李娟玲， 王婷婷， 陳坤杰

（南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院/江蘇省智能化農(nóng)業(yè)裝備重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210031）

豆丹是豆天蛾的幼蟲，俗稱豆青蟲，屬鱗翅目天蛾科。它以大豆、洋槐、刺槐等的葉子為生，天然無毒、風(fēng)味鮮美，富含豐富的蛋白質(zhì)，被人們視為健康美味佳肴[1-3]。隨著人們對(duì)豆丹營養(yǎng)價(jià)值的發(fā)掘和對(duì)綠色環(huán)保食品的追求，豆丹的市場(chǎng)越來越大[4-6]。但鮮豆丹上市時(shí)間短，儲(chǔ)存技術(shù)落后，嚴(yán)重制約了豆丹的銷售方式和利用渠道，阻礙了豆丹的規(guī)?；l(fā)展。通過研究豆丹的干燥儲(chǔ)存技術(shù)，解決豆丹的時(shí)間限制問題，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。作者采用真空冷凍干燥技術(shù)，確定豆丹干燥儲(chǔ)存的重要技術(shù)參數(shù)。為確定預(yù)處理時(shí)的漂燙溫度和干燥倉壓力，從干燥成功率、干燥時(shí)間、蛋白質(zhì)保留率、色澤變化、物料復(fù)水率5個(gè)指標(biāo)綜合評(píng)估[7-9]。

1 材料與方法

1.1 材料

新鮮豆丹：購自連云港市農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)。

1.2 試劑

硫酸銅、硫酸鉀、濃硫酸，濃鹽酸、氫氧化鈉、蒸餾水、硼酸、溴甲酚綠-甲基紅溶液等，均為分析純。

1.3 設(shè)備與儀器

HP-200精密色差儀：上海嘉標(biāo)測(cè)試儀器有限公司產(chǎn)品；DSC差示掃描量熱儀：德國耐馳公司產(chǎn)品。

1.4 共晶點(diǎn)和共熔點(diǎn)的測(cè)定

豆丹作為一種動(dòng)物活體，體內(nèi)有流動(dòng)體液和空腔，共晶點(diǎn)和共熔點(diǎn)的測(cè)定極其重要。目前測(cè)量共晶點(diǎn)和共熔點(diǎn)的方法主要有兩種，電阻法和差示掃描量熱法。電阻法雖然操作簡(jiǎn)便，但是誤差相對(duì)較大，差示掃描量熱法測(cè)量更加精確[12-14]。作者采用差示掃描量熱法進(jìn)行精確測(cè)量。

為了實(shí)驗(yàn)更具有科學(xué)性，作者對(duì)豆丹的表皮和體內(nèi)物質(zhì)分別進(jìn)行了共晶點(diǎn)和共熔點(diǎn)的測(cè)量。

由圖1、圖2可以看出表皮與內(nèi)臟的共晶點(diǎn)和共熔點(diǎn)基本是一致的，因此可以得出豆丹的共晶點(diǎn)為-19.9℃，共熔點(diǎn)稍有差別，分別為15℃和10℃。一般豆丹的預(yù)凍溫度低于共晶點(diǎn)5～10℃[15]，因此確定豆丹的預(yù)凍溫度為-28℃。

圖1 豆丹表皮共晶點(diǎn)和共熔點(diǎn)測(cè)量曲線Fig.1 Eutectie point and consolute point curveof epidermis of bean worm

圖2 豆丹內(nèi)臟共晶點(diǎn)和共熔點(diǎn)測(cè)量曲線Fig.2 Eutectie point and consolute point curve of gut of bean worm

1.5 實(shí)驗(yàn)預(yù)處理

沖洗：將鮮豆丹用流動(dòng)的清水中沖洗并擦拭干凈。

漂燙：實(shí)驗(yàn)選擇的漂燙溫度為 50、60、70、80℃，漂燙時(shí)間為150 s。

預(yù)凍：將漂燙過后冷卻到室溫的豆丹，放入-28℃冰箱中預(yù)凍4 h。

1.6 豆丹干燥成功率

跟普通的干燥樣品玉米、胡蘿卜等不同，豆丹是一種活體生物，體內(nèi)有流動(dòng)體液，有一定空腔，豆丹本身的表皮狀態(tài)，并不利于水分的蒸發(fā)和熱量交換，在開始完全凍結(jié)的狀態(tài)下，水分會(huì)蒸發(fā)小部分，隨著真空冷凍干燥試驗(yàn)的繼續(xù)進(jìn)行，表皮不利于水蒸氣交換現(xiàn)象更加明顯，體內(nèi)與干燥倉的壓力差逐漸增大，如果處理的條件不恰當(dāng)，豆丹在抽真空時(shí)會(huì)出現(xiàn)漲裂噴涌現(xiàn)象，干燥實(shí)驗(yàn)因此失敗。經(jīng)過多次預(yù)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)熱水漂燙后，可以極大提高豆丹干燥的成功率。干燥成功，即在真空冷凍干燥過程中，豆丹不出現(xiàn)漲裂噴涌現(xiàn)象，干燥完成時(shí)還基本保留干燥前的完整性。干燥成功率是在除漂燙溫度不同，其他干燥條件均相同條件下統(tǒng)計(jì)后計(jì)算。干燥成功率η的計(jì)算公式見式 （1），nf為干燥是失敗的豆丹數(shù)量，N為全部豆丹數(shù)量。

1.7 水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定

將質(zhì)量、形狀大小基本相同的整條豆丹做好標(biāo)記，分別稱質(zhì)量后分別放到凍干瓶中，冷阱溫度為-52℃。干燥開始4 h后第一次取出稱質(zhì)量，放回凍干箱繼續(xù)干燥，每隔2 h取出稱質(zhì)量一次，直至前后2次稱質(zhì)量不超過0.002 g，干燥完成。

水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)ωt計(jì)算公式見式（2），Gt為干燥t時(shí)刻物料質(zhì)量，Gg為干燥完成后物料的恒質(zhì)量。

1.8 粗蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定

參照中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB 5009—2010進(jìn)行。

1.8.1 樣品預(yù)處理 鮮豆丹：將豆丹放入冰箱中速凍，保證切碎過程中體液不流失。將鮮豆丹絞碎至均勻肉泥。

干燥后豆丹：干燥完成的物料（含水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于5%），用粉碎機(jī)粉碎，40目過篩。

1.8.2 樣品消化 將完成預(yù)處理的樣品稱取適量，鮮豆丹稱取1.5 g，干燥后的豆丹稱取0.5 g，放入消化管中，并加入催化劑（0.2 g硫酸銅，3 g硫酸鉀），10 mL濃硫酸，搖勻，放置于已經(jīng)設(shè)置好的消解儀中進(jìn)行消解。消解過程中在最高溫度420℃保持2.5 h，溶液呈藍(lán)綠色透明液體時(shí)，消解完成。

1.8.3 粗蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定 將完成消解的消化管取出放入全自動(dòng)凱氏定氮儀中，完成硼酸、加堿、蒸餾、滴定等過程，最后打印出測(cè)量結(jié)果。加堿時(shí)是保證堿過量，加堿后消化管中呈黑色，一般加堿時(shí)間控制在10～12 s。粗蛋白轉(zhuǎn)換系數(shù)為6.25。其中用到的溶液分別為400 g/L氫氧化鈉溶液，20 g/L的硼酸溶液并配有10 mL/L的溴甲酚綠甲基紅無水乙醇溶液 （溴甲酚綠0.5 g、甲基紅0.1 g溶于100 mL的無水乙醇），0.1 mol/L的稀鹽酸，蒸餾水[16-17]。

蛋白質(zhì)保留率λ的計(jì)算公式見式 （3），pd為干燥后蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，P為鮮豆丹干基蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

1.9 色澤的測(cè)定

采用HP-200精密色差儀，主要測(cè)量L、a、b值。L，表示亮度，0為黑，100為白；a，表示紅綠色之間的色澤，100為紅色，-80為綠色；b，表示黃藍(lán)之間的色澤，100為黃色，-80為藍(lán)色[18-20]。色澤的總差用△E表示，見式（4）。

式中，下標(biāo)“o”表示凍干后的豆丹顏色；△E值越大表示與鮮豆丹的色差越大。

1.10 復(fù)水率測(cè)定

取干燥完成的整條豆丹，放在250 mL的80℃熱水中，隔10 min取出瀝干，稱重，重復(fù)幾次，直至豆丹前后兩次質(zhì)量差小于0.005 g或出現(xiàn)質(zhì)量減小的趨勢(shì)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束[21-22]。豆丹的復(fù)水率Rt計(jì)算公式見式（5）。

式中，Mt為時(shí)刻t時(shí)豆丹復(fù)水瀝干后的質(zhì)量（g）；Mg為豆丹復(fù)水前的質(zhì)量（g）。

2 結(jié)果與分析

2.1 豆丹在不同溫度熱水下漂燙后試驗(yàn)成功率

大量實(shí)驗(yàn)得出，在50℃以下溫度熱水中漂燙時(shí)，不能起到漂燙效果，80℃以上熱水漂燙時(shí)與80℃幾乎無差別。因此作者主要用到的漂燙溫度為50、60、70、80℃。不同漂燙溫度對(duì)成功率的影響如表1所示。

由表1可以清晰看出，豆丹不進(jìn)行漂燙處理干燥成功率非常低，僅有10%，此條件下不適于真冷凍干燥。50℃熱水漂燙時(shí)，干燥成功率有所提高，但效果不是很理想；60、70、80℃熱水漂燙時(shí)，干燥成功率大大提高，適于真空冷凍干燥工業(yè)化生產(chǎn)。并且60℃漂燙相比于70、80℃漂燙，成功概率僅相差1%。僅從干燥成功率考慮，60、70、80℃都為理想的漂燙溫度。

表1 不同漂燙溫度對(duì)應(yīng)凍干成功率Table 1 Freeze-drying success rate of different blanching temperature

2.2 不同處理?xiàng)l件下的豆丹的干燥曲線

一般來說，真空度小于10 Pa時(shí)，不利于傳熱，水分在較低溫度下氣化比較困難，當(dāng)真空度大于100 Pa時(shí)，氣體傳熱就增加，但不利于傳質(zhì)，因此10～100 Pa為最有利條件[7，23]。 本次實(shí)驗(yàn)真空壓力分別為 10、31、57、85 Pa。

由圖3分析，漂燙溫度對(duì)比，可以看出50℃漂燙干燥曲線走勢(shì)頗為緩慢，說明干燥速率較小，并且用時(shí)較長，大約22 h左右。在60、70℃漂燙時(shí)，完成干燥大約用時(shí)為11 h左右，干燥速率較快，用時(shí)短。在80℃漂燙時(shí)，完成干燥用時(shí)為9～10h，干燥速率最快，用時(shí)最短。通過對(duì)比干燥倉壓力，發(fā)現(xiàn)50、60℃和70℃漂燙下，干燥倉壓力為57 Pa時(shí)干燥速率最快，用時(shí)最短。80℃漂燙下，57 Pa和85 Pa干燥曲線非常接近，用時(shí)幾乎相同。不同漂燙溫度，最優(yōu)干燥倉壓力不盡相同。

圖3 不同干燥倉壓力干燥曲線Fig.3 Drying curves of different drying ehamber pressureduring

2.3 不同干燥條件下蛋白質(zhì)的保留率

豆丹中含有豐富的蛋白質(zhì)，通過測(cè)量，鮮豆丹中粗蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16.68%，干基粗蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為62.62%。

由表2一方面可以看出，隨漂燙溫度的升高，粗蛋白質(zhì)的保留率越來越低。80℃漂燙時(shí)，粗蛋白質(zhì)保留率最低，并且與其他溫度相差較大。此種現(xiàn)象產(chǎn)生的可能因?yàn)槭歉邷匾鹆硕沟んw內(nèi)蛋白質(zhì)的變性，從而蛋白質(zhì)的保留率降低。另一方面可以看出，隨干燥倉壓力的減小粗蛋白質(zhì)的保留率有減小的趨勢(shì)，但是減小的量不顯著，這也很可能是由于真空度影響了蛋白質(zhì)的變性。

表2 不同干燥條件下蛋白質(zhì)的保留率Table 2 Retention rate of protein during different drying conditions

2.4 不同干燥條件對(duì)豆丹色澤的影響

作為一種食品，豆丹干燥后的顏色也是判別品質(zhì)優(yōu)良的一項(xiàng)重要指標(biāo)。作者以鮮豆丹的色澤作為參考，更準(zhǔn)確的衡量豆丹在不同條件下干燥的色澤對(duì)比。由表3可以看出，在不同的干燥條件下，L值均不同程度變小，說明干燥后的豆丹鮮亮程度均不如新鮮狀態(tài)下。a值在不同漂燙溫度下變化相對(duì)較大，b值變化較小。

表3 不同干燥條件下豆丹色澤變化Table 3 Coloration change of bean worm during different drying conditions

不同的干燥倉的壓力對(duì)豆丹色澤的影響比較小，57、85 Pa在 50、60 ℃熱水漂燙時(shí)相對(duì)較小，10、31 Pa在70、80℃熱水漂燙時(shí)相對(duì)較小。不同溫度熱水漂燙對(duì)豆丹色澤的影響較為明顯，50℃熱水漂燙對(duì)色澤的影響最小，其他溫度依次遞增。通過對(duì)比，70、80℃發(fā)生褐變較為嚴(yán)重，60℃熱水漂燙時(shí)變化也較小，用肉眼觀察幾乎很難察覺色澤的變化[24-27]。由此可以得出，為更好的保證豆丹干燥后的色澤品質(zhì)，應(yīng)選擇的熱水的漂燙溫度為50℃或60℃。

2.5 不同干燥條件對(duì)豆丹復(fù)水性的影響

凍干后豆丹的復(fù)水特性同樣是衡量其品質(zhì)和干燥方法好壞的重要指標(biāo)之一[18]。由圖4可以看出，每個(gè)壓強(qiáng)下的4種不同漂燙溫度的復(fù)水曲線趨勢(shì)大體相同。由圖4可以分析得出，漂燙溫度為50℃時(shí)復(fù)水率最高，基本在90%左右，漂燙溫度為80℃時(shí)，復(fù)水率最低，只可以達(dá)到60%左右。這種情況可能是由因?yàn)楦邷仄癄C對(duì)豆丹體內(nèi)產(chǎn)生了一定影響，體內(nèi)某些物質(zhì)的結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，使干燥后的豆丹親水性降低，從而復(fù)水率比較低。干燥倉壓力為31 Pa時(shí)，復(fù)水速率稍快，用時(shí)少，但復(fù)水率最高僅有82.09%。壓力為57 Pa時(shí)，相比于31 Pa時(shí)速率慢，用時(shí)稍長，但最高復(fù)水率可以達(dá)到89.91%。60℃漂燙干燥后的豆丹復(fù)水率僅次于50℃，在干燥倉壓力57 Pa為時(shí)，最高復(fù)水率可以達(dá)到86.62%，在干燥倉壓力31 Pa時(shí)，復(fù)水率僅為76.46%。因此，干燥倉壓力57 Pa，漂燙溫度為50℃和60℃時(shí)，復(fù)水效果較為理想。溫度對(duì)復(fù)水率的影響與對(duì)蛋白質(zhì)保留率的影響趨勢(shì)類似，原因可能是豆丹干燥后蛋白質(zhì)占絕大部分，而高溫漂燙可能破壞了蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性，從而蛋白質(zhì)在復(fù)水時(shí)受到一定損失[28]。

圖4 不同漂燙溫度下豆丹復(fù)水率Fig.4 Rehydration rate of different blanching temperature during

3 結(jié) 語

凍干成功率是最基本的要素，因此，漂燙溫度選擇60℃及其以上溫度。如果對(duì)豆丹凍干的時(shí)間要求較高，而對(duì)豆丹凍干后顏色、蛋白質(zhì)含量及復(fù)水情況要求相對(duì)較低，則建議選擇80℃漂燙，85 Pa壓力條件下干燥。如果比較看重豆丹干燥后的綜合效率，建議選擇60℃漂燙，57 Pa壓力干燥。在此條件下，干燥時(shí)間較以上條件長約1 h，但是豆丹的色澤變化微小，蛋白質(zhì)保留率相對(duì)較高，復(fù)水率相對(duì)較高，干燥綜合品質(zhì)較優(yōu)。