杏鮑菇真空微波干燥工藝

劉春菊， 江 寧， 嚴(yán)啟梅， 劉春泉， 李大婧， 周擁軍

(1.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，江蘇南京 210014；2.國(guó)家蔬菜加工技術(shù)研發(fā)專業(yè)分中心，江蘇南京 210014；3.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院食品科學(xué)研究所，浙江杭州 310021)

杏鮑菇真空微波干燥工藝

劉春菊1，2， 江 寧1，2， 嚴(yán)啟梅1， 劉春泉1，2， 李大婧1，2， 周擁軍3

(1.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，江蘇南京 210014；2.國(guó)家蔬菜加工技術(shù)研發(fā)專業(yè)分中心，江蘇南京 210014；3.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院食品科學(xué)研究所，浙江杭州 310021)

采用響應(yīng)曲面法對(duì)杏鮑菇聯(lián)合干燥中真空微波干燥工藝進(jìn)行優(yōu)化試驗(yàn)，分析各參數(shù)對(duì)杏鮑菇干制品膨化率、感官品質(zhì)的影響，分別建立杏鮑菇干制品膨化率(y1)、感官得分(y2)與杏鮑菇初始含水率編碼值(x1)、微波強(qiáng)度編碼值(x2)、微波時(shí)間編碼值(x3)的數(shù)學(xué)回歸模型。結(jié)果表明，回歸方程分別為y1=1.46-0.16x1+0.10x2+0.093x3-0.13x12、y2=6.45+1.22x1+0.41x2+0.36x3+1.01x1x2+0.74x1x3-0.94x12-0.85x32，最佳工藝參數(shù)為杏鮑菇初始含水率75%、微波強(qiáng)度20 W/g、微波時(shí)間105 s，在該條件下獲得的杏鮑菇干制品色澤良好、口感酥脆，具有濃郁的杏鮑菇風(fēng)味。

杏鮑菇；真空微波；干燥；工藝

杏鮑菇(Pleurotuseryngii)，別稱刺芹側(cè)耳，隸屬于真菌門擔(dān)子菌綱傘菌目側(cè)耳科側(cè)耳屬。杏鮑菇菌肉肥厚，質(zhì)地脆嫩，菌柄組織致密，可全部食用，且菌柄比菌蓋更脆滑、爽口，具有令人愉快的杏仁香味和鮑魚(yú)口感，被稱為“平菇王”，適合保鮮、加工處理。杏鮑菇營(yíng)養(yǎng)豐富，富含蛋白質(zhì)、碳水化合物、維生素和多種礦物質(zhì)，具有較高的食用價(jià)值。杏鮑菇是符合聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織(FAO)和世界衛(wèi)生組織(WHO)標(biāo)準(zhǔn)，具有“天然、營(yíng)養(yǎng)、保健”3種特征的18種食用菌之一[1-3]。

杏鮑菇含水率高，在常溫放置幾天后，菇體表面發(fā)生褐變，菌蓋膜發(fā)生自溶，同時(shí)長(zhǎng)出白色絮狀霉而腐爛，失去食用價(jià)值，可見(jiàn)采后熟變限制了杏鮑菇的異地運(yùn)輸和鮮銷。延長(zhǎng)菇類保質(zhì)期的主要方法是干制，杏鮑菇的干制多采用日曬、烘烤、油炸等方法，但是存在營(yíng)養(yǎng)破壞多、外觀品質(zhì)差、檔次不高、加工附加值低等問(wèn)題。針對(duì)以上問(wèn)題，筆者所在項(xiàng)目組引入熱風(fēng)-真空微波-氣流膨化聯(lián)合干燥技術(shù)，通過(guò)融合3種技術(shù)提高杏鮑菇的干燥品質(zhì)。本研究對(duì)杏鮑菇聯(lián)合干燥中的真空微波干燥工藝進(jìn)行優(yōu)化，以聯(lián)合干燥終產(chǎn)品的膨化率、感官得分為衡量指標(biāo)，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上采用響應(yīng)曲面對(duì)初始含水率、微波強(qiáng)度和微波時(shí)間3個(gè)因素進(jìn)行優(yōu)化，以期獲得膨化率高、品質(zhì)好的杏鮑菇干制品，為杏鮑菇聯(lián)合干燥的產(chǎn)業(yè)化推廣提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料

新鮮杏鮑菇，購(gòu)于南京市玄武區(qū)孝陵衛(wèi)農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)。

1.2 儀器與試劑

QDPH-5型電加熱式氣流膨化設(shè)備，天津市勤德新材料科技有限公司；數(shù)顯101A-2型電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海浦東榮豐科學(xué)儀器有限公司；VMD-1型真空微波干燥設(shè)備，南京孝馬機(jī)電設(shè)備廠；BS224S電子天平，賽多利斯科學(xué)儀器(北京)有限公司；WSC-S型色差儀，上海精密科學(xué)儀器有限公司；QTS型質(zhì)構(gòu)儀，英國(guó)CNS-FARNELL公司。麥芽糊精、檸檬酸、食鹽，均為食品級(jí)；小米，市售，粒度在0.9～1.1 mm。

1.3 工藝流程及試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.1 工藝流程 主要工藝流程：杏鮑菇挑選→清洗→切片→燙漂→浸漬→熱風(fēng)預(yù)干燥→冷卻、均濕→真空微波干燥→均濕→氣流膨化→杏鮑菇干制品。

將杏鮑菇清洗后斜切成7 mm厚的薄片，沸水燙漂90 s，冷卻，室溫下置于4%麥芽糊精溶液(添加0.2%檸檬酸、1%NaCl)中浸漬1 h，瀝干。先于65 ℃熱風(fēng)條件下干燥至適宜的水分含量，再將杏鮑菇單層平鋪于真空微波干燥設(shè)備中，達(dá)到一定真空度后，在不同的微波強(qiáng)度、微波時(shí)間下進(jìn)行真空微波干燥，然后將半成品置于4 ℃密閉容器中均濕12 h，再于膨化溫度95 ℃、停滯時(shí)間5 min、抽空時(shí)間60 min條件下進(jìn)行氣流膨化干燥，最后進(jìn)行充氮包裝。

1.3.2 單因素試驗(yàn) 選擇杏鮑菇初始含水率、微波強(qiáng)度、微波時(shí)間、真空度4個(gè)因素，分別考察它們對(duì)終產(chǎn)品的膨化率、感官得分的影響，試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

1.3.3 工藝優(yōu)化 在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取初始含水率、微波強(qiáng)度、微波時(shí)間為主要影響因素，以終產(chǎn)品膨化率、感官得分為響應(yīng)值，采用中心組合設(shè)計(jì)方法進(jìn)行工藝優(yōu)化。以初始含水率(%)、微波強(qiáng)度(W/g)、微波時(shí)間(s)作為自變量，分別用X1、X2、X3表示，并以+1、0、-1分別代表自變量的編碼水平，按方程xi=(Xi-X0)/ΔX對(duì)自變量進(jìn)行編碼，其中xi為自變量的編碼值，Xi為自變量的真實(shí)值，X0為試驗(yàn)中心點(diǎn)處自變量的真實(shí)值，ΔX為自變量的變化步長(zhǎng)，杏鮑菇綜合得分Y為響應(yīng)值，試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表2。

表1 真空微波杏鮑菇單因素水平

表2 真空微波杏鮑菇中心組合因素水平

1.4 指標(biāo)測(cè)定

1.4.1 膨化率 測(cè)定杏鮑菇真空微波干燥前的體積V1(mL)、氣流膨化干燥后的體積V2(mL)，計(jì)算膨化率P：

P=V2/V1×100%。

(1)

杏鮑菇體積V的測(cè)定采用體積置換法[4-5]，置換介質(zhì)為小米，公式如下：

V=Va-Vb。

(2)

式中：Va為小米加杏鮑菇的總體積，mL；Vb為小米體積，mL。

1.4.2 水分含量 水分含量的測(cè)定采用恒質(zhì)量法[6]。

1.4.3 硬度、脆度 采用QTS型質(zhì)構(gòu)儀不銹鋼球形探頭(直徑為5 mm)進(jìn)行硬度、脆度的測(cè)定，測(cè)試速度30 mm/min，目標(biāo)形變量85%。樣品的硬度以坐標(biāo)圖中出現(xiàn)的最大壓力峰值表示，脆度以下壓探頭第1次沖向樣品過(guò)程中坐標(biāo)圖上的第1個(gè)明顯壓力峰值表示。每種樣品重復(fù)5次，取其平均值。

1.4.4 色澤 WSC-S型色差計(jì)，以儀器白板色澤為標(biāo)準(zhǔn)，將樣品放入樣品杯中，加壓將樣品壓實(shí)后即可用色差計(jì)進(jìn)行測(cè)定：亮度L*(lightness)，其值從0～100變化，0表示黑色，100表示白色，L*越大，代表產(chǎn)品顏色越好[7]；a*表示從紅色到綠色的值，100為紅色，-80為綠色；b*表示從黃色到藍(lán)色的值，100為黃色，-80為藍(lán)色。

1.4.5 感官評(píng)價(jià) 感官評(píng)價(jià)采用10分制，從外形、色澤進(jìn)行評(píng)價(jià)，詳見(jiàn)表3。根據(jù)評(píng)分小組成員對(duì)其敏感程度，確定每項(xiàng)權(quán)重分別為0.3、0.4、0.3，計(jì)算加權(quán)平均分。評(píng)分小組由經(jīng)專業(yè)培訓(xùn)的10名評(píng)價(jià)員組成[8-10]。

表3 杏鮑菇干制品感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.5 數(shù)據(jù)處理

單因素試驗(yàn)指標(biāo)的差異采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件中的ANOVA方差分析，由Tukey分析均值差異的顯著性，顯著水平=0.05，以a、b、c、d表示其差異性，不同小寫(xiě)字母表示差異顯著。利用Excel 2003繪圖，用Design Expert 7.0 統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行響應(yīng)面分析

2 結(jié)果與分析

2.1 初始含水率對(duì)杏鮑菇干制品品質(zhì)的影響

從圖1可以看出，初始含水率對(duì)杏鮑菇的膨化率、感官得分影響差異明顯。隨著初始含水率的增加，杏鮑菇膨化率、感官得分先提高后降低；當(dāng)初始含水率為55%時(shí)，膨化率達(dá)到最大值1.63%，感官得分為5分；當(dāng)初始含水率為75%時(shí)，膨化率為1.47%，感官得分達(dá)到最大值8分；當(dāng)初始含水率為85%時(shí)，杏鮑菇基本無(wú)膨化現(xiàn)象，膨化率為0.87%，感官得分為5分。在低水分含量(如45%)下，熱風(fēng)預(yù)干燥時(shí)間較長(zhǎng)，杏鮑菇褐變、皺縮現(xiàn)象嚴(yán)重，因此感官品質(zhì)較差；在高水分含量(如85%)下，物料內(nèi)部的自由態(tài)、表面吸附態(tài)的水分含量較高，該部分水與杏鮑菇其他組分間的結(jié)合力較弱，且較易獲得微波能量，優(yōu)先在杏鮑菇的表面汽化，很難形成膨化動(dòng)力，影響了膨化效果，因此高含水率不僅降低了膨化率，還浪費(fèi)了微波能[5]。綜上分析可知，選擇初始含水率的優(yōu)化水平為55%～75%。

2.2 微波強(qiáng)度對(duì)杏鮑菇干制品品質(zhì)的影響

由圖2可以看出，隨著微波強(qiáng)度的增大，杏鮑菇的膨化率呈遞增趨勢(shì)，感官得分先增加后降低；當(dāng)微波強(qiáng)度為10 W/g時(shí)，膨化率為1.21%，感官得分為6分；當(dāng)微波強(qiáng)度為20 W/g時(shí)，膨化率為1.40%，感官得分達(dá)到最大值7.5分；當(dāng)微波強(qiáng)度為25 W/g時(shí)，膨化率為1.42%，僅比20 W/g提高了1.43%，感官得分為5.4分，與20 W/g條件相比明顯降低；當(dāng)微波強(qiáng)度增大到20 W/g時(shí)，對(duì)膨化率的影響很小，并且微波強(qiáng)度越大，對(duì)設(shè)備要求越高，不夠經(jīng)濟(jì)。綜上分析可知，選取微波強(qiáng)度的優(yōu)化水平為10～20 W/g。

2.3 微波時(shí)間對(duì)杏鮑菇干制品品質(zhì)的影響

由圖3可以看出，隨著微波時(shí)間的延長(zhǎng)，杏鮑菇的膨化率先提高后趨于平緩，感官得分先增加后降低；當(dāng)微波時(shí)間為 75 s 時(shí)，膨化率為1.27%，感官得分為6.5分；當(dāng)微波時(shí)間為 105 s 時(shí)，膨化率為1.50%，感官得分達(dá)到最大值8分；當(dāng)微波時(shí)間為120 s時(shí)，膨化率提高不明顯，感官得分明顯降低。經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，由于微波加熱的不均勻性，杏鮑菇邊緣還會(huì)出現(xiàn)焦糊現(xiàn)象，綜合考慮可知，選取微波時(shí)間75～105 s為優(yōu)化水平。

2.4 真空度對(duì)杏鮑菇干制品品質(zhì)的影響

從圖4可以看出，隨著真空度的增大，杏鮑菇膨化率呈遞增趨勢(shì)， 感官得分先增大后降低，變化趨勢(shì)明顯；在常壓下進(jìn)行微波干燥，杏鮑菇體積皺縮無(wú)膨化現(xiàn)象；當(dāng)真空度為0.070 MPa 時(shí)，膨化率為1.19%，感官得分為6分；當(dāng)真空度為0.085 MPa時(shí)，膨化率為1.40%，感官得分為8.5分；當(dāng)真空度為0.090 MPa時(shí)，膨化率達(dá)比0.085 MPa時(shí)高3.57%，感官得分降低了11.76%，這是由于在較高的真空度下，水的沸點(diǎn)降低，促使水分能較快集中蒸發(fā)，可使杏鮑菇獲得較大的膨化率，表面出現(xiàn)少許焦糊現(xiàn)象，且真空度越大(如 0.090 MPa)，對(duì)真空微波設(shè)備的致密性要求越高，并且還會(huì)出現(xiàn)打火現(xiàn)象。綜合考慮可知，杏鮑菇進(jìn)行真空微波預(yù)膨化工藝優(yōu)化時(shí)，將真空度固定在0.085 MPa。

2.5 工藝優(yōu)化

根據(jù)中心組合設(shè)計(jì)(central composite design，簡(jiǎn)稱CCD)試驗(yàn)方案進(jìn)行3因素3水平試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表4。

將試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Design Expert 7.0 軟件進(jìn)行多元回歸擬合，試驗(yàn)因子對(duì)響應(yīng)值的影響可用回歸方程表示：

y1=1.46-0.16x1+0.10x2+0.093x3+0.010x1x2+0.015x1x3-0.022x2x3-0.13x12-(9.857×10-3)x22-(6.321×10-3)x32；

(3)

y2=6.45+1.22x1+0.41x2+0.36x3+1.01x1x2+0.74x1x3-0.012x2x3-0.94x12-0.23x22-0.85x32。

(4)

式(3)、式(4)中，初始含水率x1、微波強(qiáng)度x2和微波時(shí)間x3在設(shè)計(jì)中均經(jīng)量綱線性編碼處理，方程各項(xiàng)系數(shù)大小反映各因素對(duì)響應(yīng)值的影響程度。

表4 真空微波干燥杏鮑菇中心組合設(shè)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果

為檢驗(yàn)方程的有效性，對(duì)上述回歸方程進(jìn)行方差分析，由表5可知，在膨化率回歸模型方程(3)中，一次項(xiàng)x1、x2極顯著(P<0.000 1)，x3極顯著(P=0.000 2)；二次項(xiàng)x12極顯著(P<0.000 1)，x22、x32不顯著；交互項(xiàng)x1x2(P=0.649 5)、x1x3(P=0.498 3)、x2x3(P=0.316 7)均不顯著。剔除不顯著項(xiàng)，得到的模型方程為y1=1.46-0.16x1+0.10x2+0.093x3-0.13x12?；貧w模型確定系數(shù)R2=0.959 1，顯示該模型良好?；貧w方程失擬檢驗(yàn)不顯著，說(shuō)明未知因素對(duì)該試驗(yàn)結(jié)果影響較小。因此，該回歸方程能較好地預(yù)測(cè)杏鮑菇膨化率隨初始含水率、微波強(qiáng)度和微波時(shí)間的變化規(guī)律。

表5 回歸模型方差分析結(jié)果

感官得分回歸模型方程(4)中，一次項(xiàng)x1極顯著(P<0.000 1)，x2、x3顯著(P<0.05)；二次項(xiàng)x12、x32極顯著(P<0.000 1)，x22不顯著(P=0.099 5)；交互項(xiàng)x1x2、x1x3極顯著，x2x3(P=0.944 0)不顯著。剔除不顯著項(xiàng)，得到的模型方程為y2=6.45+1.22x1+0.41x2+0.36x3+1.01x1x2+0.74x1x3-0.94x12-0.85x32?；貧w模型確定系數(shù)R2=0.960 3，達(dá)到較好水平，回歸方程失擬檢驗(yàn)不顯著，說(shuō)明該模型和實(shí)際情況擬合程度高，因而可用此模型對(duì)感官得分與初始含水率、微波強(qiáng)度、微波時(shí)間的變化關(guān)系進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)。

2.6 響應(yīng)曲面分析

2.6.1 膨化率的響應(yīng)面分析 根據(jù)回歸方程(3)給出的膨化率響應(yīng)面分析結(jié)果可以綜合反映各因素的交互作用對(duì)杏鮑菇干制品膨化率的影響。由圖5可見(jiàn)，各因素的交互作用對(duì)杏鮑菇干制品的膨化率均有一定的影響，但并不明顯。

2.6.2 感官得分的響應(yīng)面分析 根據(jù)回歸方程(4)給出的感官得分的響應(yīng)面分析結(jié)果可以綜合反映各因素的交互作用對(duì)杏鮑菇干制品感官品質(zhì)的影響。由圖6可以看出，初始含水率與微波強(qiáng)度的交互作用以及初始含水率與微波時(shí)間的交互作用對(duì)杏鮑菇干制品的感官品質(zhì)影響明顯，而微波強(qiáng)度與微波時(shí)間的交互作用對(duì)感官品質(zhì)的影響不明顯。

2.7 優(yōu)化工藝參數(shù)

為綜合考慮初始含水率、微波強(qiáng)度和微波時(shí)間對(duì)杏鮑菇干制品質(zhì)量的影響，須要將產(chǎn)品膨化率、感官得分2個(gè)指標(biāo)進(jìn)行綜合優(yōu)化，從而確定真空微波預(yù)膨化杏鮑菇的最適工藝。本試驗(yàn)采用線性型功效系數(shù)法[11]將各指標(biāo)進(jìn)行規(guī)劃化，然后利用綜合評(píng)分法，將各指標(biāo)統(tǒng)一為綜合指標(biāo)。其中：

(5)

(6)

式中：Yimax、Yimin(i=1，2)分別為試驗(yàn)中各指標(biāo)的最大值、最小值。這樣用Y1′、Y2′的最小值分別表示Y1、Y2的最小值。綜合評(píng)分計(jì)算公式：Q=λ1Y1′+λ2Y2′，其中λ1、λ2分別為Y1′、Y2′的加權(quán)系數(shù)，滿足λ1>0，λ2>0，且λ1+λ2= 1。

從膨化休閑食品角度來(lái)說(shuō)，膨化食品最先考慮的是產(chǎn)品的口感，即酥脆度，最終反映在產(chǎn)品的膨化率上；其次是感官，直接影響消費(fèi)者的購(gòu)買欲[12]。鑒于以上分析，本試驗(yàn)取 λ1=0.6，λ2=0.4，得出最佳真空微波預(yù)膨化杏鮑菇工藝：杏鮑菇初始含水率75%，微波強(qiáng)度20W/g，微波時(shí)間105s。

2.8 杏鮑菇干制品品質(zhì)指標(biāo)

將杏鮑菇預(yù)先用65 ℃熱風(fēng)干燥至初始含水率75%左右，然后在真空度0.085MPa、微波強(qiáng)度20W/s條件下真空微波105s，最后在膨化溫度95 ℃條件下停滯5min、抽空 60min完成氣流膨化。對(duì)最終產(chǎn)品進(jìn)行指標(biāo)測(cè)定表明：膨化率(1.45±0.01)%，水分含量(5.11±0.25)%，L*=85.54±1.48，硬度(3 348.67±263.21)g，脆度(1 169.33±134.84)g。在此條件下獲得的杏鮑菇干制品形狀規(guī)則，表面平整，基本無(wú)褐變現(xiàn)象，且硬度適中，口感酥脆，杏鮑菇味濃郁，符合膨化食品要求。

3 結(jié)論

本研究分析了真空微波參數(shù)對(duì)杏鮑菇干制品膨化率、感官品質(zhì)的影響，分別建立了杏鮑菇干制品膨化率、感官得分與杏鮑菇初始含水率、微波強(qiáng)度、微波時(shí)間的數(shù)學(xué)回歸模型，回歸方程分別為y1=1.46-0.16x1+0.10x2+0.093x3-0.13x12、y2=6.45+1.22x1+0.41x2+0.36x3+1.01x1x2+0.74x1x3-0.94x12-0.85x32。經(jīng)工藝優(yōu)化可知，杏鮑菇真空微波干燥最佳工藝為初始含水率75%、 微波強(qiáng)度20W/g、微波時(shí)間105 s。

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10.15889/j.issn.1002-1302.2017.02.051

2015-11-16

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(編號(hào)：201303080)。

劉春菊(1979—)，女，遼寧鞍山人，碩士，助理研究員，主要從事果蔬加工與質(zhì)量控制研究。E-mail：cjliu0306@163.com。

李大婧，博士，研究員，主要從事果蔬加工與綜合利用研究。E-mail：lidajing@163.com。

TS255.3

A

1002-1302(2017)02-0169-04

劉春菊，江 寧，嚴(yán)啟梅，等. 杏鮑菇真空微波干燥工藝[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，45(2)：169-173.