響應(yīng)面法優(yōu)化微波-熱風(fēng)脫水凍豆腐干燥工藝及其品質(zhì)評(píng)價(jià)

曲 敏，趙思岑，朱秀清, ，萬(wàn)兆祥，劉琳琳，黃雨洋，朱 穎，楊鑫鑫

（1.哈爾濱商業(yè)大學(xué)食品工程學(xué)院，黑龍江省普通高校食品科學(xué)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江省谷物食品與綜合加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江哈爾濱 150028；2.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150030）

脫水凍豆腐是一種新型豆制品，將凍豆腐解凍后經(jīng)脫水干燥的工藝制得，其含水量低，解決了普通凍豆腐在儲(chǔ)存和運(yùn)輸過(guò)程中耗能大的問(wèn)題。干燥能夠最大限度地減少食品中水分產(chǎn)生的反應(yīng)，有效抑制微生物的生長(zhǎng)，并減少運(yùn)輸過(guò)程中的能耗損失[1]。因此，干燥處理被認(rèn)為是延長(zhǎng)食品保質(zhì)期的有效保護(hù)方法，廣泛應(yīng)用于食品制造業(yè)[2]。

常用的干燥方式主要有熱風(fēng)干燥、冷凍干燥等[3]。其中，熱風(fēng)干燥具有熱效率高、干燥物料量大、設(shè)備簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但通常因熱空氣和干燥物料接觸面積大，傳熱系數(shù)高而導(dǎo)致熱敏感性的生物活性成分降解、食物變色及結(jié)構(gòu)改變[4]；微波干燥具有速率快、食品受熱作用時(shí)間短、對(duì)干燥產(chǎn)品的品質(zhì)破壞很小的特點(diǎn)[5?6]，但存在電磁場(chǎng)不均勻性，引起樣品局部溫度快速升高灼熱的問(wèn)題[7]，干燥后期易發(fā)生糊化現(xiàn)象[8]。為解決單一熱風(fēng)干燥加熱速度慢、干燥時(shí)間長(zhǎng)及單一微波干燥加熱不均[9]等缺點(diǎn)，近年來(lái)，發(fā)展了多種不同形式的聯(lián)合干燥方式[10?11]。其中微波和熱風(fēng)聯(lián)合干燥，根據(jù)物料特性細(xì)分干燥過(guò)程，達(dá)到節(jié)能、高速、高成品率目的[12]。黃艷娜等[13]比較了不同干燥方式對(duì)干制凍豆腐品質(zhì)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同條件制備的干制凍豆腐色澤、質(zhì)構(gòu)及復(fù)水比均有不同，四種干燥方式均有不同程度的優(yōu)勢(shì)。

本文采用微波和熱風(fēng)聯(lián)合干燥制備脫水凍豆腐，通過(guò)單因素及響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)，詳細(xì)考查了熱風(fēng)與微波干燥中的干燥順序、熱風(fēng)溫度、微波功率及轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率對(duì)脫水凍豆腐復(fù)水率、色澤、質(zhì)構(gòu)特性及切面狀況的影響，確定了最佳干燥工藝與干燥參數(shù)，改善了脫水凍豆腐經(jīng)復(fù)水后，存在切面孔隙大而不均、質(zhì)地不良等缺點(diǎn)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

大豆 哈高科大豆食品有限公司；氯化鈣 食品級(jí)，北京Solarbio科技有限公司。

NN-CD997微波爐 日本 Panasonic公司；DHG-9145A烘箱 上海一恒有限公司；TA.New Plus質(zhì)構(gòu)儀 ISENSO公司；TrueDry CV9 水活計(jì) 美國(guó)Decagon公司；ZE-6000 色度儀 日本色電工業(yè)株式會(huì)社；S-3400N掃描電鏡 日本Hitachi公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 工藝流程

1.2.2 豆腐胚及凍豆腐的制備 將市售大豆，按豆水體積比1:3浸泡14 h。以熟漿法[14]煮漿，磨漿25 min后過(guò)濾，降溫至80 ℃，加入3.5%的氯化鈣溶液作為凝固劑（以干豆質(zhì)量為基準(zhǔn)）進(jìn)行點(diǎn)腦，靜置蹲腦25 min，待自然放涼后，?21 ℃ 冷凍 3 h，最后?3 ℃熟化21 d備用。

1.2.3 脫水凍豆腐的制備 將1.2.2中豆腐放置在微波爐內(nèi)，微波功率為240 W解凍85 s，以物料量為7 cm×7 cm×3 cm的小塊，在不同工藝條件下干燥，以含水量10%為干燥終點(diǎn)。

1.2.4 干燥順序的確定 微波+熱風(fēng)（M-H）：將1.2.3中解凍后的豆腐先經(jīng)600 W微波干燥，在含水轉(zhuǎn)化率 50% 時(shí)轉(zhuǎn)入 60 ℃熱風(fēng)干燥，在含水率10%時(shí)終止，記錄干燥用時(shí)和各個(gè)時(shí)間點(diǎn)含水率及復(fù)水率。

熱風(fēng)+微波（H-M）：將1.2.3中解凍后的豆腐先經(jīng)60 ℃熱風(fēng)干燥，在含水轉(zhuǎn)化率50%時(shí)轉(zhuǎn)入600 W微波干燥，在含水率10%時(shí)終止，記錄干燥用時(shí)和各個(gè)時(shí)間點(diǎn)含水率及復(fù)水率。

利用全自動(dòng)多樣品水分含量分析儀在各干燥時(shí)間點(diǎn)對(duì)脫水凍豆腐進(jìn)行含水率測(cè)定。

1.2.5 單因素實(shí)驗(yàn)

1.2.5.1 微波干燥功率的選擇 凍豆腐解凍后在200、400、600、800、1000 W 條件下進(jìn)行干燥，考察干燥速率、復(fù)水率和色澤，確定最佳微波干燥功率。

1.2.5.2 熱風(fēng)干燥溫度的選擇 凍豆腐解凍后在40、50、60、70、80 ℃ 條件下進(jìn)行干燥，考察干燥速率、復(fù)水率和色澤，確定最佳熱風(fēng)干燥溫度。

1.2.5.3 轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率的選擇 將解凍的凍豆腐經(jīng)600 W微波干燥至含水率從初始值降至30%、35%、40%、45%、50%時(shí),轉(zhuǎn)為60 ℃熱風(fēng)干燥，使其降至10%停止干燥，即脫水凍豆腐的轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率記為30%、35%、40%、45%、50%?？疾觳煌D(zhuǎn)換點(diǎn)含水率對(duì)脫水凍豆腐干燥速率、復(fù)水率和色澤的影響。

1.2.6 干燥技術(shù)響應(yīng)曲面優(yōu)化 基于單因素驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以脫水凍豆腐復(fù)水率為響應(yīng)值，以Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，進(jìn)行3因素3水平試驗(yàn)，確定最優(yōu)工藝參數(shù)。響應(yīng)面試驗(yàn)因素與水平見(jiàn)表1。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素與水平表Table 1 Response surface test factors and level table

1.2.7 色澤的測(cè)定 采用ZE-6000 色差計(jì)測(cè)定鮮豆腐及脫水凍豆腐復(fù)水后的色澤。采用L*、a*、b*系統(tǒng)對(duì)同一樣品選不同部位進(jìn)行測(cè)定，記錄L*、a*、b*、E值，并計(jì)算色差△E*值，平行4次，其中△E*值公式如下：

1.2.8 復(fù)水率的測(cè)定 在稱量干燥的脫水凍豆腐的質(zhì)量后轉(zhuǎn)入沸水，復(fù)水至恒重，并平行3次[15]。測(cè)定復(fù)水率公式為：

式中：V表示復(fù)水率，%；m2表示脫水凍豆腐復(fù)水后的質(zhì)量，g；m1表示干燥狀態(tài)下脫水凍豆腐的質(zhì)量，g。

1.2.9 質(zhì)構(gòu)特性的測(cè)定 將復(fù)水后的脫水凍豆腐以2 cm×5 cm×5 cm大小放在質(zhì)構(gòu)儀上。選定硬度、彈性、咀嚼性與內(nèi)聚性指標(biāo)，探頭型號(hào)：P/36R柱形探頭；觸發(fā)點(diǎn)負(fù)載：5.0 g；下壓距離：7.5 mm；負(fù)載單元：1500 g；測(cè)試速率 0.5 mm/s；返回速率 0.5 mm/s；預(yù)測(cè)試速率：2 mm/s；夾具：TA-RT-KIT。同一樣品測(cè)定5個(gè)不同的部位，取平均值。

1.2.10 脫水凍豆腐品質(zhì)評(píng)價(jià)

1.2.10.1 基本成分分析 灰分的測(cè)定，采用GB 5009.4-2016的方法；脂肪的測(cè)定，采用GB 5009.6-2016的方法；水分的測(cè)定，采用GB 5009.3-2016的方法；粗蛋白的測(cè)定，采用GB/T 24870-2010的方法。

1.2.10.2 掃描電鏡觀察 取冷凍后、熟化后、干燥后豆腐中心部位，以3 mm×3 mm×3 mm塊狀浸入2.5%戊二醛溶液，4 ℃靜置1 h，蒸餾水洗滌4次，再分別用50%、60%、70%、80%、90%、100%的乙醇洗脫后與乙酸異戊酯置換，置換后進(jìn)行真空冷凍干燥，然后在 15 kV，15 mA，1.5 min條件下濺射金膜處理[16]，掃描電鏡觀察。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析方法

利用SPSS 20.0分析數(shù)據(jù)顯著性，利用Design-Expert 12 進(jìn)行響應(yīng)面分析，利用Origin 2018進(jìn)行作圖，每組數(shù)據(jù)重復(fù)3次取平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 豆腐胚的初始含水量及色澤

豆腐的色澤影響消費(fèi)者的購(gòu)買(mǎi)欲[17]。本實(shí)驗(yàn)所制的新鮮豆腐顏色呈乳白色，L*值為89.23，a*值為2.67，b*值為12.9，色澤良好。豆腐胚的初始含水量為66.07%，蛋白含量為15.7%，脂肪含量為8.6%。

2.2 干燥順序的選擇

如圖2和3所示，在H-M過(guò)程中，脫水凍豆腐先經(jīng)60 ℃熱風(fēng)干燥至含水轉(zhuǎn)化率為50%，耗時(shí)100 min，由于內(nèi)外水分蒸發(fā)速率不同，導(dǎo)致豆腐外硬內(nèi)軟；后轉(zhuǎn)換為600 W微波干燥，至干基含水量為10%不變，此時(shí)脫水凍豆腐基本完成了干燥過(guò)程，干燥速率不再發(fā)生變化、干燥停止。這是因?yàn)榇藭r(shí)豆腐表面出現(xiàn)硬化狀態(tài)，而使內(nèi)部的水分無(wú)法繼續(xù)蒸發(fā)出去。H-M總過(guò)程共計(jì) 120 min，復(fù)水率為390.17%，干燥速率相對(duì)較緩。而在M-H中，脫水凍豆腐先經(jīng)600 W干燥至含水轉(zhuǎn)換率為50%，此時(shí)樣品中心已干硬，但四角仍濕潤(rùn)，含水量較多；后轉(zhuǎn)換為 60 ℃熱風(fēng)干燥，干燥至豆腐干基含水量為10%不變，該干燥過(guò)程共計(jì) 80 min，較H-M省時(shí)40 min；復(fù)水率為410.03%，較 H-M提高 19.86%；干燥速率明顯加快?？梢?jiàn)，M-H聯(lián)合干燥較H-M聯(lián)合干燥速率快、省時(shí)且復(fù)水率高。

圖2 干燥順序?qū)γ撍畠龆垢实挠绊慒ig.2 Effect of drying sequence on moisture content of dehydrated frozen tofu

圖3 干燥順序?qū)γ撍畠龆垢瘡?fù)水率的影響Fig.3 Effect of drying sequence on rehydration rate of dehydrated frozen tofu

經(jīng)微波穿透，凍豆腐干料內(nèi)部的水分子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)熱，熱能向外擴(kuò)散，達(dá)到干燥物料的目的。熱風(fēng)干燥通過(guò)對(duì)流循環(huán)的方式，使凍豆腐表面水分透過(guò)氣膜向外擴(kuò)散，使得內(nèi)部水分得以干燥。在H-M聯(lián)合干燥中，先進(jìn)行熱風(fēng)干燥會(huì)導(dǎo)致豆腐的外部水分蒸發(fā)過(guò)快、出現(xiàn)硬化，使得微波干燥時(shí)內(nèi)部水分向外擴(kuò)散受阻，降低干燥效率。而在M-H聯(lián)合干燥中，先微波干燥，使高水分的凍豆腐迅速吸收微波，提高干燥速率，縮短了干燥時(shí)間，降低了生產(chǎn)能耗，同時(shí)解決了熱風(fēng)易造成硬化和微波造成外部難干燥的問(wèn)題。黃艷娜等[13]在研究?jī)龆垢母稍镯樞驎r(shí)，發(fā)現(xiàn)M-H干燥凍豆腐時(shí)間特性彈性和咀嚼性均優(yōu)于H-M干燥，與本研究確定的干燥順序結(jié)論相同。因此，后續(xù)采用M-H聯(lián)合干燥制備脫水凍豆腐。

2.3 微波-熱風(fēng)聯(lián)合干燥對(duì)脫水凍豆腐品質(zhì)的影響

2.3.1 微波功率對(duì)脫水凍豆腐品質(zhì)影響 如圖4所示，微波功率升高，脫水凍豆腐干燥速率（即斜率）隨之增加。200 W的干燥速率最慢，第270 min，含水率降至10%，干燥停止；1000 W的干燥速率最快，僅用180 min含水量降到10%。隨著微波功率的增高，水分從物料內(nèi)傳遞至表面的過(guò)程也逐漸加快，使速率更高、更省時(shí)。

圖4 微波功率對(duì)脫水凍豆腐干燥速率的影響Fig.4 Effect of microwave power on drying rate

如圖5所示，微波功率從200 W升高到600 W，復(fù)水率逐漸上升，在600 W時(shí)，復(fù)水率達(dá)到最高472.21%；600 W升至1000 W時(shí)，復(fù)水率下降。脫水凍豆腐復(fù)水時(shí)由于表面毛細(xì)管的吸力，表面被吸濕，隨著復(fù)水時(shí)間的增加，水通過(guò)毛細(xì)作用迅速填充了干基質(zhì)的空隙，使吸水率瞬間增加[18]。復(fù)水過(guò)程中水分的重新分配可能有助于樣品保持其多孔結(jié)構(gòu)，提高了脫水凍豆腐吸收水分的能力[19]。然而微波功率過(guò)高會(huì)導(dǎo)致在物料內(nèi)部基質(zhì)在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生多處燃點(diǎn)，造成物料表面變硬，水分無(wú)法及時(shí)從內(nèi)部傳遞至表面，使內(nèi)部孔隙大小不一，從而導(dǎo)致脫水凍豆腐復(fù)水率降低[20]。

圖5 微波功率對(duì)復(fù)水率的影響Fig.5 Effect of microwave power on rehydration rate of dehydrated frozen tofu

如表2所示，隨著微波功率升高，a*值先增加后減少。當(dāng)微波功率從200 W增加至600 W時(shí)，a*值隨之增大，說(shuō)明脫水凍豆腐愈發(fā)偏紅；當(dāng)微波功率從600 W增加至1000 W，a*值隨之減少，紅色減弱；當(dāng)微波功率從200 W增加至1000 W，L*值總體增大，說(shuō)明脫水凍豆腐的色度越來(lái)越亮，功率為1000 W時(shí)顏色最接近新鮮豆腐；隨微波功率升高，△E*越來(lái)越小，最低為21.77。說(shuō)明隨著微波功率的提高，干燥時(shí)間縮短，使得脫水凍豆腐的色澤變化減輕，逐漸接近豆腐胚的原有色澤。但過(guò)高功率導(dǎo)致脫水凍豆腐在干燥過(guò)程中出現(xiàn)板結(jié)現(xiàn)象，組織結(jié)構(gòu)被破壞，綜合脫水凍豆腐色澤及組織狀態(tài)，最適微波功率為600 W。

表2 微波功率對(duì)脫水凍豆腐色澤的影響Table 2 Effect of microwave power on color of dehydrated frozen tofu

2.3.2 熱風(fēng)干燥溫度對(duì)脫水凍豆腐品質(zhì)的影響 如圖6所示，溫度越高，干燥速率越快。80 ℃時(shí)干燥速率最快；40 ℃時(shí)干燥速率最小。較高的干燥溫度對(duì)應(yīng)著較少的干燥時(shí)間，這是由于干燥介質(zhì)和材料之間的傳熱增加，從而加速了樣品中水分的蒸發(fā)[21?22]。脫水凍豆腐干燥速率的增加主要是由于冷凍過(guò)程中形成的冰晶形成了一個(gè)更多孔的結(jié)構(gòu)[23]，當(dāng)熱風(fēng)溫度升高，物料表面汽化，內(nèi)部水分迅速向外散發(fā)[24]，干燥速率變快。

圖6 不同熱風(fēng)溫度對(duì)脫水凍豆腐干燥速率的影響Fig.6 Effect of different hot air temperature on drying rate of dehydrated frozen tofu

如圖7所示，熱風(fēng)溫度從40 ℃上升至60 ℃時(shí)，脫水凍豆腐的復(fù)水率會(huì)隨著溫度的升高而上升。60 ℃下，復(fù)水率達(dá)到最高441.29%，60 ℃升至80 ℃，復(fù)水率隨之下降。熱風(fēng)干燥的熱傳遞由外向內(nèi)，溫度越高水分蒸發(fā)越迅速，使其內(nèi)部的孔徑均勻，復(fù)水速率越快，但是溫度過(guò)高會(huì)使其物料結(jié)構(gòu)收縮，孔徑變小，干燥后復(fù)水力變差[25]，造成熱風(fēng)干燥過(guò)程中脫水凍豆腐完整性被破壞和結(jié)構(gòu)坍塌[26?27]。因此，60 ℃為最優(yōu)干燥條件。

圖7 不同熱風(fēng)溫度對(duì)脫水凍豆腐復(fù)水率的影響Fig.7 Effect of different hot air temperature on rehydration rate of dehydrated frozen tofu

如表3所示，隨著熱風(fēng)溫度上升，脫水凍豆腐復(fù)水后的L*值先增大后減小，a*值與b*值先減小后增大 ，60 ℃ 時(shí)L*最 大 為 83.48，a*值 與b*值 最 小 ，△E*值最小為8.84，表明色差最小，此時(shí)的顏色與鮮豆腐接近。其原因可能是，較低溫所需的干燥時(shí)間長(zhǎng)，在此過(guò)程中豆腐發(fā)生了氧化，顏色加深[28]，而在高溫條件下，脂肪酸氧化加劇，顏色也會(huì)變深。綜上所述，熱風(fēng)溫度為60 ℃時(shí)脫水凍豆腐復(fù)水后的顏色最接近新鮮豆腐。因此，最適熱風(fēng)干燥溫度為60 ℃。

表3 熱風(fēng)干燥溫度對(duì)脫水凍豆腐色澤的影響Table 3 Effect of hot air drying temperature on color of dehydrated frozen tofu

2.3.3 轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率對(duì)脫水凍豆腐品質(zhì)的影響 如圖8所示，隨著轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率上升，干燥速率變慢。轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率為35%時(shí)干燥速率最高，用時(shí)最短為71 min，當(dāng)轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率為50%時(shí)干燥速率最慢，用時(shí)最長(zhǎng)為80 min。

圖8 轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率對(duì)干燥速率的影響Fig.8 Effect of moisture content at transition point on drying rate

如圖9所示，隨著轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率的升高，脫水凍豆腐的復(fù)水率呈先升高后降低的趨勢(shì)。在轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率為35%時(shí)，復(fù)水率最高為467.15%。其后，隨著轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率的增加，復(fù)水率顯著降低（P<0.05），當(dāng)轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率為50%時(shí)，復(fù)水率最低為410.03%。因?yàn)楫?dāng)轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率升高時(shí)，微波作用減弱，熱風(fēng)干燥時(shí)間長(zhǎng)，豆腐出現(xiàn)板結(jié)現(xiàn)象，結(jié)構(gòu)被破壞，造成復(fù)水時(shí)吸水性差，復(fù)水率降低。

圖9 轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率對(duì)脫水凍豆腐復(fù)水率的影響Fig.9 Effect of moisture content at transition point on rehydration rate of dehydrated frozen tofu

不同轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率對(duì)脫水凍豆腐色澤的影響如表4所示，隨轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率的增大，脫水凍豆腐的L*值先增大后減小，a*、b*、△E*值先減小后增大，在轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率為35%時(shí)，L*值最大為73.59，a*、b*值最小分別為6.57和24.29，△E*值最小為19.73，表明復(fù)水豆腐的色度接近于新鮮豆腐，且色差最小。綜上，最適轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率為35%。

表4 轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率對(duì)脫水凍豆腐色澤的影響Table 4 Effect of moisture content at transition point on color of dehydrated frozen tofu

2.4 響應(yīng)面試驗(yàn)分析

2.4.1 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果 以熱風(fēng)溫度、微波功率、轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率為自變量，以脫水凍豆腐的復(fù)水率（Y1）為響應(yīng)值，利用 Design-Expert 12進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)。試驗(yàn)方案及結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 5 Response surface test design and results

2.4.2 響應(yīng)面法脫水凍豆腐干燥技術(shù)優(yōu)化

2.4.2.1 回歸模型與方差分析 通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，建立二次響應(yīng)面回歸模型：

回歸模型如表6所示，模型回歸顯著（P<0.01），失擬項(xiàng)不顯著（P>0.05）；從方差分析得到回歸方程顯示，模型擬合度R2和校正擬合度R2Adj均是1，說(shuō)明多項(xiàng)式模型可信，通過(guò)此模型方程能預(yù)測(cè)出在任何變量值下的脫水凍豆腐干燥技術(shù)。自變量與響應(yīng)值線性關(guān)系顯著，可以進(jìn)行凍豆腐干燥工藝分析與預(yù)測(cè)。由F檢驗(yàn)可以得到因素貢獻(xiàn)率為：轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率>熱風(fēng)溫度>微波功率。

表6 脫水凍豆腐復(fù)水率回歸與方差分析結(jié)果Table 6 Analysis of regression and variance of rehydration rate of dehydrated frozen tofu

2.4.2.2 響應(yīng)面分析及確定最佳工藝參數(shù) 如圖10、圖11、圖12所示，分別對(duì)微波功率、熱風(fēng)溫度和轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率進(jìn)行交互試驗(yàn)?？梢钥闯龅戎稻€區(qū)域，熱風(fēng)溫度、微波功率和轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率三項(xiàng)，每?jī)身?xiàng)交互作用顯著。

圖1 脫水凍豆腐工藝流程圖Fig.1 Process flow chart of dehydrated frozen tofu

圖10 熱風(fēng)溫度與微波功率的交互影響Fig.10 Interaction between microwave power and hot air temperature

圖11 轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率與微波功率的交互影響Fig.11 Interaction between moisture content at transition point and microwave power

圖12 轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率與熱風(fēng)溫度的交互影響Fig.12 Interaction between moisture content at transition point and hot air temperature

通過(guò)模型可以得到最優(yōu)工藝條件為：熱風(fēng)溫度為67.778 ℃，微波功率為515.838 W，轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率36.591%，復(fù)水率為531.54%。從試驗(yàn)實(shí)際情況考慮，確定最佳工藝條件如下：先516 W微波干燥，在轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率為37%時(shí)，再68 ℃熱風(fēng)干燥。此時(shí)復(fù)水率為531.97%±0.01%，與理論預(yù)測(cè)差絕對(duì)值低于5%，說(shuō)明此響應(yīng)面優(yōu)化制作模型可靠。

2.5 脫水凍豆腐品質(zhì)評(píng)價(jià)

2.5.1 脫水凍豆腐基本成分的測(cè)定 從表7可以看出，脫水凍豆腐的水分含量為10.31%，這是脫水凍豆腐貨架期長(zhǎng)、運(yùn)輸方便的主要原因。

表7 脫水凍豆腐基本成分Table 7 Basic components and rehydration rate of dehydrated frozen tofu

2.5.2 脫水凍豆腐的質(zhì)構(gòu) 從表8可以看出，脫水凍豆腐比普通凍豆腐復(fù)水后硬度高，這是因?yàn)閮龈撍笃茐牧似淠z網(wǎng)絡(luò)，在脫水過(guò)程中，凝膠網(wǎng)絡(luò)中的蛋白質(zhì)與水之間的相互作用轉(zhuǎn)變?yōu)榈鞍踪|(zhì)與蛋白質(zhì)之間的相互作用，增強(qiáng)了凝膠強(qiáng)度，導(dǎo)致其硬度增強(qiáng)；但脫水凍豆腐復(fù)水后彈性、咀嚼性和內(nèi)聚性都高于普通凍豆腐，這是因?yàn)槊撍畠龆垢?jīng)干燥結(jié)構(gòu)更均勻，質(zhì)構(gòu)特性更優(yōu)。

表8 脫水凍豆腐質(zhì)構(gòu)Table 8 Evaluation of texture of dehydrated frozen tofu

2.5.3 脫水凍豆腐色差值 如表9所示，經(jīng)與2.1中豆腐胚初始色澤對(duì)比后可以看出，普通凍豆腐解凍后比脫水凍豆腐復(fù)水后的色差值小，說(shuō)明普通凍豆腐解凍后比脫水凍豆腐復(fù)水后的色澤更接近豆腐胚。這是因?yàn)槊撍畠龆垢绕胀▋龆垢嘟?jīng)歷微波與熱風(fēng)的干燥過(guò)程，干燥過(guò)程中水分迅速減少，脂肪氧化速度快，因此，與普通凍豆腐解凍后相比，色差變大、色澤偏暗。

表9 脫水凍豆腐的色差值Table 9 Color difference of dehydrated frozen tofu

2.5.4 脫水凍豆腐的表觀特征 如圖13所示，分別為冷凍后、熟化后、干燥后的掃描電鏡圖（A~C）及對(duì)應(yīng)的切面結(jié)構(gòu)圖（D~F）。如圖A和D所示，豆腐在冷凍后，豆腐孔徑疏松且大小不一，這可能是因?yàn)樵诶鋬銎陂g，水變?yōu)楸乃俣容^快，形成了較大且結(jié)構(gòu)不規(guī)則的冰晶體[29]。如圖B和E所示，熟化后豆腐孔隙更加均勻，可能是因?yàn)楸A，使豆腐氧化，孔隙更為均勻[30]。疏水相互作用的增強(qiáng)和分子間二硫鍵可能是干燥后的脫水凍豆腐微觀形貌更密集有序的原因。如圖C和F所示，經(jīng)過(guò)干燥后的豆腐孔隙最均勻，這是因?yàn)樵跍囟扰c氧化共同作用下，水分蒸發(fā)使豆腐結(jié)構(gòu)更緊湊。通過(guò)對(duì)比圖D與圖F的色澤，可以看出，圖F中脫水凍豆腐顏色略深于圖D，與2.5.3中色差的檢測(cè)結(jié)果一致。

圖13 不同工藝階段脫水凍豆腐的SEM圖（200×）及切面結(jié)構(gòu)圖Fig.13 SEM images of dehydrated frozen tofu at different process stages（200×）and section structure diagram

3 結(jié)論

采用微波與熱風(fēng)聯(lián)合干燥脫水凍豆腐，通過(guò)考察脫水凍豆腐含水率和復(fù)水率的變化，確定了干燥順序?yàn)镸-H。以脫水凍豆腐的干燥速率、復(fù)水率和色澤為指標(biāo)，利用響應(yīng)面法對(duì)干燥工藝進(jìn)行優(yōu)化，得出先516 W微波干燥，當(dāng)轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率為 37%時(shí)，轉(zhuǎn)為 68 ℃熱風(fēng)干燥，此條件下脫水凍豆腐復(fù)水率為531.97%。此條件下的脫水凍豆腐復(fù)水后的彈性、咀嚼性和內(nèi)聚性都高于普通凍豆腐；與普通凍豆腐解凍后相比，色差變大、色澤變暗。SEM表征及切面結(jié)構(gòu)結(jié)果顯示，經(jīng)過(guò)干燥后的豆腐內(nèi)部之間的水分蒸發(fā)，凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加緊湊，孔隙變得更加均勻。說(shuō)明經(jīng)微波-熱風(fēng)聯(lián)合干燥工藝優(yōu)化后的脫水凍豆腐品質(zhì)更高。