陳健凱

(漳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 食品與生物工程系，福建 漳州 363000)

正交試驗(yàn)優(yōu)化香菇真空冷凍干燥工藝

陳健凱

(漳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 食品與生物工程系，福建 漳州 363000)

本試驗(yàn)以香菇為主要原料，采用真空冷凍干燥的方式對其進(jìn)行干燥處理，以香菇收縮率作為考核指標(biāo)，采用單因素和正交試驗(yàn)優(yōu)化香菇真空冷凍干燥工藝參數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果表明：香菇真空冷凍干燥最佳工藝參數(shù)為凍干室壓力80pa，加熱板溫度40℃，預(yù)凍速度4.0℃/min，裝料量6kg/m2，在此條件下，香菇收縮率達(dá)到72.69%，得到的香菇品質(zhì)較好，采用真空冷凍干燥的香菇與鮮香菇品質(zhì)接近，干燥效果好，能夠完全達(dá)到香菇干燥的要求。

香菇；凍干；真空；工藝優(yōu)化

香菇(Lentinulaedodes)富含氨基酸等重要的營養(yǎng)物質(zhì)[1-2]，鮮香菇味道鮮美，較嫩，但采摘后的鮮香菇儲存時(shí)間較短[3-4]，需要干燥增強(qiáng)香菇的儲藏特性。干燥方法有很多，如微波干燥、熱風(fēng)干燥，但在水分散失的過程中會導(dǎo)致香菇營養(yǎng)成分受到影響[5-6]，目前，真空冷凍干燥方法被食品行業(yè)廣泛應(yīng)用。凍干法即為將鮮物料進(jìn)行預(yù)凍，然后將物料中的水分直接從固態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，使物料中的水分散失[7-8]。物料采用凍干法干燥后，干品與鮮品非常接近，使得干物料品質(zhì)增強(qiáng)。本研究采用真空冷凍干燥法進(jìn)行干燥鮮香菇，使鮮香菇的營養(yǎng)成分得以保留，并應(yīng)用單因素和正交試驗(yàn)優(yōu)化凍干最佳工藝參數(shù)，為香菇冷凍干燥提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

香菇：古田縣盛耳食品有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

FD型真空凍干機(jī)：河?xùn)|區(qū)國宏機(jī)械設(shè)備有限公司；D1.6L3-E型冷凍箱：東莞市恒興廚房設(shè)備工程有限公司；TC200K型電子臺稱：廣州靖揚(yáng)儀器設(shè)備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

香菇→前處理→預(yù)冷凍→真空冷凍干燥→檢測→成品→真空包裝

1.3.2 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.2.1 凍干室壓力對香菇收縮率的影響

加熱板溫度40℃，預(yù)凍速度3.5℃/min，裝料量8kg/m2，考察凍干室壓力分別為60pa、70pa、80pa、90pa、100pa時(shí)對香菇收縮率的影響。

1.3.2.2 加熱板溫度對香菇收縮率的影響

凍干室壓力80pa，預(yù)凍速度3.5℃/min，裝料量8kg/m2，考察加熱板溫度分別為20℃、30℃、40℃、50℃、60℃時(shí)對香菇收縮率的影響。

1.3.2.3 預(yù)凍降溫速度對香菇收縮率的影響

凍干室壓力80pa，加熱板溫度40℃，裝料量8kg/m2，考察預(yù)凍速度分別為2.5℃/min、3.0℃/min、3.5℃/min、4.0℃/min、4.5℃/min時(shí)對香菇收縮率的影響。

1.3.2.4 裝料量對香菇收縮率的影響

凍干室壓力80pa，加熱板溫度40℃，預(yù)凍速度3.5℃/min，考察裝料量分別為4kg/m2、6kg/m2、8kg/m2、10kg/m2、12kg/m2時(shí)對香菇收縮率的影響。

1.3.3 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)單因素結(jié)果，采用L9(34)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，以香菇收縮率為評價(jià)指標(biāo)，優(yōu)化真空冷凍干燥香菇最佳工藝參數(shù)，正交試驗(yàn)因素水平如表1所示。

表1 L9(34)正交試驗(yàn)因素水平表

1.4 香菇體積收縮率的測定[9-10]

收縮率β=(V1-V2)/V1

V1表示鮮香菇體積；V2表示干燥后香菇體積。

1.5 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)處理采用平行試驗(yàn)，每組試驗(yàn)做3次平行試驗(yàn)，采用SPSS 16.0軟件進(jìn)行方差分析，結(jié)果表示采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差的形式[11-12]。

2 結(jié)果與分析

2.1 真空冷凍干燥香菇單因素試驗(yàn)

2.1.1 凍干室壓力對香菇收縮率的影響

根據(jù)圖1可知，當(dāng)凍干室壓力較低為60Pa時(shí)，香菇收縮率較低，為38.6%，達(dá)不到干燥的效果。當(dāng)凍干室壓力逐漸增大后，香菇收縮率逐漸升高，當(dāng)凍干室壓力達(dá)到80Pa時(shí)，香菇收縮率達(dá)到最高，為65%，而凍干室壓力過大后，香菇收縮率又逐漸下降，原因可能是香菇內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到壓力的影響而得到改變，因此，選擇凍干室壓力為70Pa、80Pa、90Pa為正交試驗(yàn)研究水平。

圖1 凍干室壓力對香菇收縮率的影響

圖2 加熱板溫度對香菇收縮率的影響

2.1.2 加熱板溫度對香菇收縮率的影響

根據(jù)圖2可知，當(dāng)加熱板溫度較低為20℃時(shí)，香菇收縮率較低，為41.5%，達(dá)不到干燥的效果，當(dāng)加熱板溫度逐漸增大后，香菇收縮率逐漸升高，當(dāng)加熱板溫度達(dá)到40℃時(shí)，香菇收縮率達(dá)到最高，為64.81%，而加熱板溫度過大后，香菇收縮率又逐漸下降，原因可能是香菇內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到溫度的影響而得到改變，因此，選擇加熱板溫度為30℃、40℃、50℃為正交試驗(yàn)研究水平。

2.1.3 預(yù)凍速度對香菇收縮率的影響

根據(jù)圖3可知，當(dāng)預(yù)凍速度較低為2.5℃/min時(shí)，香菇收縮率較低，為41.6%，達(dá)不到干燥的效果，當(dāng)預(yù)凍速度逐漸增大后，香菇收縮率逐漸升高，當(dāng)預(yù)凍速度達(dá)到3.5℃/min時(shí)，香菇收縮率達(dá)到最高，為64.68%，而預(yù)凍速度過大后，香菇收縮率又逐漸下降，原因可能是香菇內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到預(yù)凍速度的影響而得到改變，因此，選擇預(yù)凍速度為3.0℃/min、3.5℃/min、4.0℃/min為正交試驗(yàn)研究水平。

圖3 預(yù)凍速度對香菇收縮率的影響

圖4 裝料量對香菇收縮率的影響

2.1.4 裝料量對香菇收縮率的影響

根據(jù)圖4可知，當(dāng)裝料量較低為4kg/m2時(shí)，香菇收縮率較低，為47.5%，達(dá)不到干燥的效果，當(dāng)裝料量逐漸增大后，香菇收縮率逐漸升高，當(dāng)裝料量達(dá)到8kg/m2時(shí)，香菇收縮率達(dá)到最高，為65.1%，而裝料量過大后，香菇收縮率又逐漸下降，原因可能是香菇內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到裝料量的影響而得到改變，因此，選擇裝料量為6kg/m2、8kg/m2、10kg/m2為正交試驗(yàn)研究水平。

2.2 真空冷凍干燥香菇正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

真空冷凍干燥香菇正交試驗(yàn)結(jié)果見表2，利用軟件SPSS16.0對正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表3。

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果

注：結(jié)果表示為4個(gè)平行樣的平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。

表3 正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析

注： ** 表示在α=0.01水平上極顯著。

由表2可知，四個(gè)因素對真空冷凍干燥香菇收縮率影響程度由大到小為A>C>B>D，即凍干室壓力最大，其次為預(yù)凍速度，再次是加熱板溫度，影響最小的是裝料量。通過極差分析可知最優(yōu)干燥參數(shù)為A2B2C3D1，和5號試驗(yàn)相同，經(jīng)試驗(yàn)證明該條件下香菇干燥收縮率最好，品質(zhì)最佳。通過方差分析可得，四個(gè)因素對真空冷凍干燥香菇收縮率均極顯著。因此確定干燥工藝的最優(yōu)參數(shù)為A2B2C3D1，即凍干室壓力80pa，加熱板溫度40℃，預(yù)凍速度4.0℃/min，裝料量6kg/m2，在此條件下，香菇收縮率可到72.69%。

3 結(jié)語

以香菇為原料，采用真空冷凍干燥的方式對其進(jìn)行干燥處理，以香菇收縮率為考核指標(biāo)，采用單因素和正交試驗(yàn)優(yōu)化香菇真空冷凍干燥工藝參數(shù)。結(jié)果表明：香菇真空冷凍干燥最佳工藝參數(shù)為凍干室壓力80pa，加熱板溫度40℃，預(yù)凍速度4.0℃/min，裝料量6kg/m2，在此條件下，香菇收縮率達(dá)到72.69%，得到的香菇品質(zhì)較好。對真空冷凍干燥香菇收縮率影響程度最大的為凍干室壓力，其次為預(yù)凍速度，再次是加熱板溫度，影響最小的是裝料量。

[1] 高永欣,胡秋輝,楊文建,等. 香菇餅干加工工藝優(yōu)化與特征香氣成分分析[J]. 食品科學(xué),2013(8):58-63.

[2] 安晶晶,王成濤,劉國榮,等. 鮮香菇與干香菇揮發(fā)性風(fēng)味成分的GC-MS分析[J].食品工業(yè)科技,2012(14):68-71.

[3] 李二虎,馮佳潔,許燦,等. 基于電子舌技術(shù)檢測商業(yè)果汁中脂環(huán)酸芽孢桿菌[J].食品科學(xué),2014(22):141-145.

[4] 蘇倩倩,陳貴堂,裴斐,等. 不同干燥方式對香菇品質(zhì)及甲醛含量的影響[J]. 食品科學(xué),2015(17):33-38.

[5] 李怡彬,孔智偉,陳君琛,等.鹵制香菇熱風(fēng)干燥特性及其數(shù)學(xué)模型[J]. 中國食品學(xué)報(bào),2012(10):102-106.

[6] 王洪彩. 香菇中短波紅外干燥及其聯(lián)合干燥研究[D].無錫：江南大學(xué),2014.

[7] 聶林林. 香菇熱泵除濕干燥技術(shù)的研究[D].鄭州：河南工業(yè)大學(xué),2015.

[8] 陳慧嬋,裴斐,楊文建,等. 金針菇、香菇和蛹蟲草對小鼠體內(nèi)抗氧化酶活性的影響[J]. 食品科學(xué),2014(1):219-223.

[9] 楊銘鐸,龍志芳,李健. 香菇風(fēng)味成分的研究[J]. 食品科學(xué),2006(5):223-226.

[10] 劉寧,李健. 香菇多糖的提取工藝比較[J]. 食品科學(xué),2007(9):199-202.

[11] 黃姬俊. 香菇微波真空干燥技術(shù)的研究[D].福州：福建農(nóng)林大學(xué),2010.

[12] 王晴華. 雙孢菇功能飲料工藝及特性研究[D].天津：天津科技大學(xué),2009.

責(zé)任編輯：程艷艷

Optimization of Vacuum Freeze-drying Process forLentinusEdodesby Orthogonal Test

CHEN Jiankai

(Department of Food and Biological Engineering, Zhangzhou Institute of Technology, Zhangzhou 363000, China)

TakingLentinulaedodesas the main material, this experiment makes a drying treatment by vacuum freeze-drying, in which the shrinkage is acted as an examination index and the single factor and orthogonal test are used to optimize its vacuum freeze-drying process parameters. The results show that the optimal parameters of vacuum freeze-drying are as follows: freeze-drying chamber pressure is 80pa, heating plate temperature is 40℃, pre-freezing speed is 4.0℃/min and amount of material loading is 6kg/m2. The shrinkage rate ofLentinulaedodesreaches 72.69 %, the quality ofLentinulaedodesis better, the quality of vacuum freeze-driedLentinulaedodesis close to that of freshLentinulaedodes. This method with good drying effect can fully meet the requirements of dryingLentinulaedodes.

Lentinulaedodes; freeze-drying; vacuum; process optimization

2016-11-22

福建省教育廳科技項(xiàng)目(JB10236)

陳健凱(1969-)，女，廣東潮陽人，副教授，碩士，主要從事現(xiàn)代農(nóng)產(chǎn)品加工技術(shù)方面研究。

TS255.3

A

1009-3907(2017)02-0028-04