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(中国农业机械化科学研究院,北京 100083)

食用菌是一类高蛋白低脂肪的健康食品,除了含有丰富的营养成分外,还具有较高的药用功效,因此,世界上很多国家将其列为21世纪人类的保健食品之一[1]。我国的云南、福建、四川等地有着丰富的食用菌资源,其中云南是食用菌品种和产量最多的地区之一。当地最出名的食用菌是牛肝菌和鸡枞菌,这两种菌菇肉质脆嫩,味道鲜美,具有很高药用和食用价值,是我国出口创汇的重要菌类产品,远销日本、韩国等国际市场[2-3]。

新鲜菌菇因呼吸作用强和含水量高而难以保鲜,干菌菇是食用菌销售的主要方式之一[4]。食用菌干燥过程中常用方法有热风干燥、微波干燥和真空冷冻干燥等[5]。热风干燥法成本低、产量大,但在干燥的过程中传热速度较慢,对温度的控制要求也较高[6];微波干燥的特点是内外同时加热,并且微波干燥的热源为含水物料本身,物料的内部温度高于外部温度,因此干燥过程中的水分扩散方向与温度梯度方向相同,改善了热扩散和质扩散的问题,大大提高了干燥效率[7-8];真空冷冻干燥是将需干燥的物料在低温下先行冻结至其共熔点以下,使物料中的水分变成固态的冰,然后在适当的真空环境下,使物料内部水分的沸点降低,通过加热,使冰直接升华为水蒸气而除去,从而获得干燥的制品,真空冷冻干燥水分迁移速度快,干燥速度远高于其他干燥方法,产品的色变很小,产品酥脆,易复水[9]。目前,国内外对牛肝菌和鸡枞菌的研究主要集中在营养成分分析等方面,而有关其干燥方法的研究报道甚少。

本试验以牛肝菌和鸡枞菌为原料,采用微波-热风联合干燥(MHD)、热风干燥(HAD)和真空冷冻干燥(VFD)3种方法对菌菇分别进行干燥处理,测定白牛肝菌和鸡枞菌干燥后的色泽、复水率、质构特性及微观结构等品质特性,为牛肝菌和鸡枞菌干燥方法的选择和品质的提高提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

白牛肝菌、鸡枞菌 食品级,云南大理洱源果品农特经营有限公司。

DHG-9070A型电热热风干燥箱 上海一恒科学仪器有限公司;LG-0.2型真空冷冻干燥设备 中国农业机械化科学研究院;WB6E型热风微波流态化干燥试验平台 中国农业机械化科学研究院与南京凯乐电器微波设备有限公司联合研制;CR-300型精密色差计 日本MINOLTA公司;TA-XT2i型质构分析仪 美国FTC公司;SU8000型扫描电子显微镜 日本日立公司。

1.2 实验方法

1.2.1 菌菇的干燥 挑选块型良好,每块体积约为5 cm×5 cm×1 cm,质量为5～10 g的菌菇,两种菌菇各称取3份,每份100 g。分别用适量清水清洗,取出沥水,沥水后菌菇的初始水分含量为15%±1%。按以下3种方法进行干燥处理,至物料水分含量降至8%止。

1.2.1.1 MHD法 将沥水后的菌菇单层均匀平铺于热风-微波流态化干燥设备的物料盘中,设置微波功率为600 W,热风功率为4 kW,振动频率为40 Hz进行干燥。每隔10 min取出菌菇、称重,至水分含量达到要求。

1.2.1.2 HAD法 将沥水后的菌菇单层均匀平铺于鼓风干燥箱的物料盘中,设置温度50 ℃,每隔一定时间取出菌菇、称重,至水分含量达到要求。

1.2.1.3 VFD法 将沥水后的菌菇原料均匀平铺于真空冷冻干燥设备的物料盘中,将温度探头插入菌菇中心,在-20 ℃冰箱中预冻4 h,将物料盘置于冻干仓中,设置真空冷冻干燥设备的冷阱温度为-40 ℃,真空度为60 Pa,最大加热板温度为60 ℃。

1.2.2 指标测定

1.2.2.1 菌菇水分含量的测定 采用GB 5009.3-2010《食品中水分的测定》。

1.2.2.2 色泽测定 分别取经MHD、HAD、VFD干燥后的白牛肝菌、鸡枞菌,用色差仪测其L*值、a*值、b*值,每种样品取5个,测定取平均值。其中L*值(Lightness,亮度)为明度指数,变化范围从0到100,L*=0表示黑色,L*=100表示白色,L*值越大越偏白,越小越偏黑;a*、b*值为彩度指数,a*值(Redness)表示红(+)/绿(-),a*值越大越偏红,越小越偏绿;b*值(Yellowness)表示黄(+)/蓝(-),b*越大越偏黄,越小越偏蓝[10-11]。

1.2.2.3 复水率测定 分别取经MHD、HAD、VFD干燥后块型良好的白牛肝菌、鸡枞菌样品,称重,质量记为G1。在250 mL烧杯中加入85 mL沸水,将已称重的样品置于烧杯中,每隔0.5 min将样品取出,用纸吸干表面水分,称重,质量记为G2,共记录4 min。平行实验3次,复水比记为R。

式中:G1-试样复水前的质量,g;G2-试样复水后的质量,g。

1.2.2.4 质构特性测定 用质构仪测定干燥后菌菇样品的质构特性。分别取大小形状比较相近的至少3个经MHD、HAD、VFD干燥后的白牛肝菌、鸡枞菌样品进行质构测定。质构测定的参数设置为:触发力:0.5 N;测前速度:1 mm/s;测试速度:60 mm/min;测后速度:5 mm/s,变形程度:30%。采用 P3/5圆柱形探头测定菌菇的全质构。

1.2.2.5 微观结构观察 用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscopy,SEM)扫描观察干燥后菌菇样品的组织结构。取经MHD、HAD、VFD干燥后的白牛肝菌、鸡枞菌样品,剪成适合大小,喷金镀膜处理,在放大500倍下进行观察,比较微观结构的差异。

1.3 数据处理

实验结果均由3次平行实验获得。数据统计和处理采用SPSS 18.0和Microsoft Office、Excel 2010软件,实验结果作图采用Origin 8.5软件。

2 结果与分析

2.1 干燥方法对菌菇色泽的影响

经MHD、HAD、VFD干燥后的白牛肝菌、鸡枞菌样品的L*、a*、b*值如表1所示。由表1可知,白牛肝菌的L*值变化为:MHD>VFD>HAD,但MHD和VFD的L*值无显著性差异。鸡枞菌的L*值变化为:VFD>MHD>HAD,差异显著(p<0.05),VFD的L*值与HAD的L*值相比增加10.1%。总体来看,热风干燥产品的白度值最低,微波热风联合干燥和真空冷冻干燥产品的亮度较好,白度值较高。这是由于干燥过程中的微波、温度和真空度都会影响样品的品质,微波使分子内部的水分子摩擦产热,一定的温度可以让样品内部发生一系列的物理、化学变化,并在色泽上发生改变,真空度可以抑制有氧气参加的氧化反应,都会在不同程度上影响样品的色泽[12]。因此,微波热风联合干燥和真空冷冻干燥产品的亮度优于热风干燥产品。这与张乐等[13]的结果一致。不同方法干燥后,菌菇的a*值和b*值均为正值,说明其色泽偏向于红黄色,白牛肝菌和鸡枞菌的b*值变化均为MHD>VFD>HAD。总体来看,真空冷冻干燥和微波热风联合干燥法的产品色泽优于热风干燥。

表1 不同干燥方法对菌菇色泽的影响Table 1 Effects of different drying methods on the color of fungi

2.2 干燥方法对菌菇复水率的影响

干制菌菇复水速率直接影响到菌菇食用时的口感和品质。白牛肝菌和鸡枞菌在不同干燥方法下复水速率的结果如图1、图2所示。可以看出,经MHD、HAD、VFD干燥的白牛肝菌、鸡枞菌样品的复水速率变化规律相似,在相同的复水时间下,真空冷冻干燥样品的复水比最高,同时,在0～1 min时间段样品的复水速率最快,尤其是真空冷冻干燥的样品,在此段时间内快速吸收水分,0.5 min后复水速率趋于稳定。4 min时,VFD干燥的白牛肝菌和鸡枞菌样品的复水比分别是HAD干燥的相同样品的1.66、1.29倍。复水性与物料的组织结构息息相关,疏松多孔的组织结构,复水性好；致密的结构,复水性差。不同干燥方法物料组织结构的收缩程度不一样,因此复水性存在差异[14]。由于真空冷冻干燥是水直接升华变成水蒸气,使样品呈疏松多孔的结构,负压的干燥环境对菌菇细胞破坏程度小,干燥后样品更易包含水分。因此,真空冷冻干燥样品的复水性远远优于微波热风联合干燥和热风干燥,微波热风联合干燥样品的复水性稍微优于热风干燥,差异很小。陈晓麟等[15]研究了热风干燥、微波干燥、真空冷冻干燥对香菇复水性的影响,干燥后复水性真空冷冻干燥>微波干燥>热风干燥,与本文的研究结果一致。从菌菇品种来看,鸡枞菌的复水性优于白牛肝菌,这与鸡枞菌本身疏松的组织结构有关。

图1 不同干燥方法对白牛肝菌复水率的影响Fig.1 Rehydration rates of Boletus albusfor different drying methods

图2 不同干燥方法对鸡枞菌复水速率的影响Fig.2 Rehydration rates of Termitomyces albuminosusfor different drying methods

2.3 干燥方法对菌菇质构特性的影响

经MHD、HAD、VFD干燥后的白牛肝菌、鸡枞菌样品的硬度(Hardness)、内聚力(Cohesiveness)、弹性(Springiness)、咀嚼性(Chewiness)如表2所示。硬度可以表示样品达到一定形变时所必须的力,感官上可以表示为牙咬断样品所需用的力。内聚力表示样品结构内部健力,弹性则是去除变形力恢复到变形前的条件下速率,咀嚼性表示将固体的样品咀嚼成吞咽时状态所需的能量。从表2可以看出,不同干燥方法下两种菌菇的硬度、弹性、咀嚼性呈同样的变化规律,HAD>MHD>VFD,尤其是硬度和咀嚼性,真空冷冻干燥法远小于热风干燥和微波热风联合干燥。这是由于硬度和咀嚼性主要取决于菌菇的组织结构,如多孔性、收缩性和体积密度。热风干燥法的干燥时间长,菌菇内外的水分迁移速率不均匀,干燥过程中表面硬化现象严重,微波热风联合干燥法中的微波处理,同样也会对菌菇的细胞组织有所损伤,组织液、无机盐等在干燥过程中向表面迁移,形成表面硬化,真空冷冻干燥干燥法的负压状态使菌菇轻微膨胀,冷冻干燥过程中水分直接升华,形成较大的孔隙,因此硬度和咀嚼性远小于热风干燥和微波热风联合干燥。

表2 不同干燥方法对菌菇的质构的影响Table 2 Texture parameters of fungi for different drying methods

2.4 干燥方法对菌菇微观结构的影响

经MHD、HAD、VFD干燥后的白牛肝菌、鸡枞菌样品的SEM显微结构如图3所示。可以看出,3种干燥方式下的菌菇的微观结构有明显的差异,微波热风联合干燥和真空冷冻干燥的菌菇截面呈多孔状的蜂窝网状结构,细胞结构破坏不明显。而热风干燥菌菇的多孔网状结构不明显,细胞结构有明显的皱缩现象。这也是热风干燥产品复水性差,硬度和咀嚼性显著高于微波热风联合干燥和真空冷冻干燥产品的原因。这一结果与韩清华等[16]微波真空干燥和热风干燥苹果片的微观结构的结果相似。与真空冷冻干燥样品的组织结构均匀相比,微波热风联合干燥样品的组织结构虽呈现蜂窝状,但结构不规则,这可能是因为微波通过极性的水分子电磁振荡作用产生热量来干燥样品,菌菇内水分分布不均匀,致使电磁能量不均匀,产生孔状结构不均匀现象。同时,可以在图3中看到,与牛肝菌结构相比,鸡枞菌的多孔网状结构更好,推测其可能是鸡枞菌的复水性优于白牛肝菌的原因。

图3 不同干燥方法下四种菌菇的微观结构(500×)Fig.3 Microstructure of four kinds of fungi for different drying methods(500×)注:A1～A3分别为白牛肝菌MHD、HAD及VFD;B1～B3分别为鸡枞菌MHD、HAD、VFD。

3 结论

采用MHD、HAD、VFD干燥方法干燥后,菌菇品质特性差异明显,真空-冷冻干燥和微波热风联合干燥法的色泽优于热风干燥;真空冷冻干燥法的复水性优于微波-热风联合干燥和热风干燥,热风干燥后菌菇复水性最差,且3种方法干燥后,鸡枞菌的复水性均优于白牛肝菌;在菌菇硬度和咀嚼性上,真空冷冻干燥法小于热风干燥和微波-热风联合干燥,硬度、弹性、咀嚼性3种方法变化规律相同,均为HAD>MHD>VAD;MHD干燥和VFD的菌菇截面呈多孔状结构,VFD干燥菌菇的组织结构均匀,MHD干燥菌菇的结构稍不均匀,HAD干燥菌菇的多孔网状结构不明显,印证了VFD干燥产品复水性最好,HAD产品的硬度和咀嚼性最高的结果。综合菌菇色泽、复水性、质构特性、微观结构的结果考虑,白牛肝菌和鸡枞菌的干燥方法首选VFD干燥,其次为MHD干燥,不宜选择HAD干燥。