北冬蟲夏草組合干燥技術(shù)研究

張斌，陳野，溫祿云

（1.天津市食品研究所有限公司，天津301609；2.天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院，天津300457）

北冬蟲夏草組合干燥技術(shù)研究

張斌1，2，陳野2，溫祿云1，2

（1.天津市食品研究所有限公司，天津301609；2.天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院，天津300457）

采用變壓差組合干燥技術(shù)對(duì)北冬蟲夏草子實(shí)體快速干燥。以水分含量5%為終點(diǎn)，研究梯度干燥的起始溫度、變壓差干燥的干燥溫度、一次脈沖次數(shù)、真空干燥時(shí)間、二次脈沖次數(shù)。最佳工藝條件為：梯度干燥起始溫度45℃，每4 h升高5℃，烘干約810min。均濕12h后，進(jìn)行變壓差干燥。條件為干燥溫度55℃，一次脈沖5次，真空干燥40 min，二次脈沖5次。此方法較常壓干燥法干燥時(shí)間縮短6h，干燥后的北冬蟲夏草子實(shí)體在感官上明顯優(yōu)于常壓干燥產(chǎn)品。

北冬蟲夏草；變壓差干燥；組合干燥

北冬蟲夏草又名北冬蟲夏草、北蟲草、蟲草花，拉丁學(xué)名為Cordyceps militaris，野生北冬蟲夏草是一種寄生于鱗翅目和鞘翅目昆蟲蛹提上的大型真菌，與傳統(tǒng)中藥材冬蟲夏草（Cordyceps sinensis）同屬于子囊菌亞門，麥角菌目，蟲草菌屬[1－2]。北冬蟲草天然資源的世界性分布數(shù)量很少，由子座（草的部分）、核菌（蟲的尸體部分）組成，多以蛾蛹或蠶蛹為寄主[2]，既是一種珍稀的食用菌，又是一種珍貴的中藥材，含蟲草多糖、蟲草酸、蟲草素、腺苷等多種功效成分[3－6]。北冬蟲夏草子實(shí)體最常見的加工方式，是在自然條件或人工控制條件下，促使新鮮子實(shí)體水分蒸發(fā)，使其含水量減少到10%以下[7]，使子實(shí)體中可溶性物質(zhì)濃度提高到微生物難以利用的程度，盡量保存蟲草原有營(yíng)養(yǎng)成分及風(fēng)味的工藝過程。干制品耐貯藏，不易腐敗變質(zhì)，經(jīng)過干燥的北蟲草還可增加風(fēng)味，更適于加工和烹調(diào)。熱風(fēng)干制是最為廣泛被采用的北冬蟲夏草干制方法，適用于大中型食用菌加工企業(yè)。一般使用直線升溫式烘房[8]、回火烘房及熱風(fēng)脫水烘干機(jī)、蒸氣脫水烘干機(jī)、紅外線脫水烘干機(jī)。此種方式優(yōu)點(diǎn)是便于操作，不受外界氣候因素影響，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)；缺點(diǎn)是干燥時(shí)間仍相對(duì)較長(zhǎng)，并且溫度較高，使北冬蟲夏草的色澤暗淡，營(yíng)養(yǎng)成分損失較嚴(yán)重，生產(chǎn)能耗較大，不符合國(guó)家節(jié)能減排的政策要求。因此試驗(yàn)研究了一種將變壓差干燥技術(shù)[9-11]與常壓熱風(fēng)干燥技術(shù)結(jié)合，旨在開發(fā)低能耗、高效率并且可最大程度保留北冬蟲夏草營(yíng)養(yǎng)成分的新型干燥技術(shù)。

1 材料與方法

1.1 材料

人工培養(yǎng)北冬蟲夏草子實(shí)體及培養(yǎng)基：天津東方中濱農(nóng)業(yè)科技有限公司。

1.2 儀器設(shè)備

變壓差干燥機(jī)組：天津勤德新材料有限公司；DZ-1AI電熱烘干箱：天津市泰斯特儀器有限公司；YLS-16A快速水分測(cè)定儀：上海精密科學(xué)儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

原料→采摘→清理、分選→風(fēng)干→常壓梯度干燥→均濕→變壓差干燥→冷卻

1.3.2 操作要點(diǎn)

1.3.2.1 采摘

使用鋒利刀具將成熟北冬蟲夏草子實(shí)體從培養(yǎng)基上分割，切口整齊。

1.3.2.2 清理、分選[4]

去除子實(shí)體根部殘留的稻殼等培養(yǎng)基殘留，去除生長(zhǎng)不良及變質(zhì)腐爛的子實(shí)體。

1.3.2.3 風(fēng)干

使用隧道式烘干機(jī)或強(qiáng)風(fēng)扇將子實(shí)體表面殘留的冷凝水吹干。

1.3.2.4 常壓梯度干燥

將烘干箱或烘房預(yù)熱至40℃～50℃，將風(fēng)干的子實(shí)體均勻置于鋼絲盤上，擺放高度不得超過3 cm，送入烘干設(shè)備進(jìn)行烘干，烘干時(shí)，每4小時(shí)升高5℃，以子實(shí)體表面不形成硬殼為準(zhǔn)，溫度不得超過65℃，為盡量保證干燥均勻性烘干過程中每1小時(shí)上下調(diào)換一次烘盤上下位置，每4小時(shí)調(diào)換烘車。干燥終點(diǎn)為水分含量30%至40%。

1.3.2.5 均濕

將梯度干燥后的物料使用復(fù)合膜塑料袋密封，置于保鮮庫內(nèi)，均濕12 h。

1.3.2.6 變壓差干燥

將變壓差干燥設(shè)備升溫至55℃至60℃，將梯度干燥的子實(shí)體送入進(jìn)行壓差干燥，真空罐抽真空，保溫30 min后，抽真空，真空度變化為常壓至150 Pa，保持3 min后打開進(jìn)氣閥，罐內(nèi)恢復(fù)常壓后關(guān)閉進(jìn)氣閥，以一次壓力變化為一個(gè)脈沖。進(jìn)行4次至10次脈沖充分打開子實(shí)體結(jié)構(gòu)，脈沖后，維持真空狀態(tài)1 h，再次進(jìn)行脈沖，至脈沖過程中子實(shí)體體積不發(fā)生明顯膨化變化，維持真空狀態(tài)1 h至2 h，干制品最終水分含量控制在5%以下。

1.3.3 正交分析

設(shè)計(jì)L9（34）正交試驗(yàn)，因素包括：干燥溫度、首次脈沖次數(shù)、維持真空時(shí)間、二次脈沖次數(shù)，進(jìn)行感官評(píng)定。試驗(yàn)因素和水平見表1。

表1 試驗(yàn)因素和水平Table 1 The different level of each factor

1.3.4 變壓差組合干燥與常壓干燥北冬蟲夏草干燥子實(shí)體對(duì)比

分別檢測(cè)與評(píng)定最優(yōu)條件下變壓差組合干燥子實(shí)體與市售干燥子實(shí)體的感官指標(biāo)、蟲草多糖含量、蟲草素含量、蟲草酸含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 北冬蟲夏草子實(shí)體壓差干燥正交試驗(yàn)

北冬蟲夏草子實(shí)體壓差干燥正交試驗(yàn)結(jié)果見表2，北冬蟲夏草子實(shí)體壓差干燥正交試驗(yàn)方差分析見表3。

表2 北冬蟲夏草子實(shí)體壓差干燥正交試驗(yàn)結(jié)果Table 2 Cordyceps militaris differential pressure drying results of orthogonal tes

表3 北冬蟲夏草子實(shí)體壓差干燥正交試驗(yàn)方差分析Table 3 Cordyceps militaris differential pressure drying variance analysis of orthogonal test

由極差分析和方差分析可知，所選各因素在試驗(yàn)范圍內(nèi)對(duì)北冬蟲夏草子實(shí)體的干燥效果有不同的影響，各因素對(duì)感官評(píng)分影響的順序?yàn)锳＞D＞C＞B，其中干燥溫度和二次脈沖次數(shù)對(duì)終產(chǎn)品的感官有顯著的影響。通過極差分析可知，最佳的變壓差干燥條件為A2B3C1D3，即干燥溫度為55℃，一次脈沖次數(shù)為5次，真空干燥時(shí)間為40 min，二次脈沖次數(shù)為5次，在此條件下進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，感官評(píng)分為90.1，干燥時(shí)間為210 min。

常壓梯度干燥所用時(shí)間為750 min，變壓差干燥時(shí)間為210 min，由此可得含水量在80%至85%的新鮮北冬蟲夏草子實(shí)體干燥過程所需時(shí)間為960 min，折合16 h，較常壓干燥條件可減少6 h以上。

2.2 變壓差組合干燥技術(shù)產(chǎn)品與常壓干燥產(chǎn)品對(duì)比

2.2.1 感官對(duì)比

變壓差組合干燥技術(shù)產(chǎn)品與常壓干燥產(chǎn)品感官對(duì)比見表4。

表4 變壓差組合干燥技術(shù)產(chǎn)品與常壓干燥產(chǎn)品感官對(duì)比Table 4 Combination drying technology of variable pressure difference and normal pressure drying products

由表4可以看出，采用變壓差組合干燥技術(shù)干燥的北冬蟲夏草子實(shí)體較市售的常壓干燥產(chǎn)品在色澤、形態(tài)和總體感官上具有明顯的優(yōu)勢(shì)，在氣味上略有不足。原因是：由于變壓差干燥在干燥過程中進(jìn)行了數(shù)次脈沖過程，物料中的水分瞬間汽化蒸發(fā)，快速由內(nèi)向外遷移，使子實(shí)體表面形成硬殼的進(jìn)度減緩，加快了低水分含量下子實(shí)體的干燥速率，使物料中天然色素變性較少，因此顏色較為鮮艷；依靠氣體的膨脹，帶動(dòng)了子實(shí)體中的纖維等結(jié)構(gòu)發(fā)生物理變性，使子實(shí)體形成了較為均勻地多孔狀結(jié)構(gòu)，因此整體結(jié)構(gòu)較常壓干燥產(chǎn)品明顯酥脆。但由于多次脈沖次數(shù)，使子實(shí)體中部分風(fēng)味物質(zhì)隨水蒸氣快速蒸發(fā)，造成了風(fēng)味損失，但仍然具有北冬蟲夏草特異性的香味，考慮到干制北冬蟲夏草子實(shí)體產(chǎn)品銷售和貯藏整體時(shí)間較長(zhǎng)，常壓干燥的子實(shí)體在過程中隨時(shí)間也會(huì)發(fā)生風(fēng)味損失的現(xiàn)象，因此一定程度的風(fēng)味損失是可以被接受的。

2.2.2 營(yíng)養(yǎng)成分對(duì)比

變壓差組合干燥技術(shù)產(chǎn)品與常壓干燥營(yíng)養(yǎng)成分分析對(duì)比見表5。

表5 變壓差組合干燥技術(shù)產(chǎn)品與常壓干燥營(yíng)養(yǎng)成分分析對(duì)比Table 5 Analysis and comparison of the components of pressure swing difference combined drying technology and atmospheric drying

從表5可知，在總蛋白、總糖和多糖項(xiàng)目方面，兩種干燥方法沒有顯著差別，這是由于蛋白類、糖類及多糖類對(duì)于溫度并不是很敏感，數(shù)據(jù)的區(qū)別可能是由于不同物料的體質(zhì)差異造成的；對(duì)于蟲草酸、蟲草素兩種相對(duì)不耐熱的成分，變溫壓差干燥的產(chǎn)品含量明顯高于常壓干燥產(chǎn)品，因此變溫壓差干燥工藝更加適合加工保健功能食品的原料。

3 結(jié)論

本研究確定了北冬蟲夏草子實(shí)體梯度-變壓差組合干燥最佳工藝條件：子實(shí)體采摘后，使用梯度干燥技術(shù)進(jìn)行預(yù)干燥，確定45℃為干燥起始溫度，每4 h升高5℃，每1 h上下調(diào)換烘盤位置，每4 h調(diào)換烘車位置，烘干約810 min，至水分含量35%左右。經(jīng)12 h均濕后，在干燥溫度為55℃，一次脈沖次數(shù)為5次，真空干燥時(shí)間為40 min，二次脈沖次數(shù)為5次的條件下進(jìn)行變壓差干燥，終產(chǎn)品水分含量＜5%，感官評(píng)分為90.1。整個(gè)干燥過程約為16 h，較常壓干燥可減少6 h以上，且感官指標(biāo)特別是在體態(tài)松脆度方面明顯改善，各功能因子含量高于常壓干燥產(chǎn)品。

參考文獻(xiàn)：

[1] 戴玉成,楊祝良.中國(guó)藥用真菌名錄及部分名稱的修訂[J].菌物學(xué)報(bào),2008(6):35-50

[2] 卯曉嵐.中國(guó)蕈菌[M].北京:科學(xué)出版社,2009:38

[3]張顯科,王玉柱,劉文霞,等.北冬蟲夏草與冬蟲夏草化學(xué)成分比較[J].遼寧大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),1996,23(4):79-82

[4] 林群英,宋斌,李泰輝.蛹蟲夏草研究進(jìn)展[J].微生物學(xué)通報(bào),2006, 33(4):157-157

[5]S J Zhu,J Pan,B Zhao,et al.Comparisons on enhancing the immunity of fresh and dry Cordyceps militaris in vivo and in vitm[J].Journal of Ethnopharmacology,2013,149(3):713-719

[6] H S Tulia,A K Sharmaa,S S Sandhub,et al.Cordycepin:Abioactive metabolite with therapeutic potential[J].Life Sciences,2013,93(23): 863-869

[7] 朱蘊(yùn)蘭,宋慧朱,衛(wèi)東,等.北冬蟲夏草面包的研制[J].食品科技, 2009,34(4):136-137

[8]古恒生,梁漫逸．人工培育北冬蟲夏草研究[J]．藥學(xué)情報(bào)通訊, 1987,5(3):51

[9]何新益,程莉莉,劉金福,等．蘋果變濕壓差膨化干燥特性與動(dòng)力學(xué)研究[J]．農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2012,43(5):130-135

[10]馮紅雁,馮麗琴,李艷.白靈菇切片變溫壓差干燥工藝[J].保鮮與加工2011,11(6):50-52

[11]馮麗琴,閻瑞香,馮麗珍,等.川貝雪梨脆片變溫壓差膨化干燥應(yīng)用技術(shù)[J].保鮮與加工,2010,10(5):51-52

The Research of Cordyceps militaris Combined Drying Technology

ZHANG Bin1，2，CHEN Ye2，WEN Lu－yun1，2
（1.Tianjin Food Research Institute，Tianjin 301609，China；2.College of Food Engineering&Biotechnology，Tianjin University of Science&Technology，Tianjin 300457，China）

This study used differential pressure combined drying technology to quick drying the Cordyceps militaris.With moisture content of 5%as the end point，researched the temperature of gradient drying starting，the temperature of differential pressure drying，the number of first time pulse，the time of vacuum drying and the number of second pulse.The optimum technological conditions was：the temperature of gradient drying starting was 45℃，increased 5℃every 4 h，dried about 810 min.Averaged wet after 12 hours，started differential pressure drying.The condition was：the temperature of differential pressure drying was 55℃，the number of first time pulse was 5 times，the time of vacuum drying was 40 min，the number of second pulse was 5 times.This method′s drying time compared with ambient pressure drying shorten 6 h，dried C.militaris was obviously better then Conventional product.

Cordyceps militaris；differential pressure dry；combination drying

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.10.022

2016-08-31

張斌（1984—），男（漢），工程師，碩士，研究方向：保健、功能食品加工技術(shù)。