不同干燥方式對花菇品質的影響

陳冰潔,劉貴閣,路 遙,喬勇進*

(1 上海市農業科學院農產品保鮮加工研究中心,上海農產品保鮮加工工程技術研究中心,上海 201403;2 上海市奉賢中學,上海 201400)

花菇是香菇在特定生長環境下的特殊形態,因其菌蓋有褐白相間的花紋,故稱為花菇。 花菇富含蛋白質、必需氨基酸、多糖及維生素等多種生物活性物質[1],是香菇中的上品,以肉厚、細嫩、鮮美而享譽海內外,具有調節人體新陳代謝、促消化、降血壓、預防肝硬化、消除膽結石、防治佝僂病等功效。 鮮花菇呼吸速率快、含水量高,采摘后極易出現萎蔫、褐變、腐爛等問題[2],失去商品價值,工業化應用嚴重受限,所以需采取合適的方法延長保質期。

干燥是維持產品質量和延長保質期的重要方法,廣泛應用于食品工業。 熱風干燥具有成本低、操作簡單等優點,同時,高溫產生的美拉德反應能夠賦予香菇獨特的香味,是香菇最常見的干燥方式[3]。 微波干燥速率快、效率高,能使物料內外同時加熱[4-5],廣泛應用于食品的干燥、殺菌。 近年來,真空冷凍干燥成為流行的干燥方式,物料的水分從固態直接升華為氣態,能較好地保持原料的外觀和形狀[6]。 目前,已有很多專家對香菇的干燥方式進行了研究,但未見對花菇干燥方式的研究。 本試驗擬比較熱風干燥、微波干燥、真空冷凍干燥對花菇品質的影響,以期為不同用途花菇適宜的干燥方式提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

鮮花菇購于奉賢區金水苑蔬菜果品市場,挑選大小一致、菇體直徑約62 mm、無腐爛及機械損傷的花菇。

1.2 儀器與設備

DHG-9240A 型電熱恒溫鼓風干燥箱(上海一恒科學儀器有限公司);EV923MF-7-NRH 微波爐(廣東美的電器制造有限公司);TF-LFD-真空冷凍干燥箱(上海田楓實業有限公司);BP301S 型電子天平(德國賽多利斯集團);SPECTROPHOTOMETER CM-5 全自動色差儀(杭州柯盛行儀器有限公司);UV2450 紫外-可見分光光度計(日本島津株式會社)。

1.3 試驗方法

1.3.1 花菇干燥

熱風干燥:鮮花菇5 kg,干燥溫度60 ℃,干燥至花菇水分質量分數10%時記錄干燥時間和干燥能耗。

微波干燥:鮮花菇5 kg,微波功率1 000 W,干燥至花菇水分質量分數10%時記錄干燥時間和干燥能耗。

真空冷凍干燥:鮮花菇5 kg,-80 ℃預凍12 h,再在冷阱溫度-40 ℃、真空度50 Pa 干燥條件下干燥至水分質量分數10%時記錄干燥時間和干燥能耗。

1.3.2 干燥能耗的測定

記錄設備功率及干燥時間,干燥能耗指干燥量為1.0 kg 時的能耗。

1.3.3 微觀結構觀察

參照張海偉等[7]的方法,采用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察花菇的微觀結構。 將樣品切成3 mm ×3 mm ×3 mm 立方體,鍍膜后在加速電壓1.5 kV 下將樣品放大100 倍、500 倍和1 000 倍采集圖像。

1.3.4 復水比的測定

復水比的測定參考趙圓圓等[8]的方法并稍作修改。 將干花菇50 g 置于40 倍體積的45 ℃蒸餾水中,每隔10 min 取出,吸水紙吸去表面的水分后稱重,3 次重復,結果取平均值。 復水比的計算按式(1)。

式中:M1為復水后花菇樣品的質量(g);M0為干花菇樣品的質量(g)。

1.3.5 收縮率的測定

采用游標卡尺測定花菇的菌蓋直徑,干燥結束后測定相應位置花菇的菌蓋直徑,重復測定3 次。 收縮率的計算按式(2)。

式中:d0和dt分別為干燥前后花菇菌蓋直徑大小(mm)。

1.3.6 硬度的測定

參照王婭等[9]的方法,采用質構儀對復水花菇的硬度進行測定。 測定條件:探頭P2,測前速率1 mm∕s,測中速率2 mm∕s,測后速率10 mm∕s,測試壓縮比75%,觸發力為0.098 N。 每組試驗測10 次,結果取平均值。

1.3.7 色澤測定

花菇顏色由色差計測定。 以儀器白板色澤為標準,測定香菇干制品的L*、a*、b*及新鮮香菇菌蓋的L1*、a1*、b1*值,根據式(3)計算色差ΔE,每組選取10 個樣品,結果取平均值。

1.3.8 可溶性糖含量的測定

參考Ye 等[10]和蘇倩倩等[11]的方法,采用蒽酮試劑法,以蔗糖作為標準品,測定可溶性糖含量。

1.3.9 可溶性蛋白含量的測定

參考黃菊[12]的方法,采用考馬斯亮藍法,以牛血清白蛋白作為標準物質,測定蛋白質含量。

1.3.10 感官評價

參照張樂等[13]的評價方法,由訓練有素的感官小組(30 人)對干燥后的花菇的外觀(10 分)、質地(10分)、風味(10 分)和總體可接受性(10 分)進行盲測[7]。

1.4 數據分析

采用Origin 8.0 軟件繪圖,采用SPSS 19.0 軟件進行方差分析,P＜0.05 表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 花菇不同干燥方式的干燥時間和能耗

由表1 可知,干燥時間長短排序為真空冷凍干燥＞熱風干燥＞微波干燥,且真空冷凍干燥的干燥能耗最大,顯著高于熱風干燥及微波干燥,這主要是因為真空冷凍干燥設備功率較大,且花菇需經過預凍處理,耗時長;熱風干燥由于干燥功率小,干燥耗能較小;微波干燥速率最快,干燥時間最短,干燥能耗最小。

表1 不同干燥方式的干燥時間和干燥能耗Table 1 Drying time and energy consumption of different drying methods

2.2 不同干燥方式對花菇微觀結構的影響

干燥過程中毛細管結構的破壞會對食物的質地、復水能力和表面性質產生不良影響[14],所以有必要通過SEM 圖像評價不同干燥方式對花菇結構的影響。 由圖1 可以看出,熱風干燥的花菇多孔蜂窩狀空隙明顯,菌絲斷裂;微波干燥的花菇菌絲聚集收縮形成了片層狀結構;真空冷凍干燥的花菇呈均勻的蜂窩狀網絡結構,細胞結構疏松,纖維束表面光滑。 綜合來看,真空冷凍干燥對花菇結構損傷最小。

圖1 不同干燥方式對花菇微觀結構的影響Fig.1 Effects of different drying methods on microstructure of L.edodes

2.3 不同干燥方式對花菇復水比的影響

復水性是表征干制品重新吸收水分后恢復到原來狀態的重要指標[8],是由花菇的內部結構決定的[15]。 由圖2 可知,干燥的花菇初時復水速率較高,之后逐漸進入穩定的吸水階段并最終達到最大復水比。 其中,微波干燥的花菇約在160 min 達到穩定復水比2.65,相較其他兩種方式,復水時間較長且復水比較低。 熱風干燥與真空冷凍干燥的花菇復水比差異不明顯,但均顯著高于微波干燥。 真空冷凍干燥的花菇在復水的前30 min 快速吸水,復水比在90 min 后保持在4.71 左右,明顯高于微波干燥,具有較好的復水性。

圖2 不同干燥方式對花菇復水比的影響Fig.2 Effects of different drying methods on rehydration ratio of L.edodes

2.4 不同干燥方式對花菇物理特性的影響

物料干燥時由于水分蒸發,通常會引起體積收縮,收縮率越大,表明收縮越嚴重。 由表2 可知,不同干燥方式的花菇收縮率存在顯著差異。 微波干燥的花菇收縮嚴重,收縮率高達(51.95 ±0.45)%;真空冷凍干燥的花菇收縮率最小,僅為(15.13 ±0.28)%;花菇熱風干燥時,熱量從外部向內部傳播,干燥速率慢,孔徑處水分蒸發較慢,因此,與真空冷凍干燥的花菇收縮率差異較小。

由表2 可知,真空冷凍干燥的花菇復水后硬度較小,為(6.11 ±0.72)N;熱風干燥的花菇由于長時間高溫加熱,復水后硬度較大;而微波干燥樣品失水較多,復水后質地最硬,硬度高達(12.33 ±1.00)N。

表2 不同干燥方式對花菇物理特性的影響Table 2 Effects of different drying methods on physical characteristics of L.edodes

不同干燥方式處理的花菇,其亮度值L*為真空冷凍干燥＞熱風干燥＞微波干燥,與新鮮香菇原樣色澤差異(ΔE值)為真空冷凍干燥＜熱風干燥＜微波干燥,ΔE值越大、L*值越小,表明樣品色澤褐變越嚴重,色澤越暗[16]。 可見,微波干燥的花菇褐變程度較嚴重,真空冷凍干燥的花菇色澤品質最佳。

2.5 不同干燥方式對花菇營養成分的影響

如表3 所示,不同干燥方式的花菇可溶性糖和可溶性蛋白含量存在顯著差異。 其中,真空冷凍干燥利于花菇中蛋白和可溶性糖的保留,可溶性糖和可溶性蛋白含量分別為(12.36 ± 0.01)% 和(15.49 ±0.02) mg∕g;熱風干燥次之;微波干燥最差,可溶性糖和可溶性蛋白含量僅為(5.27 ±0.01)%和(1.43 ±0.01) mg∕g。

表3 不同干燥方式對花菇可溶性糖和可溶性蛋白含量的影響Table 3 Effects of different drying methods on soluble sugar content and soluble protein content of L.edodes

2.6 不同干燥方式對花菇感官評定結果的影響

由表4 可知,真空冷凍干燥的花菇在外觀、質地、口感和可接受性方面均高于其他2 種干燥方式,菇蓋呈棕色,表面平整,邊緣規整,色澤均勻,質地酥脆,氣味清新;熱風干燥次之,菇蓋呈棕褐色,子實體收縮較少,質地密,香味較濃;微波干燥的花菇顏色呈黑褐色,結構收縮嚴重,邊緣不規整,質地堅硬,香味明顯變淡,口感最差。 可見,不同的干燥方式對花菇的色澤、硬度和復水率的影響不同,進而導致其感官評價產生差異。

表4 不同干燥方式花菇干制品的感官評價(分)Table 4 Sensory evaluation of dried L.edodes products with different drying methods

3 結論與討論

本試驗比較熱風干燥、微波干燥、真空冷凍干燥對花菇品質和微觀結構的影響,結果表明:熱風干燥的花菇細胞壁結構坍塌,樣品結構被破壞[17];微波干燥的花菇皺縮交疊形成片層狀,結構破壞更嚴重;而真空冷凍干燥的花菇呈均勻的蜂窩狀網絡結構,結構完整性較高,這與Chen 等[18]和Xu 等[19]研究結果一致。 微波干燥的花菇復水時間較長且復水比較低,可能是因為花菇在高溫條件下,樣品皺縮嚴重且質地緊密,阻礙了其吸水過程[20];熱風干燥的花菇復水比顯著高于微波干燥,主要是因為熱風干燥時間長,內部水分遷移至表面的速率低,傳熱特性好,物料收縮不嚴重,從而使其具有較快的復水速度和較高的復水能力;真空冷凍干燥的花菇復水比最好,主要是因為真空冷凍干燥的花菇孔隙均勻分布且疏松,物料的吸水能力較強[21]。 微波干燥的花菇收縮最嚴重,主要是因為菇體表面水分急劇蒸發,內部擠壓引起組織結構變形,王曉敏等[22]也有此證實;真空冷凍干燥的花菇收縮率最小,主要得益于干燥過程中花菇的冰晶直接升華,能夠最大限度地保持原料形態[23]。 質構特征參數——硬度是評價感官品質的重要指標[24],硬度越高,咀嚼越困難[25]。 真空冷凍干燥的花菇復水后硬度最小,主要是因為花菇形態結構破壞較小,容易恢復花菇原有的質地;熱風干燥的花菇由于長時間的高溫加熱,組織結構變得更緊密,復水后硬度較大[26];而微波干燥樣品復水后質地最硬,這主要與微波干燥后花菇收縮嚴重、結構致密和復水差有關。 色澤是農產品一個關鍵的質量指標,對消費者的接受度及產品的市場價值起著重要作用[27]。 通過L*和ΔE值比較得出微波干燥的花菇褐變最嚴重,可能是因為美拉德反應及脂肪氧化產生較多的類黑素,同時,微波吸收的不均勻性導致花菇局部溫度過高,易出現焦糊現象,影響花菇顏色[7],許洋等[28]也有類似報道;真空冷凍干燥的花菇顏色與新鮮花菇最接近,主要是因為其處在真空低溫環境中,可有效避免氧化褐變[29];熱風干燥的花菇在色澤的保留上優于微波干燥,但劣于真空冷凍干燥,說明熱風干燥也會造成花菇輕微褐變。 進一步研究發現,真空冷凍干燥利于花菇中蛋白質和可溶性糖的保留,熱風干燥次之,微波干燥最差,主要是因為高溫可導致蛋白質變性或降解為氨基酸[7],同時引發的美拉德和焦糖化反應會使可溶性糖含量下降[21],且微波干燥過程中水分蒸發較快,結構破壞嚴重,營養物質流失較快,而真空冷凍干燥的花菇在冷凍干燥下水分由冰晶狀態直接升華,結構破壞較小,所以營養成分流失最少[30]。

綜上,真空冷凍干燥和熱風干燥的花菇收縮率小,復水比高,花菇外觀、質地、顏色、口感等可接受度均較高,且真空冷凍干燥的花菇在結構完整性及可溶性蛋白和可溶性糖的保留率方面優于熱風干燥。 真空干燥成本較高,適合高品質的花菇生產;熱風干燥能耗低,適合工業化大規模制備花菇制品;微波干燥效率高,能耗小,但干燥后的花菇收縮嚴重,復水比低,營養物質損失嚴重,目前不適用于花菇干燥。