不同干燥方式对花菇品质的影响

陈冰洁,刘贵阁,路 遥,乔勇进*

(1 上海市农业科学院农产品保鲜加工研究中心,上海农产品保鲜加工工程技术研究中心,上海 201403;2 上海市奉贤中学,上海 201400)

花菇是香菇在特定生长环境下的特殊形态,因其菌盖有褐白相间的花纹,故称为花菇。 花菇富含蛋白质、必需氨基酸、多糖及维生素等多种生物活性物质[1],是香菇中的上品,以肉厚、细嫩、鲜美而享誉海内外,具有调节人体新陈代谢、促消化、降血压、预防肝硬化、消除胆结石、防治佝偻病等功效。 鲜花菇呼吸速率快、含水量高,采摘后极易出现萎蔫、褐变、腐烂等问题[2],失去商品价值,工业化应用严重受限,所以需采取合适的方法延长保质期。

干燥是维持产品质量和延长保质期的重要方法,广泛应用于食品工业。 热风干燥具有成本低、操作简单等优点,同时,高温产生的美拉德反应能够赋予香菇独特的香味,是香菇最常见的干燥方式[3]。 微波干燥速率快、效率高,能使物料内外同时加热[4-5],广泛应用于食品的干燥、杀菌。 近年来,真空冷冻干燥成为流行的干燥方式,物料的水分从固态直接升华为气态,能较好地保持原料的外观和形状[6]。 目前,已有很多专家对香菇的干燥方式进行了研究,但未见对花菇干燥方式的研究。 本试验拟比较热风干燥、微波干燥、真空冷冻干燥对花菇品质的影响,以期为不同用途花菇适宜的干燥方式提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

鲜花菇购于奉贤区金水苑蔬菜果品市场,挑选大小一致、菇体直径约62 mm、无腐烂及机械损伤的花菇。

1.2 仪器与设备

DHG-9240A 型电热恒温鼓风干燥箱(上海一恒科学仪器有限公司);EV923MF-7-NRH 微波炉(广东美的电器制造有限公司);TF-LFD-真空冷冻干燥箱(上海田枫实业有限公司);BP301S 型电子天平(德国赛多利斯集团);SPECTROPHOTOMETER CM-5 全自动色差仪(杭州柯盛行仪器有限公司);UV2450 紫外-可见分光光度计(日本岛津株式会社)。

1.3 试验方法

1.3.1 花菇干燥

热风干燥:鲜花菇5 kg,干燥温度60 ℃,干燥至花菇水分质量分数10%时记录干燥时间和干燥能耗。

微波干燥:鲜花菇5 kg,微波功率1 000 W,干燥至花菇水分质量分数10%时记录干燥时间和干燥能耗。

真空冷冻干燥:鲜花菇5 kg,-80 ℃预冻12 h,再在冷阱温度-40 ℃、真空度50 Pa 干燥条件下干燥至水分质量分数10%时记录干燥时间和干燥能耗。

1.3.2 干燥能耗的测定

记录设备功率及干燥时间,干燥能耗指干燥量为1.0 kg 时的能耗。

1.3.3 微观结构观察

参照张海伟等[7]的方法,采用扫描电子显微镜(SEM)观察花菇的微观结构。 将样品切成3 mm ×3 mm ×3 mm 立方体,镀膜后在加速电压1.5 kV 下将样品放大100 倍、500 倍和1 000 倍采集图像。

1.3.4 复水比的测定

复水比的测定参考赵圆圆等[8]的方法并稍作修改。 将干花菇50 g 置于40 倍体积的45 ℃蒸馏水中,每隔10 min 取出,吸水纸吸去表面的水分后称重,3 次重复,结果取平均值。 复水比的计算按式(1)。

式中:M1为复水后花菇样品的质量(g);M0为干花菇样品的质量(g)。

1.3.5 收缩率的测定

采用游标卡尺测定花菇的菌盖直径,干燥结束后测定相应位置花菇的菌盖直径,重复测定3 次。 收缩率的计算按式(2)。

式中:d0和dt分别为干燥前后花菇菌盖直径大小(mm)。

1.3.6 硬度的测定

参照王娅等[9]的方法,采用质构仪对复水花菇的硬度进行测定。 测定条件:探头P2,测前速率1 mm∕s,测中速率2 mm∕s,测后速率10 mm∕s,测试压缩比75%,触发力为0.098 N。 每组试验测10 次,结果取平均值。

1.3.7 色泽测定

花菇颜色由色差计测定。 以仪器白板色泽为标准,测定香菇干制品的L*、a*、b*及新鲜香菇菌盖的L1*、a1*、b1*值,根据式(3)计算色差ΔE,每组选取10 个样品,结果取平均值。

1.3.8 可溶性糖含量的测定

参考Ye 等[10]和苏倩倩等[11]的方法,采用蒽酮试剂法,以蔗糖作为标准品,测定可溶性糖含量。

1.3.9 可溶性蛋白含量的测定

参考黄菊[12]的方法,采用考马斯亮蓝法,以牛血清白蛋白作为标准物质,测定蛋白质含量。

1.3.10 感官评价

参照张乐等[13]的评价方法,由训练有素的感官小组(30 人)对干燥后的花菇的外观(10 分)、质地(10分)、风味(10 分)和总体可接受性(10 分)进行盲测[7]。

1.4 数据分析

采用Origin 8.0 软件绘图,采用SPSS 19.0 软件进行方差分析,P＜0.05 表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 花菇不同干燥方式的干燥时间和能耗

由表1 可知,干燥时间长短排序为真空冷冻干燥＞热风干燥＞微波干燥,且真空冷冻干燥的干燥能耗最大,显著高于热风干燥及微波干燥,这主要是因为真空冷冻干燥设备功率较大,且花菇需经过预冻处理,耗时长;热风干燥由于干燥功率小,干燥耗能较小;微波干燥速率最快,干燥时间最短,干燥能耗最小。

表1 不同干燥方式的干燥时间和干燥能耗Table 1 Drying time and energy consumption of different drying methods

2.2 不同干燥方式对花菇微观结构的影响

干燥过程中毛细管结构的破坏会对食物的质地、复水能力和表面性质产生不良影响[14],所以有必要通过SEM 图像评价不同干燥方式对花菇结构的影响。 由图1 可以看出,热风干燥的花菇多孔蜂窝状空隙明显,菌丝断裂;微波干燥的花菇菌丝聚集收缩形成了片层状结构;真空冷冻干燥的花菇呈均匀的蜂窝状网络结构,细胞结构疏松,纤维束表面光滑。 综合来看,真空冷冻干燥对花菇结构损伤最小。

图1 不同干燥方式对花菇微观结构的影响Fig.1 Effects of different drying methods on microstructure of L.edodes

2.3 不同干燥方式对花菇复水比的影响

复水性是表征干制品重新吸收水分后恢复到原来状态的重要指标[8],是由花菇的内部结构决定的[15]。 由图2 可知,干燥的花菇初时复水速率较高,之后逐渐进入稳定的吸水阶段并最终达到最大复水比。 其中,微波干燥的花菇约在160 min 达到稳定复水比2.65,相较其他两种方式,复水时间较长且复水比较低。 热风干燥与真空冷冻干燥的花菇复水比差异不明显,但均显著高于微波干燥。 真空冷冻干燥的花菇在复水的前30 min 快速吸水,复水比在90 min 后保持在4.71 左右,明显高于微波干燥,具有较好的复水性。

图2 不同干燥方式对花菇复水比的影响Fig.2 Effects of different drying methods on rehydration ratio of L.edodes

2.4 不同干燥方式对花菇物理特性的影响

物料干燥时由于水分蒸发,通常会引起体积收缩,收缩率越大,表明收缩越严重。 由表2 可知,不同干燥方式的花菇收缩率存在显著差异。 微波干燥的花菇收缩严重,收缩率高达(51.95 ±0.45)%;真空冷冻干燥的花菇收缩率最小,仅为(15.13 ±0.28)%;花菇热风干燥时,热量从外部向内部传播,干燥速率慢,孔径处水分蒸发较慢,因此,与真空冷冻干燥的花菇收缩率差异较小。

由表2 可知,真空冷冻干燥的花菇复水后硬度较小,为(6.11 ±0.72)N;热风干燥的花菇由于长时间高温加热,复水后硬度较大;而微波干燥样品失水较多,复水后质地最硬,硬度高达(12.33 ±1.00)N。

表2 不同干燥方式对花菇物理特性的影响Table 2 Effects of different drying methods on physical characteristics of L.edodes

不同干燥方式处理的花菇,其亮度值L*为真空冷冻干燥＞热风干燥＞微波干燥,与新鲜香菇原样色泽差异(ΔE值)为真空冷冻干燥＜热风干燥＜微波干燥,ΔE值越大、L*值越小,表明样品色泽褐变越严重,色泽越暗[16]。 可见,微波干燥的花菇褐变程度较严重,真空冷冻干燥的花菇色泽品质最佳。

2.5 不同干燥方式对花菇营养成分的影响

如表3 所示,不同干燥方式的花菇可溶性糖和可溶性蛋白含量存在显著差异。 其中,真空冷冻干燥利于花菇中蛋白和可溶性糖的保留,可溶性糖和可溶性蛋白含量分别为(12.36 ± 0.01)% 和(15.49 ±0.02) mg∕g;热风干燥次之;微波干燥最差,可溶性糖和可溶性蛋白含量仅为(5.27 ±0.01)%和(1.43 ±0.01) mg∕g。

表3 不同干燥方式对花菇可溶性糖和可溶性蛋白含量的影响Table 3 Effects of different drying methods on soluble sugar content and soluble protein content of L.edodes

2.6 不同干燥方式对花菇感官评定结果的影响

由表4 可知,真空冷冻干燥的花菇在外观、质地、口感和可接受性方面均高于其他2 种干燥方式,菇盖呈棕色,表面平整,边缘规整,色泽均匀,质地酥脆,气味清新;热风干燥次之,菇盖呈棕褐色,子实体收缩较少,质地密,香味较浓;微波干燥的花菇颜色呈黑褐色,结构收缩严重,边缘不规整,质地坚硬,香味明显变淡,口感最差。 可见,不同的干燥方式对花菇的色泽、硬度和复水率的影响不同,进而导致其感官评价产生差异。

表4 不同干燥方式花菇干制品的感官评价(分)Table 4 Sensory evaluation of dried L.edodes products with different drying methods

3 结论与讨论

本试验比较热风干燥、微波干燥、真空冷冻干燥对花菇品质和微观结构的影响,结果表明:热风干燥的花菇细胞壁结构坍塌,样品结构被破坏[17];微波干燥的花菇皱缩交叠形成片层状,结构破坏更严重;而真空冷冻干燥的花菇呈均匀的蜂窝状网络结构,结构完整性较高,这与Chen 等[18]和Xu 等[19]研究结果一致。 微波干燥的花菇复水时间较长且复水比较低,可能是因为花菇在高温条件下,样品皱缩严重且质地紧密,阻碍了其吸水过程[20];热风干燥的花菇复水比显著高于微波干燥,主要是因为热风干燥时间长,内部水分迁移至表面的速率低,传热特性好,物料收缩不严重,从而使其具有较快的复水速度和较高的复水能力;真空冷冻干燥的花菇复水比最好,主要是因为真空冷冻干燥的花菇孔隙均匀分布且疏松,物料的吸水能力较强[21]。 微波干燥的花菇收缩最严重,主要是因为菇体表面水分急剧蒸发,内部挤压引起组织结构变形,王晓敏等[22]也有此证实;真空冷冻干燥的花菇收缩率最小,主要得益于干燥过程中花菇的冰晶直接升华,能够最大限度地保持原料形态[23]。 质构特征参数——硬度是评价感官品质的重要指标[24],硬度越高,咀嚼越困难[25]。 真空冷冻干燥的花菇复水后硬度最小,主要是因为花菇形态结构破坏较小,容易恢复花菇原有的质地;热风干燥的花菇由于长时间的高温加热,组织结构变得更紧密,复水后硬度较大[26];而微波干燥样品复水后质地最硬,这主要与微波干燥后花菇收缩严重、结构致密和复水差有关。 色泽是农产品一个关键的质量指标,对消费者的接受度及产品的市场价值起着重要作用[27]。 通过L*和ΔE值比较得出微波干燥的花菇褐变最严重,可能是因为美拉德反应及脂肪氧化产生较多的类黑素,同时,微波吸收的不均匀性导致花菇局部温度过高,易出现焦糊现象,影响花菇颜色[7],许洋等[28]也有类似报道;真空冷冻干燥的花菇颜色与新鲜花菇最接近,主要是因为其处在真空低温环境中,可有效避免氧化褐变[29];热风干燥的花菇在色泽的保留上优于微波干燥,但劣于真空冷冻干燥,说明热风干燥也会造成花菇轻微褐变。 进一步研究发现,真空冷冻干燥利于花菇中蛋白质和可溶性糖的保留,热风干燥次之,微波干燥最差,主要是因为高温可导致蛋白质变性或降解为氨基酸[7],同时引发的美拉德和焦糖化反应会使可溶性糖含量下降[21],且微波干燥过程中水分蒸发较快,结构破坏严重,营养物质流失较快,而真空冷冻干燥的花菇在冷冻干燥下水分由冰晶状态直接升华,结构破坏较小,所以营养成分流失最少[30]。

综上,真空冷冻干燥和热风干燥的花菇收缩率小,复水比高,花菇外观、质地、颜色、口感等可接受度均较高,且真空冷冻干燥的花菇在结构完整性及可溶性蛋白和可溶性糖的保留率方面优于热风干燥。 真空干燥成本较高,适合高品质的花菇生产;热风干燥能耗低,适合工业化大规模制备花菇制品;微波干燥效率高,能耗小,但干燥后的花菇收缩严重,复水比低,营养物质损失严重,目前不适用于花菇干燥。