微波干燥法快速測定香菇培養料水分研究

王秀清

微波干燥法快速測定香菇培養料水分研究

王秀清

（河北平泉食用菌產業技術研究院，河北 平泉 067500）

為快速準確測定培養料水分含量，指導菇農生產，借鑒微波爐測定糧食、飼料等水分含量的方法，通過分析比較微波爐不同檔位、培養料失水曲線及料面溫度的變化趨勢得出：采用微波爐（型號美的M1-235E），高火（功率1 300 W）3 min后轉中火（功率650 W）3 min，測定濕重20 g、水分含量40%～60%的香菇培養料，可獲得較準確的水分含量結果，對比烘箱恒重法、水分測定儀的測定結果無顯著差異。微波干燥法簡便、快捷、實用，可解決常規測定方法投入大、時間長的問題。

微波干燥；食用菌培養料；水分測定；烘箱恒重法

培養料水分含量對于食用菌菌絲生長和出菇至關重要，含水量充足才能形成子實體[1]，但過多，又影響料內空氣流通，導致菌絲生長受阻，以木屑為主料的香菇栽培培養料含水量以50%～60%為宜，高于60%，菌種雖然能正常萌發，但吃料速度會顯著減緩[2]。

測定培養料水分含量的方法主要有3種：（1）烘箱恒重法：GB5009.3—2016食品中水分的測定第一法采用的是直接干燥法，101～105 ℃，烘箱干燥后測定恒重[3]；（2）使用商品化水分測定儀測定，常見的失重法水分儀有鹵素水分測定儀、紅外水分測定儀；（3）經驗法，憑借技術人員經驗，培養料攪拌均勻后，以手握成團，指縫中有水滴出時，含水量約60%[4]，該法操作簡便，運用廣泛，但結論的主體性、主觀性強，存在不確定性。

微波加熱干燥以高頻電磁波直接作用于物料中的水分子，使之在轉換運動狀態的過程中產生劇烈摩擦、碰撞、擠壓而迅速升溫，從而使物料內的水分子加熱并蒸發。這使得微波爐加熱干燥優于其他干燥方法。其干燥過程被干燥物升溫和水分蒸發是在整個物料中進行，且溫度梯度、傳熱方向、蒸氣壓方向均為由內部向外層（與傳統烘箱干燥法相反），較其他方法具有物體表里同時均勻加熱，干燥更迅速、更節能高效、易控制等特點。微波爐被廣泛應用于小麥粉[5]、大米、小米[6]、細粒土[7]、白面、大豆[8]、飼料[9]、蘆葦[10]、玉米[11]等水分含量的測定。

香菇培養料成分復雜，采用國標烘箱法，雖然結果準確，但耗時長，無法運用于實際生產；商品化水分測定儀雖然測定快速，但儀器價格昂貴，難以廣泛推廣應用；憑經驗進行估測，誤差大。本研究借鑒微波爐測定糧食、飼料等水分含量的研究，將其用于香菇培養料水分測定，并與烘箱恒重法、水分測定儀法進行比較。由于微波爐烘干過程中培養料容易出現焦化現象，因此有必要探索家用微波爐快速測定香菇培養料水分含量方法的最佳參數。

1 材料與方法

1.1 試驗設備與材料

紅外線測溫儀BENETECH GM320（–50～380 ℃）；分析天平，上海良平電子天平MP500B；水分測定儀（型號DSH-50-5，上海越平科學儀器制造有限公司）；鼓風干燥箱（型號101-1AB，天津市泰斯特儀器有限公司）；美的微波爐（型號M1-235E），總功率為1 300 W，火力檔位有高火（100%）、中高火（70%）、中火（50%）、低火（30%）4檔；瓷盤直徑20 cm。供試香菇菌棒配方：硬雜木屑78%（顆粒大小0.5～1 cm）、麥麩20%、石膏2%，未滅菌。

1.2 試驗方法

（1）微波爐不同檔位下試樣的失水曲線測定。由于微波爐不能控制溫度，且不同檔位干燥的速率差別較大，所以要先對微波爐加熱烘干香菇培養料的最佳檔位及時間進行試驗。稱取20 g培養料試樣，含水量60%左右（香菇培養料含水量超過60%，水分會從培養料內溢出），不同檔位加熱1 min后稱量試樣重量。

（2）不同檔位下培養料的料面溫度測定。由于實際操作過程存在培養料烘燃、烘焦的現象，會影響測試結果，所以先進行料面溫度檢測。選擇微波爐不同檔位加熱，每隔1 min用紅外線測溫儀迅速測定培養料的料面溫度。

（3）微波爐測定方法的選擇。選擇低檔位，水分散失慢、耗時長；采用高檔位，則部分試樣會出現燒焦現象，試樣越多，燒焦現象越頻發。因此，我們以快速便捷為目標，比較了單一檔位加熱至恒重及通過料面溫度選擇組合火力的方式，最終選擇組合型烘干法。

水分測定儀法：稱取平鋪至稱量盤的培養料重量為0，設定溫度為105 ℃，自動測定水分含量。每個試樣測定3個重復。

（5）稱量范圍的選擇。分析天平的精度會影響水分測量的準確性，稱量試樣越少，對準確性影響越大。此次實驗室為了適應農法生產，選擇的分析天平精度偏低，為0.01 g。選擇直徑為20 cm的瓷盤，試樣重量2～50 g，采用微波爐快速測定法（高火3 min轉中火3 min）測定不同重量試樣的水分含量。每個試樣測定3個技術重復。

（6）水分測定范圍的選擇。選取培養料20 g，配制不同含水量，以微波爐高火3 min轉中火3 min為實驗方案，測定水分含量。每個試樣測定4個平行，與用水分測定儀測得的水分含量進行比較。

2 結果與分析

2.1 微波爐不同檔位試樣的失水曲線

微波爐是物體內外同時均勻加熱，功率越高，失水速率越快；反之功率越低，失水速率越慢。不同功率檔位的失水效果不同，如圖1所示，20 g培養料試樣在高火檔位下3 min即可失去87.5%的水分，而要達到同樣的效果，中高火需5 min、中火需8 min、低火需16 min；高火6 min能在不出現試樣烘焦的情況下水分基本達到重量恒定，而中高火需8 min、中火需12 min、低火需18 min。

2.2 不同檔位下培養料的料面溫度

為了確定適宜加熱檔位，利用紅外線溫度計對料面溫度進行趨勢測定，結果為高火和中高火溫度持續升高，且波動較大（圖2），與采用高火及中高火檔位進行加熱容易出現燒焦現象的現實相符。高火加熱過程中的溫度曲線也解釋了實驗中用高火連續加熱4 min及以上時，試樣部分焦化比例增高的現象。而采用中火檔位進行加熱，溫度不會持續升高，一般情況下不會發生燒焦現象，但是失水速率較慢。采用低火進行加熱，溫度一直在100 ℃以下徘徊，不能完全失水。

圖1 微波爐不同檔位下試樣的失水曲線

圖2 微波爐不同檔位下培養料的料面溫度

2.3 微波爐測定方法的選擇

采用不同方法測定含水量的結果：水分測定儀法為0.5210±0.00084；微波爐法，高火加熱6 min結果為0.5315±0.00725；中火加熱12 min結果為0.5251±0.00255；火力組合（高火加熱3 min轉中火加熱3 min）結果為0.5204± 0.00482。對以上數據進行單樣本T檢驗，以烘箱法的測定結果0.5316±0.00184為給定平均值，在0.05顯著性水平下，微波爐高火加熱6 min和微波爐火力組合法與烘箱法無顯著性差異。

3種微波爐測定培養料水分的方法利弊如下：

（1）培養料試樣20 g，中火加熱12 min。缺點是加熱時間較長；優點是不會燒焦，且結果穩定。因為失水速率較低，所以水分測定結果會偏低。

（2）培養料試樣10 g，高火加熱6 min。缺點是連續加熱極易出現局部焦化，且這種焦化具有不確定性，試樣越多，越容易焦化，因此選取試樣較少（10 g）；優點是快速，測定結果更接近實際。

（3）火力組合方式。培養料試樣20 g，先高火加熱3 min，再轉中火加熱3 min。缺點是水分測定結果會偏低，且待測的水分含量不能超過60%，否則不準確；優點是在溫度未升高至焦化時即降低火力為中火，可避免焦化，且快速。

2.4 微波爐法、水分測定儀和烘箱法間的比較

為了檢驗微波爐快速測定法（高火3 min轉中火3 min）、水分測定儀法和烘箱法間的差異性，隨機抽取3個農戶的出菇菌棒樣品測定其水分含量，結果三者無顯著差異（圖3）。

圖3 3種方法測定含水量的結果

2.5 稱量范圍的選擇

30 g是正常水分含量在50%左右的培養料平鋪一層的重量，超過30 g則易發生因局部溫度過高而出現偶然性焦化的現象。因此，本試驗選擇20 g培養料（瓷盤底部薄薄平鋪一層）進行失水曲線測定，一旦超過20 g，水分含量就開始下降。經SPSS多重比較分析可知，2～35g稱量范圍內的差異顯著性為0.283>0.05，不存在顯著差異（表1）。

表1 培養料試樣稱量范圍的選擇

2.6 水分測定范圍的限定

微波爐不同檔位下試樣的失水曲線（圖1）的初始條件是培養料試樣20 g，水分含量為60%左右。一旦水分含量增大，采用微波爐高火加熱3 min轉中火3 min的方法會造成失水不夠，含水量測定值就會偏低。

表2為水分含量在40%～60%區間的微波爐法與水分測定儀測定含水量的差異驗證結果：含水量超過60%時，微波爐法測定結果較水分測定儀低。原因是香菇培養料采用的木屑顆粒度大，當水分含量超過60%時，水分外溢，導致測量結果不準確。

表2 不同樣品微波測定與水分儀測定含水量的結果 （單位：g/1g料）

3 結 論

微波爐高檔位（功率1 300 W）加熱可使物料快速失水，在料面溫度快速升高之前，換成中檔位（功率650 W）進行加熱，可快速測定培養料含水量，同時避免培養料焦化。采用本試驗型號微波爐，高火檔位（功率1 300 W）3 min轉中火（功率650 W）3 min測定濕重20 g、水分含量40%～60%的香菇培養料水分含量，可獲得較為準確的結果，與烘箱恒重法、水分測定儀測定結果對比，無顯著差異，表明其不失為一種測量培養料水分含量的快速可行、低成本、高準確度的方法。

農法生產香菇對料棒水分含量精確性要求不高，所以菇農一直采用經驗法進行測定。微波法測定培養料水分含量具有操作簡便，可重復性好，設備易得，且人為因素影響小的特點，具有較高的推廣價值。家用微波爐應用十分普遍，因不同廠家微波爐功率具有差異性，在實際運用時，應因“爐”制宜，靈活調節。選擇高低檔位配合快速檢測方案，可節省測定時間，快速便捷，利于指導生產試驗，為高產高效提供有力支撐。

[1] 王賀祥. 食用菌栽培學[M]. 北京: 中國農業大學出版社, 2008: 42-98.

[2] 班新河, 魏銀初, 王震, 等. 木屑培養料不同含水量對香菇菌絲生長及品質產量的影響[J]. 食用菌, 2014 (04): 32-33.

[3] GB 5009.3-2016, 食品安全國家標準食品中水分的測定[S].

[4] 曹洪義. 黑木耳大棚吊袋立體高產栽培技術[J]. 農民致富之友, 2017(09): 20.

[5] 楊恩蟬. 微波爐測定小麥粉中水分的含量[J]. 山西廣播電視大學學報, 2004(04): 108-109.

[6] 李洪仁, 王敬濤. 微波加熱法快速測定糧食中的水分[J].糧油食品科技, 2004(04): 23-24.

[7] 王愛紅. 快速測定含水量方法的研究——微波爐測定法[J]. 山西交通科技, 2001(03): 20-22.

[8] 王芬. 微波加熱法測定糧食中的水分[J]. 化學分析計量, 2004(03): 40-41.

[9] 白海, 劉麗敏, 安志鵬, 等. 用微波爐快速檢測飼料原料中干物質的含量[J]. 當代畜牧, 2019(03): 55-56.

[10] 程娟. 微波爐快速測定原料水分[J]. 中華紙業, 2012, 33(12): 81.

[11] 熊烽, 范占煉, 李娜, 等. 國標法與微波法測定全株玉米水分的比較[J]. 中國奶牛, 2012(24): 50-51.

王秀清（1988—），女，碩士，主要從事食用菌栽培相關工作。E-mail：April2417@163.com。

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