瑶柱的泡发以及超临界CO2萃取研究

吕耿强 林慧敏

[摘 要]瑶柱富含有大量的蛋白质、碳水化合物、核黄素以及钙、磷、铁等多种矿物质营养成分，营养价值极高且口味鲜美，与鲍鱼齐名。但在国内关于瑶柱的研究十分之少，因此进行瑶柱的研究与开发就显得很有意义。超临界CO2流体萃取技术因为其绿色、萃取率高等优点在近三十年迅速发展，前景广阔。本文对瑶柱进行了泡发处理，研究泡发对于瑶柱的各种影响，且测定出瑶柱的最佳泡发时间。另外，本实验进行了瑶柱的超临界CO2流体萃取实验，通过实验测定出超临界CO2流体萃取瑶柱所需要的最适宜的萃取压力以及萃取温度。

[关键词]瑶柱；泡发；超临界CO2萃取

[中圖分类号]TM912 [文献标识码]A

1 瑶柱

瑶柱（Scallops）有多种叫法，比如干瑶柱、江珧柱、马甲柱、玉珧柱等，实际上瑶柱是多种贝类闭壳肌干燥后产品的总称，烹调时需要先用水涨发。瑶柱颗粒较小，一个江珧打开只有手指盖大小差不多，瑶柱在我国古代甚至是朝贡的的礼品。因为瑶柱所做菜品味道较为鲜美，令人回味无穷，故此瑶柱在古代拥有各种美誉，在海鲜品类中与鲍鱼齐名。瑶柱适用于普通人群，人们都可以食用。瑶柱营养价值相当之高，与鲍鱼齐名，属于滋补类食品，乃大补之物。人们生长生存所必需的多种营养元素都可以在瑶柱之中找到它的踪迹，海鲜干制品瑶柱中含有大量的蛋白质、碳水化合物、核黄素以及钙、磷、铁等多种矿物质营养成分。

2 泡发处理对瑶柱品质的影响

瑶柱是干制品，食用前需要用水泡发，瑶柱吸收水分膨胀，质地变得柔软、细嫩，从而达到烹调加工及食用要求。纵观国内如今对于瑶柱的研究非常少，只有在做菜方面有少量的研究。因此本章通过研究瑶柱的泡发工艺，从感官评定、水分含量、质构变化以及气味变化各个方面研究瑶柱泡发工艺对于瑶柱的物理以及化学方面有何影响。以此来增强人们对瑶柱更深一步的研究，为企业降低成本，创造更多的经济价值。

2.1 泡发时间对瑶柱感官品质的影响

感官评价是一门科学，它测量、分析和解释食物和其他物质之间的相互作用，可以通过人类的味觉、触觉、视觉、嗅觉和听觉来评估。感官评价包括味觉评估、触觉评估、视觉评估、嗅觉评估和听觉评估，涉及五种人体感官。由于通常用化学方法测量的定量指标不能很好地解释感官评价的整体状况，化学测试不能充分解释感觉要素的相互作用，在食品工业中，感官评价有极其重要的的作用。

感官评定前景广阔，在不断地发展与完善，它主要通过人们对食物的客观观察，从而测定出人们对食物的客观认识以及口味接受能力。另一方面，感官评定可以确定商品价值，从而判断出人们对它的接受程度，从而创造更大的经济价值。感官评定在市场上可以让我们找到最优路线以及最优的价格成本比。感官评价主要用于质量控制、产品研发。感官评价不仅对仪器的定位和评价方面，而且对其他领域都非常有用。感官评价能够非常有效以及快速地进行检验和测试，从而为我们提供最优质的路线。

在气味方面，泡发前腥味很大，随着泡发时间的变化，腥味越来越小，呈现下降趋势，在泡发120min左右，气味基本不变，说明泡发对于瑶柱有去腥的作用；在颜色方面，泡发前与泡发后明显变化较大，泡发前瑶柱呈现淡黄色，泡发后呈现白色偏黄，且随着泡发时间的增长，瑶柱越来越白，呈现下降趋势，在泡发120min左右颜色变为白色，基本保持不变，由此看出，泡发可以起到褪色去杂质的效果；在外观形状方面，泡发前瑶柱与泡发后瑶柱大小变化较大，由于泡发吸水，所以瑶柱随着泡发时间的增长，体积不断变大，呈现上升趋势，并且在泡发时间达到120min左右时，体积基本稳定不变；在硬度方面，泡发前，瑶柱较硬，泡发吸水后，瑶柱变软，且随着泡发时间的增长，瑶柱越来越软，呈现下降趋势，直到泡发120min时，瑶柱硬度较软，且基本保持不变。从感官评定图可知，泡发对瑶柱有去腥的作用，且可以褪色去杂质，此外，泡发后瑶柱变大且硬度变小，便于咀嚼。因此，我们通过感官评定初步判断，泡发可以提高瑶柱的品质。

2.2 不同泡发时间对瑶柱水分含量的影响

食物中的水分包括游离水和结合水。自由水可以自由流通，低温易结冰且拥有溶解能力。自由水在干燥时会变为液相或者气相流失，自由水与纯水性质相似。结合水与自由水不同，分为吸附结合水和化学结合水，吸附结合水是由分子吸附力吸附在物料外表面的水分，在进行干燥操作时，吸附结合水可以被除去；化学结合水想要除去，必须要有化学反应或强烈热反应，化学结合水的散失能够改变食物的品质。食品水分含量的测定需要在一个大气压（压力为101.3 kPa）以及温度为101℃-105℃条件下进行，通过测定样品干燥时减少的重量来测定水分含量，减少的有自由水，吸附结合水以及可挥发物质。

产品含水率与食品质量的的好坏有直接的关系，尤其是作为海产品的瑶柱产品，水分含量与瑶柱的质量有很大的关联。室温下瑶柱进行泡发，图1详细的描述了泡发过程中瑶柱含水量的变化。由上图可见，相比较于瑶柱泡发前，在25℃的室温下，泡发处理以后的瑶柱其含水量较高，伴随泡发时间的延长，瑶柱含水量持续增大，且在泡发时间为120min左右条件下含水量最大，随后，随着时间的增长，含水量基本保持稳定趋势。在处理前瑶柱的普遍含水量在25%左右，泡发30min左右时，瑶柱的含水量明显增长，大约在40%左右，随着泡发时间的延长，瑶柱的含水量不断增大，且在泡发120min左右时，含水量达到50%左右，相当于泡发前含水量的二倍。故此得出结论，泡发处理对于瑶柱的含水量影响很大，从泡发开始到泡发120min期间，瑶柱含水量不断增大，且在120min含水量基本稳定不变，保持在50%左右，提高瑶柱的质量。

2.3 不同泡发时间对瑶柱质构的影响

质构是由食品的成分和组织结构决定的物理性质，质构属于机械的和流变学的物理性质，质构不是单一性质，而是属于多因素决定的复合性质。本实验我们从硬度、内聚性、弹性、咀嚼性四个方面详细地观察瑶柱在质构方面的变化，从而得出瑶柱质构与泡发时间之间的关系。

在泡发前以及泡发后30min到120min期间瑶柱硬度的对比发现，泡发后明显比泡发前瑶柱硬度变小很多，整个呈现下降趋势，尤其是泡发前与泡发30min这段时间，瑶柱的硬度变化最大。瑶柱泡发后，吸水膨松，瑶柱随着泡发时间的增长，含水率越来越高，自身便越来越膨松。直到泡发120min左右，瑶柱吸水达到饱和，硬度保持基本不变。瑶柱的硬度变化与品质相关，瑶柱越来越软，使之口感变得滑嫩，易咀嚼，故泡发对于瑶柱的品质具有积极作用。

这里的内聚性指的是形成样本所需的内部约束力的大小。内聚反映了样品的抗破坏能力和保持其完整性的能力。通过观察图3，可以发现，泡发前后瑶柱的内聚性变化较大，相比之下泡发后的瑶柱其抵抗受损，保持自身完整性的能力高于泡发前的瑶柱，而且数值相差不小。泡发后120min左右，瑶柱的内聚性基本不变。说明泡发后相比于泡发前内聚性增大，其抵抗受损，保持自身完整性的能力比较高，且在泡发120min左右，内聚性保持稳定。

弹性是指物体在外力作用下变形，然后在外力被移走后恢复原来的形状的能力。通过对实验现象的观察可以了解到，泡发后弹性变大，但与泡发前相比变化较小。泡发30min到120min之间对比几组数据，弹性变大，但是变化不大，且在泡发后120min时弹性基本稳定。因此泡发后瑶柱的弹性略微变大，且在泡发120min左右弹性保持稳定不变。

咀嚼性指的是咀嚼固体样品所需的能量。该数据综合反映了样本对咀嚼的持续抗拒能力。咀嚼指数与硬度、内聚力和弹性有关。咀嚼度的具体值等于硬度、内聚性和弹性的乘积。通过对泡发前后咀嚼性的对比，发生了明显的变小，泡发后瑶柱对于咀嚼的持续抵抗能力变弱，数据表明泡发后瑶柱弹性变大，并且在泡发120min左右，瑶柱的弹性基本保持不变。

2.4 不同泡发时间对瑶柱气味的影响

主成分分析是将多个指标化为较少的几个综合指标的一种统计方法。通过PCA分析将所提取的传感器多指标的信息进行数据转换和降维，并对降维后的特征向量进行线性分类，最后在PCA分析的散点图上显示主要的两维散点图。PCA对原来具有信息重叠的多个指标进行线形组合，这样使得这些综合指标间既互不相关，又能反映原来多指标的信息。除此之外，瑶柱的挥发性气味随着泡发时间的变化而变化，泡发前与泡发后30min到泡发后120min气味响应值差距较大，区分度很好。泡发30min到泡发120min这段时间气味响应值变化越来越小，且在泡发90min到120min时出现重叠区域。沿PC1 轴以及PC2轴可以看到，随着泡发时间的延长，瑶柱响应值的分布呈现一定的趋势，变化趋势为先上升后稳定。

3 超临界二氧化碳萃取瑤柱的工艺研究

一般来说，超临界流体萃取过程结合了萃取和蒸馏两种操作的优势，并形成独特的萃取分离过程。 基于超临界状态下流体平衡的理论基础，操作过程为传质过程。

3.1 超临界CO2流体萃取技术的优点

第一，提取温度低。 提取热敏性成分和保存天然产物的活性成分是非常有利的。 同时，对于沸点高、挥发性低、易裂解的物料可以在沸点温度以下提取。第二，提取率高（超过95%）。 通过调整萃取温度和压力来改变二氧化碳的溶解度，从而提高提取率。第三，没有污染。 二氧化碳无毒、无味、无味、化学活性低。它对环境和产品很温和。 整个过程不使用任何有机溶剂，避免了传统有机溶剂的有毒残留物，防止了人体中毒和污染环境（萃取过程）、无废水、废气，二氧化碳可重复使用。第四，生产周期很短。萃取一开始，分离就开始进行，20分钟后就有产品，大约90分钟内就能完全萃取。萃取和分离可以同步进行，工艺流程大幅度缩短，操作容易掌握。流体的萃取能力主要是由流体的密度决定的，可通过调整压力或者温度改变它的密度，其溶解能力也会随之变化，使其具有选择性提取，强渗透力，比传统的有机溶剂提取法更省时等特点。第五，低能耗。 当二氧化碳（含有香气）通过分离釜时，降压CO2和香气组分变成气体和液体并立即分离。材料未发生相变，未产生相变热，大大降低了生产成本，工艺流程简化。可循环使用CO2，溶剂无需回收，提取效率高，能耗低，节省成本。第六，没有易燃和爆炸危险。 整个过程中CO2用作萃取剂，二氧化碳是惰性气体。 该操作安全且绿色。

3.2 实验结果

瑶柱萃取物在SCF中的溶解度受多种因素影响，其中最主要的是萃取温度以及萃取压力。因此本文选择35℃， 45℃， 55℃，以及20MPa，30MPa，40MPa各三种不同温度以及压力。在4 L·min-1的固定流速之下，进行了多达九组的实验来探索萃取温度以及萃取压力对萃取总产率以及达到萃取平衡的时间的影响。萃取平衡指的是随着萃取时间的改变萃取率不再变化时的状态，我们萃取瑶柱的实验中要求相近的一段时间两次所得到的瑶柱萃取物的总产率相差不高于0.1%-0.3%，萃取-产率图此时斜率近于零。具体实验结果见表1。

4 结论

瑶柱是一种深受人民大众喜欢的海鲜干制品，并且口味鲜美，营养价值极高，富含有大量的蛋白质、碳水化合物、核黄素以及钙、磷、铁等多种矿物质营养成分。因此研究这种海鲜干制品的泡发前后各方面的变化，以及研究新型萃取方式超临界CO2流体萃取瑶柱的最佳条件，具有学术价值的同时也能够让人们对于瑶柱有更多的了解，促进相关行业降低成本，创造更多的经济价值。

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