混合菌株发酵香菇下脚料调味品的研制

贺羽，李慧，王帅*

(1.徐州工程学院 食品(生物)工程学院，江苏 徐州 221018；2.徐州工程学院江苏省食品资源开发与质量安全重点建设实验室，江苏 徐州 221018)

香菇又名花菇、冬菇，属于担子菌纲、伞菌目、香菇属，是世界上第二大食用菌[1]。香菇营养丰富，富含维生素B群、维生素D、铁、钾等元素，同时还具有十分高的药用价值，能够预防冠心病、肥胖症、软骨症等多种疾病[2]。因此香菇作为营养与美味并存的食物，开始频繁地出现在人们的餐桌上，食品产业也利用香菇开发并加工成各种各样的食品。在这个加工过程中会有大量的副产物产出，即香菇脚。香菇脚约占整体的1/4，由于菇柄纤维化，不易咀嚼，每年都会有大量香菇脚被废弃，少部分用作产品开发。但是香菇脚含有大量膳食纤维，对促进消化吸收和益脾胃有很好的效果。因此，对香菇脚的综合开发利用毫无疑问是提高香菇整体经济效益的一种途径[3]。

随着经济水平的不断提高，人们的物质生活水平也在提高，但是生活的节奏也越来越快，因此人们的烹饪时间越来越少，不仅推动了快餐行业的迅速发展，同时也加速了休闲即食食品以不同口味、形式、包装等的研发。由于食品生产的现代化和自动化程度越来越高，加工过程中的副产物也越来越多，如扇贝裙边，碎米，稻壳等，因此如何综合利用这些副产物是人们提高食品经济效益的有效手段[4]。

本课题以香菇加工过程中的副产物香菇脚为研究对象，对其进行加工从而制成具有香菇风味的脆片，然后进行复合菌株发酵，赋予其益生功能，粉碎后作为一种新型天然的乳酸菌发酵提鲜调味品，具有天然安全和口味多样的特点。因此本试验需要通过单因素试验和响应面试验设计，运用方差分析和响应面优化寻找工艺中的最佳参数，并且在试验过程中优化部分工艺流程提高效率，从而得到最佳的发酵香菇粉调味品[5]。

1 原料和设备

1.1 原料

试验用香菇脚片购自西峡仲景公司。香菇脚片的制备流程如下：将已经和菇盖分离的香菇脚清洗干净，然后放入香菇剪脚机，获得剪切分离后的香菇脚片，运用烘干技术获得干香菇脚片。购入后进行筛选，去除形状不规则和色泽发黑的残次品，挑选厚度和大小一致的香菇脚片作为试验原料。护色剂EDTA-2Na(常州德烨化工有限公司)和柠檬酸(苏州蓝力化工科技有限公司)；食用油、味精、食盐、白糖、葱段、辣椒、胡椒粉等配料均购自大润发超市。发酵所用嗜热链球菌StreptococcusthermophilusKP4、嗜酸乳杆菌LactobacillusacidophilusKP15、干酪乳杆菌LactobacilluscaseiKP27、鼠李糖乳杆菌LactobacillusrhamnosusKP36和植物乳杆菌LactobacillusplantarumKP59为本课题组筛选保藏菌株，已经过毒理及益生检测。

1.2 试验仪器设备

YZWZ-6型真空微波干燥机、YYGD25型自动控温电炸锅、电磁炉、数显恒温水浴锅、不锈钢24 cm汤锅、蔬菜水果脱水器、色差仪、电子天平、温度测定器。

2 试验方法

2.1 工艺流程

挑选→清洗→复水→护色烫漂→调味→脱水→真空微波干燥脱水→油炸→脱油→发酵→粉碎→包装。

2.2 操作要点

复水时需要让每片香菇脚片充分与水接触，避免复水不均匀。

选取成色不佳的胶片烘干后破碎，以调味品加入。

调味时先将需要的配料放入锅中熬煮，以便于香菇脚更容易入味。

烫漂油炸时使用温度测定器确定温度是否达到指定温度。

油炸期间使用筷子将香菇脚片翻面，使其油炸均匀。

定期更换油炸用油。

2.3 工艺参数选择

2.3.1 烫漂时间和温度对香菇脚脆片色泽的影响

取5份复水好、大小厚度相同的香菇脚片分别置于锅中进行烫漂，使用恒温水浴锅将水温调节至指定温度85，90，95，100 ℃，加入0.01～0.02 g/dL的EDTA-2Na和0.3 g/dL柠檬酸[6]，然后将准备好的香菇脚片倒入进行烫漂。以将全部香菇脚片倒入锅中为起始时间，分别烫漂2，3，4，5，6 min，最后使用色差仪对得到的香菇脚片色泽进行测定。

色差仪测定：本试验采用Lab型色差仪， L表示亮度，a和b分别表示红绿值和黄蓝值，考虑到是香菇脚片，只需要测定亮度L，0表示黑色，100表示白色，数值越大则表示亮度越高，即色泽越好。

2.3.2 调味时间对香菇脚脆片的影响

通过烫漂和温度对香菇脚片的单因素试验选出最优的参数进行试验，选取烫漂好的香菇脚片进行调味。本试验选择葱香味，将葱段放入锅中，待葱段熬煮一段时间后水已经充分入味时将烫漂好的香菇脚片放入锅中进行熬煮，以全部香菇脚片入锅开始计算时间，分别熬煮5，10，15，20，25 min，最后对得到的油炸香菇脚片进行感官评分[7]。

2.3.3 真空微波干燥时间和温度对香菇脚脆片的影响

将调味完成的并且经过脱水处理的香菇脚片利用真空微波干燥机进行干燥，首先选取香菇脚片均匀地放置在盘子上，避免有互相盖住或者靠得比较近的情况出现，用真空微波干燥机在30，40，50 ℃下分别干燥2，3，4，5，6 min，最后对香菇脚脆片进行感官评分。

真空微波干燥机使用方法[8]：合上控制电器板上的断路器，打开设备电源旋钮，设定为指定的温度，设定需要真空微波干燥的时间，按下开门按钮将之前已经放置好的香菇脚片盘子放入机器内，按关门按钮关门。然后关闭进气口，打开抽气阀，打开真空泵和循环水开关，然后观察表的刻度，当真空度大于0.07 MPa时，将设备后部放气阀打开一点，使真空度在0.07～0.08 MPa，随后打开冷却按钮和加热按钮，然后观察温度到指定温度稳定下来，开始计算时间。

2.3.4 油炸温度对香菇脚脆片的影响

选取已经真空微波干燥好的香菇脚片进行油炸，向电炸锅中倒入食用油，调节油温，利用温度测定器观察确定油温，待油温达到指定温度后将香菇脚片放入锅中进行油浴，油浴过程中注意每间隔一段时间用筷子将香菇脚片翻面，使其油炸均匀。油炸到香菇脚片的周围一圈无大量气泡冒出时截止，分别用140，150，160，170，180 ℃的油温进行试验，最后对油炸香菇脚片进行感官评分。

2.3.5 油炸时间对香菇脚脆片的影响

同样选取真空微波干燥好的香菇脚片进行油炸，利用之前油炸温度的试验先选用一个较为合适的温度，进行油浴，将预试验时间定为3，4，5，6，7 min，每次时间结束迅速将香菇脚片取出，脱油完对油炸香菇脚片进行感官评分。

2.4 正交试验设计

香菇脚脆片的研究对产品的脆度具有较高的要求，结合单因素试验结果，选取真空微波干燥时间、油炸时间和油炸温度3个因素进行正交试验设计，采用Box-Behnken试验设计[9]，使用方差法和响应面法进行分析。

2.5 油炸香菇脚片感官评定表

感官评价人数定为30人，每次感官评分取30人分数的平均值取整，香菇脚脆片感官评定分数表见表1。

表1 香菇脚脆片感官评定分数表Table 1 Sensory evaluation score table of Lentinus edodes stem chips

续 表

2.6 数据统计分析

本试验所有结果均采用平均值进行表示，小数则取整，其中色泽平行测定6次，感官评分采用30人的平均值表示。采用Excel 2016对单因素数据进行分析和绘图。正交试验则采用Design Expert 10.0软件进行Box-Behnken设计[10]，得到方差分析表和模拟回归模型，并通过响应面法对得到数据进行分析，得到最优参数的数据并进行2～3次验证试验。

2.7 复合菌株发酵及粉碎

将上述所得最佳方案处理的香菇脆片紫外杀菌30 min，添加复合发酵菌株进行发酵。根据本课题组益生特性实验，S.thermophilusKP4，L.acidophilusKP15，L.caseiKP27，L.rhamnosusKP36和L.plantarumKP59添加比例为1∶1∶2∶3∶3，混匀后，于35 ℃厌氧发酵48 h。用万能粉碎机粉碎后过80目筛，分装，于4 ℃保存。

3 结果与讨论

3.1 香菇脚脆片的单因素试验结果

3.1.1 烫漂时间和温度对香菇脚片色泽的影响

图1 烫漂时间和温度对香菇脚片色泽的影响Fig.1 The effect of blanching time and temperature on the color of Lentinus edodes stem

由图1可知，烫漂温度对色泽的影响整体趋势基本相同，都是随着烫漂时间上升而亮度值逐渐上升，但是达到最高点后，时间越久，则色泽越差。图1中4条折线分别表示为各种温度下的色泽变化，可以直观地看出，水温在95 ℃时，亮度L值高于其他温度的L值，因此可以确定在水温为95 ℃下烫漂最佳。

对95 ℃的折线趋势分析：在2～4 min时，色泽亮度逐渐上升，表明EDTA-2Na和柠檬酸护色剂正在作用中，4 min时达到最高；而4 min之后，亮度L值逐渐变低，色泽变差，这是由于高温下色素分解进入到水中，水开始变色，香菇脚片色泽逐渐下降。因此可以看出在95 ℃下烫漂4 min为最佳参数。

3.1.2 调味时间对油炸香菇脚片的影响

图2 调味时间对油炸香菇脚片感官评分的影响Fig.2 The effect of seasoning time on the sensory score of Lentinus edodes stem

由图2A可知，随着时间梯度性的增加，在5～10 min时，感官评定分数呈上升的状态，然后保持不变，但是在15 min之后开始出现下降的趋势，为了详细地看出变化的原因，本试验采用堆积柱状图来观察每项感官的分数差异。由图2B可知，5～10 min上升主要是由于口味分数变高使得整体感官分数升高，即5 min时葱香味并没有完全进入香菇脚片内部，10～15 min分数持平，说明这段时间内香菇脚片已经充分入味。随着时间变长，20～25 min时香菇脚片的色泽分数开始降低，口味分数没有变化，导致整体分数降低。因此调味时间10 min应为最佳参数。

3.1.3 真空微波干燥温度和时间对香菇脚脆片的影响

由图3可知，真空微波干燥时间对香菇脚脆片的影响整体趋势相同，一段时间内上升，在达到一个峰值后开始逐渐下降，这主要是由于微波干燥时间过久，水分脱出后导致香菇脚片从周围向内收缩，致使色素密集发生褐变，使外形、色泽和脆度的感官评定分数偏低。温度为30 ℃时，随着时间逐渐增加，感官评定分数逐渐升高，5 min达到最高点后开始下降，而在50 ℃的情况下这种情况更为明显，由于温度较高，水分干燥较快，香菇脚片很快开始发生皱缩，感官评定分数持续下降。而40 ℃下整体水平要高于其余两个温度，并且在4 min时达到分数最高的值85分。因此可以确定真空微波干燥时间的最佳参数应该为温度40 ℃干燥4 min。

图3 真空微波干燥时间和温度对香菇脚片感官评分的影响Fig.3 The effect of vacuum microwave drying time and temperature on the sensory score of Lentinus edodes stem

3.1.4 油炸温度对香菇脚片的影响

图4 油炸温度对香菇脚片感官评分的影响Fig.4 The effect of frying temperature on the sensory score of Lentinus edodes stem

由图4可知，在油温为140 ℃时，香菇脚脆片色泽比较好，但是脆度和口感都不是特别理想，水分脱出较慢，脆度并不理想；油温升高后到160 ℃时，色泽还不错，脆度也属于高分；而160 ℃之后虽然脆度并无太大变化，但是由于油温过高，脱水速度较快，导致部分香菇脚片发生褐变，甚至有的出现焦糊味道，因此口感和色泽的分数降低。所以确定油炸温度最佳参数为160 ℃。

3.1.5 油炸时间对香菇脚片的影响

图5 油炸时间对香菇脚片感官评分的影响Fig.5 The effect of frying time on the sensory score of Lentinus edodes stem

由图5可知，随着油炸时间的变长，油炸香菇脚片中的水分慢慢脱出，使得香菇脚片的脆度慢慢提高，味道也越来越好，取而代之的是色泽会稍微变差，部分香菇脚片会产生轻微的褐变，但是总体分数比较不错，但是时间越长褐变越明显，水分基本已经脱完，导致香菇脚片难以咀嚼，脆度一般，色泽也不尽人意，因此在160 ℃下油炸6 min左右最为合适。

3.2 Box-Beknken试验设计

3.2.1 香菇脚片感官评定得分统计

根据单因素试验结果，考虑到本课题重点是香菇脚脆片的脆度，因此选择真空微波干燥时间、油炸时间和油炸温度3个对脆度影响较大的因素，取之前单因素最优点两侧的数值得到三因素三水平，通过软件分析得到所需要的17组试验[11]，分别对其打分，见表2。

表2 产品响应指标结果Table 2 Results of product response indicators

3.2.2 方差分析与响应面法分析

利用方差分析法对表2中的试验数据进行分析，结果见表3。利用Desgin-Expert 10.0软件对结果进行分析，得到感官评定与真空微波干燥时间、油炸时间和油炸温度之间的拟合回归模型[12]：

感官评价得分=-844.35+74.85X1+76.725X2+6.79X3-2X1X2-0.3X1X3-0.25X2X3-2.2X12-2.55X22-0.012X32。

式中：X1为真空微波干燥时间，X2为油炸时间，X3为油炸温度。

过程参数与产品感官评定之间的拟合回归模型达到显著水平(p<0.05)，说明产品感官评定分数与真空微波干燥时间X1、油炸时间X2和油炸温度X3及它们的交互项和二次项存在显著的线性关系，表明在试验范围内此拟合回归模型是真实相应函数的一个比较合适的近似式。

表3 方差分析表Table 3 Variance analysis table

续 表

由表3方差分析表可知，真空微波干燥时间的p值为0.0070，油炸时间的p值为0.0013，可知它们对感官评定都具有极其显著的影响(p<0.01)，而油炸温度的p值为0.0110(0.01

为了更加直观地分析3个因素对香菇脚脆片感官评定的影响，利用Desgin-Expert 10.0软件对回归模型做出响应曲面和等高线图[13]，见图6。

图6 油炸时间和真空微波干燥时间的交互作用Fig.6 Interaction between frying time and vacuum microwave drying time

由图6可知，油炸时间在5 min时，真空微波干燥对感官分数并无明显的趋势，而随着油炸时间逐渐变长，微波干燥时间变长则会使感官分数降低。当真空微波干燥时间在3.5 min时，随着油炸时间的变长，感官分数达到一个峰值后开始下降，随着微波干燥时间变长，这个峰值到达的时间会越来越快，并且之后下降的趋势也越来越明显。

图7 微波干燥时间和油炸温度的交互作用Fig.7 Interaction between microwave drying time and frying temperature

由图7可知，微波干燥时间从3.5 min开始感官评价得分十分缓慢地上升，无下降的趋势。而当微波干燥时间在4.5 min时，随着油炸温度的升高，感官评定分数持续下降，这主要是由于微波干燥时间过长导致香菇脚片内部水分基本脱完，这时再进行油炸会使香菇脚片发生皱缩，产生焦糊，感官评分持续下降。

图8 油炸时间和油炸温度的交互作用Fig.8 Interaction between frying time and frying temperature

由图8可知，油炸温度固定时，随着油炸时间变长，感官评定分数在一段时间内处于持续上升的状态，而在达到某个最高点时，随着时间变长，分数开始下降，这是由于内部水分基本脱完，继续油炸对脆度、色泽有很大的影响。并且由于温度的差异，温度越高的情况下达到峰值的时间也就越快。而当油炸时间固定在5 min时，随着油炸温度的上升，感官评价分数逐渐变高，而油炸时间越长，油炸温度所带来的影响就越小，直到最后没有趋势的变化。

因此通过Desgin-Expert 10.0软件的分析，在微波干燥时间为3.5 min，油炸时间为5.584 min，油炸温度为165 ℃时，感官评定分数达到最高值90.568。

3.3 验证试验

根据响应面优化结果得到最佳方案：真空微波干燥时间3.5 min，油炸时间5.584 min，油炸温度165 ℃，根据软件得到的这组数据再做一次验证试验见表4[14]。

表4 数据分析下最佳方案的感官评分Table 4 Sensory score of the best scheme under data analysis

由表4可知，数据分析最优感官评分约为90.568，实际试验得到的数据是91.5分，两者数据基本吻合，因此确定最佳参数为真空微波干燥时间3.5 min，油炸时间5.6 min，油炸温度165 ℃。

4 结论

本研究首先通过单因素试验得到烫漂温度和时间、调味时间和真空微波干燥温度的最佳参数分别为：在水温95 ℃下烫漂4 min，调味时间为10 min，真空微波干燥温度为40 ℃。

由于产品是发酵香菇脚粉末调味品，因此选取对脆度影响较大的真空微波干燥时间、油炸时间和油炸温度3个因素进行正交试验，选取最优点两侧数据得到三因素三水平，采用Box-Behnken试验设计原理，利用Desgin-Expert 10.0软件进行数据分析，通过方差分析和响应面法得到最优参数为微波干燥时间3.5 min，油炸时间5.6 min，油炸温度165 ℃，最后进行2～3次验证试验得到最终结果。