瑤柱的泡發(fā)以及超臨界CO2萃取研究

1、    瑤柱的泡發(fā)以及超臨界co2萃取研究    呂耿強(qiáng) 林慧敏摘 要瑤柱富含有大量的蛋白質(zhì)、碳水化合物、核黃素以及鈣、磷、鐵等多種礦物質(zhì)營養(yǎng)成分，營養(yǎng)價值極高且口味鮮美，與鮑魚齊名。但在國內(nèi)關(guān)于瑤柱的研究十分之少，因此進(jìn)行瑤柱的研究與開發(fā)就顯得很有意義。超臨界co2流體萃取技術(shù)因為其綠色、萃取率高等優(yōu)點在近三十年迅速發(fā)展，前景廣闊。本文對瑤柱進(jìn)行了泡發(fā)處理，研究泡發(fā)對于瑤柱的各種影響，且測定出瑤柱的最佳泡發(fā)時間。另外，本實驗進(jìn)行了瑤柱的超臨界co2流體萃取實驗，通過實驗測定出超臨界co2流體萃取瑤柱所需要的最適宜的萃取壓力以及萃取溫度。關(guān)鍵詞瑤柱；泡發(fā)

2、；超臨界co2萃取中圖分類號tm912 a1 瑤柱瑤柱（scallops）有多種叫法，比如干瑤柱、江珧柱、馬甲柱、玉珧柱等，實際上瑤柱是多種貝類閉殼肌干燥后產(chǎn)品的總稱，烹調(diào)時需要先用水漲發(fā)?，幹w粒較小，一個江珧打開只有手指蓋大小差不多，瑤柱在我國古代甚至是朝貢的的禮品。因為瑤柱所做菜品味道較為鮮美，令人回味無窮，故此瑤柱在古代擁有各種美譽，在海鮮品類中與鮑魚齊名?，幹m用于普通人群，人們都可以食用?，幹鶢I養(yǎng)價值相當(dāng)之高，與鮑魚齊名，屬于滋補(bǔ)類食品，乃大補(bǔ)之物。人們生長生存所必需的多種營養(yǎng)元素都可以在瑤柱之中找到它的蹤跡，海鮮干制品瑤柱中含有大量的蛋白質(zhì)、碳水化合物、核黃素以及鈣、磷、鐵等多種

3、礦物質(zhì)營養(yǎng)成分。2 泡發(fā)處理對瑤柱品質(zhì)的影響瑤柱是干制品，食用前需要用水泡發(fā)，瑤柱吸收水分膨脹，質(zhì)地變得柔軟、細(xì)嫩，從而達(dá)到烹調(diào)加工及食用要求?？v觀國內(nèi)如今對于瑤柱的研究非常少，只有在做菜方面有少量的研究。因此本章通過研究瑤柱的泡發(fā)工藝，從感官評定、水分含量、質(zhì)構(gòu)變化以及氣味變化各個方面研究瑤柱泡發(fā)工藝對于瑤柱的物理以及化學(xué)方面有何影響。以此來增強(qiáng)人們對瑤柱更深一步的研究，為企業(yè)降低成本，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)價值。2.1 泡發(fā)時間對瑤柱感官品質(zhì)的影響感官評價是一門科學(xué)，它測量、分析和解釋食物和其他物質(zhì)之間的相互作用，可以通過人類的味覺、觸覺、視覺、嗅覺和聽覺來評估。感官評價包括味覺評估、觸覺評估、視

4、覺評估、嗅覺評估和聽覺評估，涉及五種人體感官。由于通常用化學(xué)方法測量的定量指標(biāo)不能很好地解釋感官評價的整體狀況，化學(xué)測試不能充分解釋感覺要素的相互作用，在食品工業(yè)中，感官評價有極其重要的的作用。感官評定前景廣闊，在不斷地發(fā)展與完善，它主要通過人們對食物的客觀觀察，從而測定出人們對食物的客觀認(rèn)識以及口味接受能力。另一方面，感官評定可以確定商品價值，從而判斷出人們對它的接受程度，從而創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)價值。感官評定在市場上可以讓我們找到最優(yōu)路線以及最優(yōu)的價格成本比。感官評價主要用于質(zhì)量控制、產(chǎn)品研發(fā)。感官評價不僅對儀器的定位和評價方面，而且對其他領(lǐng)域都非常有用。感官評價能夠非常有效以及快速地進(jìn)行檢驗和

5、測試，從而為我們提供最優(yōu)質(zhì)的路線。在氣味方面，泡發(fā)前腥味很大，隨著泡發(fā)時間的變化，腥味越來越小，呈現(xiàn)下降趨勢，在泡發(fā)120min左右，氣味基本不變，說明泡發(fā)對于瑤柱有去腥的作用；在顏色方面，泡發(fā)前與泡發(fā)后明顯變化較大，泡發(fā)前瑤柱呈現(xiàn)淡黃色，泡發(fā)后呈現(xiàn)白色偏黃，且隨著泡發(fā)時間的增長，瑤柱越來越白，呈現(xiàn)下降趨勢，在泡發(fā)120min左右顏色變?yōu)榘咨?，基本保持不變，由此看出，泡發(fā)可以起到褪色去雜質(zhì)的效果；在外觀形狀方面，泡發(fā)前瑤柱與泡發(fā)后瑤柱大小變化較大，由于泡發(fā)吸水，所以瑤柱隨著泡發(fā)時間的增長，體積不斷變大，呈現(xiàn)上升趨勢，并且在泡發(fā)時間達(dá)到120min左右時，體積基本穩(wěn)定不變；在硬度方面，泡發(fā)前，瑤

6、柱較硬，泡發(fā)吸水后，瑤柱變軟，且隨著泡發(fā)時間的增長，瑤柱越來越軟，呈現(xiàn)下降趨勢，直到泡發(fā)120min時，瑤柱硬度較軟，且基本保持不變。從感官評定圖可知，泡發(fā)對瑤柱有去腥的作用，且可以褪色去雜質(zhì)，此外，泡發(fā)后瑤柱變大且硬度變小，便于咀嚼。因此，我們通過感官評定初步判斷，泡發(fā)可以提高瑤柱的品質(zhì)。2.2 不同泡發(fā)時間對瑤柱水分含量的影響食物中的水分包括游離水和結(jié)合水。自由水可以自由流通，低溫易結(jié)冰且擁有溶解能力。自由水在干燥時會變?yōu)橐合嗷蛘邭庀嗔魇?，自由水與純水性質(zhì)相似。結(jié)合水與自由水不同，分為吸附結(jié)合水和化學(xué)結(jié)合水，吸附結(jié)合水是由分子吸附力吸附在物料外表面的水分，在進(jìn)行干燥操作時，吸附結(jié)合水可以被

7、除去；化學(xué)結(jié)合水想要除去，必須要有化學(xué)反應(yīng)或強(qiáng)烈熱反應(yīng)，化學(xué)結(jié)合水的散失能夠改變食物的品質(zhì)。食品水分含量的測定需要在一個大氣壓（壓力為101.3 kpa）以及溫度為101-105條件下進(jìn)行，通過測定樣品干燥時減少的重量來測定水分含量，減少的有自由水，吸附結(jié)合水以及可揮發(fā)物質(zhì)。產(chǎn)品含水率與食品質(zhì)量的的好壞有直接的關(guān)系，尤其是作為海產(chǎn)品的瑤柱產(chǎn)品，水分含量與瑤柱的質(zhì)量有很大的關(guān)聯(lián)。室溫下瑤柱進(jìn)行泡發(fā)，圖1詳細(xì)的描述了泡發(fā)過程中瑤柱含水量的變化。由上圖可見，相比較于瑤柱泡發(fā)前，在25的室溫下，泡發(fā)處理以后的瑤柱其含水量較高，伴隨泡發(fā)時間的延長，瑤柱含水量持續(xù)增大，且在泡發(fā)時間為120min左右條件下

8、含水量最大，隨后，隨著時間的增長，含水量基本保持穩(wěn)定趨勢。在處理前瑤柱的普遍含水量在25%左右，泡發(fā)30min左右時，瑤柱的含水量明顯增長，大約在40%左右，隨著泡發(fā)時間的延長，瑤柱的含水量不斷增大，且在泡發(fā)120min左右時，含水量達(dá)到50%左右，相當(dāng)于泡發(fā)前含水量的二倍。故此得出結(jié)論，泡發(fā)處理對于瑤柱的含水量影響很大，從泡發(fā)開始到泡發(fā)120min期間，瑤柱含水量不斷增大，且在120min含水量基本穩(wěn)定不變，保持在50%左右，提高瑤柱的質(zhì)量。2.3 不同泡發(fā)時間對瑤柱質(zhì)構(gòu)的影響質(zhì)構(gòu)是由食品的成分和組織結(jié)構(gòu)決定的物理性質(zhì)，質(zhì)構(gòu)屬于機(jī)械的和流變學(xué)的物理性質(zhì)，質(zhì)構(gòu)不是單一性質(zhì)，而是屬于多因素決定的

9、復(fù)合性質(zhì)。本實驗我們從硬度、內(nèi)聚性、彈性、咀嚼性四個方面詳細(xì)地觀察瑤柱在質(zhì)構(gòu)方面的變化，從而得出瑤柱質(zhì)構(gòu)與泡發(fā)時間之間的關(guān)系。在泡發(fā)前以及泡發(fā)后30min到120min期間瑤柱硬度的對比發(fā)現(xiàn)，泡發(fā)后明顯比泡發(fā)前瑤柱硬度變小很多，整個呈現(xiàn)下降趨勢，尤其是泡發(fā)前與泡發(fā)30min這段時間，瑤柱的硬度變化最大?，幹莅l(fā)后，吸水膨松，瑤柱隨著泡發(fā)時間的增長，含水率越來越高，自身便越來越膨松。直到泡發(fā)120min左右，瑤柱吸水達(dá)到飽和，硬度保持基本不變?，幹挠捕茸兓c品質(zhì)相關(guān)，瑤柱越來越軟，使之口感變得滑嫩，易咀嚼，故泡發(fā)對于瑤柱的品質(zhì)具有積極作用。這里的內(nèi)聚性指的是形成樣本所需的內(nèi)部約束力的大小。內(nèi)聚

10、反映了樣品的抗破壞能力和保持其完整性的能力。通過觀察圖3，可以發(fā)現(xiàn)，泡發(fā)前后瑤柱的內(nèi)聚性變化較大，相比之下泡發(fā)后的瑤柱其抵抗受損，保持自身完整性的能力高于泡發(fā)前的瑤柱，而且數(shù)值相差不小。泡發(fā)后120min左右，瑤柱的內(nèi)聚性基本不變。說明泡發(fā)后相比于泡發(fā)前內(nèi)聚性增大，其抵抗受損，保持自身完整性的能力比較高，且在泡發(fā)120min左右，內(nèi)聚性保持穩(wěn)定。彈性是指物體在外力作用下變形，然后在外力被移走后恢復(fù)原來的形狀的能力。通過對實驗現(xiàn)象的觀察可以了解到，泡發(fā)后彈性變大，但與泡發(fā)前相比變化較小。泡發(fā)30min到120min之間對比幾組數(shù)據(jù)，彈性變大，但是變化不大，且在泡發(fā)后120min時彈性基本穩(wěn)定。因

11、此泡發(fā)后瑤柱的彈性略微變大，且在泡發(fā)120min左右彈性保持穩(wěn)定不變。咀嚼性指的是咀嚼固體樣品所需的能量。該數(shù)據(jù)綜合反映了樣本對咀嚼的持續(xù)抗拒能力。咀嚼指數(shù)與硬度、內(nèi)聚力和彈性有關(guān)。咀嚼度的具體值等于硬度、內(nèi)聚性和彈性的乘積。通過對泡發(fā)前后咀嚼性的對比，發(fā)生了明顯的變小，泡發(fā)后瑤柱對于咀嚼的持續(xù)抵抗能力變?nèi)酰瑪?shù)據(jù)表明泡發(fā)后瑤柱彈性變大，并且在泡發(fā)120min左右，瑤柱的彈性基本保持不變。2.4 不同泡發(fā)時間對瑤柱氣味的影響主成分分析是將多個指標(biāo)化為較少的幾個綜合指標(biāo)的一種統(tǒng)計方法。通過pca分析將所提取的傳感器多指標(biāo)的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和降維，并對降維后的特征向量進(jìn)行線性分類，最后在pca分析的

12、散點圖上顯示主要的兩維散點圖。pca對原來具有信息重疊的多個指標(biāo)進(jìn)行線形組合，這樣使得這些綜合指標(biāo)間既互不相關(guān)，又能反映原來多指標(biāo)的信息。除此之外，瑤柱的揮發(fā)性氣味隨著泡發(fā)時間的變化而變化，泡發(fā)前與泡發(fā)后30min到泡發(fā)后120min氣味響應(yīng)值差距較大，區(qū)分度很好。泡發(fā)30min到泡發(fā)120min這段時間氣味響應(yīng)值變化越來越小，且在泡發(fā)90min到120min時出現(xiàn)重疊區(qū)域。沿pc1 軸以及pc2軸可以看到，隨著泡發(fā)時間的延長，瑤柱響應(yīng)值的分布呈現(xiàn)一定的趨勢，變化趨勢為先上升后穩(wěn)定。3 超臨界二氧化碳萃取瑤柱的工藝研究一般來說，超臨界流體萃取過程結(jié)合了萃取和蒸餾兩種操作的優(yōu)勢，并形成獨特的萃取

13、分離過程。 基于超臨界狀態(tài)下流體平衡的理論基礎(chǔ)，操作過程為傳質(zhì)過程。3.1 超臨界co2流體萃取技術(shù)的優(yōu)點第一，提取溫度低。 提取熱敏性成分和保存天然產(chǎn)物的活性成分是非常有利的。 同時，對于沸點高、揮發(fā)性低、易裂解的物料可以在沸點溫度以下提取。第二，提取率高（超過95%）。 通過調(diào)整萃取溫度和壓力來改變二氧化碳的溶解度，從而提高提取率。第三，沒有污染。 二氧化碳無毒、無味、無味、化學(xué)活性低。它對環(huán)境和產(chǎn)品很溫和。 整個過程不使用任何有機(jī)溶劑，避免了傳統(tǒng)有機(jī)溶劑的有毒殘留物，防止了人體中毒和污染環(huán)境（萃取過程）、無廢水、廢氣，二氧化碳可重復(fù)使用。第四，生產(chǎn)周期很短。萃取一開始，分離就開始進(jìn)行，2

14、0分鐘后就有產(chǎn)品，大約90分鐘內(nèi)就能完全萃取。萃取和分離可以同步進(jìn)行，工藝流程大幅度縮短，操作容易掌握。流體的萃取能力主要是由流體的密度決定的，可通過調(diào)整壓力或者溫度改變它的密度，其溶解能力也會隨之變化，使其具有選擇性提取，強(qiáng)滲透力，比傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑提取法更省時等特點。第五，低能耗。 當(dāng)二氧化碳（含有香氣）通過分離釜時，降壓co2和香氣組分變成氣體和液體并立即分離。材料未發(fā)生相變，未產(chǎn)生相變熱，大大降低了生產(chǎn)成本，工藝流程簡化?？裳h(huán)使用co2，溶劑無需回收，提取效率高，能耗低，節(jié)省成本。第六，沒有易燃和爆炸危險。 整個過程中co2用作萃取劑，二氧化碳是惰性氣體。 該操作安全且綠色。3.2 實

15、驗結(jié)果瑤柱萃取物在scf中的溶解度受多種因素影響，其中最主要的是萃取溫度以及萃取壓力。因此本文選擇35， 45， 55，以及20mpa，30mpa，40mpa各三種不同溫度以及壓力。在4 l·min-1的固定流速之下，進(jìn)行了多達(dá)九組的實驗來探索萃取溫度以及萃取壓力對萃取總產(chǎn)率以及達(dá)到萃取平衡的時間的影響。萃取平衡指的是隨著萃取時間的改變萃取率不再變化時的狀態(tài)，我們萃取瑤柱的實驗中要求相近的一段時間兩次所得到的瑤柱萃取物的總產(chǎn)率相差不高于0.1%-0.3%，萃取-產(chǎn)率圖此時斜率近于零。具體實驗結(jié)果見表1。4 結(jié)論瑤柱是一種深受人民大眾喜歡的海鮮干制品，并且口味鮮美，營養(yǎng)價值極高，富含有大量的蛋白質(zhì)、碳水化合物、核黃素以及鈣、磷、鐵等多種礦物質(zhì)營養(yǎng)成分。因此研究這種海鮮干制品的泡發(fā)前后各方面的變化，以及研究新型萃取方式超臨界co2流體萃取瑤柱的最佳條件，具有學(xué)術(shù)價值的同時也能夠讓人們對于瑤柱有更多的了解，促進(jìn)相關(guān)行業(yè)降低成本，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)價值。參考文獻(xiàn)1 王璐.論扇貝的營養(yǎng)價值、生物活性及養(yǎng)殖j.牡丹江