姚 芳,劉 靖,*,張 靜,褚潔明,趙瑞靖,李 泉

(1.江蘇農(nóng)牧科技職業(yè)學(xué)院,江蘇泰州 225300; 2.江蘇雙魚食品有限公司,江蘇靖江 214500; 3.泰州出入境檢驗檢疫局,江蘇泰州 225300)

肉脯是將豬肉切片、調(diào)味、腌制,經(jīng)攤篩、烘干、烤制等工藝制成的一種高檔干肉制品[1]。干燥是干肉制品的關(guān)鍵加工技術(shù),不同的干燥方法會產(chǎn)生不同品質(zhì)特征,但考慮到生產(chǎn)成本和成品品質(zhì)控制等要求,工業(yè)上對肉制品生產(chǎn)一般采用熱風(fēng)干燥[2]。熱風(fēng)干燥設(shè)備簡單,操作方便,但傳熱效率較低,產(chǎn)品內(nèi)外干燥不均一,易出現(xiàn)表皮硬化現(xiàn)象,不利于內(nèi)部水分排出[3]。微波干燥是從物料的內(nèi)部開始加熱,具有時間短、速度快的特點,但由于微波較強的穿透性,其能夠使肉樣內(nèi)部水分快速遷移至表面,致使表面積存大量水分,造成產(chǎn)品內(nèi)部較硬,表面焦化現(xiàn)象嚴(yán)重[4]。紅外干燥具有較高的熱效應(yīng),紅外線穿透力強能減少肉表面結(jié)痂現(xiàn)象,能促使牛肉干內(nèi)部不易流動的水加快擴散遷移,但需要借助熱風(fēng)蒸發(fā)散失,實現(xiàn)物料內(nèi)外同時干燥,提高干燥效率[5]。采用聯(lián)合干燥,可解決單一干燥方式的缺點,是目前干燥技術(shù)的研究熱點。

熱風(fēng)-遠(yuǎn)紅外干燥是在干燥前期采用熱風(fēng)干燥,后期采用遠(yuǎn)紅外干燥,能有效的降低能耗,提高干燥效率和品質(zhì)[6]。目前,熱風(fēng)-紅外聯(lián)合干燥技術(shù)主要應(yīng)用于果蔬和谷物干燥,在蛋白含量較高的肉制品干燥上研究較少。羅磊等[7]利用熱泵遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥金銀花,Nathakaranakule等[8]利用熱泵和遠(yuǎn)紅外干燥泰國龍眼,Hebbar等[9]利用中紅外與熱風(fēng)組合干燥胡蘿卜和土豆,均發(fā)現(xiàn)聯(lián)合干燥能降低能耗,提高干燥效率和產(chǎn)品品質(zhì);謝小雷等[3]認(rèn)為中紅外-熱風(fēng)組合干燥能顯著提高牛肉干的品質(zhì)和降低能耗。生產(chǎn)中肉脯的干燥技術(shù)主要為烘房/熱風(fēng)干燥或遠(yuǎn)紅外干燥,利用熱風(fēng)與紅外聯(lián)合干燥肉脯的技術(shù)并未見報道。熱風(fēng)干燥肉脯簡單但能耗大,紅外干燥熱效率高但易受物料含水量和物料厚度的影響,肉脯攤篩時的厚薄無法做到均勻一致,導(dǎo)致其含水率不一致,易產(chǎn)生生片和焦片等殘次產(chǎn)品。

為此,本試驗對肉脯熱風(fēng)-遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥技術(shù)進行研究,并對比分析不同干燥技術(shù)對肉脯品質(zhì)的影響,以期確定最適熱風(fēng)-遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥工藝參數(shù)、干燥模型和干燥技術(shù),為肉脯的干燥加工提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

肉脯 江蘇雙魚食品有限公司提供的已脫水干燥的豬肉脯半成品(水分含量<30 g/100 g,厚度1.6 mm)。

HB43-S鹵素水分測定儀 梅特勒-托利多精密儀器有限公司;C-LM4數(shù)顯式肌肉嫩度儀 北京天翔飛儀器設(shè)備有限公司;TMS-touch質(zhì)構(gòu)儀 美國FTC公司;WSC-S數(shù)顯測色色差儀 上海精密科學(xué)儀器有限公司;電熱鼓風(fēng)烘箱 上海躍進醫(yī)療機械廠;G70D20SP-DF微波爐 格蘭仕集團;YHG-300-BS遠(yuǎn)紅外快速干燥箱 上海博泰干燥設(shè)備有限公司;熱風(fēng)-遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥機(一種具有自動清洗功能的遠(yuǎn)紅外溫控肉脯烤爐,專利號ZL201310248149.7),設(shè)備總長15 m,有效干燥長度12 m,每一段干燥長度4 m,輸送帶寬度715 mm,可通過輸送帶速度控制總干燥時間 江蘇雙魚食品有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 工藝路線 肉脯半成品500 g→干燥(熱風(fēng)干燥、微波干燥、遠(yuǎn)紅外干燥、熱風(fēng)-遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥)→壓平→切成4.5 cm×6 cm的塊→冷卻→包裝→品質(zhì)檢測。

1.2.2 熱風(fēng)-遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥工藝優(yōu)化

1.2.2.1 單因素實驗方案 采用熱風(fēng)-遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥機,在風(fēng)速350 r/min和物料尺寸45 cm×45 cm固定的條件下,分別研究了第一段熱風(fēng)干燥溫度Ⅰ(160、170、180、190、200 ℃)、第二段熱風(fēng)干燥溫度Ⅱ(220、230、240、250、260 ℃)、第三段紅外烤制溫度Ⅲ(250、260、270、280、290 ℃)以及總干燥時間(120、100、80、60、40 s)對熱風(fēng)-遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥肉脯水分含量、剪切力、色差和質(zhì)構(gòu)的影響。

1.2.2.2 正交試驗方案 根據(jù)單因素實驗結(jié)果,設(shè)計正交實驗,選取第一段熱風(fēng)干燥溫度Ⅰ(A)、第二段熱風(fēng)干燥溫度Ⅱ(B)、第三段紅外烤制溫度Ⅲ(C)和干燥時間(D)為影響因素,以水分含量、剪切力和質(zhì)構(gòu)為指標(biāo),對結(jié)果進行分析并確定最佳干燥工藝參數(shù)。因素水平見表1。

表1 熱風(fēng)-遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥肉脯正交試驗因素水平表Table 1 Factors and their coded levels of orthogonal array design for hot air assisted far-infrared dying parameters of dried meat slice

1.2.3 四種不同干燥方式對肉脯感官、水分含量、剪切力、質(zhì)構(gòu)和色差的比較

1.2.3.1 微波干燥工藝 取豬肉脯半成品500 g,在600 W的微波功率下,干燥85 s。

1.2.3.2 遠(yuǎn)紅外干燥工藝 取豬肉脯半成品500 g,在235 ℃的遠(yuǎn)紅外溫度下,干燥120 s。

1.2.3.3 熱風(fēng)干燥工藝 取豬肉脯半成品500 g,在160 ℃的熱風(fēng)溫度下,干燥4 min。

1.2.3.4 熱風(fēng)-遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥工藝 取豬肉脯半成品500 g,在風(fēng)速350 r/min和物料尺寸45 cm×45 cm固定的條件下,第一段熱風(fēng)干燥溫度Ⅰ170 ℃,第二段熱風(fēng)干燥溫度Ⅱ 250 ℃,第三段紅外烤制溫度Ⅲ 260 ℃,干燥100 s。

1.2.4 干燥模型的擬合 將熱風(fēng)-遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥肉脯的不同干燥時間下肉脯水分含量的數(shù)據(jù)(至少20個)作為實測值樣本,通過Matlab 2016R 軟件對傳統(tǒng)干燥模型[10]進行最小二乘法非線性曲線擬合,確定干燥模型。

1.2.5 指標(biāo)的測定

1.2.5.1 水分含量的測定 使用鹵素水分測定儀,對干燥后的肉脯進行測定[11],每個樣品取3.00 g,測3次平行樣,結(jié)果取平均值。

1.2.5.2 水分比的測定 水分比按照謝小雷[10]的方法進行測定。計算式為:

MR=Mt/M0

式中,MR為水分比;Mt為t時刻物料干基含水率(g/100 g);M0為物料初始干基含水率(g/100 g)。

1.2.5.3 剪切力的測定 使用數(shù)顯式肌肉嫩度儀,對干燥后的肉脯進行嫩度測定[1],取厚度一致的樣品切成5 cm×1 cm(長×寬)的肉樣,測10次平行樣,結(jié)果取平均值。

1.2.5.4 色差的測定 使用色差儀,對干燥后的肉脯進行亮度(L*)、紅度(a*)和黃度(b*)測定[12],取厚度一致的樣品測5次平行樣,結(jié)果取平均值。

1.2.5.5 質(zhì)構(gòu)特性的測定 將干燥后的肉脯沿著垂直纖維的方向,切成6 cm×4.5 cm(長×寬)的肉樣,使用質(zhì)構(gòu)儀以“二次壓縮”的模式進行質(zhì)地分析[13],探頭速度為1.0 mm/s,初始力2 N,2次測定間隔時間5.0 s,形變量50%,每個樣品測8次平行樣,選取硬度、膠粘性和咀嚼性作為肉脯質(zhì)構(gòu)特性的分析指標(biāo),結(jié)果取平均值。

1.2.5.7 感官評價評分標(biāo)準(zhǔn) 由經(jīng)驗豐富的食品感官評價員10人組成鑒評組,就肉脯的形態(tài)、色澤、滋味和氣味等方面進行評價,肉脯感官評價參照肉脯標(biāo)準(zhǔn)GB/T31406-2015設(shè)定評分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 肉脯的感官評價評分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation criteria of dried meat slice

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 18進行方差分析和DPS多重比較分析,對熱風(fēng)-遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥和其他干燥方法的肉脯干燥特性進行研究,結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 熱風(fēng)-遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥肉脯的單因素實驗

2.1.1 第一段熱風(fēng)干燥溫度Ⅰ對肉脯干燥品質(zhì)的影響 第一段熱風(fēng)干燥溫度Ⅰ對熱風(fēng)-遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥肉脯干燥品質(zhì)的影響如圖1、圖2、表3所示。

表3 第一段熱風(fēng)干燥溫度Ⅰ對肉脯色差的影響Table 3 Effect of the first period hot air drying temperature Ⅰ on color of dried meat slice

圖1 第一段熱風(fēng)干燥溫度Ⅰ對肉脯剪切力和水分含量的影響Fig.1 Effect of the first period hot air drying temperatureⅠ on shear force and moisture content of dried meat slice注:不同小寫字母表示差異顯著(p<0.05);圖2～圖8同。

剪切力是衡量豬肉脯嫩度的重要指標(biāo)[15],剪切力越小,肉越嫩。由圖1可知,隨著第一段熱風(fēng)干燥溫度Ⅰ的上升,肉脯剪切力先減小后增大。170 ℃時肉脯剪切力最小,和180 ℃時肉脯剪切力無顯著性差異(p>0.05),但顯著低于160、190 ℃和200 ℃時肉脯的剪切力(p<0.05)。肉中肌原纖維蛋白和結(jié)締組織加熱時的張力變化是影響肉剪切力變化的最重要的因素[16]。隨著第一段熱風(fēng)干燥溫度Ⅰ的上升,肉脯水分含量呈下降趨勢。180、190 ℃和200 ℃時肉脯水分含量小,且三者之間無顯著性差異(p>0.05),但顯著低于160 ℃和170 ℃時肉脯的水分含量(p<0.05)。升高熱風(fēng)干燥的溫度可以加快肉脯表面水分蒸發(fā)速度和內(nèi)部水分向外擴散的速度,從而使水分含量下降[17],但下降到一定含量時,下降趨勢減緩。肉脯的水分含量與剪切力有一定的非線性負(fù)相關(guān)性,與張立彥[18]的研究結(jié)果相類似。

肉的質(zhì)構(gòu)特性是構(gòu)成肉制品品質(zhì)的重要因素,是評價肉制品嫩度和口感的重要依據(jù)[18]。硬度、膠粘性和咀嚼性這幾個質(zhì)構(gòu)指標(biāo)與肉中各種蛋白質(zhì)(尤其是肌原纖維蛋白)的結(jié)構(gòu)特性、含水量、肌肉中脂肪的分布狀態(tài)及肌纖維中脂肪數(shù)量等有關(guān)[19]。由圖2可知,隨著第一段熱風(fēng)干燥溫度Ⅰ的增大,肉脯硬度、膠粘性、咀嚼性呈先下降后增大的趨勢,三者變化趨勢較為一致。170 ℃時肉脯的硬度、膠粘性、咀嚼性最低,與160 ℃和180 ℃時的硬度、膠粘性、咀嚼性無顯著性差異(p>0.05),但170 ℃時的顯著低于190 ℃和200 ℃時肉脯的硬度、膠粘性和咀嚼性(p<0.05),可能因為前期熱風(fēng)干燥溫度過高會使肉脯表層快速升溫,導(dǎo)致肉的肌內(nèi)膜和肌膠束快速發(fā)生縱向及橫向變性收縮,肉脯的硬度、膠粘性和咀嚼性增加。與陳弛等[20]研究隨著微波功率的增加,牛肉糜凝膠的硬度和咀嚼性的變化趨勢相類似。

圖2 第一段熱風(fēng)干燥溫度Ⅰ對肉脯質(zhì)構(gòu)特性的影響Fig.2 Effect of the first period hot air drying temperatureⅠ on the textural properties of dried meat slice

如表3所示,隨著第一段熱風(fēng)干燥溫度Ⅰ的上升,肉脯L*、a*、b*值均無顯著差異(p>0.05),說明溫度Ⅰ的變化對肉脯色澤影響不明顯。

綜上所述,當(dāng)?shù)谝欢螣犸L(fēng)干燥溫度Ⅰ為170～180 ℃時,肉脯的品質(zhì)高,其水分含量低,嫩度高,硬度、膠粘性、咀嚼性低。

2.1.2 第二段熱風(fēng)干燥溫度Ⅱ?qū)θ飧焚|(zhì)的影響 第二段熱風(fēng)干燥溫度Ⅱ?qū)犸L(fēng)-遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥肉脯品質(zhì)的影響如圖3、圖4、表4所示。

表4 第二段熱風(fēng)干燥溫度Ⅱ?qū)θ飧畹挠绊慣able 4 Effect of the second period hot air drying temperature Ⅱ on color of dried meat slice

由圖3可知,隨著第二段熱風(fēng)干燥溫度Ⅱ的上升,肉脯剪切力先增大后減小又增大,水分含量的變化與剪切力的變化趨勢相類似。250 ℃時肉脯剪切力最小,和220 ℃時肉脯剪切力無顯著性差異(p>0.05),但顯著低于230、240 ℃和260 ℃時肉脯的剪切力值(p<0.05)。240 ℃時肉脯水分含量最小,和250 ℃時肉脯水分含量無顯著性差異(p>0.05),但顯著低于220、230 ℃和260 ℃時肉脯的水分含量(p<0.05)?？赡苁且驗楦稍餃囟壬?肉中水分含量下降,硬度增加,溫度過高時,肉內(nèi)部水分?jǐn)U散的速率小于肉表面水蒸發(fā)的速率,肉表面會發(fā)生焦化,水分干燥速率降低,硬度迅速增加[21],250 ℃時肉脯發(fā)生了焦化,比較脆,故剪切力小。

圖3 第二段熱風(fēng)干燥溫度Ⅱ?qū)θ飧羟辛退趾康挠绊慒ig.3 Effect of the second period hot air drying temperature Ⅱ on shear force and moisture content of dried meat slice

由圖4可知,隨著第二段熱風(fēng)干燥溫度Ⅱ的增大,肉脯膠粘性之間無顯著差異(p>0.05),240 ℃時肉脯硬度最小,顯著低于250 ℃時的硬度(p<0.05),但與220、230和260 ℃時的硬度無顯著差異(p>0.05)。240 ℃時肉脯咀嚼性最小,顯著低于230、250 ℃時的咀嚼性(p<0.05),220、230、250和260 ℃四個溫度之間肉脯咀嚼性無顯著差異(p>0.05)?？赡芤驗樵谌飧邓俑稍镫A段,膠原蛋白在高溫下發(fā)生凝膠化現(xiàn)象,加熱過程中膠原纖維溶解度提高,在肌肉纖維里起著潤滑脂的作用,改善肌肉的硬度和咀嚼力[22]。250 ℃時水分含量低,表面發(fā)生焦化,故肉脯硬度和咀嚼性都變大。

圖4 第二段熱風(fēng)干燥溫度Ⅱ?qū)θ飧|(zhì)構(gòu)特性的影響Fig.4 Effect of the second period hot air drying temperature Ⅱ on the textural properties of dried meat slice

如表4所示,隨著第二段熱風(fēng)干燥溫度Ⅱ的增大,肉脯L*、a*、b*值均無顯著差異,說明溫度Ⅱ的變化對肉脯色澤影響不明顯。

在第二段熱風(fēng)干燥溫度Ⅱ時,250 ℃時肉脯硬度大、咀嚼性大、水分含量較低,但剪切力小,可能是因為第二段熱風(fēng)干燥溫度高時,肉脯發(fā)生了焦化,比較脆。230 ℃時肉脯水分含量高、咀嚼性大,可能因為該溫度下水分含量高,膠原蛋白未完全發(fā)生凝膠化現(xiàn)象,咀嚼性大[22]。綜上所述,當(dāng)?shù)诙螣犸L(fēng)干燥溫度Ⅱ為240 ℃時,肉脯的品質(zhì)較高,其水分含量低,嫩度較高,硬度、咀嚼性低。

2.1.3 第三段紅外烤制溫度Ⅲ對肉脯品質(zhì)的影響 第三段紅外烤制溫度Ⅲ對熱風(fēng)-遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥肉脯品質(zhì)的影響如圖5、圖6、表5所示。

表5 第三段紅外烤制溫度Ⅲ對肉脯色差的影響Table 5 Effect of the third period infrared baked temperature Ⅲ on color of dried meat slice

圖5 第三段紅外烤制溫度Ⅲ對肉脯剪切力和水分含量的影響Fig.5 Effect of the third period infrared baked temperature Ⅲ on shear force and moisture content of dried meat slice

由圖5可知,隨著第三段紅外烤制溫度Ⅲ的上升,肉脯剪切力呈增大趨勢,250 ℃時肉脯剪切力最大,顯著高于其他四個溫度時的剪切力(p<0.05);260、270和280 ℃時肉脯剪切力較小,但三個溫度間肉脯的剪切力無顯著性差異(p>0.05)。270 ℃肉脯的水分含量最低,顯著低于其250、280和290 ℃時肉脯的水分含量(p<0.05),但這幾個溫度之間肉脯的水分含量無顯著差異(p>0.05)。紅外烤制能直接作用于肉脯內(nèi)部,加快水分的對外遷移,使物料內(nèi)外受熱均勻,減輕表面硬化現(xiàn)象,從而使物料具有較好的質(zhì)構(gòu)特性[23],紅外烤制溫度過高,會使肉表面會發(fā)生焦化,水分干燥速率降低,硬度迅速增加[21]。

由圖6可知,隨著第三段紅外烤制溫度Ⅲ的增大,肉脯硬度、膠粘性、咀嚼性呈下降趨勢,250 ℃時肉脯的硬度、膠粘性、咀嚼性最大,顯著高于260、270和280 ℃時的硬度和咀嚼性(p<0.05)。260、270、280和290 ℃時肉脯的硬度、咀嚼性、膠粘性低且無顯著差異(p>0.05)?？梢娫谳^高的溫度范圍下,第三段紅外烤制的溫度對低水分含量的肉脯質(zhì)構(gòu)特性無顯著性影響?？赡芤驗樵谌飧邓俑稍镫A段,膠原蛋白在高溫下發(fā)生凝膠化現(xiàn)象,膠原纖維溶解度提高,可溶性增加,改善肌肉的硬度和咀嚼力[22],故260、270和280 ℃時肉脯的硬度、咀嚼性都顯著降低。

如表5所示,隨著第三段紅外烤制溫度Ⅲ的上升,肉脯紅度a*值在所有溫度范圍內(nèi)無顯著差異(p>0.05);亮度L*先減小后增大,250 ℃時肉脯的L*值最大,顯著高于260 ℃和270 ℃時肉脯的L*值(p<0.05),但與280 ℃和290 ℃時肉脯的L*值無顯著性差異(p>0.05);肉脯黃度b*值先增大后減小,270 ℃時肉脯的b*值最大,顯著高于其他四個溫度時肉脯的b*值(p<0.05)。干燥過程中L*值大,表明肉樣表面水分滲透使其反射光較多,肉色質(zhì)量差[24],250、280 ℃和290 ℃時肉脯的L*值大與其水分含量較高相對應(yīng)。a*、b*二者數(shù)值越高,表明肉脯的色澤品質(zhì)越好[25],高溫下,肉中肌紅蛋白變性,高鐵肌紅蛋白的含量增加,b*值增加,溫度繼續(xù)升高時,高鐵肌紅蛋白發(fā)生降解,b*值減少[26]。

綜上所述,當(dāng)?shù)谌渭t外烤制溫度Ⅲ為260～270 ℃時,肉脯的品質(zhì)較高,其水分含量低,嫩度高,硬度、咀嚼性、膠粘性低,亮度L*值低,黃度b*值高。

2.1.4 干燥時間對肉脯品質(zhì)的影響 肉脯熱風(fēng)-遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥時間對熱風(fēng)-遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥肉脯品質(zhì)的影響如圖7、圖8、表6所示。

表6 干燥時間對肉脯色差的影響Table 6 Effect of the drying time on color of dried meat slice

圖7 干燥時間對肉脯肉脯剪切力和水分含量的影響Fig.7 Effect of the drying time on shear force and moisture content of dried meat slice

由圖7可知,隨著肉脯熱風(fēng)-遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥時間的延長,肉脯剪切力和水分含量都呈下降趨勢,干燥80 s后肉脯的剪切力最小,顯著低于40 s和60 s時的剪切力(p<0.05),與100 s和120 s時的剪切力無顯著性差異(p>0.05)。干燥80 s后肉脯的水分含量低,顯著低于40 s和60 s時的水分含量(p<0.05),與100 s和120 s時的水分含量無顯著性差異(p>0.05)。這與水分含量和剪切力呈非線性負(fù)相關(guān)的規(guī)律不一致[19]?？赡苁且驗槿飧诘退趾肯?進入降速干燥階段,干燥時間的延長,使肉蛋白發(fā)生了變化,肉質(zhì)發(fā)脆,肉脯水分含量低但易碎。

由圖8可知,隨著肉脯熱風(fēng)-遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥時間的延長,肉脯硬度、膠粘性、咀嚼性呈上升趨勢,干燥120 s時肉脯的硬度、膠粘性、咀嚼性最大,顯著高于40、60和80 s時的硬度、膠粘性(p<0.05),但40、60、80和100 s溫度間肉脯的硬度、咀嚼性、膠粘性低且無顯著差異(p>0.05)。可見肉脯在低水分含量下,干燥時間太長,降低了其質(zhì)構(gòu)品質(zhì)?？赡苁且驗槿飧倪^度加熱,肉蛋白發(fā)生了焦化,從而導(dǎo)致質(zhì)構(gòu)特性的降低[21]。

圖8 干燥時間對肉脯質(zhì)構(gòu)特性的影響Fig.8 Effect of the drying time on the textural properties of dried meat slice

如表6所示,隨著肉脯熱風(fēng)-遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥時間的延長,肉脯紅度a*值呈增加趨勢,40 s和60 s時肉脯的紅度a*值最小且二者無顯著性差異(p>0.05),80 s和100 s時肉脯的紅度a*值較大且二者無顯著性差異(p>0.05),120 s時肉脯的紅度a*值最大,可能與肉蛋白發(fā)生焦化有關(guān)。60 s時肉脯的亮度L*值最大,顯著高于40、80、100和120 s時肉脯的L*值(p<0.05),這四個干燥時間之間肉脯的L*值、b*值無顯著性差異(p>0.05)。干燥60 s時肉脯的L*值大,可能是因為肉樣表面水分滲透使其反射較多[24]。

綜上所述,當(dāng)肉脯熱風(fēng)-遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥時間為80～100 s時,肉脯的品質(zhì)較高,其水分含量低,嫩度高,硬度、咀嚼性、膠粘性低,紅度a*值較高。

2.2 熱風(fēng)-遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥肉脯的正交實驗

根據(jù)單因素試驗結(jié)果,以肉脯水分含量、剪切力和咀嚼性構(gòu)成的綜合指標(biāo)為指標(biāo),進行正交試驗,試驗結(jié)果見表7,方差分析見表8。通過分析確定肉脯熱風(fēng)-遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥的最優(yōu)工藝條件。咀嚼性是肉制品硬度、彈性及膠粘性的綜合體現(xiàn),可反映肉脯從可咀嚼狀態(tài)到可吞咽狀態(tài)所需的能量[19]。

表7 肉脯熱風(fēng)-遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥工藝優(yōu)化正交試驗設(shè)計及結(jié)果Table 7 Orthogonal array design and experimental results for hot air assisted far-infrared dying parameters of dried meat slice

表8 正交試驗方差分析結(jié)果Table 8 Analysis of variance for the orthogonal array design

由表7可知,影響肉脯熱風(fēng)-遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥效果因素的主次順序為D>C>A>B,即干燥時間>第三段紅外烤制溫度>第一段熱風(fēng)干燥溫度>第二段熱風(fēng)干燥溫度。

由K值可以確定肉脯熱風(fēng)-遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥的最優(yōu)工藝組合為A1B3C1D1,即第一段熱風(fēng)干燥溫度170 ℃,第二段熱風(fēng)干燥溫度250 ℃,第三段紅外烤制溫度260 ℃,干燥100 s,肉脯的水分含量低,剪切力小,易咀嚼,品質(zhì)高。由方差分析表8可知,因素D干燥時間在p<0.05的水平上有顯著性差異,干燥時間對肉脯的品質(zhì)影響最大。

2.3 熱風(fēng)-遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥肉脯的模型優(yōu)選

采用Mat lab軟件對傳統(tǒng)9種干燥模型進行最小二乘法非線性曲線擬合,擬合結(jié)果如表9所示。

表9 熱風(fēng)-遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥肉脯模型的擬合結(jié)果Table 9 Fitting results for dried pork slice dried by hot air assisted far-infrared drying

決定系數(shù)R2、殘差平方和(residual sum of squares,RSS)2個值為方程擬合常用的評價指標(biāo),其中R2越接近1,RSS值越小,表明擬合效果越好[27]。由表9可知,Modified Henderson and Pabis模型的擬合效果最好,R2值最大,RSS值最小,與謝小雷[3]得出的中紅外-熱風(fēng)干燥牛肉干的模型相一致。根據(jù)此干燥模型,借助VB編程軟件能很好地預(yù)測肉脯干燥過程中的水分含量,為開發(fā)熱風(fēng)-遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥肉脯在線監(jiān)測智能化控制系統(tǒng)提供支撐。

2.4 四種干燥技術(shù)對肉脯干燥效果的比較

采用最佳工藝得到的微波干燥、熱風(fēng)干燥、遠(yuǎn)紅外干燥以及熱風(fēng)-遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥肉脯,對其干燥效果進行了對比分析,結(jié)果見表10。

表10 四種干燥技術(shù)對肉脯干燥效果的比較Table 10 Comparison of effect with four drying methods on dried meat slice

由表10可知,在感官評分上,熱風(fēng)-遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥后肉脯的形態(tài)、色澤、口感上評分均顯著高于其他三種干燥方法(p<0.05)。在水分含量上,熱風(fēng)-遠(yuǎn)紅外和遠(yuǎn)紅外干燥肉脯的水分含量顯著低于熱風(fēng)和微波干燥的(p<0.05)。在物性指標(biāo)方面,熱風(fēng)-遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥肉脯的剪切力值(49.64±10.91)N顯著低于熱風(fēng)干燥的(89.73±10.30)N和遠(yuǎn)紅外干燥的(81.28±11.22) N(p<0.05),并與微波干燥無顯著差異(p>0.05);熱風(fēng)-遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥肉脯的硬度(87.18±13.59) N顯著低于熱風(fēng)(146.16±12.73) N和遠(yuǎn)紅外干燥的(122.76±18.05) N(p<0.05),與微波干燥的無顯著差異(p>0.05);四種干燥方式的膠粘性之間無顯著差異(p>0.05);熱風(fēng)-遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥肉脯的咀嚼性為(39.41±13.06) mJ顯著低于熱風(fēng)干燥的(86.13±16.35) mJ和遠(yuǎn)紅外干燥的(72.78±13.51) mJ(p<0.05),與微波干燥的無顯著差異(p>0.05)。在色澤方面,熱風(fēng)-遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥肉脯的亮度L*值(35.65±0.62)顯著高于熱風(fēng)、遠(yuǎn)紅外和微波干燥的(p<0.05);熱風(fēng)-遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥肉脯的紅度a*值(25.61±0.68)顯著高于熱風(fēng)干燥的(p<0.05),但與遠(yuǎn)紅外、微波干燥的肉脯a*值無顯著性差異(p>0.05);四種干燥技術(shù)對肉脯b*值的影響無顯著性差異(p>0.05)。微波干燥肉脯的各物性指標(biāo)與熱風(fēng)-遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥的無顯著性差異,但微波干燥肉脯的水分含量較高,感官品質(zhì)最差,可能是由于微波干燥的不均勻性造成的,局部肉脯易發(fā)生焦化。

綜上所述,與微波、熱風(fēng)和遠(yuǎn)紅外干燥相比,熱風(fēng)-遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥肉脯的品質(zhì)最佳,改善了產(chǎn)品的感官質(zhì)量、嫩度、L*值與a*值,降低了產(chǎn)品的水分含量、硬度和咀嚼性,膠粘性和b*值無顯著差異(p>0.05),水分含量、剪切力、硬度、咀嚼性、L*值和a*值分別是熱風(fēng)干燥的92%、55%、60%、46%、109% 和121%。與謝小雷等[3]采用中紅外-熱風(fēng)組合干燥能顯著改善牛肉干質(zhì)構(gòu)特性的研究結(jié)論相似。

3 結(jié)論

熱風(fēng)-遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥肉脯的最佳工藝為:第一段熱風(fēng)干燥溫度Ⅰ為170 ℃,第二段熱風(fēng)干燥溫度Ⅱ為250 ℃,第三段紅外烤制溫度Ⅲ為260 ℃,干燥100 s,制得肉脯的水分含量低(13.54±0.48 g/100 g),嫩度高,易咀嚼,能顯著提高肉脯的干燥性能,改善肉脯的品質(zhì)。

熱風(fēng)-遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥肉脯的最優(yōu)干燥模型為Modified Henderson and Pabis模型,其R2為0.9976,RSS值最小,可為肉脯熱風(fēng)-遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥提供理論依據(jù)。另外,熱風(fēng)-遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥是肉脯最適干燥技術(shù),與微波干燥、熱風(fēng)干燥和遠(yuǎn)紅外干燥相比,熱風(fēng)-遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥的肉脯品質(zhì)最佳,改善了產(chǎn)品的感官質(zhì)量,水分含量、剪切力、硬度、咀嚼性、L*值和a*值分別是熱風(fēng)干燥的92%、55%、60%、46%、109% 和121%。