超高壓處理與熱處理對杏鮑菇片性質的影響

王琦，張平平，陳三娜，歐可可，楊華

（1.天津市食品研究所有限公司，天津301609；2.天津市食品工業生產力促進中心，天津301609；3.天津農學院食品科學與生物工程學院天津300384；4.天津鴻濱禾盛農業技術開發有限公司，天津300000）

杏鮑菇（Pleurotus eryngii）別名刺芹側耳，屬于口蘑科，菇體雪白，肉質肥厚，質地脆嫩，具有“平菇王”、“干貝菇”、“草原上的牛肝菌”的美譽[1]。并且因其具有可被人接受的杏仁和鮑魚的風味[2]，且具有降低血脂、膽固醇、增強免疫、抗癌等藥用功效[3]，而成為一種很有發展前景的藥食兼用的菌類。杏鮑菇是我國近些年來食用菌中的一個研究熱點，主要集中在新品種的選育、栽培[4]，杏鮑菇的干制[5]、保鮮、營養成分的分析[6-7]，以及多糖的提取及功能特性[8-12]的研究上，但對于杏鮑菇即食產品的研究較少，加工方式主要為傳統的熱加工方式。超高壓技術的研究始于一個世紀以前，Bert Hite 利用超高壓技術分別對牛奶[13]和果蔬進行處理[14]，發現利用超高壓技術可以延長食品的貨架期[15]。超高壓技術的加工特點明顯，在食品行業的應用越來越廣泛。相比于傳統的加工技術，超高壓處理的食品既能達到滅菌的效果，又能避免輻照、微波等加工方式的缺陷[16]，并且可以使加工產品更接近于食品原來的風味，具有爽脆、營養價值高、口感好等特點，可替代部分傳統加工方式。與日、美、英、法等國家相比，我國對于超高壓技術的研究起步較晚，已經面世的超高壓產品較少，且利用超高壓技術對杏鮑菇進行處理加工成即食產品的研究很少。

本文主要以杏鮑菇為原材料，利用低場核磁共振（low field nuclear magnetic resonance，LF-NMR）、差示掃描量熱儀（differential scanning calorimeter，DSC）、電子鼻等技術對經過普通熱炒與超高壓（ultra high pressure，UHP）處理的杏鮑菇片的感官、質構、水分遷移等進行研究，分析不同處理對杏鮑菇片的影響，并研究經過不同處理后杏鮑菇片各項指標間是否具有相關性，為研究超高壓低溫熟化特性打下一定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

杏鮑菇、食用鹽、白砂糖、醬油、姜、蒜、八角：天津紅旗農貿市場；魯花5S 壓榨花生油：天津人人樂超市；鋁箔袋、復合塑料包裝袋：市購；8.5%的生理鹽水，營養瓊脂，三氯甲烷，冰乙酸，石油醚，硫代硫酸鈉，可溶性淀粉，無水乙醇，碘化鉀。

1.2 儀器與設備

HPP.L 1-600MPa/3 型超高壓設備：天津華泰森淼公司；TA XT Plus 型質構儀：英國Stable Micro System公司；CR-400 型色差儀：日本美能達公司；PQ001 型臺式核磁共振分析儀：上海紐邁電子科技有限公司；200F3 差示掃描量熱儀（DSC）：德國耐馳熱分析儀；電子鼻（PEN3 AIRSENSE）：德國 Airsense 公司；FA4000精密電子天平：天津天馬衡基儀器有限公司；C21-SDHC15X 電磁爐：蘇泊爾公司；DZ1100 真空包裝機：諸城市美川機械有限公司；Gsp-9160 MBE 隔水式恒溫培養箱：上海博迅安業有限公司醫療設備廠；SW-CJ-1FD 超凈工作臺：蘇州凈化設備有限公司；KQ3200B 超聲波清洗儀：上海右一儀器有限公司；DHG-9240A 型電熱恒溫鼓風干燥箱：上海精密試驗設備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 杏鮑菇片制作的工藝流程

操作要點：

杏鮑菇的挑選：挑選新鮮、色澤正常，無發黃、霉變、異味，無機械損傷、開傘、病蟲害污染的杏鮑菇；

清洗：自來水清洗過后，用蒸餾水清洗；

預處理：清洗后，將杏鮑菇柄基部的雜質去掉，并使基部平整光滑；將菇體切成厚1 cm、寬3 cm 的片狀，在含有0.3%檸檬酸和0.05%VC的護色液中浸泡30 min 進行護色；

調味：將護色后的杏鮑菇片按50 g/袋的標準進行裝袋，并按5∶1 的比例加入濃縮調味汁，然后進行真空包裝；

超高壓處理：將真空包裝后的杏鮑菇片在固定溫度為常溫、450 MPa 的壓力下保壓處理10 min，其中升壓時間為90 s，泄壓時間為15 s；

熱炒：將預處理后的杏鮑菇片直接大火爆炒3min。

1.3.2 感官評價標準

從食品專業的老師和同學中選出對風味有較強辨別力和較高靈敏度的10 個人組成評判小組，在每次品嘗前需漱口，對樣品色澤、氣味、滋味分別采用目測、鼻嗅、口嘗的方式逐一進行。感官評定標準見表1。

表1 即食杏鮑菇片的感官評價標準Table 1 The standards in evaluating sense organ of Pleurotus eryngii

1.3.3 氣味測定

取樣品約2.5 g 置于25mL的頂空瓶中，加蓋密封后于室溫下平衡30 min，然后插入探針（不可與樣品接觸），用電子鼻自動進行樣品揮發性成分的頂空采集，測試時間為60 s，Winmuster 軟件每秒自動記錄一次數據，樣品準備時間為5 s，傳感器歸零時間為10 s，樣品的進樣流量為200 mL/min，清洗時間為120 s，每完成1 次檢測后，都需要對系統進行清零和標準化，然后才可進行第2 次采樣測定。每個樣品做5 次平行試驗。

1.3.4 色差測定

將冷藏在0 ℃冰箱中的樣品取出，在室溫下放置平衡2 h 后進行色差分析，每個樣品測定8 次，去掉其中的最大值和最小值，然后取其平均值。采用CR400型色差儀對杏鮑菇切片進行L/A/B 的測定。光源D65，直徑 3 mm。以鮮樣（L=67.49，a=-2.36，b=3.76）為標準進行校準，其中L 表示的是黑白度，也就是亮度，其值主要取決于待測樣品表面的反射率。L 值的范圍是從0 到100，其值越大則表示所測定樣品的亮度越大，顏色越白，也即樣品的褐變度較低；A 表示是紅綠色，A值的范圍一般是從-128 到+128，值越大則表明樣品越接近于紅色，而值越小就越接近于綠色；B 值表示的是藍黃色，B 值的范圍也是在-128 到+128 之間，值越大就越接近于黃色，值越小就越接近于藍色；ΔE 為總色差，表示被測樣品與標準品之間的接近程度，|ΔE|越小，則表示被測樣品的顏色與標準越接近。

1.3.5 質構測定

將冷藏在0 ℃冰箱中的樣品取出，在室溫下放置平衡2 h，采用英國Stable Micro System 公司的TA XT Plus 型質構儀對切成1 cm 厚的杏鮑菇片進行質構分析，每個處理取3 個平行，而每個樣品測定4 次，剔除其中差異很大的曲線，取平均值。測定采用TPA 模式，加載P/2 探頭，配置圓形平板底座，對杏鮑菇的橫切面進行測試。測試條件為：探頭下降速度即測試前的速度為2 mm/s；測試速度1 mm/s；探頭返回速度即測后速度為5 mm/s；下壓距離以壓縮程度表示，為80%；設置兩次壓縮間的停留時間為5 s；觸及力為5 g。由TPA模式獲得硬度（hardness）、膠黏性（gumminess）、共聚性（cohesiveness）、彈性（springiness）、咀嚼性（chewiness）和回復性（resilience）共 6 個 TPA 參數。

1.3.6 LF-NMR 橫向弛豫時間（T2）的測定

將在4 ℃冰箱中放置1 d 的樣品，在室溫下平衡2 h。取2.5 g 左右的樣品切碎置于直徑為15 mm 樣品管的底部，用封口膜封口防止水分的蒸發散失，然后將樣品管放入核磁分析儀的永久磁場中心位置的射頻線圈的中心，利用硬脈沖自由感應衰減信號（free induced decay，FID）調節共振中心頻率，然后進行多脈沖回波序列（carr-purcell-meiboom-gill，CPMG）的掃描試驗，輪流采樣，每個樣品測試3 遍，在PQ-001 型核磁共振分析儀進行LF-NMR 自旋-自旋弛豫時間（T2）的測定。質子的共振頻率是22 MHZ，磁體溫度為32 ℃。T2的測定采用 CMGP 序列，所用的參數為：SF1（MHZ）=22，O1（KHZ）=961.8241，P90（μs）=13.5，P180（μs）=27.0，TD=440010，SW（KHZ）=200.000，D3（μs）=75，TR（ms）=4000，RG1 （db）=2.0，RG2=3，NS=4，τ （μs）=200.00，EchoCnt=5500，Pwak Radius=0，Pulse Seq：Hard pulse FID。最后通過核磁共振弛豫時間反演擬合軟件得到T2圖像。

1.3.7 DSC 測定

稱取10 mg～15 mg 左右的樣品，小心放入鋁質坩堝，蓋上坩堝蓋后用壓樣機壓蓋密封，在氮氣氣氛的保護下，將試樣皿放入200F3 差示掃描量熱儀中，以空氣為對照進行掃描測試。測試條件為：初始溫度-10 ℃，平衡 2 min，從-10 ℃升溫至 150 ℃，平衡 2 min 后結束程序，然后結束等待至溫度平衡到20 ℃。

1.4 數據處理

試驗數據主要采用 SPSS17.0、EXCEL、Origin 9.0數據處理軟件進行處理。電子鼻測定結果由儀器自帶軟件進行處理分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理條件下感官評定

感官品質是食品評定中的一項重要的內容，它影響并反映消費者對于這種食品的喜好程度。不同處理條件對樣品感官的影響見表2。

表2 不同處理條件對樣品感官的影響Table 2 Sensory evaluation of Pleurotus eryngii at different processing

2.2 不同處理后電子鼻分析

食品的香氣，是對食品進行評價的一個重要的指標。一般對于香氣的評價是依靠有經驗的專業人員來進行鑒別和判斷的，但是這種以人為媒介的評斷具有較強的主觀性，容易因為嗅覺疲勞而影響判斷結果。而HPLC、GC-MS、GC 等儀器分析雖然也用于模擬“嗅覺系統”，但是由于它測定時會對樣品造成破壞[17]，因而很難代表整體。因此采用可以對人的嗅覺進行模擬的電子鼻，對不同處理后杏鮑菇片的氣味進行感知、判斷和分析，PEN3 主要有10 種不同傳感器，10 種不同傳感器的性能見表3。

表3 10 種不同傳感器的性能Table 3 Details of 10 sensors for PEN3 protable electronic nose

從表2 可以看出，兩種處理方式總的感官評分都在8 分以上，感官狀態都較好。但是通過數據分析，發現二者感官差異還是顯著的，并且傳統熱炒處理的杏鮑菇片比超高壓處理的杏鮑菇片感官效果好。

電子鼻數據的處理主要是用儀器自帶軟件Winmuster 進行，分析方法主要是主成份分析法（principal component analysis，PCA）、線性判別分析法（linear discriminant analysis ，LDA）以及傳感器區分貢獻率法（Loadings）這3 種。10 個傳感器對杏鮑菇片氣味的響應圖見圖1，杏鮑菇片在不同處理后的LDA 分析見圖2，杏鮑菇片香氣的負載圖見圖3。

圖1 10 個傳感器對杏鮑菇片氣味的響應圖Fig.1 Response charts of ten sensors to the odor of Pleurotus eryngii slices

圖2 杏鮑菇片在不同處理后的LDA 分析Fig.2 LDA analysis of odour of Pleurotus eryngii slices at different processing

圖3 杏鮑菇片香氣的負載圖Fig.3 Loading analysis of odour of Pleurotus eryngii slices

無論是采用PCA 法還是采用LDA 法對超高壓處理的杏鮑菇片、普通熱炒處理的杏鮑菇片以及未經處理的杏鮑菇片進行分析，兩種主要成分的總的貢獻率都達到了90%以上，均大于85%。說明這兩種主要成分能夠很好的代替樣品的主要特征。而在進行PCA 分析時，兩種主要成分的貢獻率達到99%以上，說明在分析的過程中沒有遇到干擾成分[18]。通過PCA 分析發現，鮮樣和普通熱處理的杏鮑菇片可以很好的進行區分，它們之間的區分度達到了0.66；而超高壓處理的杏鮑菇片與鮮切的杏鮑菇片以及普通熱炒出來的杏鮑菇片的氣味區分度并不大，分別為0.387、0.369，一方面說明超高壓處理出來的杏鮑菇片與熱炒出來的杏鮑菇片氣味較接近，另一方面超高壓處理與鮮樣較低的區分度也說明了超高壓技術的優點，可以很好的保持樣品的固有氣味。

由圖3 可知，各傳感器在模式識別中，其負載參數越接近于0，說明其貢獻率越小，相反其負載相對參數越偏離0 點，其貢獻率就越大。從圖3 中可以清楚看到，2 號、8 號傳感器偏離0 點最遠，因此這兩個傳感器在此種模式下的貢獻率是最大的，而2 號、8 號管分別是對氮氧化合物、醇類化合物敏感，其次是6 號傳感器的貢獻率也相對較大，其主要是對甲烷敏感。這與谷鎮對杏鮑菇進行頂空固相微萃取結合氣相色譜-等離子體質譜法等離子體質譜法的研究中杏鮑菇中的主要香氣成分包括2-甲基-1-丁醇以及己酸苯甲醛的結果一致[19]，而造成傳感器對氮氧化合物敏感的原因，可能是由于食用油或其它香料物質的使用。

2.3 色差儀測定不同處理后杏鮑菇片顏色的變化

不同處理后樣品的色差見表4。

表4 不同處理后樣品的色差Table 4 Color of sample at differert processing

從表4 可以看出，經過熱炒和UHP 處理后，樣品的L、A、B 值都有所上升，并且從整體來看，熱炒處理杏鮑菇片的各個色差指標變化要高于UHP；從ΔE 來看，UHP 處理的杏鮑菇片的整體色澤要比熱炒的杏鮑菇片的整體色澤更接近于鮮樣。對這些數據進行統計分析可知，這兩種處理方式都與鮮樣有顯著差異，而兩種處理之間除了L 值差異不顯著之外，A、B 值都呈現出顯著的差異。造成這種現象的原因可能是，與測定所采用的反射模式有關，由于食用油的使用，導致樣品表面亮度增加，降低了L 值的差異；而代表紅綠的A、B 值在經過兩種不同處理后，分別往紅、藍色方向偏移，并且熱炒處理的偏移程度要大于UHP，這個可能是由于在炒的過程中發生了美拉德反應，以及在較高的溫度下蛋白質的變性所產生的焦化現象[20]導致菇體的色澤加深。

2.4 質構儀測定不同處理后杏鮑菇片質地的變化

質構儀測定不同處理后杏鮑菇片質地的變化見表5。

表5 不同處理后質構的比較Table 5 Analysis textural date of sample at different processing

從表5 可以看出來，經過不同的處理之后，杏鮑菇片的質構與鮮樣比較都有較為明顯的變化。鮮杏鮑菇片具有硬度大，而彈性、共聚性、膠黏性、咀嚼性、回復力小的質地特點，而經過熱炒和UHP 處理后的杏鮑菇片，硬度變小，共聚性、膠黏性、咀嚼性和回復力都大幅度增加。造成此種現象的原因一方面是由于熱炒和UHP 處理能夠脫除一部分水分，使原本松散的、具有較大空隙的樣品的組織結構變得緊密，另一方面是由于蛋白質變性程度的不同（熱炒處理的樣品蛋白質變性更為完善），以及隨著水分流失而流逝的部分可溶性蛋白，使樣品成分有一定變化，而組織的質構與樣品的成分有關[21]。

2.5 LF-NMR測定不同處理后杏鮑菇片中水分弛豫時間的變化

鮮樣、熱炒、UHP 處理杏鮑菇片橫向弛豫時間T2變化的三維圖見圖4。

從圖4 可以看出來，反演后得到杏鮑菇片的NMR譜圖有4 個峰，代表杏鮑菇片中有4 中不同狀態的組分水。不同處理后樣品的4 種組分水的弛豫時間見表6。弛豫時間 T2范圍分別為：T21（0.5 ms～1.3 ms），T22（2.6 ms～17 ms），T23（49 ms～152ms），T24（174 ms～404 ms）。根據它們弛豫時間的長短，可以把它們分別看作：結合水，中度結合水，不易流動水以及自由水。

圖4 鮮樣、熱炒、UHP 處理杏鮑菇片橫向弛豫時間T2變化的三維圖Fig.4 Three-dimensional plot of transverse T2of Pleurotus eryngii slices at different processing

表6 不同處理下杏鮑菇片LF-NMR 弛豫時間的變化Table 6 T2relaxation time of water molecular from Pleurotus eryngii slices at different processing

從表6 可以看出來，經過不同的處理之后，樣品中的水分的結合程度有不同的變化。與鮮樣比較除了T21結合水的弛豫時間是往慢弛豫時間方向移動外，另外3 種狀態的水的弛豫時間都是向快弛豫時間移動。說明經過熱炒和UHP 處理后，結合水的弛豫速度下降，弛豫時間增加，即結合度下降，自由度增強；而中度結合水、不易流動水以及自由水的弛豫速度增加，弛豫時間減少，即此3 種狀態的水的結合度增加，自由度降低。表7 為不同處理后各樣品中不同狀態水的峰面積百分比。

表7 不同處理下杏鮑菇片LF-NMR 弛豫峰面積的變化Table 7 Changes of T2peak area fraction of water from Pleurotus eryngii slices at different treatment

弛豫峰面積的百分比可以用來估算氫質子的相對含量，從而反應各狀態水的相對含量[22]，也可以用來反映經過不同處理后各狀態水含量的變化。通過表7可以看出，經過不同處理后，各狀態水的峰面積均有所變化，最明顯的是T23、T24的峰面積的變化，即不易流動水含量下降，自由水含量增加。造成此種現象，是由于經過不同的加工處理后，細胞膜遭到破壞，以及菇體中蛋白質的變性及結構的變化，導致與蛋白質結合的不易流動水游離變成自由水，從而使自由水含量的增加。而從整體水分所占比例來說，經過熱炒和UHP 處理的樣品的水分峰面積都要低于鮮樣的水分峰面積，是由于在處理過程中分別經歷了水分的蒸發以及水分的外滲，導致菇體中的水分整體的含量下降。

2.6 不同處理的杏鮑菇片的蛋白質的DSC-溫度變性曲線的變化

DSC 是一種使用非常方便，精確度比較高的儀器，可反映出很多信息，例如在蛋白分子變性過程中分子間作用、溶劑條件等的影響。在蛋白質的DSC 圖譜中，溫度和變性溫度（Td）、變性焓（△H）分別以圖譜中最高峰和峰面積表示。峰高用于表示蛋白的熱穩定性，而峰面積可間接反映蛋白質的親、疏水性，蛋白分子聚集程度。DSC 圖譜中峰的寬窄亦可反應此種蛋白變性是否是協同關系，若峰是位于在一個較小的范圍內，說明此種蛋白變性協同性較好[23]。對經過不同處理的杏鮑菇片進行DSC 測試，結果如圖5 所示。

圖5 不同處理方法的杏鮑菇片DSC-溫度曲線Fig.5 DSC-temperature curve of Pleurotus eryngii at different processing

通過DSC 測試得到杏鮑菇蛋白的變性溫度分別為鮮樣為120.6 ℃，熱炒處理為120.0 ℃，而UHP 處理為123.7 ℃。出現這么高的變性溫度，可能與測試時所采用的升溫速率以及菇體所含有的水分有關[24]。從圖5 可以看出，鮮樣和UHP 的峰面積較大，峰面積表示了蛋白變性所需要吸收的熱量，所以相對熱炒的杏鮑菇片來說，由UHP 處理所引起的蛋白變性量較少，并且經過高壓處理后蛋白的親水性增加，這也與低場核磁測定結果中結合水含量上升相吻合；而UHP 處理的峰面積大于鮮樣的峰面積，其原因可能在于，經過UHP 處理后，只是破壞了蛋白質的高級結構，而使一些活性基團暴露出來并聚集形成新的聚集體，而這些新的聚集體的形成就需要吸收更多的熱量[25]，從而導致UHP 處理后的峰面積要大于鮮樣的峰面積。而峰形的寬窄表示了蛋白變性的協同性，從圖中可以看出來，相較于鮮樣說來，經過熱炒和UHP 處理的樣品的峰形相對較窄，也即說明處理后的杏鮑菇片的蛋白質具有較好的變性協同性。

3 結論

通過低場核磁、DSC、電子鼻等技術對經過普通熱炒與超高壓處理的杏鮑菇片的感官、質構、水分遷移等進行研究，分析兩種處理對杏鮑菇片性質的影響，經過超高壓處理的杏鮑菇片的總體感官評分要稍低于熱炒處理的杏鮑菇片，主要是在氣味、質地、滋味方面低于熱炒杏鮑菇片，說明超高壓處理食品并不能沒有產生烹飪食品所具有的濃郁的香氣；利用PEN3 電子鼻對不同處理和鮮切杏鮑菇片的氣味進行測定，發現超高壓處理同熱處理間的杏鮑菇片的氣味區分度不大，僅為0.369，同鮮切杏鮑菇片的區分度為0.387，說明經過兩種處理后的杏鮑菇片的氣味較為相似；色差儀顯示兩種處理之間除了L 值差異不顯著之外，A、B 值都呈現出顯著的差異，分析可能由于熱炒中食用油的使用，導致樣品表面亮度增加和美拉德反應的發生。經質構發現，經過熱炒和UHP 處理后的杏鮑菇片具有相似的變化，硬度變小，共聚性、膠黏性、咀嚼性和回復力都大幅度增加；利用LF-NMR 對杏鮑菇片中的水分的弛豫時間和弛豫峰面積進行分析，發現無論是超高壓處理還是熱炒處理，都會使結合水結合度降低，不易流動水的含量下降而自由水含量升高；利用DSC 對杏鮑菇片中蛋白質的變性程度進行測定，發現超高壓處理的杏鮑菇片的峰面積要大于熱炒處理和鮮切杏鮑菇片的峰面積，說明超高壓處理而引起的蛋白質變性較少。