(河西学院农业与生物技术学院,甘肃张掖 734000)

双孢蘑菇切片真空冷冻干燥工艺

刘玉环 焦 扬 何利明

(河西学院农业与生物技术学院,甘肃张掖 734000)

采用正交试验法优化双孢蘑菇真空冷冻干燥的工艺参数,确定了切片厚度、预冻温度、护色剂浓度对真空冷冻后双孢蘑菇品质的影响强度：切片厚度＞亚硫酸钠浓度＞预冻温度,并得出真空冷冻干燥双孢蘑菇的最佳工艺条件为：切片厚度2 mm、预冻温度-30 ℃、护色剂为0.45%亚硫酸钠。

双孢蘑菇;真空冷冻干燥;正交试验;优化

双孢蘑菇含有丰富的蛋白质、多糖、维生素和不饱和脂肪酸等,还具有抑制肿瘤生长、提高机体免疫力、降低血浆胆固醇等生理功效(周永斌 等, 2008)。但双孢蘑菇在贮藏保鲜过程中容易出现褐变、软化和产生异味、营养物质消耗快等问题,造成品质下降,制约了双孢蘑菇产业的发展(段振华, 2003)。

真空冷冻干燥得可最大限度地保存原料的色、香、形和营养价值,其制品越来越受到人们的青睐。本试验采用正交试验法优化了双孢蘑菇真空冷冻干燥工艺条件和参数,并主要针对生产能耗和制品品质等方面为加工企业提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验设备

LGJ-18型冷冻干燥机(北京松源华兴科技发展有限公司生产)、AL104型电子天平(梅特勒·托利多仪器上海有限公司生产)、721分光光度计(上海精密仪器公司生产)等。

1.2 试验材料

试验用双孢蘑菇(Agaricus bisporus)为市售新鲜双孢蘑菇,收获后至加工不超过3 h。试验于2013年2～6月在河西学院农业与生物技术学院园艺产品加工实验室进行。

1.3 试验方法

1.3.1 原料挑选 挑选新鲜、色白、形态完整、边缘内卷、菇柄切削平整、菌褶无发黑变红、无机械损伤及无病虫害的双孢蘑菇。

1.3.2 清洗、切分 用流动清水洗去双孢蘑菇表面的污物,并将其表面的水沥干,按要求手工切成厚度为1～3 mm的薄片,切面平整,薄厚均匀。

1.3.3 护色 为防止双孢蘑菇褐变,用0.20%～0.75%无水亚硫酸钠溶液作护色液,将双孢蘑菇切片在护色液中浸泡10 min,再用流动清水冲洗5 min,沥干其表面的水(陈志宏 等,2012)。

1.3.4 预冷、冷冻、干燥 首先将双孢蘑菇切片预冻以缩短真空冷冻干燥机的冻干时间(李波 等, 2010),清洗物料盘、冷阱仓;然后打开冷冻机,压缩机工作1.5～2.0 h后,冷阱温度降至-45～-35 ℃时,再将预冷后的切片均匀装盘放入冷阱中冷冻,以防止双孢蘑菇褐变;物料冷冻至要求温度后,取出置于真空干燥玻璃罩内,进行抽真空处理,使冻结在双孢蘑菇内的水分在真空状态下升华,直至水分含量降至5%时结束干燥;干燥结束后根据记录的数据进行处理,真空冷冻干燥机显示屏曲线包括样品曲线、冷冻曲线、真空曲线和组合曲线。

1.4 试验指标判定及评分标准

1.4.1 干燥目标 以双孢蘑菇含水量5%以下(李清明 等,2007)为目标。含水量测定采用质量法。

含水量=(W0-W1)/W0×100%

式中：W0为干燥前样品质量;W1为干燥后样品质量。

1.4.2 感官评分D（满分40分） 以双孢蘑菇的色泽变化为评价指标(白色、灰色、发黄、稍发黑、发黑)按1～15分进行评分;以收缩率变化为评价指标(保持原有形状,无明显收缩、卷边现象)按1～15分进行评分,收缩率计算采用干燥前后面积变化进行测定;以复水后双孢蘑菇气味变化为评价指标(特有的香味、失去了原有的香味)按1～10分进行评分。

收缩率=(S0-S1)/S0×100%

式中：S0表示干燥前面积;S1表示干燥后面积。1.4.3 能耗评分E（满分30分） 以干燥所用时间为指标,干燥过程中耗电量与干燥时间成正比,时间长短能直接反映能耗大小(宫元娟 等,2004)。

E=30×(Hmin/Hact)

式中：Hmin为所测干燥时间最短值;Hact为实测干燥时间值。

1.4.4 可溶性蛋白质含量评分P（满分30分） 采用考马斯亮蓝法测定双孢蘑菇可溶性蛋白质含量(高俊凤,2006)。

P=30×(Pact/Pmax)

式中：Pact为实测蛋白质含量值;Pmax为所测蛋白质含量的最大值。

最后计算综合评分Y(满分100分)。

Y=D+E+P

1.5 正交试验设计

根据预试验筛选结果,选出最佳因素：双孢蘑菇切片厚度(A)、预冻温度(B)、护色剂亚硫酸钠浓度(C),各设置3个水平(表1),选择L9(34)正交表进行正交试验。

表1 3因素3水平正交试验设计

1.6 试验数据处理

试验数据采用Excel2003软件和SPSS18.0软件进行统计分析。

2 结果与分析

如表2所示,本试验所设3个因素对双孢蘑菇品质的影响程度存在差异,强弱顺序依次为：切片厚度＞亚硫酸浓度＞预冻温度,双孢蘑菇真空冷冻干制品的最佳工艺为A2B2C2,即切片厚度为2 mm,预冻温度为-30 ℃,亚硫酸钠浓度为0.45%。

表2 L9（34）正交试验及评分结果

3 结论与讨论

本试验确定双孢蘑菇真空冷冻干燥最佳工艺参数为：切片厚度2 mm,预冻温度-30 ℃,护色剂为0.45%亚硫酸钠。此组合在本试验中并未出现,需要进一步验证。

预冻是预先把双孢蘑菇进行冻结的一个重要阶段,决定着真空冷冻干燥的成败。预冻温度过低会对双孢蘑菇细胞造成低温伤害,损害细胞组织结构进而影响感官评分,温度过低对双孢蘑菇营养元素也会产生伤害,从而影响可溶性蛋白质含量的评分;温度过高双孢蘑菇易发生褐变,从而影响感官评分。本试验选择预冻温度为-30 ℃时真空冷冻干燥效果最好。

双孢蘑菇冷冻干燥时,热量通过干燥层向内传导,蒸汽通过干燥层向外逸出,因而双孢蘑菇切片厚度越小,干燥的时间就越短,耗电越少。但切片厚度越小,单位面积干燥的双孢蘑菇量越少,冻干机的生产能力降低,而且切片厚度太薄使得冻干产品形状有明显收缩现象,影响感官评分,所以最佳切片厚度的确定应以整个生产周期内单位时间干燥双孢蘑菇的量为依据。本试验中双孢蘑菇切片厚度为2 mm时效果达到最佳。

冻干产品是在低温缺氧的条件下加工获得, VC、PPO活力等热敏性物质能够得到很好的保存。由于PPO活力具有很高的酶活性,易发生褐变,因此对产品必须进行真空包装,以确保长期贮藏的稳定性(黄劲松 等,2007)。并通过护色剂最佳用量抑制双孢蘑菇褐变试验,进一步制定完善双孢菇酶活性试验的配套设备、工艺优化及相应的技术操作规程。

双孢蘑菇真空冷冻干燥后,产品含水量很低,保存期长,质量轻,常温下可运输保存,十分简便。但如何减少真空冷冻干燥生产中设备投资费用较高、干燥过程的能耗较大等问题需要进一步深入研究。另外,干燥压强、真空度等也对真空干燥过程和冻干制品产生影响。本试验只对感官、能耗、蛋白质含量进行测定评分,下一步还将对冻干产品的复水性能、多糖含量、VC含量等进一步分析。

陈志宏,朱文学,易军鹏,张玉先,康帅飞．2012．响应面法优化牡丹花真空冷冻干燥工艺．农产品加工(学刊),(8)：24-25．

段振华．2003．双孢蘑菇保鲜技术的研究进展．食品研究与开发, 24(3)：111-112．

高俊凤．2006．植物生理学实验指导．北京：高等教育出版社：142-143．

宫元娟,王博,林静,李成华,赵青松．2004．香菇冷冻干燥工艺参数的实验研究．农业工程学报,20(1)：226-229．

黄劲松,杜先锋,董明,李梅青．2007．干燥方式对双孢蘑菇品质影响的研究．食品工业科技．28(1)：114-131．

李波,芦菲,刘本国,南海娟．2010．双孢菇片微波真空干燥特性及工艺优化．农业工程学报,26(6)：380-383．

李清明,谭兴和,王锋,邓洁红,刘红波．2007．速冻双孢蘑菇护色工艺研究．食品工业科技,29(3)：160-162．

Studies on Optimization of Vacuum Freeze Drying Technology for Agaricus bisporus Slices

LIU Yu-huan,JIAO Yang,HE Li-ming

(College of Agriculture and Biotechnology of Hexi University,Zhangye 734000,Gansu,China)

Orthogonal test method was used to optimize the vacuum freeze drying technology parameters of Agaricus bisporus. The test determined the effects of slice thickness,precool temperature and concentration of color protecting agent on quality of Agaricus bisporus. The affecting strength was in the following order：slice thickness＞concentration of sodium sulfite＞precool temperature. The best technology for vacuum precool temperature freeze drying Agaricus bisporus was 2 mm slice thickness,-30 ℃ precool temperature and 0.45% sodium sulfite as color protecting agent.

Agaricus bisporus;Vacuum freeze drying;Optimization

刘玉环,男,副教授,专业方向：园艺产品贮藏与加工方面的教学与研究,E-mail：lyh_456@163.com

2013-12-24;接受日期：2014-03-31

甘肃省教育厅研究生导师科研项目(0909-1)