李國(guó)鵬 謝煥雄 王嘉麟

摘要：為了完善雞腿菇熱風(fēng)干燥工藝，提高雞腿菇熱風(fēng)干燥產(chǎn)品品質(zhì)，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)2×5復(fù)因子試驗(yàn)，研究漂燙方式和漂燙時(shí)間對(duì)雞腿菇干燥產(chǎn)品復(fù)水比和色差的影響，在最佳漂燙預(yù)處理工藝下研究雞腿菇熱風(fēng)干燥特性。結(jié)果表明，雞腿菇通過100 ℃水蒸氣漂燙15 s后進(jìn)行熱風(fēng)干燥，可使干燥產(chǎn)品有最大復(fù)水比和最小色差，Logarithmic模型對(duì)干燥過程的擬合程度最高，有最大R2（0.997 0），最小χ2（0.000 359 8）、RMSE（0.015 87），在熱風(fēng)溫度為55 ℃、熱風(fēng)風(fēng)速為1.35 m/s、切片厚度為4 mm的干燥工藝下，模型方程為MR=0.969 1e-0.039 3t+0.026 6。計(jì)算得出，在本試驗(yàn)條件下雞腿菇熱風(fēng)干燥有效水分?jǐn)U散系數(shù)D=5.19×10-10 m2/s。研究結(jié)果可為雞腿菇熱風(fēng)干燥工藝條件控制提供參考。

關(guān)鍵詞：雞腿菇;熱風(fēng)干燥;漂燙預(yù)處理;干燥品質(zhì);干燥特性

中圖分類號(hào)：TS255.36 ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A ?文章編號(hào)：1002-1302（2019）14-0213-04

雞腿菇（Coprinus comatus），別稱毛頭鬼傘，含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪、礦物質(zhì)和維生素等營(yíng)養(yǎng)成分以及能提高機(jī)體免疫力、具有調(diào)節(jié)血糖作用的雞腿菇多糖，其產(chǎn)量在我國(guó)食用菌品種中位居前6[1-2]。成熟后的雞腿菇子實(shí)體濕基含水率在90%左右，常溫下放置2～3 d就會(huì)出現(xiàn)自溶、褐變等現(xiàn)象[3]。熱風(fēng)干燥可將雞腿菇濕基含水率降低到11.5%以下，不僅能最大限度地保留新鮮雞腿菇的營(yíng)養(yǎng)成分和風(fēng)味，還能降低其水活度，抑制微生物生長(zhǎng)，延長(zhǎng)貯藏期[4]。預(yù)處理是物料干燥前的重要工藝，對(duì)保持干制品的原有色澤、提高干制品的品質(zhì)至關(guān)重要[5]。漂燙處理是果蔬干燥常用的預(yù)處理方式之一，適度漂燙可以在抑制物料中促褐變酶活性的同時(shí)改善干燥產(chǎn)品的質(zhì)地、風(fēng)味，提高產(chǎn)品質(zhì)量。已有學(xué)者研究了漂燙預(yù)處理對(duì)杏鮑菇、蘋果、哈密瓜、馬鈴薯等物料干燥品質(zhì)的影響[4-8]，而關(guān)于漂燙預(yù)處理對(duì)雞腿菇熱風(fēng)干燥產(chǎn)品品質(zhì)影響的研究尚未見報(bào)道。本研究采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)2×5復(fù)因子試驗(yàn)[9]，設(shè)置3次區(qū)組重復(fù)，以雞腿菇熱風(fēng)干燥后產(chǎn)品的復(fù)水比、色差為考察指標(biāo)，以漂燙方式（100 ℃熱水漂燙、100 ℃水蒸氣漂燙）和漂燙時(shí)間（60、45、30、15、0 s）為主要試驗(yàn)因子，研究漂燙預(yù)處理方式對(duì)雞腿菇熱風(fēng)干燥產(chǎn)品品質(zhì)的影響，尋找最佳漂燙預(yù)處理工藝，研究最佳漂燙預(yù)處理下的雞腿菇熱風(fēng)干燥特性，建立熱風(fēng)干燥數(shù)學(xué)模型，求出雞腿菇熱風(fēng)干燥有效水分?jǐn)U散系數(shù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗(yàn)材料 新鮮雞腿菇購買于徐州一夜茸農(nóng)場(chǎng)，從中挑選顏色潔白且大小基本一致的無損傷雞腿菇作為試驗(yàn)原料。

1.1.2 試驗(yàn)儀器 CM-5分光測(cè)色計(jì)，購自柯尼卡美能達(dá)（中國(guó)）投資有限公司;上海良平JY5002電子天平，購自上海良平儀器儀表有限公司;KETT FD-720紅外水分儀，購自株式會(huì)社KETT科學(xué)研究所;HH數(shù)顯恒溫水浴鍋，購自常州市金壇友聯(lián)儀器研究所。

1.1.3 試驗(yàn)裝置 本試驗(yàn)采用的熱風(fēng)干燥試驗(yàn)裝置由農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究獨(dú)立研制。

1.2 試驗(yàn)方法

用清水將雞腿菇清洗干凈，瀝干水分后沿生長(zhǎng)方向均勻切片，切片厚度為4 mm，要求表面平整，如圖1所示。

1.2.1 色差測(cè)定 色差表示樣本與參考標(biāo)準(zhǔn)之間的顏色差異，雞腿菇干制品與新鮮雞腿菇的色差值越大，表示顏色差異越大，褐變?cè)絿?yán)重，因此雞腿菇干燥產(chǎn)品要求其色差值越小越好。L*a*b*是常用的色坐標(biāo)之一，L*表示明暗度，L*=100表示白色，L*=0表示黑色;a*表示紅綠色;b*表示黃藍(lán)色。用2點(diǎn)顏色在色空間中的距離大小（ΔE*ab）表示色差[10-12]，計(jì)算公式如下：

ΔE*ab=（ΔL*）2+（Δa*）2+（Δb*）2。

式中：ΔL*、Δa*、Δb*分別為所測(cè)樣本與標(biāo)準(zhǔn)的L*、a*、b*值之差。

本試驗(yàn)以新鮮雞腿菇的L*、a*、b*值為參考標(biāo)準(zhǔn)。由于不同的光源會(huì)使顏色看起來不一樣，選用國(guó)際照明委員會(huì)（CIE）規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)光源D65進(jìn)行測(cè)量。為保證測(cè)量的均勻性與準(zhǔn)確性，每個(gè)處理組隨機(jī)抽取3份樣品，測(cè)量時(shí)每份樣品剪成小片狀（圖2），去除粉末避免干擾，用顆粒物料的測(cè)量方式進(jìn)行測(cè)量，1次測(cè)量結(jié)束后將被測(cè)樣品倒出，混合均勻后裝入測(cè)量容器再次進(jìn)行測(cè)量，每份樣品重復(fù)測(cè)量10次，每個(gè)處理組總共測(cè)量30次，求其測(cè)量結(jié)果的平均值即為處理組雞腿菇干制品的最終L*、a*、b*值。

1.2.2 復(fù)水比測(cè)定 復(fù)水比的大小反映干制品的復(fù)水能力，復(fù)水比越大復(fù)水能力越強(qiáng)，反之，越弱。用干制品進(jìn)行復(fù)水操作前后的質(zhì)量之比表示復(fù)水比，計(jì)算公式如下：

R=mt/m0。

式中：R表示復(fù)水比;mt表示干制品進(jìn)行復(fù)水操作一段時(shí)間后的質(zhì)量，g;m0表示復(fù)水前干制品的質(zhì)量，g。為減小測(cè)量誤差，從每個(gè)處理組干制品中隨機(jī)抽取3份樣品進(jìn)行測(cè)量，求其平均值即為該處理組雞腿菇干制品的復(fù)水比。

步驟如下：將裝有適量蒸餾水的燒杯放入40 ℃恒溫水浴箱中，待燒杯中蒸餾水溫度與水浴箱中溫度一致時(shí)，將稱量后的樣品放入燒杯中浸泡30 min，取出瀝干，用吸水紙吸干表面水分，再次稱量，2次稱量結(jié)果之比即為復(fù)水比[13-14]。

1.2.3 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì) 試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每個(gè)處理組設(shè)3次重復(fù)。T0處理組為空白對(duì)照，即不經(jīng)過熱水漂燙和水蒸氣漂燙，其他處理?xiàng)l件相同。試驗(yàn)方案見表1。

1.2.4 雞腿菇熱風(fēng)干燥 對(duì)雞腿菇切片進(jìn)行熱風(fēng)干燥，設(shè)置熱風(fēng)風(fēng)速為1.35 m/s，熱風(fēng)溫度為55 ℃，從表1中隨機(jī)抽取處理組分別在早、中、晚進(jìn)行干燥試驗(yàn)，即為3次區(qū)組重復(fù)。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)與計(jì)分析

用SAS 9.4對(duì)復(fù)因子試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析以及回歸擬合，采用新復(fù)極差法（鄧肯q檢驗(yàn)）進(jìn)行多重比較[15]，研究不同處理及其交互作用對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)的影響。

2 結(jié)果與分析

熱風(fēng)干燥時(shí)設(shè)置熱風(fēng)風(fēng)速為1.35 m/s，熱風(fēng)溫度為 55 ℃。從表1中隨機(jī)抽取處理組進(jìn)行試驗(yàn)，分別在早、中、晚進(jìn)行干燥試驗(yàn)，即為3次區(qū)組重復(fù)，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

2.1 不同漂燙處理對(duì)雞腿菇干燥品質(zhì)的影響

2.1.1 不同漂燙處理對(duì)復(fù)水比的影響 選用交互響應(yīng)模型和SAS系統(tǒng)中的第三類平方和（Type Ⅲ）對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析[16]，結(jié)果如表3所示，可以看出，方差分析選用模型的F=306.83，P0.05），即雞腿菇熱風(fēng)干燥的開始時(shí)間對(duì)復(fù)水比無影響，因此可取3次區(qū)組重復(fù)的平均值作為最終復(fù)水比進(jìn)行研究分析。漂燙方式（X1）、漂燙時(shí)間（X2）等主因子對(duì)復(fù)水比的影響均極顯著（P<0.01）。

由圖3可知，隨著漂燙時(shí)間的增加，2種漂燙方式下的雞腿菇熱風(fēng)干燥產(chǎn)品復(fù)水比總體上均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，且在15 s處有最大值;在組合（V，T1）處理下有最大復(fù)水比，為3.806，即雞腿菇用100 ℃水蒸氣漂燙15 s后的熱風(fēng)干燥產(chǎn)品復(fù)水比最大;在相同的漂燙時(shí)間下，通過水蒸氣漂燙后的干制品復(fù)水比大于熱水漂燙。使用新復(fù)極差法（鄧肯q檢驗(yàn)，α=0.05）對(duì)單個(gè)處理進(jìn)行多重比較，結(jié)果如表4所示。從分組結(jié)果可知，因子X2的T3與T4水平間的差異不顯著，X2其他各水平間的差異均顯著。因子X1的2水平間差異顯著。

2.1.2 不同漂燙處理對(duì)色差的影響 運(yùn)用與“2.1.1”節(jié)相同方法對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析。由表5可知，方差分析選用模型的F=2 678.77，P<0.0001，表明模型極顯著（P0.05），同樣取3次區(qū)組重復(fù)的平均值作為最終色差進(jìn)行研究分析。漂燙方式（X1）、漂燙時(shí)間（X2）等主因子對(duì)色差影響均極顯著（P<0.01）。

由圖4可知，隨著漂燙時(shí)間的增加，2種漂燙方式下雞腿菇熱風(fēng)干燥產(chǎn)品的色差總體上均呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)，且均在15 s處出現(xiàn)最小值;在組合（V，T1）處理下有最小色差，14.701，即雞腿菇用100 ℃水蒸氣漂燙15 s后的熱風(fēng)干燥產(chǎn)品與新鮮雞腿菇的色差最小，褐變程度最低;在相同的漂燙時(shí)間下，通過水蒸氣漂燙處理后的雞腿菇在干燥后褐變程度相比熱水漂燙處理低。使用新復(fù)極差法對(duì)單個(gè)處理進(jìn)行多重比較，結(jié)果如表6所示。從分組結(jié)果可知，因子X1、X2各水平間均有顯著差異。

2.2 熱風(fēng)干燥特性研究

綜合上述分析，處理組合（V，T1）可使雞腿菇在干燥后有最大復(fù)水比的同時(shí)擁有最小色差，干燥產(chǎn)品如圖5所示，可認(rèn)為用100 ℃水蒸氣漂燙15 s為最佳漂燙預(yù)處理方式。應(yīng)用此漂燙方式，在相同干燥工藝條件下再次進(jìn)行熱風(fēng)干燥試驗(yàn)，研究該處理組合下雞腿菇熱風(fēng)干燥數(shù)學(xué)模型[17-18]。干燥過程中每隔30 min取樣測(cè)量1次，使用KETT FD-720紅外水分儀測(cè)定其濕基含水率，測(cè)量之前通過調(diào)節(jié)旋鈕將水分儀調(diào)至水平狀態(tài)，嚴(yán)格按照使用說明進(jìn)行操作，以確保含水率測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。從圖6可以看出，雞腿菇的濕基含水率在干燥開始初期下降較快，隨著干燥時(shí)間的延長(zhǎng)，其變化逐漸放緩，為降速干燥過程。這可能是因?yàn)樾迈r雞腿菇在干燥初期含水率較高，組織結(jié)構(gòu)比較松弛，內(nèi)部水分?jǐn)U散遷移阻力小，有利于雞腿菇內(nèi)部水分的蒸發(fā)，而隨著干燥的進(jìn)行，物料含水率逐漸降低，體積收縮增加了內(nèi)部水分?jǐn)U散的阻力，使得水分蒸發(fā)變慢，干燥速度放緩。

2.2.1 熱風(fēng)干燥數(shù)學(xué)模型 本雞腿菇熱風(fēng)干燥試驗(yàn)屬于薄層干燥，目前有多種模型可以用來模擬農(nóng)產(chǎn)品薄層干燥的過程，主要分為理論模型、半理論模型、經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃桶虢?jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蚚19-21]。本研究選用表7中的模型進(jìn)行擬合，選用決定系數(shù)（R2）、卡方（χ2）、均方根誤差（RMSE）來評(píng)價(jià)模型擬合好壞，R2越大，χ2和RMSE越小，表示模型擬合效果越好[13，17-18，22-23]，各模型擬合結(jié)果見表7。

干燥過程中雞腿菇的水分比計(jì)算公式如下：

MR=M-MeM0-M。

式中：M為任意時(shí)刻干基含水率，%;M0為物料初始干基含水率，%;Me為物料平衡時(shí)干基含水率，%。其中Me相對(duì)于M、M0很小，因此上式可簡(jiǎn)化為

MR=MM0。

從表7可以看出，Logarithmic模型R2=0.997 0，為3模型最大值，且χ2=0.000 359 8、RMSE=0.015 87，均為最小值，說明Logarithmic模型擬合程度最高，因此選擇Logarithmic模型作為雞腿菇在漂燙預(yù)處理組合（V，T1）下的熱風(fēng)干燥數(shù)學(xué)模型，在本試驗(yàn)條件下雞腿菇熱風(fēng)干燥水分比MR=0.969 1e-0.039 3t+0.026 6，擬合結(jié)果如圖7所示。

2.2.2 有效水分?jǐn)U散系數(shù) 菲克擴(kuò)散定理可以描述薄層干燥物料的降速干燥過程[24-25]，菲克擴(kuò)散定理推導(dǎo)式如下：

MR=8π2∑∞n=01（2n+1）2×exp-（2n+1）2π2Dt4L0。

式中：D為有效水分?jǐn)U散系數(shù)，m2/s;L0表示干燥物料厚度的1/2，m。上式可簡(jiǎn)化為

lnMR=ln8π2-π2Dt4L20。

表明有效擴(kuò)散系數(shù)D可以通過lnMR與干燥時(shí)間t曲線的斜率K求出，如下：

K=-π2D4L20。

對(duì)lnMR-t曲線進(jìn)行擬合，解得K=-0.000 32，求得雞腿菇在本試驗(yàn)條件下的有效水分?jǐn)U散系數(shù)D=5.19×10-10 m2/s。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，雞腿菇通過100 ℃水蒸氣漂燙15 s后進(jìn)行熱風(fēng)干燥，可使干燥品質(zhì)達(dá)到最佳，此時(shí)干制品復(fù)水比為3.806，色差為14.701。在此漂燙預(yù)處理工藝下，Logarithmic模型的擬合程度最高，有最大R2，為0.997 0，最小χ2、RMSE，0.000 359 8、0.015 87，在熱風(fēng)溫度為55 ℃、熱風(fēng)風(fēng)速為 1.35 m/s、切片厚度為4 mm的干燥工藝下，模型方程為MR=0.969 1e-0.039 3t+0.026 6。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算得出，在本試驗(yàn)條件下雞腿菇熱風(fēng)干燥有效水分?jǐn)U散系數(shù)D=5.19×10-10 m2/s。

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