混合菌株發酵香菇下腳料調味品的研制

賀羽，李慧，王帥*

(1.徐州工程學院 食品(生物)工程學院，江蘇 徐州 221018；2.徐州工程學院江蘇省食品資源開發與質量安全重點建設實驗室，江蘇 徐州 221018)

香菇又名花菇、冬菇，屬于擔子菌綱、傘菌目、香菇屬，是世界上第二大食用菌[1]。香菇營養豐富，富含維生素B群、維生素D、鐵、鉀等元素，同時還具有十分高的藥用價值，能夠預防冠心病、肥胖癥、軟骨癥等多種疾病[2]。因此香菇作為營養與美味并存的食物，開始頻繁地出現在人們的餐桌上，食品產業也利用香菇開發并加工成各種各樣的食品。在這個加工過程中會有大量的副產物產出，即香菇腳。香菇腳約占整體的1/4，由于菇柄纖維化，不易咀嚼，每年都會有大量香菇腳被廢棄，少部分用作產品開發。但是香菇腳含有大量膳食纖維，對促進消化吸收和益脾胃有很好的效果。因此，對香菇腳的綜合開發利用毫無疑問是提高香菇整體經濟效益的一種途徑[3]。

隨著經濟水平的不斷提高，人們的物質生活水平也在提高，但是生活的節奏也越來越快，因此人們的烹飪時間越來越少，不僅推動了快餐行業的迅速發展，同時也加速了休閑即食食品以不同口味、形式、包裝等的研發。由于食品生產的現代化和自動化程度越來越高，加工過程中的副產物也越來越多，如扇貝裙邊，碎米，稻殼等，因此如何綜合利用這些副產物是人們提高食品經濟效益的有效手段[4]。

本課題以香菇加工過程中的副產物香菇腳為研究對象，對其進行加工從而制成具有香菇風味的脆片，然后進行復合菌株發酵，賦予其益生功能，粉碎后作為一種新型天然的乳酸菌發酵提鮮調味品，具有天然安全和口味多樣的特點。因此本試驗需要通過單因素試驗和響應面試驗設計，運用方差分析和響應面優化尋找工藝中的最佳參數，并且在試驗過程中優化部分工藝流程提高效率，從而得到最佳的發酵香菇粉調味品[5]。

1 原料和設備

1.1 原料

試驗用香菇腳片購自西峽仲景公司。香菇腳片的制備流程如下：將已經和菇蓋分離的香菇腳清洗干凈，然后放入香菇剪腳機，獲得剪切分離后的香菇腳片，運用烘干技術獲得干香菇腳片。購入后進行篩選，去除形狀不規則和色澤發黑的殘次品，挑選厚度和大小一致的香菇腳片作為試驗原料。護色劑EDTA-2Na(常州德燁化工有限公司)和檸檬酸(蘇州藍力化工科技有限公司)；食用油、味精、食鹽、白糖、蔥段、辣椒、胡椒粉等配料均購自大潤發超市。發酵所用嗜熱鏈球菌StreptococcusthermophilusKP4、嗜酸乳桿菌LactobacillusacidophilusKP15、干酪乳桿菌LactobacilluscaseiKP27、鼠李糖乳桿菌LactobacillusrhamnosusKP36和植物乳桿菌LactobacillusplantarumKP59為本課題組篩選保藏菌株，已經過毒理及益生檢測。

1.2 試驗儀器設備

YZWZ-6型真空微波干燥機、YYGD25型自動控溫電炸鍋、電磁爐、數顯恒溫水浴鍋、不銹鋼24 cm湯鍋、蔬菜水果脫水器、色差儀、電子天平、溫度測定器。

2 試驗方法

2.1 工藝流程

挑選→清洗→復水→護色燙漂→調味→脫水→真空微波干燥脫水→油炸→脫油→發酵→粉碎→包裝。

2.2 操作要點

復水時需要讓每片香菇腳片充分與水接觸，避免復水不均勻。

選取成色不佳的膠片烘干后破碎，以調味品加入。

調味時先將需要的配料放入鍋中熬煮，以便于香菇腳更容易入味。

燙漂油炸時使用溫度測定器確定溫度是否達到指定溫度。

油炸期間使用筷子將香菇腳片翻面，使其油炸均勻。

定期更換油炸用油。

2.3 工藝參數選擇

2.3.1 燙漂時間和溫度對香菇腳脆片色澤的影響

取5份復水好、大小厚度相同的香菇腳片分別置于鍋中進行燙漂，使用恒溫水浴鍋將水溫調節至指定溫度85，90，95，100 ℃，加入0.01～0.02 g/dL的EDTA-2Na和0.3 g/dL檸檬酸[6]，然后將準備好的香菇腳片倒入進行燙漂。以將全部香菇腳片倒入鍋中為起始時間，分別燙漂2，3，4，5，6 min，最后使用色差儀對得到的香菇腳片色澤進行測定。

色差儀測定：本試驗采用Lab型色差儀， L表示亮度，a和b分別表示紅綠值和黃藍值，考慮到是香菇腳片，只需要測定亮度L，0表示黑色，100表示白色，數值越大則表示亮度越高，即色澤越好。

2.3.2 調味時間對香菇腳脆片的影響

通過燙漂和溫度對香菇腳片的單因素試驗選出最優的參數進行試驗，選取燙漂好的香菇腳片進行調味。本試驗選擇蔥香味，將蔥段放入鍋中，待蔥段熬煮一段時間后水已經充分入味時將燙漂好的香菇腳片放入鍋中進行熬煮，以全部香菇腳片入鍋開始計算時間，分別熬煮5，10，15，20，25 min，最后對得到的油炸香菇腳片進行感官評分[7]。

2.3.3 真空微波干燥時間和溫度對香菇腳脆片的影響

將調味完成的并且經過脫水處理的香菇腳片利用真空微波干燥機進行干燥，首先選取香菇腳片均勻地放置在盤子上，避免有互相蓋住或者靠得比較近的情況出現，用真空微波干燥機在30，40，50 ℃下分別干燥2，3，4，5，6 min，最后對香菇腳脆片進行感官評分。

真空微波干燥機使用方法[8]：合上控制電器板上的斷路器，打開設備電源旋鈕，設定為指定的溫度，設定需要真空微波干燥的時間，按下開門按鈕將之前已經放置好的香菇腳片盤子放入機器內，按關門按鈕關門。然后關閉進氣口，打開抽氣閥，打開真空泵和循環水開關，然后觀察表的刻度，當真空度大于0.07 MPa時，將設備后部放氣閥打開一點，使真空度在0.07～0.08 MPa，隨后打開冷卻按鈕和加熱按鈕，然后觀察溫度到指定溫度穩定下來，開始計算時間。

2.3.4 油炸溫度對香菇腳脆片的影響

選取已經真空微波干燥好的香菇腳片進行油炸，向電炸鍋中倒入食用油，調節油溫，利用溫度測定器觀察確定油溫，待油溫達到指定溫度后將香菇腳片放入鍋中進行油浴，油浴過程中注意每間隔一段時間用筷子將香菇腳片翻面，使其油炸均勻。油炸到香菇腳片的周圍一圈無大量氣泡冒出時截止，分別用140，150，160，170，180 ℃的油溫進行試驗，最后對油炸香菇腳片進行感官評分。

2.3.5 油炸時間對香菇腳脆片的影響

同樣選取真空微波干燥好的香菇腳片進行油炸，利用之前油炸溫度的試驗先選用一個較為合適的溫度，進行油浴，將預試驗時間定為3，4，5，6，7 min，每次時間結束迅速將香菇腳片取出，脫油完對油炸香菇腳片進行感官評分。

2.4 正交試驗設計

香菇腳脆片的研究對產品的脆度具有較高的要求，結合單因素試驗結果，選取真空微波干燥時間、油炸時間和油炸溫度3個因素進行正交試驗設計，采用Box-Behnken試驗設計[9]，使用方差法和響應面法進行分析。

2.5 油炸香菇腳片感官評定表

感官評價人數定為30人，每次感官評分取30人分數的平均值取整，香菇腳脆片感官評定分數表見表1。

表1 香菇腳脆片感官評定分數表Table 1 Sensory evaluation score table of Lentinus edodes stem chips

續 表

2.6 數據統計分析

本試驗所有結果均采用平均值進行表示，小數則取整，其中色澤平行測定6次，感官評分采用30人的平均值表示。采用Excel 2016對單因素數據進行分析和繪圖。正交試驗則采用Design Expert 10.0軟件進行Box-Behnken設計[10]，得到方差分析表和模擬回歸模型，并通過響應面法對得到數據進行分析，得到最優參數的數據并進行2～3次驗證試驗。

2.7 復合菌株發酵及粉碎

將上述所得最佳方案處理的香菇脆片紫外殺菌30 min，添加復合發酵菌株進行發酵。根據本課題組益生特性實驗，S.thermophilusKP4，L.acidophilusKP15，L.caseiKP27，L.rhamnosusKP36和L.plantarumKP59添加比例為1∶1∶2∶3∶3，混勻后，于35 ℃厭氧發酵48 h。用萬能粉碎機粉碎后過80目篩，分裝，于4 ℃保存。

3 結果與討論

3.1 香菇腳脆片的單因素試驗結果

3.1.1 燙漂時間和溫度對香菇腳片色澤的影響

圖1 燙漂時間和溫度對香菇腳片色澤的影響Fig.1 The effect of blanching time and temperature on the color of Lentinus edodes stem

由圖1可知，燙漂溫度對色澤的影響整體趨勢基本相同，都是隨著燙漂時間上升而亮度值逐漸上升，但是達到最高點后，時間越久，則色澤越差。圖1中4條折線分別表示為各種溫度下的色澤變化，可以直觀地看出，水溫在95 ℃時，亮度L值高于其他溫度的L值，因此可以確定在水溫為95 ℃下燙漂最佳。

對95 ℃的折線趨勢分析：在2～4 min時，色澤亮度逐漸上升，表明EDTA-2Na和檸檬酸護色劑正在作用中，4 min時達到最高；而4 min之后，亮度L值逐漸變低，色澤變差，這是由于高溫下色素分解進入到水中，水開始變色，香菇腳片色澤逐漸下降。因此可以看出在95 ℃下燙漂4 min為最佳參數。

3.1.2 調味時間對油炸香菇腳片的影響

圖2 調味時間對油炸香菇腳片感官評分的影響Fig.2 The effect of seasoning time on the sensory score of Lentinus edodes stem

由圖2A可知，隨著時間梯度性的增加，在5～10 min時，感官評定分數呈上升的狀態，然后保持不變，但是在15 min之后開始出現下降的趨勢，為了詳細地看出變化的原因，本試驗采用堆積柱狀圖來觀察每項感官的分數差異。由圖2B可知，5～10 min上升主要是由于口味分數變高使得整體感官分數升高，即5 min時蔥香味并沒有完全進入香菇腳片內部，10～15 min分數持平，說明這段時間內香菇腳片已經充分入味。隨著時間變長，20～25 min時香菇腳片的色澤分數開始降低，口味分數沒有變化，導致整體分數降低。因此調味時間10 min應為最佳參數。

3.1.3 真空微波干燥溫度和時間對香菇腳脆片的影響

由圖3可知，真空微波干燥時間對香菇腳脆片的影響整體趨勢相同，一段時間內上升，在達到一個峰值后開始逐漸下降，這主要是由于微波干燥時間過久，水分脫出后導致香菇腳片從周圍向內收縮，致使色素密集發生褐變，使外形、色澤和脆度的感官評定分數偏低。溫度為30 ℃時，隨著時間逐漸增加，感官評定分數逐漸升高，5 min達到最高點后開始下降，而在50 ℃的情況下這種情況更為明顯，由于溫度較高，水分干燥較快，香菇腳片很快開始發生皺縮，感官評定分數持續下降。而40 ℃下整體水平要高于其余兩個溫度，并且在4 min時達到分數最高的值85分。因此可以確定真空微波干燥時間的最佳參數應該為溫度40 ℃干燥4 min。

圖3 真空微波干燥時間和溫度對香菇腳片感官評分的影響Fig.3 The effect of vacuum microwave drying time and temperature on the sensory score of Lentinus edodes stem

3.1.4 油炸溫度對香菇腳片的影響

圖4 油炸溫度對香菇腳片感官評分的影響Fig.4 The effect of frying temperature on the sensory score of Lentinus edodes stem

由圖4可知，在油溫為140 ℃時，香菇腳脆片色澤比較好，但是脆度和口感都不是特別理想，水分脫出較慢，脆度并不理想；油溫升高后到160 ℃時，色澤還不錯，脆度也屬于高分；而160 ℃之后雖然脆度并無太大變化，但是由于油溫過高，脫水速度較快，導致部分香菇腳片發生褐變，甚至有的出現焦糊味道，因此口感和色澤的分數降低。所以確定油炸溫度最佳參數為160 ℃。

3.1.5 油炸時間對香菇腳片的影響

圖5 油炸時間對香菇腳片感官評分的影響Fig.5 The effect of frying time on the sensory score of Lentinus edodes stem

由圖5可知，隨著油炸時間的變長，油炸香菇腳片中的水分慢慢脫出，使得香菇腳片的脆度慢慢提高，味道也越來越好，取而代之的是色澤會稍微變差，部分香菇腳片會產生輕微的褐變，但是總體分數比較不錯，但是時間越長褐變越明顯，水分基本已經脫完，導致香菇腳片難以咀嚼，脆度一般，色澤也不盡人意，因此在160 ℃下油炸6 min左右最為合適。

3.2 Box-Beknken試驗設計

3.2.1 香菇腳片感官評定得分統計

根據單因素試驗結果，考慮到本課題重點是香菇腳脆片的脆度，因此選擇真空微波干燥時間、油炸時間和油炸溫度3個對脆度影響較大的因素，取之前單因素最優點兩側的數值得到三因素三水平，通過軟件分析得到所需要的17組試驗[11]，分別對其打分，見表2。

表2 產品響應指標結果Table 2 Results of product response indicators

3.2.2 方差分析與響應面法分析

利用方差分析法對表2中的試驗數據進行分析，結果見表3。利用Desgin-Expert 10.0軟件對結果進行分析，得到感官評定與真空微波干燥時間、油炸時間和油炸溫度之間的擬合回歸模型[12]：

感官評價得分=-844.35+74.85X1+76.725X2+6.79X3-2X1X2-0.3X1X3-0.25X2X3-2.2X12-2.55X22-0.012X32。

式中：X1為真空微波干燥時間，X2為油炸時間，X3為油炸溫度。

過程參數與產品感官評定之間的擬合回歸模型達到顯著水平(p<0.05)，說明產品感官評定分數與真空微波干燥時間X1、油炸時間X2和油炸溫度X3及它們的交互項和二次項存在顯著的線性關系，表明在試驗范圍內此擬合回歸模型是真實相應函數的一個比較合適的近似式。

表3 方差分析表Table 3 Variance analysis table

續 表

由表3方差分析表可知，真空微波干燥時間的p值為0.0070，油炸時間的p值為0.0013，可知它們對感官評定都具有極其顯著的影響(p<0.01)，而油炸溫度的p值為0.0110(0.01

為了更加直觀地分析3個因素對香菇腳脆片感官評定的影響，利用Desgin-Expert 10.0軟件對回歸模型做出響應曲面和等高線圖[13]，見圖6。

圖6 油炸時間和真空微波干燥時間的交互作用Fig.6 Interaction between frying time and vacuum microwave drying time

由圖6可知，油炸時間在5 min時，真空微波干燥對感官分數并無明顯的趨勢，而隨著油炸時間逐漸變長，微波干燥時間變長則會使感官分數降低。當真空微波干燥時間在3.5 min時，隨著油炸時間的變長，感官分數達到一個峰值后開始下降，隨著微波干燥時間變長，這個峰值到達的時間會越來越快，并且之后下降的趨勢也越來越明顯。

圖7 微波干燥時間和油炸溫度的交互作用Fig.7 Interaction between microwave drying time and frying temperature

由圖7可知，微波干燥時間從3.5 min開始感官評價得分十分緩慢地上升，無下降的趨勢。而當微波干燥時間在4.5 min時，隨著油炸溫度的升高，感官評定分數持續下降，這主要是由于微波干燥時間過長導致香菇腳片內部水分基本脫完，這時再進行油炸會使香菇腳片發生皺縮，產生焦糊，感官評分持續下降。

圖8 油炸時間和油炸溫度的交互作用Fig.8 Interaction between frying time and frying temperature

由圖8可知，油炸溫度固定時，隨著油炸時間變長，感官評定分數在一段時間內處于持續上升的狀態，而在達到某個最高點時，隨著時間變長，分數開始下降，這是由于內部水分基本脫完，繼續油炸對脆度、色澤有很大的影響。并且由于溫度的差異，溫度越高的情況下達到峰值的時間也就越快。而當油炸時間固定在5 min時，隨著油炸溫度的上升，感官評價分數逐漸變高，而油炸時間越長，油炸溫度所帶來的影響就越小，直到最后沒有趨勢的變化。

因此通過Desgin-Expert 10.0軟件的分析，在微波干燥時間為3.5 min，油炸時間為5.584 min，油炸溫度為165 ℃時，感官評定分數達到最高值90.568。

3.3 驗證試驗

根據響應面優化結果得到最佳方案：真空微波干燥時間3.5 min，油炸時間5.584 min，油炸溫度165 ℃，根據軟件得到的這組數據再做一次驗證試驗見表4[14]。

表4 數據分析下最佳方案的感官評分Table 4 Sensory score of the best scheme under data analysis

由表4可知，數據分析最優感官評分約為90.568，實際試驗得到的數據是91.5分，兩者數據基本吻合，因此確定最佳參數為真空微波干燥時間3.5 min，油炸時間5.6 min，油炸溫度165 ℃。

4 結論

本研究首先通過單因素試驗得到燙漂溫度和時間、調味時間和真空微波干燥溫度的最佳參數分別為：在水溫95 ℃下燙漂4 min，調味時間為10 min，真空微波干燥溫度為40 ℃。

由于產品是發酵香菇腳粉末調味品，因此選取對脆度影響較大的真空微波干燥時間、油炸時間和油炸溫度3個因素進行正交試驗，選取最優點兩側數據得到三因素三水平，采用Box-Behnken試驗設計原理，利用Desgin-Expert 10.0軟件進行數據分析，通過方差分析和響應面法得到最優參數為微波干燥時間3.5 min，油炸時間5.6 min，油炸溫度165 ℃，最后進行2～3次驗證試驗得到最終結果。