沈 健，顧宗珠，王 瑤

( 廣東輕工職業(yè)技術學院，廣東高校特色調味品工程技術開發(fā)中心，廣東廣州510300)

香菇屬擔子菌綱、傘菌目、口蘑科、香菇屬，又名香菌、花菇，俗稱中國菇，是一種重要的食藥用栽培真菌，在我國有著悠久的栽培歷史［1］。香菇味道鮮美，營養(yǎng)豐富，素有“菇中之王”的美譽，其子實體含有豐富的天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸等呈鮮味氨基酸，以及鳥苷酸、腺苷酸、胞苷酸、尿苷酸等呈味核苷酸，其中含有的葡萄糖、果糖、半乳糖等碳水化合物，以及不飽和脂肪酸、維生素、無機離子等與呈鮮味物質相互作用，形成香菇獨特的鮮美滋味［2］，是生產食用菌類調味品的首選原料。因香菇的細胞壁由蛋白質、幾丁質、纖維素組成，較堅固［3-4］，使得用香菇加工的調味料鮮味物質很難被充分釋放出來，其特征性風味不顯著，這在一定程度上影響了呈味物質的有效利用和產品的開發(fā)。通過選擇有效的香菇細胞破壁提取技術，能明顯提高香菇呈味物質的提取率，為進一步利用香菇提取的呈味物質生產天然調味料提供有利條件。由于香菇中的呈味氨基酸、核苷酸等是構成香菇鮮美滋味的主要來源，因此，本文以干香菇作為原料，擬從測定氨基酸態(tài)氮含量入手，以香菇液蛋白水解度為指標，比較加熱、均質、超聲波、微波四種不同提取方法對呈味物質的釋放程度的影響，并重點研究了超聲波功率、超聲作用時間、料水比、香菇粉末粒徑等因素對香菇呈味物質提取的影響，且進行正交實驗研究，獲得了較好的結果。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

干香菇 市售，經低溫干燥(60℃，3h)、粉碎、100 目過篩處理;其他試劑 分析純，市售;實驗用水 去離子水。

超聲波細胞破碎儀 LD-650DN，20～25kHz，頻率自動跟蹤，云南樂德科技有限公司;低速離心機中佳-SC-3614，安徽中科中佳科學儀器有限公司;電子分析天平 BSA-224S-CW，北京塞多利斯天平有限公司;電熱恒溫水浴鍋 DK-S26 型，上海森信實驗儀器有限公司;雷磁酸度計 PHS-3C，上海雷磁儀器廠;消化爐 HYP-1020，上海纖檢儀器有限公司;凱氏定氮蒸餾儀 2100KJELTEC，瑞典;微波爐KD23BC，美的日用家電集團;搖擺式高速中藥粉碎機 DMF-10A 型，廣州市旭朗機械設備有限公司;數(shù)顯鼓風干燥箱 G2X-9240MBE，上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設備廠;高壓均質機 SRH 60-70，上海申鹿均質機有限公司;磁力攪拌器 79-1，江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 原料預處理 取一定量市售香菇經60℃、3h低溫干燥，粉碎、過100 目篩制得香菇粉。

稱取一定量香菇粉按1∶20 比例加水，攪拌均勻，備用。

1.2.2 香菇提取呈味物質方法篩選 實驗研究了以下4 種提取方式:加熱處理:取1.2.1 所得溶液，在60℃下浸提2h 后，以6000r/min 離心，取上清液測香菇蛋白水解度;均質處理:取1.2.1 所得溶液，以20MPa 均質處理1 次，以6000r/min 離心，取上清液測香菇蛋白水解度;微波處理:取1.2.1 所得溶液，以600W 微波處理10min，以6000r/min 離心，取上清液測香菇蛋白水解度;超聲波處理:取1.2.1 所得溶液，以400W 超聲波處理20min，以6000r/min 離心，取上清液測香菇蛋白水解度。

1.2.3 超聲波技術提取香菇呈味物質的工藝研究

1.2.3.1 料水比對香菇浸提效果的影響 定量稱取5.00g 香菇粉樣品，過100 目標準篩，分別按料水比1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30、1∶40、1∶50，在超聲波功率400W，超聲溫度50℃，超聲時間20min 的條件下水解，后經過濾、離心分離得上清液，測定其蛋白水解度，選擇最優(yōu)物料比。

1.2.3.2 香菇粉末粒徑對浸提效果的影響 定量稱取5.00g 香菇粉樣品，分別過60、80、100、150、200 目標準篩，在料水比1∶20，超聲波功率400W，超聲溫度50℃，超聲時間20min 的條件下水解，后經過濾、離心分離得上清液，測定其蛋白水解度，確定最優(yōu)的香菇粉末粒徑。

1.2.3.3 超聲波功率對香菇浸提效果的影響 定量稱取5.00g 香菇粉樣品，過100 目標準篩，在料水比1∶20，超聲波功率分別為100、200、300、400、500、600W，超聲溫度50℃，超聲時間20min 的條件下水解，后經過濾、離心分離得上清液，測定其蛋白水解度，確定最優(yōu)的超聲波功率。

1.2.3.4 超聲時間對香菇浸提效果的影響 定量稱取5.00g 香菇粉樣品，過100 目標準篩，在料水比1∶20，超聲波功率為400W，超聲溫度50℃，超聲時間分別為5、10、15、20、25、30、40min 的條件下水解，后經過濾、離心分離得上清液，測定其蛋白水解度，確定最優(yōu)的超聲作用時間。

1.2.4 正交實驗 在單因素實驗基礎上優(yōu)化香菇呈味物質的提取工藝，以料水比、粒徑、超聲波功率和超聲時間為主要因素，每個因素三個水平，設計四因素三水平正交實驗L9(34)，如表1。

1.2.5 測定方法

1.2.5.1 總氮量的測定 采用GB 5009.5-85 中的凱氏定氮法。

1.2.5.2 游離氨基酸態(tài)氮含量的測定 采用中性甲醛電位滴定法［5］。

1.2.5.3 香菇蛋白水解度的計算

表1 正交實驗因素水平表Table 1 Factors and levels graph of orthogonal test

2 結果與分析

2.1 不同物理手段處理對香菇浸提效果的影響

從圖1 所示結果可以看出，與未經處理的樣品相比，加熱、均質、微波和超聲處理均可不同程度地提高香菇蛋白水解度，蛋白水解度高說明水解液中釋放出的香菇呈味物質量多，其中超聲波處理效果最好，蛋白水解度達到24.56%，較未處理樣增加了13.35%，熱水浸提法效果最差。因此選擇超聲波法作為提取香菇呈味物質的有效的物理手段進行研究。

圖1 不同處理方式的香菇蛋白水解度的比較Fig.1 Comparison of different treatment methods on the degree of hydrolysis from lentinus edodes protein

2.2 超聲波技術提取香菇呈味物質的工藝研究

2.2.1 料水比對香菇呈味物質提取效果的影響 從圖2 所示結果可以看出，隨著料水比的增大，香菇蛋白水解度上升較快，主要是因為水與香菇粉末充分接觸，在相同時間內呈味氨基酸、核苷酸等溶出量增加，故水解度逐漸增大。當料水比大于1∶20 時，水解度增加趨于平緩，而且隨著料水比的增加，曲線有下降的趨勢，說明呈味氨基酸、核苷酸等溶解趨于飽和?？紤]到料液比過大會增加濃縮的時間，同時也會減小超聲波破碎細胞的能力，使細胞破碎程度下降，從而降低呈味物質的提取率［6］，所以初步將料水比定為1∶20 較為適宜。

2.2.2 香菇粉末粒徑對呈味物質提取效果的影響 從圖3 所示結果可以看出，香菇粉末粒徑對香菇蛋白水解度有一定的影響，隨著粒徑的逐漸減小，香菇蛋白水解度逐步增加，其原因可能是原料粒徑越小，比表面積越大，孔隙率和溶解性相應增強，同時細胞壁破裂程度越大，呈味物質溶出率越高［7］。粒徑為100 目時水解度較大，之后略有上升，但上升的幅度不是很大，其原因可能是超聲法使細胞破碎完全，因此100 目的破碎力度已經能將香菇細胞中的呈味氨基酸、核苷酸等很好溶出，所以從生產成本角度考慮，選取香菇粒度為100 目。

圖2 料水比對香菇呈味物質提取效果的影響Fig.2 Effect of ratio of material to water on flavor substances extraction from lentinus edodes

圖3 粒徑對呈味物質提取效果的影響Fig.3 Effect of particle size on flavor substances extraction

2.2.3 超聲波功率對香菇呈味物質提取效果的影響 從圖4 所示結果可以看出，超聲波功率對香菇浸提效果影響顯著，當超聲波功率在100～400W 之間時，香菇蛋白水解度顯著提高，這與超聲波的機械振動作用和空化作用有關。高強度的超聲波振動時能產生并傳遞強大的能量，使香菇顆粒在溶液中以大的速度和加速度進入振動狀態(tài)，同時在有相當大的破壞力的作用下，液體內形成空化泡的現(xiàn)象，并通過機械性斷鍵作用使大分子物質的性能和狀態(tài)發(fā)生改變，蛋白質顆粒發(fā)生破裂，粒徑變小，表面積增大，這可能有利于使維持原來有序螺旋結構的次級鍵斷開，分子結構變得疏松，使原來轉入分子內部的親水基團轉移至分子表面，從而恢復表面親水基團的水化層，提高呈味氨基酸、核苷酸等的溶解性［8-9］。但是當超聲功率大于400W 以后，香菇蛋白水解度增幅較小，因此最適宜的超聲功率為400W。

圖4 超聲波功率對香菇呈味物質提取效果的影響Fig.4 Effect of ultrasonic power on flavor substances extraction from lentinus edodes

2.2.4 超聲時間對香菇呈味物質提取效果的影響從圖5 所示結果可以看出，隨著超聲時間的延長，香菇蛋白水解度呈先上升后下降的趨勢，20min 時達到最大值，水解度為26.27%，可能是由于在一定范圍內，提取時間越長，提取液與被提取物質相互作用的時間越長，呈味氨基酸、核苷酸等的溶出率就越高，但是氨基酸等呈味物質的溶出是一個動態(tài)過程，當它達到一定時間后，基本呈動態(tài)平衡狀態(tài)［10］，故提取率及水解度將不再增加。為減小能量消耗，選擇20min 為最佳超聲波時間。

圖5 超聲時間對香菇呈味物質提取效果的影響Fig.5 Effect of ultrasonic time on flavor substances extraction from lentinus edodes

2.3 超聲波法提取香菇呈味物質的工藝優(yōu)化

正交實驗結果如表2 所示，經極差分析，各因素對香菇蛋白水解度產生影響的重要性依次為C ＞A＞D ＞B;經表3 方差分析，因素C、A、D 對蛋白水解度影響顯著。根據(jù)正交實驗結果，最終確定超聲波法提取香菇呈味物質(以氨基酸態(tài)氮計)的最優(yōu)工藝參數(shù)為C2A2D2B1，即超聲波功率為400W，料水比為1∶20，超聲時間為20min，香菇粒徑為80 目。在最佳條件下進行驗證實驗，由驗證實驗得出香菇蛋白水解度為27.48%。

表2 正交實驗結果表Table 2 Results of orthogonal test

表3 蛋白水解度方差分析結果Table 3 Variance analysis of the degree of hydrolysis of protein

3 結論

通過加熱、均質、超聲波、微波四種不同方法對香菇呈味物質(以氨基酸態(tài)氮計)的提取實驗比較可知，采用超聲波法提取效果最好，蛋白水解度最高，其次為微波處理，加熱浸提和均質處理效果較差。研究表明，超聲波功率、料水比、超聲時間、香菇粉末粒徑對提取效果均有影響，各影響因素對香菇蛋白水解度的顯著性影響順序為超聲波功率＞料水比＞超聲時間＞香菇粉末粒徑。通過單因素和正交實驗，確定了超聲波法提取香菇中呈味物質的最佳工藝條件為:在超聲波功率為400W，料水比為1∶20，超聲時間為20min，香菇粉末粒徑為80 目的條件下進行提取，香菇蛋白水解度可達到27.48%。

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