不同干燥方式對草菇切片品質的影響

劉含龍,萬金慶,2,3*，楊帆，張毅，高欣月，童年

1(上海海洋大學 食品學院，上海，201306)2(上海水產品加工及貯藏工程技術研究中心，上海，201306) 3(農業部水產品貯藏保鮮質量安全風險評估實驗室(上海)，上海，201306)4(安徽宜康高新農業科技有限公司，安徽 六安，237200)

草菇是熱帶和亞熱帶地區種植最廣泛的蘑菇之一，屬于高溫性菇類。我國的草菇產量居世界之首。草菇味道鮮美，口感細膩，營養豐富，含有豐富的蛋白質和氨基酸[1]。草菇中VC含量也十分豐富[2]，每100 g草菇干子實體中VC的含量約為206 mg，它能夠促進人體的新陳代謝，并且可以與某些重金屬離子結合，起到解毒的重要作用。草菇的一些核酸類物質能夠抗病毒，抗腫瘤，降低膽固醇，増強免疫力等功能[3]。但是草菇采后不易保存，在高溫下易開傘腐敗，低溫下極易發生自溶。王富民等[4]等發現草菇在0～5 ℃下貯藏0.5 d就會液化，15～20 ℃是草菇的最佳貯藏溫度，但是貯藏時間過短，仍不能實現長途運輸。食用菌的腐敗變質大都是以水為介質發生反應的，所以干制產品可以在一定程度上緩解腐敗變質問題。

目前的干燥技術有熱風干燥，真空冷凍干燥，微波干燥[5]，真空干燥，太陽能干燥[6]和冰溫真空干燥等。真空冷凍干燥后的干制品營養成分損失率低，所以在食品工業中得到了廣泛應用，但是由于其能耗高，成本高限制了其發展。鄧加聰等[7]、JAMAL等[8]利用真空冷凍干燥技術制備牛肝菌、香菇干制品時發現產品的營養物質含量均高于其他組，但是干燥成本高。唐秋實等[9]研究不同干燥工藝對杏鮑菇的影響表明，真空冷凍干燥能夠較好保持產品的色澤以及總酚、總糖等營養成分，但經濟方面造價高。冰溫真空干燥最早由山根昭美博士提出，是根據冰溫貯藏技術和冷凍干燥技術的特點設計而成的新型干燥技術，冰溫干燥是指將物料溫度維持在冰溫帶內進行干燥，此時物料的細胞和蛋白質仍維持活性狀態并且未被凍結[10]。賀紅霞等[11]將冰溫干燥技術應用于新鮮草莓時發現，冰溫干燥后的草莓片具有營養物質流失率低、復水性高和能耗低等優點，也有研究者發現，采用冰溫干燥技術制備蘋果片[12]和藍莓干[13]時也能使產品保持高復水性、營養成分流失率低等特點。

冰溫干燥在水果和蔬菜上的應用較為常見，但在食用菌上的應用鮮有報道。本研究分別采用熱風干燥、真空干燥、真空冷凍干燥、冰溫真空干燥對草菇片進行干燥，研究不同干燥方式對草菇片物理特性、微觀結構、營養成分、游離氨基酸、5′-核苷酸和揮發性成分的影響，以期為冰溫干燥技術在草菇上的開發利用提供一定的科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

草菇，采購于上海范順食用菌生產基地。

95%乙醇、HCl、濃H2SO4、NaOH、Na2CO3、Al(NO3)3、NaNO2、沒食子酸、福林-酚、磺基水楊酸試劑等均為分析純，國藥集團。

1.2 儀器與設備

冰溫真空干燥機[9]，本實驗室自行研制，如圖1所示；BPZ-系列真空干燥機，上海一恒科學儀器有限公司；BOC EDWARDS 真空冷凍干燥機，世友創業科技有限公司；DHG-9240A電熱鼓風干燥箱，上海一恒科學儀器有限公司；Agilent-34972A溫度采集儀，美國安捷倫公司；CHROMA METER CR-400型色彩色差計，日本柯尼卡美能達公司；GL-12A 型高速冷凍離心機，湖南湘儀實驗室儀器開發有限公司；HH-4 型電子恒溫水浴鍋，常州金壇良友儀器有限公司；EX124電子分析天平，上海泰坦科技股份有限公司；雷磁PHS-3C PH計，上海儀電科學儀器股份有限公司；TA-XT2i型質構分析儀，英國STABLE MI-CROSYSTEMS公司；L-8800氨基酸自動分析儀，日本日立公司；DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器，鞏義市予華儀器有限責任公司；HITACHI S-3400 N Ⅱ型掃描電子顯微鏡，蘇州佐藤儀器有限公司；Waters 2659型高效液相色譜儀，沃特世公司。

1-冷阱制冷機組；2-真空壓力變送器；3-手閥；4-放氣閥；5-電動蝶閥；6-止油閥；7-真空泵；8-漏氣閥；9-物料；10-托盤；11-電加熱板；12-重量傳感器；13-真空箱；14-排水閥；15-冷阱圖1 冰溫干燥裝置Fig.1 Controlled freezing-point dried device

1.3 樣品處理方法

草菇從基地采摘后，帶回實驗室。選取大小一致，無機械損傷的草菇子實體，清洗干凈，取草菇底部直徑均勻處，切成直徑為2.5 cm，厚度為0.5 cm的草菇片。分為4組，每組(300±5) g。按照表1參數設置，分別進行干燥，達到目標含水率，停止干燥。

表1 不同干燥方式的參數設置Table 1 Parameter settings of different drying methods

1.4 指標的測定

1.4.1 復水比

用蒸餾水浸泡充分吸水后，撈出瀝干，按公式(1)計算，每組樣品至少重復3次，取平均值。

(1)

式中：R，復水比；m1，復水前草菇片質量,g；m2，復水后草菇片質量,g。

1.4.2 草菇的冰點

將溫度采集儀的T型熱電偶插入到草菇片的中心部位，取3組平行，放置在-18 ℃的冰箱中進行冷凍，每10秒記錄1次溫度，直到凍結結束，繪制凍結曲線，溫度先下降后平穩的拐點即為冰點。

1.4.3 質構

參考李娜[14]的方法略作修改。干燥后的草菇片放置在質構儀P/2探頭下，以草菇片的中心部位正對探頭進行質構測定。參數設置為：探頭直徑為2 mm，下壓距離5 mm，慣入力5 g，測定前速率為2 mm/s，檢測中速度為2 mm/s，檢測后速度為10 mm/s，單位N，以最大峰值代表硬度指標。每組測定設置4個平行。

1.4.4 可溶性糖含量

采用Solarbio公司可見分光光度法可溶性糖含量檢測試劑盒測定，根據試劑盒說明書進行操作。

1.4.5 色差

采用CHROMA METER CR-400色彩色差計測定干燥前后樣品色澤。測定結果用L*，a*，b*表示。L*值越大表示樣品顏色越接近白色；a*表示紅綠色度，+a*表示偏紅，-a*表示偏綠；b*表示藍黃色度，+b*表示偏黃，-b*表示偏藍。每組草菇片測定3次，取平均值。

1.4.6 總酚總黃酮含量的測定

總酚：參照福林酚法[15]。

總黃酮：參照厲榮玉等[16]的方法。

1.4.7 游離氨基酸含量

參照王紅梅等[17]的方法，略作修改，精確稱取新鮮的和干燥后的草菇片樣品粉末0.500 0 g，加入30 mL 0.1 mol/L HCl溶液搖勻，40 ℃下超聲提取30 min，室溫靜置30 min后6 000 r/min 離心3 min，取上清1 mL于離心管，以體積比1∶1加入磺基水楊酸，4 ℃靜置30 min，然后12 000 r/min離心30 min，迅速取上清液經0.22 μm濾膜過濾至進樣瓶，用氨基酸自動分析儀檢測。

1.4.8 核苷酸含量

參照TAYLOR等[18]的方法精確稱取樣品粉末1.000 g，加25 mL蒸餾水，煮沸并保持1 min，冷卻至室溫，12 000 r/min離心15 min，廢渣加20 mL蒸餾水重提1次，合并上清液定容至50 mL，經0.22 μm濾膜過濾至進樣瓶，再經Waters2695高效液相色譜儀檢測。

1.4.9 微觀組織結構

將干燥后的草菇片中心部位切成5 mm×1 mm×1 mm的小切片，冷凍干燥，然后進行噴金，電鏡拍照處理。

1.4.10 揮發性風味成分的測定

采用HS-SPME-GC-MS聯用技術進行揮發性成分的測定：分別稱取新鮮樣品2.0 g(精確到0.000 1 g)和干燥處理后的樣品1 g(精確到0.000 1 g)置于20 mL頂空瓶中加入5 mL生理鹽水，用帶有聚四氟乙烯隔墊的蓋子密封。第1次使用萃取頭時要老化約1 h后進行萃取頭活化，然后清洗萃取針2～3次，清洗完成后將萃取針推入頂空瓶隔墊內，將頂空瓶放于磁力攪拌器中60 ℃加熱，推出萃取針探頭，頂空靜態吸附30 min，于GC-MS的GC進樣口解吸10 min。

GC條件：色譜柱：HP-5MS毛細管柱(30 m×250 μm，0.25 μm)；升溫程序：初始溫度45 ℃，保持2 min，以5 ℃/min的速率升到130 ℃，在以8 ℃/min的速率升至200 ℃，以12 ℃/min的速率升溫至250 ℃，保持時間7 min；載氣He；流速0.8 mL/min；分流比1∶1。

MS條件：電子電離源，離子源溫度230 ℃，四極桿溫度150 ℃，接口溫度250 ℃，電子能量70 ev；質量掃描范圍m/z30～350。

1.5 數據分析

實驗數據用Excel和SPSS 25.0軟件進行統計整理分析，數據用平均值±標準差表示。

2 結果與分析

2.1 不同干燥方式對草菇物理性質的影響

色澤是影響消費者可接受性和產品市場價值的重要品質屬性之一，不同的干燥方式對干制品的色澤影響不同[19]。由表2可以看出，經4種干燥處理后的草菇片亮度值均降低，熱風干燥組和真空干燥組干燥過程中物料溫度過高、時間長，發生美拉德反應和脂肪氧化，使物料褐變，所以熱風干燥組和真空干燥組草菇片亮度值降低最為明顯，冰溫真空干燥過程中，物料溫度處于-2～0 ℃，草菇在0～5 ℃下易發生自溶，可能受溫度影響草菇片在冰溫真空干燥過程中受自溶影響而發生部分褐變，所以使亮度值降低；真空冷凍干燥組的草菇片的亮度值和新鮮草菇片接近，這是由于真空冷凍干燥過程溫度低，抑制了褐變反應。受干燥溫度的影響，熱風干燥組中物料溫度高、干燥時間長，對草菇片側面、表面破壞嚴重，出現硬化結殼的現象，草菇片的硬度高，復水性差，這與王婭等[20]研究不同干燥處理后香菇的復水性影響的結論一致；真空干燥組的草菇片干燥過程中水分在物料表面氣化，使得干燥后的草菇片發生皺縮硬化，影響復水。真空冷凍干燥組后的草菇片干燥過程中草菇片處于較低溫度下，物料中的水分以冰晶態直接升華，物料骨架變化不明顯，所以復水快且復水能力強；冰溫真空干燥組的草菇片物料外形變化小，干燥過程中物料溫度一直處于冰溫狀態，物料內部不會產生冰晶，避免了冰晶對內部組織結構的破壞。

表2 不同干燥方式對草菇物理性質的影響Table 2 Effect of different drying methods on the physical properties of Volvariella volvacea

采用掃描電子顯微鏡對不同干燥方式的草菇片的微觀組織結構進行分析，孔狀結構與復水性有一定的關系[21]。新鮮草菇和4種不同干燥后的草菇片在100 μm下的微觀結構如圖2所示。由圖2可以看出新鮮草菇的組織結構緊密；熱風干燥組干燥溫度高，組織結構受到破壞，物料明顯收縮，造成空間結構重合的現象；真空干燥過程中，水分發生內擴散最終凝聚在物料表面氣化，使得物料內部嚴重皺縮，致使空間結構消失；冰溫真空干燥組空間結構與新鮮草菇相似，孔狀結構略大于新鮮草菇，有較好的空間立體性；真空冷凍干燥組干燥過程中產生冰晶刺破細胞，使得組織結構松散孔狀結構大，這與殷玲等[22]的研究一致。綜上可知，從微觀組織的空間結構和完整性綜合來看，鮮菇>冰溫真空干燥組>真空冷凍干燥組>熱風干燥組>真空干燥組。

a-新鮮草菇;b-熱風干燥組;c-真空干燥組;d-冰溫真空干燥組;e-真空冷凍干燥組圖2 不同干燥方式下草菇片的微觀結構Fig.2 Microstructure of Volvariella volvacea under different drying methods

2.2 不同干燥方式對草菇營養成分含量的影響

總酚和總黃酮屬于生物活性物質，化學性質不穩定，溫度越高，降解的越多。由表3可知，冰溫真空干燥和真空冷凍干燥組的草菇片總酚含量、總黃酮含量以及可溶性糖含量要比其他2種干燥方式高，鄭俏然等[23]在研究不同干燥方式對牛肝菌品質影響時發現真空冷凍干燥后的牛肝菌總酚，總黃酮的含量高于熱風干燥。溫度過高會促進糖的轉化[24-25]，所以冰溫真空干燥和真空冷凍干燥組草菇片的總酚、總黃酮和可溶性糖含量要高于其他2組。真空冷凍干燥會使草菇內部產生冰晶，對草菇組織細胞造成損壞，導致營養物質流失。

表3 不同干燥方式對草菇營養成分含量的影響(干基)Table 3 Effect of different drying methods on the content of nutrients in Volvariella volvacea

2.3 不同干燥方式對草菇中游離氨基酸及5′-核苷酸含量的影響

氨基酸是構成蛋白質的基本組成單位，也是人體必需的重要營養元素。天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸和絲氨酸等是食用菌主要的呈味氨基酸，賦予了食用菌獨有的蘑菇特征風味[26]。

谷氨酸和食鹽結合而形成的L2-谷氨酸鈉是味精的主要成分，是鮮味物質的代表物質，天冬氨酸鹽類鮮味程度不如L-谷氨酸鈉的1/10[27]，但仍具有明顯鮮味，所以通常把天冬氨酸和谷氨酸分類為鮮味氨基酸。冰溫真空干燥組和真空冷凍干燥組的草菇中鮮味氨基酸和甜味氨基酸含量明顯高于其他2組。5′-鳥苷酸是草菇中最主要的對鮮味由貢獻的呈味核苷酸，5′-GMPL-谷氨酸鈉的協同增鮮效果是L-谷氨酸鈉單獨增鮮程度數10倍。由圖3可知，冰溫干燥組中鮮味氨基酸和甜味氨基酸所占比例與真空冷凍干燥組并沒有明顯差距，但冰溫真空干燥組中5′-GMP含量明顯高于其他3組，可能是由于溫度過高使部分核苷酸分解，以及冰晶刺破組織造成核苷酸的流失。

由表4可知，不同干燥方式下得到的草菇片氨基酸總量排序呈現為：真空冷凍干燥組>鮮菇>冰溫真空干燥組>真空干燥組>熱風干燥組。方芳等[28]研究不同干燥對哈密瓜的品質影響時發現，熱風干燥和真空干燥時干制產品發生了不同程度的美拉德反應，從而導致氨基酸含量降低。

圖3 不同干燥方式草菇片中鮮味氨基酸、甜味氨基酸比例和5′-GMP含量Fig.3 The ratio of umami amino acids, sweet amino acids and 5′-GMP content in Volvariella volvacea with different drying methods

2.4 不同干燥方式對草菇揮發性氣味的影響

通過GC-MS聯機分析各組草菇進行揮發性風味物質，對比檢索各質譜[29]。由表5可知，新鮮草菇中檢測出27種揮發性呈味物質，熱風干燥后的草菇片中檢測出39種揮發性呈味物質，冰溫真空干燥后的草菇片中檢測出31種揮發性呈味物質，真空干燥后的草菇片中檢測出46種揮發性呈味物質，冷凍真空干燥后的草菇片中檢測出27種揮發性呈味物質。將這些揮發性呈味物質分為醛類、酮類、醇類、酸類、酯類、含氮化合物、烷烴類以及其他8類。

表4 不同干燥方式對草菇游離氨基酸及5′-核苷酸含量的影響(干基) 單位：mg/g

表5 五組草菇揮發性風味的主要物質 單位：%(相對含量)

由表5可知，醛類物質是草菇的主要風味物質，醛類物質主要來源于多不飽和脂肪酸的氧化以及氨基酸的降解，一般閾值較低[30]。新鮮草菇、冰溫真空干燥組、真空冷凍干燥組、熱風干燥組和真空干燥組分別檢測出醛類物質6種、13種、7種、11種和15種，其相對含量分別為72.9%、62%、60%、40.6%和50%，其中含量較高的為苯乙醛、苯甲醛。苯甲醛是一種帶有巧克力甜味的揮發性風味[31],苯乙醛會讓人產生水果香味[32]，壬醛具有玫瑰、柑橘等香氣，己醛具有青草氣味，庚醛具有果子香味，3-甲基丁醛具有蘋果香味，反-2-辛烯醛具有黃瓜和輕微雞肉香味。這8種醛類具有較明顯的氣味，冰溫干燥組總占比52.41%，僅比鮮樣和冷凍干燥組低。醇類物質中的1-辛烯-3-醇具有濃郁的植物香味，被稱為“蘑菇醇”，但它的穩定性不高。新鮮草菇、冰溫干燥組、熱風組，真空干燥組、真空冷凍干燥組的含量分別為3.71%、3.24%、2.28%、2.34%和2.31%。酮類物質中的2-仲丁基環己酮具有涼香、薄荷香、留蘭香，并帶有樟腦底韻，僅在冰溫干燥組(2.99%)和冷凍干燥組(2.08%)中檢測出來，2-庚酮具有類似梨的水果香味，僅在熱風組(0.29%)和冰溫干燥組(0.75%)中檢測出來。冰溫干燥組中還檢測出了癸醚和芐丁醚，分別占比0.31%，0.62%，芐丁醚具有玫瑰花和類似老鸛草似的氣味。

綜上可知，不同干燥組草菇中的部分化合物的占比較新鮮草菇均有不同程度的降低，這可能是因為受干制過程中溫度和壓強的影響，但同時也產生了其他的芳香類物質，賦予了草菇新的風味。

3 討論

草菇屬于高溫型菌類，呼吸作用十分旺盛，高溫下容易開傘、腐爛變質，低溫下易自溶[4]。因此，草菇干制品成為了草菇運輸的可行方式。但是，傳統的干燥方式，如熱風干燥、真空干燥對草菇的復水性、白度等物理特性影響較大，營養成分流失率高，使得草菇干制品失去了大量的營養價值；真空冷凍干燥可以解決傳統干燥方式的缺點[9]，但是真空冷凍干燥機器設備造價高、能耗高，無法實現工業化生產。冰溫真空干燥具有營養成分流失率低，高復水性的特點[13]，并且高能耗問題并不突出[12]。雖然冰溫真空干燥已經實現將物料溫度控制在冰溫帶和實時監測物料含水率，但是干燥后期干燥速率較低，考慮是否可以結合其他干燥方式進行聯合干燥，對于產品的品質影響需要著重考慮。

4 結論

研究結果表明，從物理特性來看，受美拉德反應的影響熱風干燥組和真空干燥組草菇片的色澤顯著低于冰溫真空干燥組和真空冷凍干燥組(P<0.05)；從微觀結構來看，冰溫真空干燥得到的草菇片空間結構變化較小，與新鮮草菇最為接近，真空冷凍干燥組空間結構變化大，出現較大的孔狀結構，熱風干燥組空間結構明顯收縮，空間立體性差，真空干燥組嚴重收縮，無孔狀結構；從營養成分來看，各組草菇片總酚含量為冰溫真空干燥(59.15 mg/100g)>真空冷凍干燥(53.14 mg/100g)>真空干燥(52.62 mg/100g)>熱風干燥(46.24 mg/100g)，可溶性糖含量分別為冰溫真空干燥(92.48 mg/g)>真空冷凍干燥(89.51 mg/g)>真空干燥(81.83 mg/g)>熱風干燥(64.2 mg/g)；從鮮味氨基酸和甜味氨基酸占比來看，冰溫真空干燥組鮮味氨基酸和甜味氨基酸占比分別為33.55%和41.05%，均高于其他3組；從5′-核苷酸含量來看，冰溫真空干燥組中5′-核苷酸含量最高為3.69 mg/g。揮發性成分的分析結果表明，冰溫真空干燥組中的醛類物質和蘑菇醇的損失相對較小，同時產生了2-仲丁基環己酮、2-庚酮以及醚類物質等果香揮發性成分，這些不同成分間相互作用，賦予了草菇新的風味。綜合考慮，采用冰溫真空干燥制得的草菇片更為優質。

本實驗通過研究不同干燥方式對草菇物理特性、營養成分和呈味物質的影響，為冰溫干燥在草菇上的應用提供了一定的理論基礎。