香菇菌湯熬制工藝參數的優化

王 英，朱科學*，周惠明

(江南大學食品學院，江蘇 無錫 214122)

香菇菌湯熬制工藝參數的優化

王 英，朱科學*，周惠明

(江南大學食品學院，江蘇 無錫 214122)

以香菇和豬骨為主要原料，研究香菇菌湯熬制的主要工藝參數。以菌湯中固形物溶出率和蛋白質溶出率為考察指標，通過單因素和正交試驗分析和討論，確定香菇菌湯最佳熬制工藝參數。結果表明：熬制溫度為120℃、熬制時間為30min、料液比為1:70(g/g)、香菇粉粒度為60目，在此工藝條件下，固形物溶出率和蛋白質溶出率分別達到44.55%和40.56%。

香菇菌湯；固形物溶出率；蛋白質溶出率

Abstract：Shiitake soup was made from shiitake mushrooms and porcine bone by cooking in boiling water. The processing procedure of shiitake soup was optimized by investigating the effects of cooking temperature, length of cooking time, solid-toliquid ratio and particle size of porcine bone powder on the dissolution ratios of solids and proteins using single factor and orthogonal array design methods. The optimum processing conditions were obtained as follows: cooking temperature 120 ℃ length of cooking time 30 min, solid-to-liquid ratio 1:70, and particle size of porcine bone powder less than 60 mesh. Under such conditions, the dissolution ratios of solids and proteins was 44.55% and 40.56% respectively.

Key words：shiitake soup；dissolution ratio of solids；dissolution ratio of proteins

香菇是世界第二大食用菌，消費量僅次于雙孢菇[1]，為我國著名的食用菌，也是特產之一。在民間素有“山珍”之稱，我國古籍中記載香菇“益氣不饑，治風破血和益胃助食”。現代研究中對香菇主要成分進行了分析，基本成分分析結果表明：鮮菇除含水85%～90%外，固形物中含粗蛋白18%、粗脂肪4%、可溶性無氮物質67%、粗纖維7%、灰分3%[2]；功能性成分分析結果表明：香菇含有豐富的香菇多糖(lentinan)，能提高輔助性巨噬T細胞的活力，對其他調整細胞素釋放的免疫細胞也有一定的激活特性[3]，因此香菇具有抗菌活性。香菇還含有雙鏈核糖核酸、維生素D原(麥角甾醇和菌甾醇)、香菇太生(lentysin)等，對人體十分有益。香菇不僅富含多種營養成分和功能性因子，而且其味道鮮美，常常作為家庭食用菜肴的大宗原料。本研究通過單因素和正交試驗確定香菇菌湯中香菇湯清液的熬制工藝參數，為香菇菌湯工業化生產提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

干香菇、豬骨、食鹽、味精、雞精、蔥姜、料酒、香辛料(八角、桂皮、香葉、花椒)等均為食品級市售；濃硫酸、硫酸銅、硫酸鉀、氫氧化鈉、硼酸、甲基紅、溴甲酚綠均為分析純 國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

DFY-600搖擺式高速中藥粉碎機 溫嶺市林大機械有限公司；YXQ-LS-SⅡ全自動立式電熱壓力蒸汽滅菌器 上海博訊實業有限醫療設備廠；SHB-C循環水真空泵 河南鞏義英予峪華儀器廠；HYP-1008消化爐 上海纖檢儀器有限公司；WYA阿貝折光儀 上海精密科學儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 原料的預處理對干香菇的子實體經粉碎機進行粉碎，過篩，得到香菇粉，包裝，干燥器里儲存，備用；挑選優質、新鮮、干凈豬骨(腿骨)，按一定規格進行分裝，置于冰箱中冷凍貯藏，備用。

1.3.2 香菇菌湯的制備工藝流程

1.3.3 香菇湯清液熬制工藝及試驗設計

為確定香菇菌湯的原料湯液，即香菇湯清液的熬制工藝，需對熬制溫度、熬制時間、料液比、粒度進行優化的單因素試驗，選取最佳工藝條件。單因素及正交試驗均采用灌裝、靜置熬制方法。

香菇湯清液的制備：稱取不同粒度的香菇粉，不同粒度包括未粉碎(把干香菇子實體切成約1cm×1cm的小塊)、20目、60目、100目，按照不同的料液比(1:20、1:30、1:40、1:50、1:60、1:70、1:80、1:90，g/g)加入相應質量的水，在一定溫度(105、110、115、120、125℃)條件下蒸煮一定時間(15、30、60、90)，取出后冷卻，雙層濾紙抽濾，得到清液，定容到250mL，進行可溶性固形物含量和蛋白質含量的測定。

影響固形物溶出率和蛋白質溶出率的因素有很多，除了在本研究中討論的幾個單因素外，還與物料的運動有關，包括外在攪動和物料自身的運動。在本研究中，沒有外在施加攪動，通過使用同一規格的熬制罐，其他熬制工藝條件一致，因此物料自身運動在研究中對固形物溶出率和蛋白質溶出率造成的影響在這里可以忽略不計。

1.3.4 骨湯的制備

配料：料液比1:5(g/g)、蔥0.5%～0.8%、姜0.5%～0.8%、食鹽0.6%、高湯精0.2%、增稠劑(小麥淀粉)1.0%，以上比例均相對于原料水。把豬骨從冰箱里取出后，解凍、清洗、去雜、汆湯(主要目的是去血去異味)、熬制(常壓熬制3h，在熬湯結束前補足水分)，與香菇湯清液按照一定比例調配，得到香菇菌湯成品。

1.3.5 可溶性固形物含量測定

采用阿貝折光儀測定。

式中：6.95%為香菇粉原料中含水量。

1.3.6 蛋白質含量測定

采用凱氏定氮法，參照GB/T 5009.5—2003《食品中蛋白質的測定》[4]。

式中：18.00%為香菇粉原料中蛋白質含量。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 熬制溫度對香菇菌湯的影響

選取香菇粉粒度20目、料液比1:50、熬制時間30min，考察熬制溫度對固形物溶出率、蛋白質溶出率的影響，結果見圖1。

圖1 熬制溫度對香菇菌湯中固形物和蛋白質溶出率的影響Fig.1 Effect of cooking temperature on the dissolution ratios of solids and proteins

由圖1可知，香菇菌湯清液中固形物溶出率在105～115℃范圍內的改變，與從115℃到120℃突變相比，其變化幅度不明顯，當在120～125℃內，固形物溶出率繼續增加，而并未像蛋白質溶出率的變化一樣保持平穩，可能原因是當溫度升高后，香菇粉中非含氮固形物繼續向湯中擴散，導致固形物溶出率上升。而蛋白質溶出率在105～120℃范圍內持續增加，120～125℃內溶出率不再增加，但在115～125℃范圍內總體依然呈上升趨勢。使固形物溶出率和蛋白質溶出率均處于相對較大值，考慮到隨著溫度的增加，能耗增大，因此選取120℃作為最佳熬制溫度。瞿明勇等[5]對排骨湯工藝參數進行研究，也采用了120℃為熬制溫度，與本研究結果相似。固形物溶出率和蛋白質溶出率兩者整體相比，固形物溶出率比蛋白質溶出率高，說明其他物質(如多糖類物質等)溶出，且溶出率較大。

以香菇湯清液中固形物溶出率和蛋白質溶出率為兩個主要的工藝指標，熬制工藝并非純粹為了提取香菇風味物質和功能成分。在楊銘鐸等[6]的香菇風味成分研究中，香菇風味成分提取溫度為100℃，其采用油浴的方法保持香菇湯液沸騰，在濃縮時僅采用40℃。李波等[7]在進行香菇蛋白提取時，采用堿提溫度僅為10℃，所以要保持香菇風味成分和蛋白質時，必須采用較低的溫度。本研究中采用較高的熬制溫度，風味和功能物質必定要遭到不可避免的破壞，并且沒有對風味的變化進行研究。但是在制湯的傳統熬制工藝中，如瞿明勇等[5]對排骨湯工藝參數采用較高的熬制溫度120℃，具有完成原料的熟化和抑制微生物生長增殖等功能，并且熬制工藝僅僅是作為香菇菌湯中成熟工藝的一部分。若要進行風味物質的保留和功能成分的富集，可以在熬制工藝前，對香菇湯清液進行預處理，如浸泡、對風味物質的包埋和對香菇粉懸濁液進行酶解處理等，達到保存更多的風味物質和功能成分富集的目的，這部分有待進一步深入研究。

2.1.2 熬制時間對香菇菌湯的影響

選取香菇粉粒度20目、料液比1:50、熬制溫度120℃，考察熬制時間對固形物溶出率、蛋白質溶出率的影響，結果見圖2。

圖2 熬制時間對香菇菌湯中固形物和蛋白質溶出率的影響Fig.2 Effect of length of cooking time on the dissolution ratios of solids content and protein

由圖2可知，固形物溶出率變化規律不明顯，造成該現象的原因有可能是實驗中較大的誤差引起，其變化規律不能對熬制時間實驗結果產生貢獻。但是分析其在90min時固形物溶出率較高的原因，可能是隨著熬制時間的增長，香菇粉里物質向湯中擴散會增加，如香菇多糖等，在劉樹興等[8]采用水提醇沉法提取香菇多糖時，最優工藝的提取時間為5h，此研究結果表明香菇多糖需要長時間(5h)才會從香菇粉釋放出最大量，所以隨著加熱時間的延長，很有可能會引起香菇多糖的溶出。蛋白質溶出率在起始階段(從15min到30min)隨著時間延長而提高，但超過60min后卻出現下降的趨勢，其可能原因是清湯原本溶出的蛋白質在高溫條件下長時間熬制，蛋白質反而結團凝集沉淀，在樣品處理時被帶入濾渣中，導致蛋白質的損失，最終使得蛋白質溶出率減小。在孫曉明等[9]的研究中，骨湯蛋白質溶出率并不隨時間的延長而下降，而是先急劇增加，最后趨于不變。該結果中的樣品處理方法與本研究稍有不同，上述提出的原因猜測可能是其產生原因之一。并且在李波等[7]的研究中，隨著時間的延長，蛋白質的提取率也略微降低，與本研究結果相似。當蛋白受熱時，疏水相互作用被蛋白其他相互作用克服，便會發生蛋白熱變性[10]，經白嵐[11]對香菇蛋白的氨基酸分析，其香菇蛋白中疏水氨基酸占總氨基酸比例為30.71%，當經高溫長時間作用時，香菇蛋白很可能會發生疏水聚合。綜合兩者，考慮到高溫長時間，不僅能量消耗較大，而且會影響菌湯樣品的風味，因此選取30min為最佳熬制時間。

2.1.3 料液比對香菇菌湯的影響

選取香菇粉粒度20目、熬制溫度120℃、熬制時間30min，考察料液比對固形物溶出率、蛋白質溶出率的影響，結果見圖3。

圖3 料液比對香菇菌湯中固形物和蛋白質溶出率的影響Fig.3 Effect of solid-to-liquid ratio on the dissolution ratios of solids and protein

由圖3可知，固形物溶出率和蛋白質溶出率兩者規律相似，在起始階段(從1:20到1:70)兩者均是持續上升，當小于1:70之后(從1:70到1:90)沒有很大的上升趨勢，趨于不變，所以選取1:70為最佳料液比。李小華等[12]對排骨湯制湯工藝的研究，在料液比確定時，當料液比增加到一定程度時，蛋白質溶出率不再增加，與本研究結果相似。當料液比繼續增大時，香菇菌湯的風味受到影響，香菇風味不足，缺乏鮮味等，所以不能無限制增加水的用量。

2.1.4 粒度對香菇菌湯的影響

選取料液比1:50、熬制溫度100℃、熬制時間30min，考察粒度對固形物溶出率、蛋白質溶出率的影響，結果見圖4。

圖4 粒度對香菇菌湯中固形物和蛋白質溶出率的影響Fig.4 Effect of particle size of porcine bone powder on the dissolution ratios of solids content and proteins

由圖4可知，固形物溶出率隨目數的增大，即香菇顆粒越小，比表面積越大，與水接觸面積增大，有利于香菇粉中的固形物擴散到水溶液當中，此時未粉碎樣品所得固形物溶出率相對低很多，在實驗中還發現，經感官目測未粉碎樣品清湯透明度很高，說明固形物含量較低，當增加到20目后，固形物溶出率急劇增加，在20目后微微上升，但是上升趨勢很小，可以認為從20目之后固形物溶出率基本不增加，因此從固形物溶出率曲線來看，20目粒度較佳。蛋白質溶出率整體呈現上升趨勢，在起始階段(未粉碎到60目)逐漸增大，隨著增大到60目后(60目到100目)，蛋白質溶出率基本不變，孫曉明等[9]對高湯工藝研究中發現，同樣蛋白質溶出率也是隨著豬骨粉碎度的增加而增加，與本研究相似，因此從蛋白質溶出率曲線來看，60目粉較佳。綜合兩者，固形物溶出率和蛋白質溶出率曲線所得結果不一致，因此暫定20目或者60目為最佳粒度。

2.2 正交試驗優化結果

采用四因素三水平即L9(34)進行正交試驗，因素水平安排見表1，結果見表2。

表1 正交試驗因素水平表Table 1 Factors and levels in the orthogonal array design

表2 正交試驗方案及結果Table 2 Orthogonal array design matrix and experimental results of the dissolution ratios of solids content and proteins

由表2中R值可知，從固形物溶出率和蛋白質溶出率均可以看出，影響香菇湯清液的4個因素主次關系依次是料液比＞熬制溫度＞粒度＞熬制時間。由直觀分析可得，綜合考慮固形物溶出率和蛋白質溶出率，最佳工藝組合為A2B2C3D2，即熬制溫度120℃、熬制時間30min、料液比1:70、粒度60目。但是，熬制溫度和料液比中固形物溶出率并沒有選取最大值所在水平(前者125℃時最大，后者1:60時最大)，之所以選取120℃和1:70為最佳點，比較120℃和125℃、1:60和1:70的固形物溶出率，即比較固形物溶出率中的k值，其值相差不大，并且結合單因素結果，故選取120℃和1:70為最優點。正交試驗反映了部分交互試驗，在料液比部分，正交試驗中沒有做到最佳點，但是料液比不能無限制增大，否則會影響菌湯風味，使得菌湯風味不足。粒度最佳點選取最大值所在的水平，即選取60目，而粒度單因素試驗的最佳粒度為20目或60目，綜合正交與單因素試驗結果，選取60目為最佳粒度。由上所述，選取最佳組合工藝條件組合為A2B2C3D2。

2.3 驗證實驗

在正交試驗中的9組工藝條件組合不包括A2B2C3D2，所以不能確定該工藝組合效果是否較佳，需對該工藝組合進行驗證。在A2B2C3D2條件下進行 3次平行實驗，測得固形物溶出率和蛋白質溶出率。結果表明：固形物溶出率為44.55%，蛋白質溶出率達到40.56%，說明選取該工藝可得到良好的效果。相對標準偏差(RSD)分別為4.86%和1.18%，說明該工藝具有良好的穩定性。

3 結 論

對香菇湯清液熬制工藝參數進行優化，通過對熬制溫度、熬制時間、料液比和粒度的單因素及正交試驗結果的分析和討論，得出香菇湯清液熬制的最佳工藝。結果表明：采用熬制溫度為120℃，熬制時間為30min，料液比為1:70，香菇粉粒度為60目。在此最佳工藝條件下，固形物溶出率達到44.55%，蛋白質溶出率達到40.56%。

本研究主要采用香菇和豬骨頭為原料，開發營養和風味俱佳的香菇菌湯，不僅迎合了目前湯類生產的標準化、工業化，適應經營標準化的需求，還增加了湯類品種，并做到使其可以進入千家萬戶，實現家庭都能一日三餐食用的愿望[13-14]。

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Optimization of Processing Conditions of Shiitake Soup

WANG Ying，ZHU Ke-xue*，ZHOU Hui-ming
(School of Food Science and Technology, Jiangnan University, Wuxi 214122, China)

TS255.36

B

1002-6630(2010)10-0336-05

2009-08-27

“十一五”國家科技支撐計劃項目(2008BADA1B05)

王英(1986—)，女，碩士研究生，研究方向為糧食、油脂及植物蛋白工程。E-mail：wangying200806@hotmail.com

*通信作者：朱科學(1978—)，男，副教授，博士，研究方向為谷物及淀粉工程。 E-mail：kxzhu@jiangnan.edu.cn