不同預處理對干制雙孢菇品質及風味的影響

江 寧， 戚思影， 韓吉平， 千春錄， 張鐘元， 牛麗影， 孫英杰

(1.揚州大學食品科學與工程學院，江蘇揚州 225127； 2.江蘇省農業科學院農產品加工研究所，江蘇南京 210014；3.江蘇大學食品與生物工程學院，江蘇鎮江 212013)

雙孢蘑菇(A.bisporus)是世界上種植面積最大、產量最豐富的食用菌[1]，但新鮮的雙孢蘑菇容易受到機械損傷和微生物侵襲，并導致一系列品質問題，例如色澤降低和產生異味，從而影響適銷性和消費者的接受度[2]。干燥可以通過減少水分含量和降低水分活度來降低酶的活性和抑制微生物的生長，從而延長產品保質期和提高食品安全性。此外，雙孢菇干制品由于質量更輕，其運輸和儲存成本得到降低[3-4]。在目前報道的各種食用菌干燥技術中，熱風干燥由于其操作簡單和低能耗受到廣泛應用[5]，但傳統熱風干燥的蘑菇品質較差，無法滿足消費者對高質量脫水產品的要求[6]。

為去除產品中水分，并改善其營養特性和感官特性，通常會在農產品干燥前進行預處理[7]，如熱水燙漂、超聲等。熱水燙漂作為最廣泛應用的技術[8-9]，具有許多作用，如熱水燙漂可通過鈍化過氧化物酶(POD)和多酚氧化酶(PPO)來減少酶促褐變并起到顏色保護的作用[10]。Wang等研究發現，熱水燙煮會降低新鮮辣椒的品質，降低PPO和POD的活性[9]。超聲作為非熱處理在食品加工中越來越受到歡迎。在超聲處理過程中會發生2種主要現象：第1種現象稱為“海綿效應”，即聲波穿透植物組織并反復擠壓和釋放材料；第2種現象是空化現象，即氣泡的形成、生長和破裂，是由于材料中壓力和溫度的突然局部升高而產生的。超聲波會在物料內部形成微觀通道并改變食物特性[11-12]。超聲預處理對胡蘿卜組織的結構特征有明顯的影響，并且在內部會形成微通道[13]。超聲與其他處理方法的結合可以減少處理時間并提高食品內酶的滅活效率。例如，內源性酶(如蘑菇PPO、檸檬果膠酯酶、番茄汁果膠甲基酯酶、聚半乳糖醛酸酶和水芹過氧化物酶)通過熱超聲處理后顯著滅活[14]。目前，大多數研究主要集中在超聲或超聲輔助干燥過程的動力學模型建立[15-16]，而超聲、燙漂尤其是超聲與燙漂結合使用對熱風干燥雙孢菇的風味物質影響的研究較少。因此，本研究通過分析干燥速率、微觀結構、營養成分和風味成分的變化來探討超聲、燙漂以及超聲聯合燙漂的組合預處理對熱風干燥雙孢菇切片品質的影響以期獲得營養價值高、品質好的干制雙孢菇，為雙孢菇的精加工開辟一條新的途徑。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

新鮮的雙孢菇來自南京蘇果超市，并于4 ℃冷藏，于2020年12月在揚州大學進行試驗。在預處理之前，先將雙孢菇洗凈，去掉莖，并用切片機將雙孢菇切至5 mm厚。

1.2 試劑及儀器

氣質聯用儀(7890A)，購自美國安捷倫科技有限公司；色差儀(WSC-S)，購自上海精密科學儀器有限公司；紫外-可見分光光度計(TU-1810)，購自北京普析通用儀器有限公司；電熱恒溫鼓風干燥箱(DHG-9073B5-Ⅲ)，購自上海新苗醫療器械制造有限公司；臺式高速離心機(TG16-WS)，購自長沙湘儀離心機儀器有限公司；掃描電子顯微鏡(Quanta-200)，購自美國FEI公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 雙孢菇預處理 對雙孢菇預處理的參數見表1。(1)超聲處理：將400 g雙孢菇切片放入8 L蒸餾水的超聲浴中，并在40 min、200 W和 40 kHz 的優化參數下經受超聲波處理(US)。(2)熱水燙漂處理：將400 g雙孢菇切片置于90 ℃水溫的超聲浴中3 min(HWB)。(3)US結合HWB處理；將 400 g 雙孢菇切片放入8 L熱水(90 ℃)中漂燙 3 min，并在40 min、200 W和40 kHz的優化參數下經受超聲波處理(US-WHB)。(4)將未經任何預處理的雙孢菇切片用作對照樣品(CK)。

表1 預處理參數

初步結果表明，200 W、40 min(US)和90 ℃、3 min(HWB)處理在保持優質熱風干燥雙孢菇方面比其他參數更有效(數據未顯示)。因此，本研究選擇了200 W持續40 min(US)和90 ℃持續3 min(HWB)。

1.3.2 雙孢菇的干燥 預處理后，將雙孢菇切片放在電熱恒溫鼓風爐中的帶孔托盤上，并在(65±2) ℃下干燥。每0.5 h稱質量干燥樣品1次，直至水分含量保持不變。

1.3.3 水分含量的測定 雙孢菇水分含量的測定參照Xu等的方法[17]進行。

1.3.4 微觀結構的觀察 雙孢菇微觀結構的拍攝參照Krishnan等的方法[18]。使用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察干燥雙孢菇的微觀結構，將1 mm厚的干燥樣品放在SEM存根上，用金進行濺射鍍膜。在高真空條件下以20.0 kV的加速電壓觀察樣品的微觀結構。

1.3.5 色澤的測定 使用色差儀測定粉碎后新鮮雙孢菇和干燥雙孢菇的色澤[9]。參照Zhang等的方法[12]，并使用以下公式計算總色差ΔE和褐變指數BI。

(1)

式中：L0、a0和b0是新鮮雙孢菇的值。

BI=[100(x-0.31)]/0.172；

(2)

x=(a*+1.75L*)/(5.64L*+a*-3.012b*)。

(3)

式中：L*為亮度/暗度；a*為紅色/綠色；b*為黃色/藍色。

1.3.6 總糖含量的測定 干燥雙孢菇的總糖含量使用苯酚-硫酸法[19]測定。稱取250 mg干雙孢菇，放入250 mL錐形瓶中。將50 mL蒸餾水和 15 mL 濃鹽酸加入燒瓶中，在沸水浴中水解3 h。反應混合物過濾后，加入蒸餾水制成250 mL。隨后，移取0.2 mL溶液加入到10 mL的試管中，用蒸餾水配制成1.0 mL體積。加入1.0 mL 5%苯酚溶液，再加入5.0 mL濃硫酸。靜置10 min，拌勻后 30 ℃ 水浴20 min。取適量的反應溶液，在490 nm處測定吸光度。以無水葡萄糖為標準，計算總糖含量。

1.3.7 總酚含量的測定 雙孢菇中總酚含量測定采用Folin-Ciocalteu法[20]。將0.1 mL雙孢菇提取液和GA(標準酚類化合物)提取物與0.1 mL Folin Ciocalteu試劑(預先用蒸餾水稀釋3倍)混合。將溶液在室溫下混合3 min。然后，加入0.3 mL 2%碳酸鈉溶液，并孵化2 h。在760 nm處測量所有樣品的吸光度，結果以mg GA當量(GAE)/g樣品表示。

1.3.8 ABTS的測定 ABTS的測定采用Tsai等的方法[21]并進行了一些修改。樣品(0.1 μmL)或參比(Trolox)加入到3.9 mL ABTS+溶液中。使混合物反應10 min，然后在734 nm處測定吸光度。

1.3.9 FRAP的測定 FRAP的測定采用Chen等的方法[22]。FRAP試劑由0.1 mol/L乙酸緩沖液(pH值3.6)、10 mmol/L TPTZ和20 mmol/L氯化鐵按體積比10 ∶1 ∶1配制而成。向1 mL樣品中加入約0.5 mL的FRAP試劑，于37 ℃下孵育10 min后，在593 nm處測定反應產物的吸光度。

1.3.10 可溶性糖和多元醇的測定 雙孢菇中可溶性糖和多元醇的提取采用Vahid等的方法[23]。用50 mL 80%的乙醇水溶液提取雙孢菇粉(600 mg)。將該懸浮液在室溫下振蕩45 min，并通過Whatman No.4濾紙過濾。將殘余物用另外的25 mL的80%乙醇洗滌5次。然后將合并的濾液在40 ℃旋轉蒸發，并重新溶解在去離子水中至最終體積為10 mL。將水提取物通過Millex-HV過濾器，并在注入高效液相色譜儀之前使用0.45 μm濾膜進行過濾。

HPLC系統包括Shimadzu LC-10ATVP泵、Rheodyne 7725i進樣器、20 μL樣品定量環、Shimadzu RID-10A檢測器和Sep-NH色譜柱(4.6 m×250 mm，5 μm，Separation Inc.，Norwalk，CT)。流動相為乙腈/去離子水，體積比為85 ∶15，流速為1.0 mL/min。使用真實的糖或多元醇鑒定每種糖或多元醇，并通過真實化合物的校準曲線進行定量。

1.3.11 揮發性風味物質的測定 稱取1.5 g經預處理后的雙孢菇，并放入50 mL螺旋口的樣品瓶中，加入12 mL去離子水和3 g NaCl后，采用聚四氟乙烯墊片密封，用電磁攪拌器在60 ℃水浴平衡，然后將提取頭插入樣品中吸附5 min，解析40 min。

色譜柱為安捷倫HP-5ms非極性毛細管柱(60 m×250 μm×0.25 μm)；流速1.0 mL/min，不分流；程序的初始溫度為40 ℃。以3 ℃/min的速率升溫至90 ℃后保持5 min，然后升溫至260 ℃后保持1 min。入口溫度：250 ℃；離子源溫度為 230 ℃；四極溫度為150 ℃。電離EI模式，電子能量是 70 eV，電壓350 V，界面溫度280 ℃，質譜掃描范圍50～450 AMU/SEC。

從NIST08數據庫中定性檢索后，采用同一積分參數的峰面積歸一化方法對各組分進行定量分析。

1.4 數據處理

試驗進行3次重復，并使用SPSS 22.0統計軟件分析結果。組間統計學比較采用單因素方差分析(ANOVA)。數據以“平均值±標準差”表示。在5%水平下，均數差異被認為是顯著的。使用Qrigin 2016制圖。

2 結果與分析

2.1 不同預處理對雙孢菇水分含量的影響

由圖1可見，在所有樣品中，雙孢菇的水分含量在干燥的前期均迅速降低，但當干燥時間大于3 h后，下降速率逐漸減小。此外，US-HWB處理的雙孢菇干燥時間最短，其次是HWB、US和CK。當濕基的水分含量小于5 mL時，US-HWB樣品所需的時間為5.5 h，比HWB樣品的時間減少8.33%，比US樣品的時間減少15.38%，比未經預處理的樣品減少26.67%。因此，US-HWB技術制備雙孢菇，能耗最少，效率最高。Jiang等也報道了類似的結果，他們發現燙漂處理和超聲處理可以縮短白菜的脫水時間[8]。US能提高雙孢菇的干燥速度可能歸因于海綿(一系列快速的交替壓縮和膨脹)和超聲波的空化作用。HWB加強雙孢菇的干燥過程可能是因為HWB能降低細胞膜和細胞壁對水分運動的抵抗力。此外，HWB處理雙孢菇的干燥時間比US處理的時間短，這表明在選定的強度范圍內，在加速雙孢菇的對流干燥方面，熱燙比超聲更有效。由圖1可知，US-HWB處理的雙孢菇表現出最高的干燥效率，這是因為一方面US誘導了固體基質中水分子空化的形成，另一方面HWB改變了雙孢菇的質地，從而大大改善了干燥過程中的傳質性能。

2.2 不同預處理對雙孢菇微觀結構的影響

雙孢菇切片的微觀結構變化可能是由于水分遷移和細胞破裂所致，導致雙孢菇細胞不同程度收縮和結構塌陷。由圖2-a可見，CK呈現出不明顯的多孔聚合物結構、層狀纖維和塌陷的細胞壁結構，這表明CK結構在干燥過程中細胞遭到破壞。與CK相比，用超聲處理的雙孢菇顯微圖像顯示出明顯的多孔細胞結構。這可能是因為超聲預處理具有在雙孢菇內部形成微觀結構、擴大雙孢菇表面空隙的作用。許多研究已表明，由于超聲輻射產生的空化效應，組織和細胞遭到破壞以及微通道的形成[16，24]。經過HWB預處理后，干燥的雙孢菇表面緊縮，細胞壁結構嚴重塌陷。這可能是由于HWB過程中材料結構的軟化、體積收縮、膜通透性增加以及對雙孢菇內部結構的嚴重破壞所致。此外，圖2-d表明用超聲聯合燙漂預處理的干雙孢菇顯微圖像呈現出一種介于超聲預處理和燙漂預處理之間的狀態，且微觀結構與圖2-c相似，這可能是因為在選定超聲和燙漂參數范圍內，燙漂處理對雙孢菇組織結構的影響更大。

2.3 不同預處理對雙孢菇表面色澤的影響

顏色是影響消費者接受度和產品市場接受度的關鍵質量參數之一。最高的L*值和最低的色差(ΔE)值通常被認為是干制食用菌顏色質量的行業基準[25]。由表2可見，US處理后雙孢菇的L*值最高，為26.48，US-HWB處理的雙孢菇ΔE值最低，為29.63，而未經處理的雙孢菇L*值最低，ΔE值最高，這表明采用US和US-HWB處理可以更好地保護樣品的顏色。US-HWB處理的雙孢菇色澤更佳，這可能是因為高溫對一些酶存在滅活作用從而抑制了酶促反應。BI代表棕色的純度，是涉及酶促或非酶促褐變過程中的重要參數。與對照組樣品的BI值(65)相比，超聲、燙漂處理的雙孢菇分別下降了10.77%、13.85%。BI值的這些變化可能是由于通過美拉德反應(MR)或酚類化合物的氧化而形成的棕色聚合物的出現。

表2 不同預處理對雙孢菇表面色澤的影響

2.4 不同預處理對雙孢菇營養物質的影響

由表3可知，經預處理的雙孢菇可溶性糖含量明顯低于CK(P<0.05)。未經預處理的雙孢菇可溶性糖含量最高，為1.23 mg/g，而US-HWB組含量最低，為1.12 mg/g。這可能是因為燙漂過程中較高的溫度下美拉德反應的發生，此外水分的減少導致某些營養成分如可溶性糖的流失。

表3 不同預處理對雙孢菇營養物質的影響

對照組、US、HWB、US-HWB處理的多酚含量分別為1.290%、1.730%、1.265%、1.268%。HWB和US-HWB處理的雙孢菇多酚含量顯著低于US組，這可能是因為酚類物質由于其熱敏性易在高溫下降解，這與Huang等的研究結果[14]類似。在不同的預處理條件下，可溶性固形物含量變化的趨勢并不明顯，對照、US、HWB、US-HWB分別為 1.340 4%、1.340 6%、1.337 8%、1.33 9%。超聲處理組可溶性固形物含量高于其他處理組。

2.5 不同預處理對雙孢菇抗氧化性能的影響

對產品抗氧化活性的評估一般需要2種或更多種分析方法。本研究選用了ABTS+和FRAP清除測定法來測定不同預處理雙孢菇的抗氧化能力。由表4可知，與CK相比，超聲處理組雙孢菇具有較高的抗氧化活性，而熱處理組雙孢菇的抗氧化能力較低。超聲處理可能會破壞細胞壁，使雙孢菇結合酚釋放，增加了可生物利用的抗氧化劑化合物的儲備。然而熱處理盡管在一定程度上破壞細胞壁，釋放抗氧化合物，但較高的溫度也會導致雙孢菇中的多酚被破壞。與燙漂組相比，超聲聯合燙漂處理雙孢菇的ABTS+清除能力顯著增加，這可能是因為超聲處理可以破壞熱處理未能破壞的細胞壁，使酚類物質游離出來。

表4 不同預處理對雙孢菇抗氧化性能的影響

2.6 不同預處理對雙孢菇可溶性糖和多元醇含量的影響

由表5可知，與CK相比，超聲預處理的雙孢菇甘露醇含量較高，而燙漂和超聲聯合燙漂預處理的較低。超聲處理組甘露醇含量的增加可能是由于超聲處理過程中產生的熱效應，即樣品溫度(40 ℃)的升高促進酶的活化，從而促進了大分子糖類的代謝，最終導致了甘露醇含量的增加。燙漂和超聲聯合燙漂處理雙孢菇中甘露醇含量的降低可能是由于較高的溫度(90 ℃)引起熱敏性物質的熱分解所致。但與CK相比，處理組的D-果糖、肌醇含量水平呈下降趨勢，這可能是由于在熱處理過程中發生了美拉德反應，導致果糖和多元醇等總可溶性糖減少了。

表5 不同預處理對雙孢菇可溶性糖和多元醇含量的影響

2.7 不同預處理對雙孢菇揮發性風味物質含量的影響

由表6可知，通過GC-MS初步鑒定出總共45種主要揮發性化合物。所有這些揮發性成分均歸類為以下幾類：醇類化合物(12)、醛類和酮類(8)、酯類(5)、其他(20)。在對照、超聲、燙漂、超聲聯合燙漂處理的雙孢菇中分別鑒定出了24、27、23、21種成分。

由表6可知，醇類物質是雙孢菇中的主要揮發性風味成分。揮發性化合物主要來自不飽和脂肪酸的化學或酶促氧化作用，以及與蛋白質、肽和游離氨基酸的進一步相互作用。其他揮發性化合物是由游離氨基酸的Strecker降解和美拉德反應引起的[26]。4種預處理的雙孢菇醇類物質的相對含量分別為48.64%、73.85%、62.61%、56.33%。其中超聲處理組中醇類物質相對含量最高，在這些揮發性物質中，1-辛烯-3-醇是主要的揮發性物質。1-辛烯-3-醇也被稱為蘑菇醇，是蘑菇中發現的主要揮發性物質[25]，帶有強烈的草本色調，具有強烈、甜美和泥土味，使產品具有甜美的草味。此外在4種處理下的雙孢菇中還檢測到了3-辛酮。3-辛酮散發著甜美、水果、泥土、奶酪的香氣以及奶酪和蘑菇的味道[25]，對雙孢菇的風味有著重要貢獻。

表6 不同預處理對雙孢菇揮發性風味物質種類和含量的影響

表6(續)

3 結論

超聲預處理的雙孢菇呈現出的L*值較高，褐變值較低，抗氧化能力以及總酚含量最高，此外，該處理下的雙孢菇中甘露醇和海藻糖含量較高，其微觀結構具有明顯孔狀結構，且排列均勻。超聲預處理的雙孢菇特征性風味物質(醇類物質、1-辛稀-3醇)相對含量高于其他2個處理組。