王秀清

微波干燥法快速测定香菇培养料水分研究

王秀清

（河北平泉食用菌产业技术研究院，河北 平泉 067500）

为快速准确测定培养料水分含量，指导菇农生产，借鉴微波炉测定粮食、饲料等水分含量的方法，通过分析比较微波炉不同档位、培养料失水曲线及料面温度的变化趋势得出：采用微波炉（型号美的M1-235E），高火（功率1 300 W）3 min后转中火（功率650 W）3 min，测定湿重20 g、水分含量40%～60%的香菇培养料，可获得较准确的水分含量结果，对比烘箱恒重法、水分测定仪的测定结果无显著差异。微波干燥法简便、快捷、实用，可解决常规测定方法投入大、时间长的问题。

微波干燥；食用菌培养料；水分测定；烘箱恒重法

培养料水分含量对于食用菌菌丝生长和出菇至关重要，含水量充足才能形成子实体[1]，但过多，又影响料内空气流通，导致菌丝生长受阻，以木屑为主料的香菇栽培培养料含水量以50%～60%为宜，高于60%，菌种虽然能正常萌发，但吃料速度会显著减缓[2]。

测定培养料水分含量的方法主要有3种：（1）烘箱恒重法：GB5009.3—2016食品中水分的测定第一法采用的是直接干燥法，101～105 ℃，烘箱干燥后测定恒重[3]；（2）使用商品化水分测定仪测定，常见的失重法水分仪有卤素水分测定仪、红外水分测定仪；（3）经验法，凭借技术人员经验，培养料搅拌均匀后，以手握成团，指缝中有水滴出时，含水量约60%[4]，该法操作简便，运用广泛，但结论的主体性、主观性强，存在不确定性。

微波加热干燥以高频电磁波直接作用于物料中的水分子，使之在转换运动状态的过程中产生剧烈摩擦、碰撞、挤压而迅速升温，从而使物料内的水分子加热并蒸发。这使得微波炉加热干燥优于其他干燥方法。其干燥过程被干燥物升温和水分蒸发是在整个物料中进行，且温度梯度、传热方向、蒸气压方向均为由内部向外层（与传统烘箱干燥法相反），较其他方法具有物体表里同时均匀加热，干燥更迅速、更节能高效、易控制等特点。微波炉被广泛应用于小麦粉[5]、大米、小米[6]、细粒土[7]、白面、大豆[8]、饲料[9]、芦苇[10]、玉米[11]等水分含量的测定。

香菇培养料成分复杂，采用国标烘箱法，虽然结果准确，但耗时长，无法运用于实际生产；商品化水分测定仪虽然测定快速，但仪器价格昂贵，难以广泛推广应用；凭经验进行估测，误差大。本研究借鉴微波炉测定粮食、饲料等水分含量的研究，将其用于香菇培养料水分测定，并与烘箱恒重法、水分测定仪法进行比较。由于微波炉烘干过程中培养料容易出现焦化现象，因此有必要探索家用微波炉快速测定香菇培养料水分含量方法的最佳参数。

1 材料与方法

1.1 试验设备与材料

红外线测温仪BENETECH GM320（–50～380 ℃）；分析天平，上海良平电子天平MP500B；水分测定仪（型号DSH-50-5，上海越平科学仪器制造有限公司）；鼓风干燥箱（型号101-1AB，天津市泰斯特仪器有限公司）；美的微波炉（型号M1-235E），总功率为1 300 W，火力档位有高火（100%）、中高火（70%）、中火（50%）、低火（30%）4档；瓷盘直径20 cm。供试香菇菌棒配方：硬杂木屑78%（颗粒大小0.5～1 cm）、麦麸20%、石膏2%，未灭菌。

1.2 试验方法

（1）微波炉不同档位下试样的失水曲线测定。由于微波炉不能控制温度，且不同档位干燥的速率差别较大，所以要先对微波炉加热烘干香菇培养料的最佳档位及时间进行试验。称取20 g培养料试样，含水量60%左右（香菇培养料含水量超过60%，水分会从培养料内溢出），不同档位加热1 min后称量试样重量。

（2）不同档位下培养料的料面温度测定。由于实际操作过程存在培养料烘燃、烘焦的现象，会影响测试结果，所以先进行料面温度检测。选择微波炉不同档位加热，每隔1 min用红外线测温仪迅速测定培养料的料面温度。

（3）微波炉测定方法的选择。选择低档位，水分散失慢、耗时长；采用高档位，则部分试样会出现烧焦现象，试样越多，烧焦现象越频发。因此，我们以快速便捷为目标，比较了单一档位加热至恒重及通过料面温度选择组合火力的方式，最终选择组合型烘干法。

水分测定仪法：称取平铺至称量盘的培养料重量为0，设定温度为105 ℃，自动测定水分含量。每个试样测定3个重复。

（5）称量范围的选择。分析天平的精度会影响水分测量的准确性，称量试样越少，对准确性影响越大。此次实验室为了适应农法生产，选择的分析天平精度偏低，为0.01 g。选择直径为20 cm的瓷盘，试样重量2～50 g，采用微波炉快速测定法（高火3 min转中火3 min）测定不同重量试样的水分含量。每个试样测定3个技术重复。

（6）水分测定范围的选择。选取培养料20 g，配制不同含水量，以微波炉高火3 min转中火3 min为实验方案，测定水分含量。每个试样测定4个平行，与用水分测定仪测得的水分含量进行比较。

2 结果与分析

2.1 微波炉不同档位试样的失水曲线

微波炉是物体内外同时均匀加热，功率越高，失水速率越快；反之功率越低，失水速率越慢。不同功率档位的失水效果不同，如图1所示，20 g培养料试样在高火档位下3 min即可失去87.5%的水分，而要达到同样的效果，中高火需5 min、中火需8 min、低火需16 min；高火6 min能在不出现试样烘焦的情况下水分基本达到重量恒定，而中高火需8 min、中火需12 min、低火需18 min。

2.2 不同档位下培养料的料面温度

为了确定适宜加热档位，利用红外线温度计对料面温度进行趋势测定，结果为高火和中高火温度持续升高，且波动较大（图2），与采用高火及中高火档位进行加热容易出现烧焦现象的现实相符。高火加热过程中的温度曲线也解释了实验中用高火连续加热4 min及以上时，试样部分焦化比例增高的现象。而采用中火档位进行加热，温度不会持续升高，一般情况下不会发生烧焦现象，但是失水速率较慢。采用低火进行加热，温度一直在100 ℃以下徘徊，不能完全失水。

图1 微波炉不同档位下试样的失水曲线

图2 微波炉不同档位下培养料的料面温度

2.3 微波炉测定方法的选择

采用不同方法测定含水量的结果：水分测定仪法为0.5210±0.00084；微波炉法，高火加热6 min结果为0.5315±0.00725；中火加热12 min结果为0.5251±0.00255；火力组合（高火加热3 min转中火加热3 min）结果为0.5204± 0.00482。对以上数据进行单样本T检验，以烘箱法的测定结果0.5316±0.00184为给定平均值，在0.05显著性水平下，微波炉高火加热6 min和微波炉火力组合法与烘箱法无显著性差异。

3种微波炉测定培养料水分的方法利弊如下：

（1）培养料试样20 g，中火加热12 min。缺点是加热时间较长；优点是不会烧焦，且结果稳定。因为失水速率较低，所以水分测定结果会偏低。

（2）培养料试样10 g，高火加热6 min。缺点是连续加热极易出现局部焦化，且这种焦化具有不确定性，试样越多，越容易焦化，因此选取试样较少（10 g）；优点是快速，测定结果更接近实际。

（3）火力组合方式。培养料试样20 g，先高火加热3 min，再转中火加热3 min。缺点是水分测定结果会偏低，且待测的水分含量不能超过60%，否则不准确；优点是在温度未升高至焦化时即降低火力为中火，可避免焦化，且快速。

2.4 微波炉法、水分测定仪和烘箱法间的比较

为了检验微波炉快速测定法（高火3 min转中火3 min）、水分测定仪法和烘箱法间的差异性，随机抽取3个农户的出菇菌棒样品测定其水分含量，结果三者无显著差异（图3）。

图3 3种方法测定含水量的结果

2.5 称量范围的选择

30 g是正常水分含量在50%左右的培养料平铺一层的重量，超过30 g则易发生因局部温度过高而出现偶然性焦化的现象。因此，本试验选择20 g培养料（瓷盘底部薄薄平铺一层）进行失水曲线测定，一旦超过20 g，水分含量就开始下降。经SPSS多重比较分析可知，2～35g称量范围内的差异显著性为0.283>0.05，不存在显著差异（表1）。

表1 培养料试样称量范围的选择

2.6 水分测定范围的限定

微波炉不同档位下试样的失水曲线（图1）的初始条件是培养料试样20 g，水分含量为60%左右。一旦水分含量增大，采用微波炉高火加热3 min转中火3 min的方法会造成失水不够，含水量测定值就会偏低。

表2为水分含量在40%～60%区间的微波炉法与水分测定仪测定含水量的差异验证结果：含水量超过60%时，微波炉法测定结果较水分测定仪低。原因是香菇培养料采用的木屑颗粒度大，当水分含量超过60%时，水分外溢，导致测量结果不准确。

表2 不同样品微波测定与水分仪测定含水量的结果 （单位：g/1g料）

3 结 论

微波炉高档位（功率1 300 W）加热可使物料快速失水，在料面温度快速升高之前，换成中档位（功率650 W）进行加热，可快速测定培养料含水量，同时避免培养料焦化。采用本试验型号微波炉，高火档位（功率1 300 W）3 min转中火（功率650 W）3 min测定湿重20 g、水分含量40%～60%的香菇培养料水分含量，可获得较为准确的结果，与烘箱恒重法、水分测定仪测定结果对比，无显著差异，表明其不失为一种测量培养料水分含量的快速可行、低成本、高准确度的方法。

农法生产香菇对料棒水分含量精确性要求不高，所以菇农一直采用经验法进行测定。微波法测定培养料水分含量具有操作简便，可重复性好，设备易得，且人为因素影响小的特点，具有较高的推广价值。家用微波炉应用十分普遍，因不同厂家微波炉功率具有差异性，在实际运用时，应因“炉”制宜，灵活调节。选择高低档位配合快速检测方案，可节省测定时间，快速便捷，利于指导生产试验，为高产高效提供有力支撑。

[1] 王贺祥. 食用菌栽培学[M]. 北京: 中国农业大学出版社, 2008: 42-98.

[2] 班新河, 魏银初, 王震, 等. 木屑培养料不同含水量对香菇菌丝生长及品质产量的影响[J]. 食用菌, 2014 (04): 32-33.

[3] GB 5009.3-2016, 食品安全国家标准食品中水分的测定[S].

[4] 曹洪义. 黑木耳大棚吊袋立体高产栽培技术[J]. 农民致富之友, 2017(09): 20.

[5] 杨恩蝉. 微波炉测定小麦粉中水分的含量[J]. 山西广播电视大学学报, 2004(04): 108-109.

[6] 李洪仁, 王敬涛. 微波加热法快速测定粮食中的水分[J].粮油食品科技, 2004(04): 23-24.

[7] 王爱红. 快速测定含水量方法的研究——微波炉测定法[J]. 山西交通科技, 2001(03): 20-22.

[8] 王芬. 微波加热法测定粮食中的水分[J]. 化学分析计量, 2004(03): 40-41.

[9] 白海, 刘丽敏, 安志鹏, 等. 用微波炉快速检测饲料原料中干物质的含量[J]. 当代畜牧, 2019(03): 55-56.

[10] 程娟. 微波炉快速测定原料水分[J]. 中华纸业, 2012, 33(12): 81.

[11] 熊烽, 范占炼, 李娜, 等. 国标法与微波法测定全株玉米水分的比较[J]. 中国奶牛, 2012(24): 50-51.

王秀清（1988—），女，硕士，主要从事食用菌栽培相关工作。E-mail：April2417@163.com。

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