shí)驗(yàn)室自行組建；真空含浸設(shè)備，實(shí)驗(yàn)室自行組建；ORW08S-5Z真空微波設(shè)備，南京澳潤微波科技有限公司；CR-400色差計(jì)，KONICA MINOLTA；HT110ATC 折光儀，愛普計(jì)量儀器有限公司；SOX406脂肪測定儀，山東海能科學(xué)儀器有限公司；TA-Xt2i質(zhì)構(gòu)儀，英國STABLE MICROSYSTEMS公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程與要點(diǎn) 葛仙米→清洗→預(yù)處理→預(yù)干燥→真空含浸→離心→二次干燥→包裝。

1）預(yù)干燥方式：60℃熱風(fēng)干燥（AD），干燥時(shí)間6 h；真空冷凍干燥（FD），電加熱板功率設(shè)置為300 W，干燥最高溫度設(shè)為55℃，當(dāng)真空度低于100 Pa時(shí)開啟加熱裝置，干燥時(shí)間12 h；脈沖噴動(dòng)微波真空冷凍干燥（PSMFD），微波功率300 W，干燥時(shí)間6 h，脈沖噴動(dòng)頻率10 min/次。

2）含浸液的制備：黃油添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%，海藻糖添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)18%，分子蒸餾單甘脂添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.15%，蒸餾水添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)75.85%，置于干凈的燒杯中，70℃水浴加熱，并用打蛋器機(jī)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(shí)間 10、20、30、40 min（真空度 -0.08 MPa，常壓浸漬20 min）、常壓浸漬時(shí)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(fēng)干燥、微波功率為150 W的真空微波干燥。

5）對(duì)干燥后的葛仙米進(jìn)行初步評(píng)定，比較其顆粒大小、形狀是否呈球形、顆粒是否飽滿、是否產(chǎn)生一定程度的膨脹等方面，選出葛仙米產(chǎn)品品質(zhì)最好的預(yù)干燥方式、真空含浸工藝條件及二次干燥方式。

1.3.2 指標(biāo)測定及方法

1)增重率測定：含浸液滲透進(jìn)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(jì)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(zhì)量（g）；m2為樣品干燥至恒重時(shí)的質(zhì)量（g）。

3)糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(shù)。通過計(jì)算，計(jì)算出葛仙米內(nèi)的糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)，計(jì)算公式如下式（3）：

其中，I為糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；I0為折光儀讀數(shù)；N1為樣品質(zhì)量；N2為水的質(zhì)量。

4)脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)測定：稱取1～2 g葛仙米樣品粉末，置于SOX406脂肪測定儀內(nèi)測定脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)。脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算公式如下：

其中，N為脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；n0為空瓶質(zhì)量；n1為回流結(jié)束后空瓶質(zhì)量。

5)質(zhì)構(gòu)測定：使用TA-Xt2i質(zhì)構(gòu)儀進(jìn)行壓縮破壞試驗(yàn)，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(yīng)力為10 g，壓縮距離為50%。取5個(gè)顆粒大小差不多的葛仙米樣品，做5組平行實(shí)驗(yàn)，取平均值。

6)色差測定：用色差計(jì)測定葛仙米色差，L*代表亮度值，數(shù)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(lán)色到黃色的變化。每組樣品取樣后旋轉(zhuǎn)3個(gè)不同的角度測定讀數(shù)，再取平均值。

7)感官評(píng)定：選取本實(shí)驗(yàn)室9名同學(xué)組成感官

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

2)水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)測定：水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測定參照國標(biāo)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(nèi)恒重。水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算公式如下式（2）：評(píng)定小組，對(duì)葛仙米脆粒進(jìn)行皺縮度、香味、油膩度和甜度的評(píng)定。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如表1所示：

表1 真空含浸葛仙米感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table1 Sensoryscoreofvacuum impregnation N.Sphaeroides

2 結(jié)果與討論

2.1 不同預(yù)干燥方式對(duì)葛仙米干燥效果的影響

3種預(yù)干燥方式對(duì)葛仙米的干燥效果見圖1，AD的葛仙米皺縮嚴(yán)重，顆粒極??；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(yán)重，顆粒較飽滿。根據(jù)干燥效果的對(duì)比，PSMFD和FD的干燥效果較好，明顯優(yōu)于AD。從操作的方便性及經(jīng)濟(jì)成本考慮，PSMFD耗時(shí)遠(yuǎn)少于FD，降低了生產(chǎn)的成本。綜合考慮后，確定葛仙米的預(yù)干燥方式為PSMFD。

圖1 不同干燥方式對(duì)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(duì)含浸葛仙米脆粒品質(zhì)的影響

不同真空度對(duì)葛仙米增重率和最終水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)（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(duì)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?yàn)檎婵窄h(huán)境導(dǎo)致葛仙米內(nèi)部氣體逸出，恢復(fù)常壓后保持一定時(shí)間，使物料內(nèi)外部形成壓差，葛仙米內(nèi)部的氣體減少，外部的含浸液得以浸入物料中；但是，當(dāng)真空度達(dá)到-0.09 MPa時(shí)，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(gè)傳熱介質(zhì)，反而導(dǎo)致含浸液實(shí)際溫度低于儀器顯示的設(shè)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(zhì)量分?jǐn)?shù)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(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，并且高于常壓浸漬的葛仙米。

圖2 不同真空度對(duì)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(duì)含浸葛仙米糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)和脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(zhì)量分?jǐn)?shù)也隨之增加，而常壓浸漬的葛仙米的脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高。所以得出的結(jié)論是，浸漬真空度越大，葛仙米內(nèi)的糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)及脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，但是糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨著真空的增加增幅不明顯。

由表2質(zhì)構(gòu)分析的數(shù)據(jù)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(duì)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(yōu)于常壓下浸漬的葛仙米。所以，綜合考慮各種因素得出的結(jié)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(zhì)構(gòu)，且色澤最佳。

圖3 不同真空度對(duì)葛仙米糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)和脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(zhì)構(gòu)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(shí)間對(duì)含浸葛仙米脆粒品質(zhì)的影響

不同抽真空時(shí)間對(duì)葛仙米增重率和最終水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)（w.b）的影響，由圖4可以看出，隨著抽真空時(shí)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?yàn)檎婵窄h(huán)境下物料內(nèi)部氣體逸出，恢復(fù)常壓后保持一定時(shí)間，物料內(nèi)外部形成壓差，內(nèi)部的氣體減少，外部的含浸液逐漸滲透進(jìn)物料中；但是，在真空環(huán)境下浸漬過長時(shí)間，含浸液浸入物料的量反而有所降低，這是因?yàn)榧訜嵫b置中的傳熱介質(zhì)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(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，真空含浸葛仙米的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨著抽真空時(shí)間的延長而減少，但是，當(dāng)抽真空時(shí)間達(dá)到一定值時(shí)，隨著抽真空時(shí)間的延長，葛仙米的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)反而開始增加。

圖4 不同抽真空時(shí)間對(duì)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(shí)間對(duì)葛仙米糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)和脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(shí)間的延長，葛仙米的糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨之增加，但是，在抽真空達(dá)到一定時(shí)間時(shí)，葛仙米的含糖量開始降低；這與抽真空時(shí)間對(duì)葛仙米增重率的影響一致；此外，當(dāng)抽真空時(shí)間低于30 min時(shí)，葛仙米的脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于常壓浸漬2 h的葛仙米，隨抽真空時(shí)間的增加葛仙米脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸增加。

圖5 不同抽真空時(shí)間對(duì)葛仙米糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)及脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(gè)不同的抽真空時(shí)間的對(duì)比中可以看出真空含浸30 min葛仙米硬度和脆度較高，產(chǎn)品品質(zhì)較好；此外，常壓含浸2 h的葛仙米，顏色損失較為嚴(yán)重，外觀受到較大程度的影響，品質(zhì)不佳。從表中可以看出真空含浸為30 min的物料呈現(xiàn)出較好的色澤。

表3 不同抽真空時(shí)間對(duì)含浸葛仙米脆粒質(zhì)構(gòu)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(shí)間對(duì)葛仙米脆粒品質(zhì)的影響

不同常壓浸漬時(shí)間對(duì)葛仙米增重率及水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響，由圖6可以看出，常壓下浸漬的時(shí)間越長，葛仙米的增重率越高，也就是浸漬液浸入葛仙米內(nèi)部的量越多；當(dāng)常壓浸漬超過一定時(shí)間后，含浸量又開始降低；這是因?yàn)楹旱恼扯仍黾?，常壓下滲入到葛仙米內(nèi)部的過程比較緩慢，需要很長的時(shí)間，從而影響葛仙米的質(zhì)構(gòu)，導(dǎo)致葛仙米含浸量降低，增重率最大的常壓浸漬時(shí)間點(diǎn)是30 min[9]。此外，由圖6還可以看出，隨著常壓浸漬時(shí)間的延長，葛仙米的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐步減少，當(dāng)時(shí)間達(dá)到一定值時(shí)，水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)反而開始增加。

圖6 不同常壓浸漬時(shí)間對(duì)葛仙米增重率及水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(shí)間對(duì)葛仙米糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)及脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(shí)間的浸漬條件下，隨著常壓浸漬時(shí)間的增加，葛仙米的糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)液逐漸增加；此外，含浸葛仙米中脂肪的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也會(huì)隨著常壓浸漬時(shí)間的增加而增加。

圖7 不同常壓浸漬時(shí)間對(duì)葛仙米糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)及脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(chǎn)品的硬度和脆度，常壓浸漬最適宜的時(shí)間時(shí)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(shí)間對(duì)葛仙米的色差值影響較小。

表4 不同常壓浸漬時(shí)間對(duì)葛仙米脆粒質(zhì)構(gòu)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(duì)含浸葛仙米脆粒品質(zhì)的影響

2種干燥方式干燥的葛仙米水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)接近，見表5。真空微波干燥的葛仙米增重率稍大于熱風(fēng)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(nèi)的營養(yǎng)成分損失少[10]。而熱風(fēng)干燥速度慢，需要的時(shí)間較長，嚴(yán)重?fù)p壞了葛仙米的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致營養(yǎng)成分流失嚴(yán)重。真空微波干燥的葛仙米糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)稍高于熱風(fēng)干燥的葛仙米，相差1.33%，差異很小。因此，不同干燥方式對(duì)葛仙米糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響可以忽略不計(jì)。從表5中葛仙米脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)的數(shù)據(jù)顯示來看，2種干燥方式對(duì)葛仙米的脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響很大，熱風(fēng)干燥的葛仙米脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)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(xù)的真空微波干燥的過程中，微波穿透能力強(qiáng)，物料整體加熱，傳質(zhì)傳熱的方向相同，水分遷移蒸發(fā)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(fēng)味較好，而且具有低脂肪含量，產(chǎn)品品質(zhì)好。

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

根據(jù)表6的數(shù)據(jù)可以看出，真空微波干燥的葛仙米硬度較低，脆度較熱風(fēng)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(fēng)干燥的深，顏色更綠，色澤較好，外觀品質(zhì)更佳；所以，可以得出的結(jié)論是真空微波干燥的葛仙米松脆性更好，具有較好的品質(zhì)，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(zhì)構(gòu)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(fēng)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(duì)較好，且香味濃不油膩，甜度適中。根據(jù)感官評(píng)定的結(jié)果，真空微波干燥的葛仙米外觀和口感上都要優(yōu)于熱風(fēng)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(duì)葛仙米感官品質(zhì)的影響Table 7 Effects of different pre-drying methods on sensory quality of N.sphaeroides

3 結(jié)語

含浸葛仙米脆粒實(shí)驗(yàn)中，預(yù)干燥方式、真空含浸影響因素（真空度、抽真空時(shí)間、常壓含浸時(shí)間）、二次干燥方式，對(duì)含浸產(chǎn)品品質(zhì)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(yù)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(chǎn)品的營養(yǎng)成分，符合休閑食品對(duì)口感的要求。