干燥方式對牛肝菌干燥特性、品質(zhì)及抗氧化能力的影響

鄭俏然 周 鳳 邢 潔 陶 雯 陳露紅 李文峰 高曉旭 譚 飔

(長江師范學(xué)院生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，重慶 涪陵 408100)

干燥是食品加工中非常重要的操作單元，通過干燥處理，可以降低食品物料中的水分含量，降低水分活度，有效控制食品微生物的生長繁殖，延長食品貨架期，降低運(yùn)輸成本。目前常見的干燥方式有自然干燥、熱風(fēng)干燥、熱泵干燥、真空冷凍干燥、微波干燥、紅外干燥、減壓干燥等，不同的干燥方式對食品品質(zhì)的影響不同[1]。

牛肝菌隸屬于真菌門，擔(dān)子菌亞門，層菌綱，傘菌目，牛肝菌科，俗稱 “大腳菌”，是一種藥食兼用的珍稀食用菌[2]。牛肝菌中所含活性成分主要有多糖[3]、多酚[4]、黃酮[5]等，研究發(fā)現(xiàn)，這些活性成分具有抗氧化[6]、免疫調(diào)節(jié)、預(yù)防癌癥[7]、保護(hù)肝損傷[8]等多種生物學(xué)活性。

新鮮牛肝菌由于含水量高，保存期短，不利于運(yùn)輸，極大地限制了牛肝菌產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。近年來，一些研究[9-10]表明，超聲波及微波等處理能加快果蔬的干燥速率，提高生產(chǎn)效率，節(jié)約成本。然而，目前牛肝菌干燥常采用曬干和烘干房烘干等傳統(tǒng)方式，耗時長，效率低，并且造成營養(yǎng)物質(zhì)損失較大[11]。本研究擬采用真空冷凍干燥、熱風(fēng)干燥(60～80 ℃)、超聲波+60 ℃熱風(fēng)干燥、微波+60 ℃熱風(fēng)干燥6種方式對牛肝菌進(jìn)行干燥，探討干燥方式對牛肝菌色澤、干燥速率、活性物質(zhì)及抗氧化活性的影響，以期獲得牛肝菌的理想干燥工藝，為牛肝菌的深加工提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

牛肝菌：購于重慶市彭水武陵山區(qū)；

蘆丁、福林酚、1，1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)：≥95%，上海源葉生物科技有限公司；

苯酚、沒食子酸：分析純，成都市科龍化工試劑廠；

亞硝酸鈉、鐵氰化鉀、硝酸鋁：分析純，上海麥克林生化科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

超聲波清洗機(jī)：SB-5200 DTDI型，寧波新芝生物科技股份有限公司；

微波爐：P70F20CL-DG(B0)型，廣東格蘭仕微波爐電器制造有限公司；

高速萬能粉碎機(jī)：FW80型，天津市泰斯特儀器有限公司；

全自動新型熱風(fēng)干燥箱：ZFD-5040型，上海智成分析儀器制造有限公司；

旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：XD-52AA型，上海賢德實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；

全波長酶標(biāo)儀：PT-3502C型，北京普天新橋技術(shù)有限公司；

冷凍干燥機(jī)：RLPHR 1-2 LD型，德國Martin Christ公司；

色差計：SC-80C 型，北京康光儀器有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 牛肝菌預(yù)處理 取新鮮飽滿、無傷病的牛肝菌，用自來水清洗干凈，再用抹布將牛肝菌表面的水漬擦干，備用。測得牛肝菌的初始含水量為(87.8±0.55)%。分別稱取6 份牛肝菌，每份200 g，分別采用不同干燥方法干燥至樣品重量損失之差為0.005 g為止[12-13]。

1.3.2 不同干燥方式處理

(1) 熱風(fēng)干燥：將預(yù)處理好牛肝菌分別置于溫度為60，70，80 ℃的鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)干燥，每30 min測定一次重量。

(2) 微波+60 ℃熱風(fēng)干燥：取預(yù)處理好的牛肝菌于輸出功率為700 W的微波爐中加熱5 min，然后置于60 ℃鼓風(fēng)干燥箱里干燥，每30 min測定一次重量。

(3) 超聲波+60 ℃熱風(fēng)干燥：取預(yù)處理好的牛肝菌在300 W功率下超聲處理20 min，超聲處理結(jié)束后瀝干水分，置于60 ℃鼓風(fēng)干燥箱里干燥，每30 min測定一次重量。

(4) 真空冷凍干燥：將牛肝菌預(yù)先放入-20 ℃冰箱預(yù)凍，隨后取出后立即移入真空冷凍干燥機(jī)，打開真空泵，將牛肝菌于-60 ℃真空冷凍干燥10 h。為避免反復(fù)凍融影響產(chǎn)品品質(zhì)，真空冷凍干燥未進(jìn)行干燥速率測定。

干燥后的牛肝菌粉碎后過60目篩，備用。

1.3.3 水分比(MR)和干燥速率(DR)的計算

(1)

(2)

式中：

MR——水分比，g/g；

DR——干燥速率，g/(g·min)；

Mt——t時刻的濕基含水量，g/g·干基；

Me——平衡含水量，g/g·干基；

M0——初始含水量，g/g·干基；

DW——干物質(zhì)，g。

1.3.4 色度測定 將經(jīng)不同干燥方式處理的牛肝菌粉碎機(jī)粉碎后過60目篩，置于色差儀，采用色差儀反射模式下CIE1976-L*a*b*均勻表色系統(tǒng)測定每個樣品顏色，得到色空間參數(shù)L*、a*、b*值。其中，L*值表示物料色澤的明暗度，L*=0表示黑色，L*=100表示白色，L*值大顏色白，反之顏色暗；a*表示為紅綠值；b*表示為黃藍(lán)值。每個樣品選取3個測量點(diǎn)，測量前將樣品測量面整理平整。

1.3.5 牛肝菌多酚及黃酮的測定

(1) 牛肝菌提取液的制備：參照并改進(jìn)闕淼琳等[14]的方法，分別稱取不同干燥方式干燥的牛肝菌粉末3 g，放于濾紙桶中密封好，置于燒杯中加入80%甲醇溶液160 mL，再置于超聲波清洗儀中300 W超聲20 min。取出，將其轉(zhuǎn)移到索氏抽提器中，于88 ℃水浴鍋內(nèi)抽提4 h，得牛肝菌提取液。

(2) 多酚含量測定：參照李文峰[15]的方法略加修改，分別取提取液200 μL以及蒸餾水200 μL于試管中再依次加入蒸餾水800 μL、福林酚溶液200 μL，混合均勻后避光保存6 min，再加入7%碳酸鈉溶液2 mL、蒸餾水1.6 mL，混合均勻后再次避光放置90 min，而后于760 nm波長處測定吸光度(Y)。多酚含量(X)通過沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線換算，線性回歸方程為Y=0.012X-0.034，R2=0.996 4。

(3) 黃酮含量測定：分別取提取液0.5 mL于試管中，再加入5%亞硝酸鈉0.3 mL，搖勻，靜置6 min后加入10%硝酸鋁0.3 mL，搖勻，靜置6 min后，加入1 mol/mL氫氧化鈉4 mL，再分別定容至10 mL，混勻，室溫下放置15 min后在510 nm波長處測定吸光度(Y)。總黃酮含量(X)通過蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線換算，線性回歸方程為Y=1.888 4X-0.005 7，R2=0.999 3。

1.3.6 牛肝菌多糖的測定 分別準(zhǔn)確稱量不同方式干燥的牛肝菌粉末1 g，加入90 ℃蒸餾水30 mL，攪拌均勻。將其置于300 W、20 ℃超聲20 min后取出，置于90 ℃水浴中浸提90 min。冷卻至室溫后4 000 r/min離心10 min，取上層清液加入4倍體積的95%乙醇，醇沉過夜，于4 000 r/min離心15 min，乙醚及丙酮洗滌沉淀，烘干后得牛肝菌粗多糖。多糖測定采用苯酚—硫酸法[16]，于490 nm波長處測定吸光度(Y)。多糖含量(X)通過葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線換算，線性回歸方程為Y=0.017 9X+0.104 1，R2=0.990 0。

1.3.7 DPPH自由基清除率測定 參照馬虎飛等[17]的方法，并有所改進(jìn)。取牛肝菌提取液100 μL于96孔酶標(biāo)板中，加入濃度為1 mmol/mL的DPPH溶液100 μL，混勻，室溫放置30 min，以乙醇作為參比，在酶標(biāo)儀517 nm處測定吸光度，記為Ai。取牛肝菌提取液100 μL于96孔酶標(biāo)板中，加入100 μL無水乙醇溶液，混勻，室溫放置30 min，以乙醇作為參比，在酶標(biāo)儀517 nm處測定吸光度，記為Aj。空白組用100 μL乙醇溶液代替提取液，吸光度為Ac。對照組用蒸餾水代替DPPH溶液，吸光度記為Aj。樣品DPPH自由基清除率越大，表明其抗氧化活性越好。清除率按式(3)計算：

(3)

式中：

c——清除率，%；

Ai——DPPH溶液與樣品反應(yīng)后的吸光度；

Aj——樣品與無水乙醇混合液的吸光度；

Ac——DPPH溶液與無水乙醇混合液的吸光度。

1.3.8 還原力測定 采用普魯蘭氏法[18]。樣品吸光度越大表明樣品還原力越大，抗氧化活性越好。

1.3.9 數(shù)據(jù)處理 采用SPSS 20.0統(tǒng)計軟件Duncan法進(jìn)行方差分析；樣品測定均重復(fù)3次，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 加熱干燥方式對牛肝菌干燥速率的影響

如圖1所示，干燥過程中，牛肝菌在干燥前期水分比降低較快，隨著干燥的進(jìn)行，水分比降低變緩。5種加熱干燥方式相比較，微波前處理能顯著加快牛肝菌的干燥速率，其水分比降低速度最快；而隨著干燥溫度的升高，干燥時間縮短；本試驗(yàn)中，超聲波前處理并未加速牛肝菌的干燥速度，可能是超聲波處理時間較短，超聲波產(chǎn)生的空化效應(yīng)強(qiáng)度還不高，因此干燥時間仍然較長。真空冷凍干燥因耗時長，且反復(fù)凍融影響產(chǎn)品品質(zhì)，未進(jìn)行干燥速率測定。

圖1 不同干燥條件下牛肝菌干燥曲線

由圖2可知，在干燥初期，微波前處理干燥方式的干燥速率最高，其整個干燥過程為降速干燥；超聲波前處理干燥經(jīng)歷了前期的恒速干燥階段及后期的降速干燥階段，而熱風(fēng)干燥也經(jīng)歷了恒速干燥階段和降速階段，但其恒速階段比超聲波前處理干燥時間要短；此外，熱風(fēng)干燥時，隨著溫度的升高，干燥速率增加，干燥時間縮短。本試驗(yàn)中，微波前處理能讓牛肝菌內(nèi)部水分迅速蒸發(fā)，因此，干燥速率最高。

圖2 不同干燥條件下牛肝菌干燥速率曲線

2.2 干燥方式對牛肝菌色澤的影響

由表1可知，干燥方式對牛肝菌色澤具有較大的影響。真空冷凍干燥樣品L*值為54.39，亮度最大，與各組差異顯著(P<0.05)，熱風(fēng)干燥處理中，隨著溫度的升高，L*值逐漸降低，超聲波前處理和微波前處理干燥樣品L*值均較低，樣品明顯變暗(P<0.05)；80 ℃熱風(fēng)干燥樣品a*值最大，顯著高于微波前處理干燥樣品(P<0.05)，與其他組差異不顯著(P>0.05)；真空冷凍干燥樣品b*值最大，顯著高于80 ℃熱風(fēng)干燥樣品、微波前處理干燥樣品及超聲波前處理干燥樣品(P<0.05)。由此可見，真空冷凍干燥樣品色澤最好，其次是60 ℃熱風(fēng)干燥樣品。

表1不同干燥方法干制牛肝菌樣品色度的比較?

Table 1 Comparison of color of driedBoletusedulisby different drying methods

干燥方式L?a?b?60 ℃熱風(fēng)干燥42.09±1.51c12.31±0.00ab33.75±1.91d70 ℃熱風(fēng)干燥40.04±2.46c12.07±0.31ab29.24±1.30cd80 ℃熱風(fēng)干燥30.29±3.42b14.79±2.91b27.48±6.87c真空冷凍干燥54.39±0.82d10.76±0.09ab34.79±0.49d超聲波+60 ℃熱風(fēng)干燥26.44±1.25b11.85±0.66ab21.41±1.77b微波+60 ℃熱風(fēng)干燥18.45±1.71a8.90±4.62a6.09±1.27a

? 同列不同小寫字母表示差異顯著，P<0.05；同列相同小寫字母表示無顯著性差異，P>0.05。

如圖3所示，干燥方式對牛肝菌色澤有明顯的影響。真空冷凍干燥牛肝菌顏色最淺，最接近新鮮牛肝菌的顏色，而超聲波前處理和微波前處理極大地加深了牛肝菌的顏色，影響了產(chǎn)品的商品品質(zhì)。熱風(fēng)干燥中，隨著溫度的升高，牛肝菌的顏色加深，60 ℃熱風(fēng)干燥牛肝菌顏色較淺，70，80 ℃干燥處理后顏色明顯加深。在苦蕎麥芽干燥中也有相似的發(fā)現(xiàn)[19]。

2.3 對牛肝菌多酚含量的影響

干燥條件下牛肝菌多酚含量見圖4。研究表明，真空冷凍干燥所得的牛肝菌多酚含量顯著高于其他組(P<0.05)。在蘋果幼果研究[20-21]中也有相似的發(fā)現(xiàn)，通過真空冷凍干燥能較大程度地保存蘋果幼果的多酚類物質(zhì)，可能是低溫下果實(shí)中多酚氧化酶比較穩(wěn)定；熱風(fēng)干燥溫度從 60 ℃升至80 ℃ 時，各溫度處理間對牛肝菌多酚含量的影響并無顯著差異(P>0.05)，這在橙皮[13]的干燥中也有相似的發(fā)現(xiàn)。此外，微波前處理和超聲波前處理使牛肝菌多酚有較大的損失。

圖3 干燥方式對牛肝菌色澤的影響

Figure 3 The influence of different drying methods on the colour ofBoletusedulis

不同小寫字母表示差異顯著，P<0.05

2.4 干燥方式對牛肝菌黃酮含量的影響

如圖5所示，真空冷凍干燥所得到的牛肝菌產(chǎn)品所含的黃酮含量最多(P<0.05)，這是由于低溫且隔絕了空氣，相關(guān)酶的活性較低，從而減少了酶與黃酮的反應(yīng)；其次是60 ℃的熱風(fēng)干燥牛肝菌，其黃酮含量僅次于凍干產(chǎn)品，高于其他組(P<0.05)；而其他組黃酮含量較低，且各組差異不顯著(P>0.05)，可能是黃酮類化合物對溫度較為敏感，高溫會造成黃酮的大量損失，而低溫抑制了相關(guān)酶的活性，使黃酮能得到較大的保存[22]。微波及超聲波前處理會造成牛肝菌黃酮的損失增加。在苦蕎麥芽干燥研究[19]中也發(fā)現(xiàn)，微波干燥產(chǎn)品中黃酮含量較少，而真空冷凍干燥產(chǎn)品中黃酮含量最高。

不同小寫字母表示差異顯著，P<0.05

Figure 5 Effect of different drying methods on flavonoids content ofBoletusedulis

2.5 對牛肝菌多糖含量的影響

干燥方式對牛肝菌多糖含量的影響見圖6。通過真空冷凍干燥的牛肝菌產(chǎn)品得到的多糖含量顯著高于其他組(P<0.05)，真空冷凍干燥較好地保留多糖組分；而其他組差異不顯著(P>0.05)。在干燥過程中，牛肝菌多糖含量并不會隨干燥溫度的升高而降低。微波和超聲波前處理可能加速了多糖的分解，因此造成牛肝菌多糖含量也較低，這種現(xiàn)象在杏鮑菇的干燥研究[1]中也有發(fā)現(xiàn)。

不同小寫字母表示差異顯著，P<0.05

Figure 6 Effects of different drying methods on polysaccharide content ofBoletusedulis

2.6 干燥方式對牛肝菌DPPH自由基清除率的影響

干燥方式對牛肝菌DPPH自由基清除率的影響見圖7。真空冷凍干燥牛肝菌的DPPH自由基清除率為97.34%。與真空冷凍干燥相比，熱風(fēng)干燥導(dǎo)致了牛肝菌清除DPPH自由基的能力顯著下降(P<0.05)，且隨著溫度的升高，DPPH自由基清除能力逐漸降低，60 ℃熱風(fēng)干燥牛肝菌的DPPH清除率顯著高于80 ℃熱風(fēng)干燥牛肝菌的(P<0.05)。80 ℃熱風(fēng)干燥和超聲波前處理組DPPH自由基清除率最低。DPPH自由基清除率大小與牛肝菌中多酚和黃酮的含量有一定的關(guān)系。

不同小寫字母表示差異顯著，P<0.05

Figure 7 Effect of different drying methods on DPPH free radical scavenging activity ofBoletusedulis

2.7 對牛肝菌還原力的影響

由圖8可知，真空冷凍干燥牛肝菌具有最強(qiáng)的還原力，顯著高于其他組(P<0.05)。熱風(fēng)干燥中，隨著干燥溫度的升高，牛肝菌還原力逐漸降低，80 ℃熱風(fēng)干燥牛肝菌的還原力顯著低于60，70 ℃熱風(fēng)干燥處理的(P<0.05)。超聲波處理組的還原力最低，可能是超聲波前處理干燥法的干燥速率最低，干燥時間最長，從而降低了牛肝菌的抗氧化活性。

不同小寫字母表示差異顯著，P<0.05

Figure 8 Total reducing power ofBoletusedulisprocessed by different drying methods

3 結(jié)論

本試驗(yàn)研究了熱風(fēng)干燥、真空冷凍干燥、微波結(jié)合熱風(fēng)干燥和超聲波結(jié)合熱風(fēng)干燥等幾種干燥方式對牛肝菌干燥速率及品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，真空冷凍干燥牛肝菌產(chǎn)品中的多酚、黃酮、多糖含量最高，且具有更高的抗氧化活性，其次是60 ℃熱風(fēng)干燥，而微波和超聲波預(yù)處理干燥效果并不理想，極大地破壞了牛肝菌的活性成分，降低了牛肝菌抗氧化活性。但真空冷凍干燥成本較高，綜合牛肝菌品質(zhì)及數(shù)據(jù)分析結(jié)果，采用60 ℃熱風(fēng)干燥牛肝菌符合經(jīng)濟(jì)效益，更為合理。后期將研究不同干燥條件對牛肝菌多酚及黃酮組成的影響，以明確干燥條件影響其抗氧化活性作用的機(jī)理。