李国鹏 谢焕雄 王嘉麟

摘要：为了完善鸡腿菇热风干燥工艺，提高鸡腿菇热风干燥产品品质，采用随机区组设计2×5复因子试验，研究漂烫方式和漂烫时间对鸡腿菇干燥产品复水比和色差的影响，在最佳漂烫预处理工艺下研究鸡腿菇热风干燥特性。结果表明，鸡腿菇通过100 ℃水蒸气漂烫15 s后进行热风干燥，可使干燥产品有最大复水比和最小色差，Logarithmic模型对干燥过程的拟合程度最高，有最大R2（0.997 0），最小χ2（0.000 359 8）、RMSE（0.015 87），在热风温度为55 ℃、热风风速为1.35 m/s、切片厚度为4 mm的干燥工艺下，模型方程为MR=0.969 1e-0.039 3t+0.026 6。计算得出，在本试验条件下鸡腿菇热风干燥有效水分扩散系数D=5.19×10-10 m2/s。研究结果可为鸡腿菇热风干燥工艺条件控制提供参考。

关键词：鸡腿菇;热风干燥;漂烫预处理;干燥品质;干燥特性

中图分类号：TS255.36   文献标志码： A  文章编号：1002-1302（2019）14-0213-04

鸡腿菇（Coprinus comatus），别称毛头鬼伞，含有丰富的蛋白质、脂肪、矿物质和维生素等营养成分以及能提高机体免疫力、具有调节血糖作用的鸡腿菇多糖，其产量在我国食用菌品种中位居前6[1-2]。成熟后的鸡腿菇子实体湿基含水率在90%左右，常温下放置2～3 d就会出现自溶、褐变等现象[3]。热风干燥可将鸡腿菇湿基含水率降低到11.5%以下，不仅能最大限度地保留新鲜鸡腿菇的营养成分和风味，还能降低其水活度，抑制微生物生长，延长贮藏期[4]。预处理是物料干燥前的重要工艺，对保持干制品的原有色泽、提高干制品的品质至关重要[5]。漂烫处理是果蔬干燥常用的预处理方式之一，适度漂烫可以在抑制物料中促褐变酶活性的同时改善干燥产品的质地、风味，提高产品质量。已有学者研究了漂烫预处理对杏鲍菇、苹果、哈密瓜、马铃薯等物料干燥品质的影响[4-8]，而关于漂烫预处理对鸡腿菇热风干燥产品品质影响的研究尚未见报道。本研究采用随机区组设计2×5复因子试验[9]，设置3次区组重复，以鸡腿菇热风干燥后产品的复水比、色差为考察指标，以漂烫方式（100 ℃热水漂烫、100 ℃水蒸气漂烫）和漂烫时间（60、45、30、15、0 s）为主要试验因子，研究漂烫预处理方式对鸡腿菇热风干燥产品品质的影响，寻找最佳漂烫预处理工艺，研究最佳漂烫预处理下的鸡腿菇热风干燥特性，建立热风干燥数学模型，求出鸡腿菇热风干燥有效水分扩散系数。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 试验材料 新鲜鸡腿菇购买于徐州一夜茸农场，从中挑选颜色洁白且大小基本一致的无损伤鸡腿菇作为试验原料。

1.1.2 试验仪器 CM-5分光测色计，购自柯尼卡美能达（中国）投资有限公司;上海良平JY5002电子天平，购自上海良平仪器仪表有限公司;KETT FD-720红外水分仪，购自株式会社KETT科学研究所;HH数显恒温水浴锅，购自常州市金坛友联仪器研究所。

1.1.3 试验装置 本试验采用的热风干燥试验装置由农业农村部南京农业机械化研究独立研制。

1.2 试验方法

用清水將鸡腿菇清洗干净，沥干水分后沿生长方向均匀切片，切片厚度为4 mm，要求表面平整，如图1所示。

1.2.1 色差测定 色差表示样本与参考标准之间的颜色差异，鸡腿菇干制品与新鲜鸡腿菇的色差值越大，表示颜色差异越大，褐变越严重，因此鸡腿菇干燥产品要求其色差值越小越好。L*a*b*是常用的色坐标之一，L*表示明暗度，L*=100表示白色，L*=0表示黑色;a*表示红绿色;b*表示黄蓝色。用2点颜色在色空间中的距离大小（ΔE*ab）表示色差[10-12]，计算公式如下：

ΔE*ab=（ΔL*）2+（Δa*）2+（Δb*）2。

式中：ΔL*、Δa*、Δb*分别为所测样本与标准的L*、a*、b*值之差。

本试验以新鲜鸡腿菇的L*、a*、b*值为参考标准。由于不同的光源会使颜色看起来不一样，选用国际照明委员会（CIE）规定的标准光源D65进行测量。为保证测量的均匀性与准确性，每个处理组随机抽取3份样品，测量时每份样品剪成小片状（图2），去除粉末避免干扰，用颗粒物料的测量方式进行测量，1次测量结束后将被测样品倒出，混合均匀后装入测量容器再次进行测量，每份样品重复测量10次，每个处理组总共测量30次，求其测量结果的平均值即为处理组鸡腿菇干制品的最终L*、a*、b*值。

1.2.2 复水比测定 复水比的大小反映干制品的复水能力，复水比越大复水能力越强，反之，越弱。用干制品进行复水操作前后的质量之比表示复水比，计算公式如下：

R=mt/m0。

式中：R表示复水比;mt表示干制品进行复水操作一段时间后的质量，g;m0表示复水前干制品的质量，g。为减小测量误差，从每个处理组干制品中随机抽取3份样品进行测量，求其平均值即为该处理组鸡腿菇干制品的复水比。

步骤如下：将装有适量蒸馏水的烧杯放入40 ℃恒温水浴箱中，待烧杯中蒸馏水温度与水浴箱中温度一致时，将称量后的样品放入烧杯中浸泡30 min，取出沥干，用吸水纸吸干表面水分，再次称量，2次称量结果之比即为复水比[13-14]。

1.2.3 试验方案设计 试验采用随机区组设计，每个处理组设3次重复。T0处理组为空白对照，即不经过热水漂烫和水蒸气漂烫，其他处理条件相同。试验方案见表1。

1.2.4 鸡腿菇热风干燥 对鸡腿菇切片进行热风干燥，设置热风风速为1.35 m/s，热风温度为55 ℃，从表1中随机抽取处理组分别在早、中、晚进行干燥试验，即为3次区组重复。

1.3 数据统与计分析

用SAS 9.4对复因子试验数据进行方差分析以及回归拟合，采用新复极差法（邓肯q检验）进行多重比较[15]，研究不同处理及其交互作用对试验指标的影响。

2 结果与分析

热风干燥时设置热风风速为1.35 m/s，热风温度为 55 ℃。从表1中随机抽取处理组进行试验，分别在早、中、晚进行干燥试验，即为3次区组重复，试验结果如表2所示。

2.1 不同漂烫处理对鸡腿菇干燥品质的影响

2.1.1 不同漂烫处理对复水比的影响 选用交互响应模型和SAS系统中的第三类平方和（Type Ⅲ）对试验数据进行方差分析[16]，结果如表3所示，可以看出，方差分析选用模型的F=306.83，P0.05），即鸡腿菇热风干燥的开始时间对复水比无影响，因此可取3次区组重复的平均值作为最终复水比进行研究分析。漂烫方式（X1）、漂烫时间（X2）等主因子对复水比的影响均极显著（P<0.01）。

由图3可知，随着漂烫时间的增加，2种漂烫方式下的鸡腿菇热风干燥产品复水比总体上均呈现先上升后下降的趋势，且在15 s处有最大值;在组合（V，T1）处理下有最大复水比，为3.806，即鸡腿菇用100 ℃水蒸气漂烫15 s后的热风干燥产品复水比最大;在相同的漂烫时间下，通过水蒸气漂烫后的干制品复水比大于热水漂烫。使用新复极差法（邓肯q检验，α=0.05）对单个处理进行多重比较，结果如表4所示。从分组结果可知，因子X2的T3与T4水平间的差异不显著，X2其他各水平间的差异均显著。因子X1的2水平间差异显著。

2.1.2 不同漂烫处理对色差的影响 运用与“2.1.1”节相同方法对试验数据进行方差分析。由表5可知，方差分析选用模型的F=2 678.77，P<0.0001，表明模型极显著（P0.05），同样取3次区组重复的平均值作为最终色差进行研究分析。漂烫方式（X1）、漂烫时间（X2）等主因子对色差影响均极显著（P<0.01）。

由图4可知，随着漂烫时间的增加，2种漂烫方式下鸡腿菇热风干燥产品的色差总体上均呈现先下降后上升的趋势，且均在15 s处出现最小值;在组合（V，T1）处理下有最小色差，14.701，即鸡腿菇用100 ℃水蒸气漂烫15 s后的热风干燥产品与新鲜鸡腿菇的色差最小，褐变程度最低;在相同的漂烫时间下，通过水蒸气漂烫处理后的鸡腿菇在干燥后褐变程度相比热水漂烫处理低。使用新复极差法对单个处理进行多重比较，结果如表6所示。从分组结果可知，因子X1、X2各水平间均有显著差异。

2.2 热风干燥特性研究

综合上述分析，处理组合（V，T1）可使鸡腿菇在干燥后有最大复水比的同时拥有最小色差，干燥产品如图5所示，可认为用100 ℃水蒸气漂烫15 s为最佳漂烫预处理方式。应用此漂烫方式，在相同干燥工艺条件下再次进行热风干燥试验，研究该处理组合下鸡腿菇热风干燥数学模型[17-18]。干燥过程中每隔30 min取样测量1次，使用KETT FD-720红外水分仪测定其湿基含水率，测量之前通过调节旋钮将水分仪调至水平状态，严格按照使用说明进行操作，以确保含水率测量结果的准确性。从图6可以看出，鸡腿菇的湿基含水率在干燥开始初期下降较快，随着干燥时间的延长，其变化逐渐放缓，为降速干燥过程。这可能是因为新鲜鸡腿菇在干燥初期含水率较高，组织结构比较松弛，内部水分扩散迁移阻力小，有利于鸡腿菇内部水分的蒸发，而随着干燥的进行，物料含水率逐渐降低，体积收缩增加了内部水分扩散的阻力，使得水分蒸发变慢，干燥速度放緩。

2.2.1 热风干燥数学模型 本鸡腿菇热风干燥试验属于薄层干燥，目前有多种模型可以用来模拟农产品薄层干燥的过程，主要分为理论模型、半理论模型、经验模型和半经验模型[19-21]。本研究选用表7中的模型进行拟合，选用决定系数（R2）、卡方（χ2）、均方根误差（RMSE）来评价模型拟合好坏，R2越大，χ2和RMSE越小，表示模型拟合效果越好[13，17-18，22-23]，各模型拟合结果见表7。

干燥过程中鸡腿菇的水分比计算公式如下：

MR=M-MeM0-M。

式中：M为任意时刻干基含水率，%;M0为物料初始干基含水率，%;Me为物料平衡时干基含水率，%。其中Me相对于M、M0很小，因此上式可简化为

MR=MM0。

从表7可以看出，Logarithmic模型R2=0.997 0，为3模型最大值，且χ2=0.000 359 8、RMSE=0.015 87，均为最小值，说明Logarithmic模型拟合程度最高，因此选择Logarithmic模型作为鸡腿菇在漂烫预处理组合（V，T1）下的热风干燥数学模型，在本试验条件下鸡腿菇热风干燥水分比MR=0.969 1e-0.039 3t+0.026 6，拟合结果如图7所示。

2.2.2 有效水分扩散系数 菲克扩散定理可以描述薄层干燥物料的降速干燥过程[24-25]，菲克扩散定理推导式如下：

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

式中：D为有效水分扩散系数，m2/s;L0表示干燥物料厚度的1/2，m。上式可简化为

lnMR=ln8π2-π2Dt4L20。

表明有效扩散系数D可以通过lnMR与干燥时间t曲线的斜率K求出，如下：

K=-π2D4L20。

对lnMR-t曲线进行拟合，解得K=-0.000 32，求得鸡腿菇在本试验条件下的有效水分扩散系数D=5.19×10-10 m2/s。

4 结论

本试验结果表明，鸡腿菇通过100 ℃水蒸气漂烫15 s后进行热风干燥，可使干燥品质达到最佳，此时干制品复水比为3.806，色差为14.701。在此漂烫预处理工艺下，Logarithmic模型的拟合程度最高，有最大R2，为0.997 0，最小χ2、RMSE，0.000 359 8、0.015 87，在热风温度为55 ℃、热风风速为 1.35 m/s、切片厚度为4 mm的干燥工艺下，模型方程为MR=0.969 1e-0.039 3t+0.026 6。根据试验数据计算得出，在本试验条件下鸡腿菇热风干燥有效水分扩散系数D=5.19×10-10 m2/s。

參考文献：

[1]贾 蕊，刘风兰. 鸡腿菇研究现状及发展前景[J]. 食品科技，2006，27（12）：890-894.

[2]周 瑞，田呈瑞，张 静，等. 鸡腿菇多糖羧甲基修饰及其抗氧化性研究[J]. 食品科学，2010，31（13）：10-15.

[3]李 波，芦 菲，余小领，等. 短波紫外线照射对鸡腿菇保鲜的影响[J]. 农业工程学报，2009，25（6）：306-309.

[4]邢作山，李洪忠，陈长青，等. 食用菌干制加工技术[J]. 中国食用菌，2009，28（3）：56-57.

[5]严启梅，牛丽影，袁春新，等. 预处理对杏鲍菇脆片品质的影响[J]. 食品科学，2012，33（6）：74-77.

[6]康三江，张永茂，张海燕，等. 漂烫对速冻苹果丁过氧化物酶活性及品质的影响[J]. 食品工业科技，2015，36（23）：333-338.

[7]温 馨，胡 锐，赵金红，等. 不同漂烫方式结合CaCl2预处理对哈密瓜品质的影响[J]. 农业机械学报，2014，45（10）：231-237.

[8]郭 楠，叶金鹏，林亚玲，等. 漂烫对速冻薯条品质及淀粉糊化度的影响研究[J]. 食品科技，2014，39（9）：186-191.

[9]茆诗松，周纪芗，陈 颖. 试验设计 [M]. 北京：中国统计出版社，2012：64-101.

[10]卜召辉，胡庆国，陆 宁. 真空微波与真空冷冻联合干燥金针菇的研究[J]. 包装与食品机械，2011，29（3）：16-19.

[11]颜建春，胡志超，吴朋来，等. 热板-微波联合真空冷冻干燥茭白工艺优化[J]. 农业工程学报，2017，33（1）：262-270.

[12]王海鸥，扶庆权，陈守江，等. 不同护色预处理对牛蒡片真空冷冻干燥特性的影响[J]. 食品科学，2017，38（1）：86-91.

[13]陈健凯，林河通，林艺芬，等. 基于品质和能耗的杏鲍菇微波真空干燥工艺参数优化[J]. 农业工程学报，2014，30（3）：277-284.

[14]曹 川，孙 勤，吴 达. 不同干燥方法对鸡腿菇干制品品质的影响[J]. 现代农业科技，2015（13）：328-330.

[15]王海鸥，扶庆权，陈守江，等. 不同护色预处理对牛蒡片真空冷冻干燥特性的影响[J]. 食品科学，2017，38（1）：86-91.

[16]王苗苗. 双因素方差分析模型的构建及应用[J]. 统计与决策，2015（18）：72-75.

[17]张 博，赵士杰，刘景艳，等. 不同预处理下冬瓜热风干燥实验研究[J]. 农机化研究，2013，35（10）：133-136.

[18]苑 亚，张振涛，杨鲁伟，等. 漂烫预处理对洋葱片热风干燥特性影响[J]. 农机化研究，2018，40（5）：241-247，252.

[19]石启龙，赵 亚，李兆杰，等. 竹荚鱼热泵干燥数学模型研究[J]. 农业机械学报，2009，40（5）：110-114.

[20]关志强，王秀芝，李 敏，等. 荔枝果肉热风干燥薄层模型[J]. 农业机械学报，2012，43（2）：151-158，191.

[21]王宝和. 干燥动力学研究综述[J]. 干燥技术与设备，2009，7（1）：51-56.

[22]陈健凯，林河通，李 辉，等. 杏鲍菇的热风干燥特性与动力学模型[J]. 现代食品科技，2013，29（11）：2692-2699，2579.

[23]汪政富，李玲玲，胡小松，等. 两种不同晾房中无核白葡萄薄层干燥的数学模型[J]. 农机化研究，2008，30（5）：28-31.

[24]孟岳成，王 君，房 升，等. 熟化红薯热风干燥特性及数学模型适用性[J]. 农业工程学报，2011，27（7）：387-392.

[25]Wang Z F，Sun J H，Liao X J，et al. Mathematical modeling on hot air drying of thin layer apple pomace[J]. Food Research International，2007，40（1）：39-46.