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(中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院,北京 100083)

食用菌是一類高蛋白低脂肪的健康食品,除了含有豐富的營養(yǎng)成分外,還具有較高的藥用功效,因此,世界上很多國家將其列為21世紀(jì)人類的保健食品之一[1]。我國的云南、福建、四川等地有著豐富的食用菌資源,其中云南是食用菌品種和產(chǎn)量最多的地區(qū)之一。當(dāng)?shù)刈畛雒氖秤镁桥８尉碗u樅菌,這兩種菌菇肉質(zhì)脆嫩,味道鮮美,具有很高藥用和食用價值,是我國出口創(chuàng)匯的重要菌類產(chǎn)品,遠(yuǎn)銷日本、韓國等國際市場[2-3]。

新鮮菌菇因呼吸作用強和含水量高而難以保鮮,干菌菇是食用菌銷售的主要方式之一[4]。食用菌干燥過程中常用方法有熱風(fēng)干燥、微波干燥和真空冷凍干燥等[5]。熱風(fēng)干燥法成本低、產(chǎn)量大,但在干燥的過程中傳熱速度較慢,對溫度的控制要求也較高[6];微波干燥的特點是內(nèi)外同時加熱,并且微波干燥的熱源為含水物料本身,物料的內(nèi)部溫度高于外部溫度,因此干燥過程中的水分?jǐn)U散方向與溫度梯度方向相同,改善了熱擴(kuò)散和質(zhì)擴(kuò)散的問題,大大提高了干燥效率[7-8];真空冷凍干燥是將需干燥的物料在低溫下先行凍結(jié)至其共熔點以下,使物料中的水分變成固態(tài)的冰,然后在適當(dāng)?shù)恼婵窄h(huán)境下,使物料內(nèi)部水分的沸點降低,通過加熱,使冰直接升華為水蒸氣而除去,從而獲得干燥的制品,真空冷凍干燥水分遷移速度快,干燥速度遠(yuǎn)高于其他干燥方法,產(chǎn)品的色變很小,產(chǎn)品酥脆,易復(fù)水[9]。目前,國內(nèi)外對牛肝菌和雞樅菌的研究主要集中在營養(yǎng)成分分析等方面,而有關(guān)其干燥方法的研究報道甚少。

本試驗以牛肝菌和雞樅菌為原料,采用微波-熱風(fēng)聯(lián)合干燥(MHD)、熱風(fēng)干燥(HAD)和真空冷凍干燥(VFD)3種方法對菌菇分別進(jìn)行干燥處理,測定白牛肝菌和雞樅菌干燥后的色澤、復(fù)水率、質(zhì)構(gòu)特性及微觀結(jié)構(gòu)等品質(zhì)特性,為牛肝菌和雞樅菌干燥方法的選擇和品質(zhì)的提高提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

白牛肝菌、雞樅菌 食品級,云南大理洱源果品農(nóng)特經(jīng)營有限公司。

DHG-9070A型電熱熱風(fēng)干燥箱 上海一恒科學(xué)儀器有限公司;LG-0.2型真空冷凍干燥設(shè)備 中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院;WB6E型熱風(fēng)微波流態(tài)化干燥試驗平臺 中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院與南京凱樂電器微波設(shè)備有限公司聯(lián)合研制;CR-300型精密色差計 日本MINOLTA公司;TA-XT2i型質(zhì)構(gòu)分析儀 美國FTC公司;SU8000型掃描電子顯微鏡 日本日立公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 菌菇的干燥 挑選塊型良好,每塊體積約為5 cm×5 cm×1 cm,質(zhì)量為5～10 g的菌菇,兩種菌菇各稱取3份,每份100 g。分別用適量清水清洗,取出瀝水,瀝水后菌菇的初始水分含量為15%±1%。按以下3種方法進(jìn)行干燥處理,至物料水分含量降至8%止。

1.2.1.1 MHD法 將瀝水后的菌菇單層均勻平鋪于熱風(fēng)-微波流態(tài)化干燥設(shè)備的物料盤中,設(shè)置微波功率為600 W,熱風(fēng)功率為4 kW,振動頻率為40 Hz進(jìn)行干燥。每隔10 min取出菌菇、稱重,至水分含量達(dá)到要求。

1.2.1.2 HAD法 將瀝水后的菌菇單層均勻平鋪于鼓風(fēng)干燥箱的物料盤中,設(shè)置溫度50 ℃,每隔一定時間取出菌菇、稱重,至水分含量達(dá)到要求。

1.2.1.3 VFD法 將瀝水后的菌菇原料均勻平鋪于真空冷凍干燥設(shè)備的物料盤中,將溫度探頭插入菌菇中心,在-20 ℃冰箱中預(yù)凍4 h,將物料盤置于凍干倉中,設(shè)置真空冷凍干燥設(shè)備的冷阱溫度為-40 ℃,真空度為60 Pa,最大加熱板溫度為60 ℃。

1.2.2 指標(biāo)測定

1.2.2.1 菌菇水分含量的測定 采用GB 5009.3-2010《食品中水分的測定》。

1.2.2.2 色澤測定 分別取經(jīng)MHD、HAD、VFD干燥后的白牛肝菌、雞樅菌,用色差儀測其L*值、a*值、b*值,每種樣品取5個,測定取平均值。其中L*值(Lightness,亮度)為明度指數(shù),變化范圍從0到100,L*=0表示黑色,L*=100表示白色,L*值越大越偏白,越小越偏黑;a*、b*值為彩度指數(shù),a*值(Redness)表示紅(+)/綠(-),a*值越大越偏紅,越小越偏綠;b*值(Yellowness)表示黃(+)/藍(lán)(-),b*越大越偏黃,越小越偏藍(lán)[10-11]。

1.2.2.3 復(fù)水率測定 分別取經(jīng)MHD、HAD、VFD干燥后塊型良好的白牛肝菌、雞樅菌樣品,稱重,質(zhì)量記為G1。在250 mL燒杯中加入85 mL沸水,將已稱重的樣品置于燒杯中,每隔0.5 min將樣品取出,用紙吸干表面水分,稱重,質(zhì)量記為G2,共記錄4 min。平行實驗3次,復(fù)水比記為R。

式中:G1-試樣復(fù)水前的質(zhì)量,g;G2-試樣復(fù)水后的質(zhì)量,g。

1.2.2.4 質(zhì)構(gòu)特性測定 用質(zhì)構(gòu)儀測定干燥后菌菇樣品的質(zhì)構(gòu)特性。分別取大小形狀比較相近的至少3個經(jīng)MHD、HAD、VFD干燥后的白牛肝菌、雞樅菌樣品進(jìn)行質(zhì)構(gòu)測定。質(zhì)構(gòu)測定的參數(shù)設(shè)置為:觸發(fā)力:0.5 N;測前速度:1 mm/s;測試速度:60 mm/min;測后速度:5 mm/s,變形程度:30%。采用 P3/5圓柱形探頭測定菌菇的全質(zhì)構(gòu)。

1.2.2.5 微觀結(jié)構(gòu)觀察 用掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscopy,SEM)掃描觀察干燥后菌菇樣品的組織結(jié)構(gòu)。取經(jīng)MHD、HAD、VFD干燥后的白牛肝菌、雞樅菌樣品,剪成適合大小,噴金鍍膜處理,在放大500倍下進(jìn)行觀察,比較微觀結(jié)構(gòu)的差異。

1.3 數(shù)據(jù)處理

實驗結(jié)果均由3次平行實驗獲得。數(shù)據(jù)統(tǒng)計和處理采用SPSS 18.0和Microsoft Office、Excel 2010軟件,實驗結(jié)果作圖采用Origin 8.5軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 干燥方法對菌菇色澤的影響

經(jīng)MHD、HAD、VFD干燥后的白牛肝菌、雞樅菌樣品的L*、a*、b*值如表1所示。由表1可知,白牛肝菌的L*值變化為:MHD>VFD>HAD,但MHD和VFD的L*值無顯著性差異。雞樅菌的L*值變化為:VFD>MHD>HAD,差異顯著(p<0.05),VFD的L*值與HAD的L*值相比增加10.1%。總體來看,熱風(fēng)干燥產(chǎn)品的白度值最低,微波熱風(fēng)聯(lián)合干燥和真空冷凍干燥產(chǎn)品的亮度較好,白度值較高。這是由于干燥過程中的微波、溫度和真空度都會影響樣品的品質(zhì),微波使分子內(nèi)部的水分子摩擦產(chǎn)熱,一定的溫度可以讓樣品內(nèi)部發(fā)生一系列的物理、化學(xué)變化,并在色澤上發(fā)生改變,真空度可以抑制有氧氣參加的氧化反應(yīng),都會在不同程度上影響樣品的色澤[12]。因此,微波熱風(fēng)聯(lián)合干燥和真空冷凍干燥產(chǎn)品的亮度優(yōu)于熱風(fēng)干燥產(chǎn)品。這與張樂等[13]的結(jié)果一致。不同方法干燥后,菌菇的a*值和b*值均為正值,說明其色澤偏向于紅黃色,白牛肝菌和雞樅菌的b*值變化均為MHD>VFD>HAD?？傮w來看,真空冷凍干燥和微波熱風(fēng)聯(lián)合干燥法的產(chǎn)品色澤優(yōu)于熱風(fēng)干燥。

表1 不同干燥方法對菌菇色澤的影響Table 1 Effects of different drying methods on the color of fungi

2.2 干燥方法對菌菇復(fù)水率的影響

干制菌菇復(fù)水速率直接影響到菌菇食用時的口感和品質(zhì)。白牛肝菌和雞樅菌在不同干燥方法下復(fù)水速率的結(jié)果如圖1、圖2所示?？梢钥闯?經(jīng)MHD、HAD、VFD干燥的白牛肝菌、雞樅菌樣品的復(fù)水速率變化規(guī)律相似,在相同的復(fù)水時間下,真空冷凍干燥樣品的復(fù)水比最高,同時,在0～1 min時間段樣品的復(fù)水速率最快,尤其是真空冷凍干燥的樣品,在此段時間內(nèi)快速吸收水分,0.5 min后復(fù)水速率趨于穩(wěn)定。4 min時,VFD干燥的白牛肝菌和雞樅菌樣品的復(fù)水比分別是HAD干燥的相同樣品的1.66、1.29倍。復(fù)水性與物料的組織結(jié)構(gòu)息息相關(guān),疏松多孔的組織結(jié)構(gòu),復(fù)水性好；致密的結(jié)構(gòu),復(fù)水性差。不同干燥方法物料組織結(jié)構(gòu)的收縮程度不一樣,因此復(fù)水性存在差異[14]。由于真空冷凍干燥是水直接升華變成水蒸氣,使樣品呈疏松多孔的結(jié)構(gòu),負(fù)壓的干燥環(huán)境對菌菇細(xì)胞破壞程度小,干燥后樣品更易包含水分。因此,真空冷凍干燥樣品的復(fù)水性遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于微波熱風(fēng)聯(lián)合干燥和熱風(fēng)干燥,微波熱風(fēng)聯(lián)合干燥樣品的復(fù)水性稍微優(yōu)于熱風(fēng)干燥,差異很小。陳曉麟等[15]研究了熱風(fēng)干燥、微波干燥、真空冷凍干燥對香菇復(fù)水性的影響,干燥后復(fù)水性真空冷凍干燥>微波干燥>熱風(fēng)干燥,與本文的研究結(jié)果一致。從菌菇品種來看,雞樅菌的復(fù)水性優(yōu)于白牛肝菌,這與雞樅菌本身疏松的組織結(jié)構(gòu)有關(guān)。

圖1 不同干燥方法對白牛肝菌復(fù)水率的影響Fig.1 Rehydration rates of Boletus albusfor different drying methods

圖2 不同干燥方法對雞樅菌復(fù)水速率的影響Fig.2 Rehydration rates of Termitomyces albuminosusfor different drying methods

2.3 干燥方法對菌菇質(zhì)構(gòu)特性的影響

經(jīng)MHD、HAD、VFD干燥后的白牛肝菌、雞樅菌樣品的硬度(Hardness)、內(nèi)聚力(Cohesiveness)、彈性(Springiness)、咀嚼性(Chewiness)如表2所示。硬度可以表示樣品達(dá)到一定形變時所必須的力,感官上可以表示為牙咬斷樣品所需用的力。內(nèi)聚力表示樣品結(jié)構(gòu)內(nèi)部健力,彈性則是去除變形力恢復(fù)到變形前的條件下速率,咀嚼性表示將固體的樣品咀嚼成吞咽時狀態(tài)所需的能量。從表2可以看出,不同干燥方法下兩種菌菇的硬度、彈性、咀嚼性呈同樣的變化規(guī)律,HAD>MHD>VFD,尤其是硬度和咀嚼性,真空冷凍干燥法遠(yuǎn)小于熱風(fēng)干燥和微波熱風(fēng)聯(lián)合干燥。這是由于硬度和咀嚼性主要取決于菌菇的組織結(jié)構(gòu),如多孔性、收縮性和體積密度。熱風(fēng)干燥法的干燥時間長,菌菇內(nèi)外的水分遷移速率不均勻,干燥過程中表面硬化現(xiàn)象嚴(yán)重,微波熱風(fēng)聯(lián)合干燥法中的微波處理,同樣也會對菌菇的細(xì)胞組織有所損傷,組織液、無機(jī)鹽等在干燥過程中向表面遷移,形成表面硬化,真空冷凍干燥干燥法的負(fù)壓狀態(tài)使菌菇輕微膨脹,冷凍干燥過程中水分直接升華,形成較大的孔隙,因此硬度和咀嚼性遠(yuǎn)小于熱風(fēng)干燥和微波熱風(fēng)聯(lián)合干燥。

表2 不同干燥方法對菌菇的質(zhì)構(gòu)的影響Table 2 Texture parameters of fungi for different drying methods

2.4 干燥方法對菌菇微觀結(jié)構(gòu)的影響

經(jīng)MHD、HAD、VFD干燥后的白牛肝菌、雞樅菌樣品的SEM顯微結(jié)構(gòu)如圖3所示?？梢钥闯?3種干燥方式下的菌菇的微觀結(jié)構(gòu)有明顯的差異,微波熱風(fēng)聯(lián)合干燥和真空冷凍干燥的菌菇截面呈多孔狀的蜂窩網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),細(xì)胞結(jié)構(gòu)破壞不明顯。而熱風(fēng)干燥菌菇的多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不明顯,細(xì)胞結(jié)構(gòu)有明顯的皺縮現(xiàn)象。這也是熱風(fēng)干燥產(chǎn)品復(fù)水性差,硬度和咀嚼性顯著高于微波熱風(fēng)聯(lián)合干燥和真空冷凍干燥產(chǎn)品的原因。這一結(jié)果與韓清華等[16]微波真空干燥和熱風(fēng)干燥蘋果片的微觀結(jié)構(gòu)的結(jié)果相似。與真空冷凍干燥樣品的組織結(jié)構(gòu)均勻相比,微波熱風(fēng)聯(lián)合干燥樣品的組織結(jié)構(gòu)雖呈現(xiàn)蜂窩狀,但結(jié)構(gòu)不規(guī)則,這可能是因為微波通過極性的水分子電磁振蕩作用產(chǎn)生熱量來干燥樣品,菌菇內(nèi)水分分布不均勻,致使電磁能量不均勻,產(chǎn)生孔狀結(jié)構(gòu)不均勻現(xiàn)象。同時,可以在圖3中看到,與牛肝菌結(jié)構(gòu)相比,雞樅菌的多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更好,推測其可能是雞樅菌的復(fù)水性優(yōu)于白牛肝菌的原因。

圖3 不同干燥方法下四種菌菇的微觀結(jié)構(gòu)(500×)Fig.3 Microstructure of four kinds of fungi for different drying methods(500×)注:A1～A3分別為白牛肝菌MHD、HAD及VFD;B1～B3分別為雞樅菌MHD、HAD、VFD。

3 結(jié)論

采用MHD、HAD、VFD干燥方法干燥后,菌菇品質(zhì)特性差異明顯,真空-冷凍干燥和微波熱風(fēng)聯(lián)合干燥法的色澤優(yōu)于熱風(fēng)干燥;真空冷凍干燥法的復(fù)水性優(yōu)于微波-熱風(fēng)聯(lián)合干燥和熱風(fēng)干燥,熱風(fēng)干燥后菌菇復(fù)水性最差,且3種方法干燥后,雞樅菌的復(fù)水性均優(yōu)于白牛肝菌;在菌菇硬度和咀嚼性上,真空冷凍干燥法小于熱風(fēng)干燥和微波-熱風(fēng)聯(lián)合干燥,硬度、彈性、咀嚼性3種方法變化規(guī)律相同,均為HAD>MHD>VAD;MHD干燥和VFD的菌菇截面呈多孔狀結(jié)構(gòu),VFD干燥菌菇的組織結(jié)構(gòu)均勻,MHD干燥菌菇的結(jié)構(gòu)稍不均勻,HAD干燥菌菇的多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不明顯,印證了VFD干燥產(chǎn)品復(fù)水性最好,HAD產(chǎn)品的硬度和咀嚼性最高的結(jié)果。綜合菌菇色澤、復(fù)水性、質(zhì)構(gòu)特性、微觀結(jié)構(gòu)的結(jié)果考慮,白牛肝菌和雞樅菌的干燥方法首選VFD干燥,其次為MHD干燥,不宜選擇HAD干燥。