超聲輔助滲透處理對(duì)冷凍干燥雙孢蘑菇凍干效率和品質(zhì)的影響

陳立夫，裴 斐，張里明，張榮杰，李 靜，方 勇，胡秋輝*

（南京財(cái)經(jīng)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇省現(xiàn)代糧食流通與安全協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇高校糧油質(zhì)量安全控制及深加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210023）

超聲輔助滲透處理對(duì)冷凍干燥雙孢蘑菇凍干效率和品質(zhì)的影響

陳立夫，裴 斐，張里明，張榮杰，李 靜，方 勇，胡秋輝*

（南京財(cái)經(jīng)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇省現(xiàn)代糧食流通與安全協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇高校糧油質(zhì)量安全控制及深加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210023）

為了在生產(chǎn)高品質(zhì)冷凍干燥產(chǎn)品的同時(shí)進(jìn)一步降低干燥過(guò)程中的能耗與成本，選取雙孢蘑菇為研究對(duì)象，以冷凍和冷凍干燥過(guò)程中雙孢蘑菇的共晶點(diǎn)、共熔點(diǎn)、凍干溫度及凍干產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)、微觀(guān)結(jié)構(gòu)、色澤和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)為考察指標(biāo)，研究普通滲透和超聲輔助滲透處理對(duì)冷凍干燥雙孢蘑菇凍干效率和品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，與新鮮樣品相比，經(jīng)超聲輔助滲透處理45 min后，樣品冷凍時(shí)間和冷凍干燥時(shí)間分別縮短了21.24%和28.62%，并且其凍干產(chǎn)品的可滴定酸、總蛋白質(zhì)以及多酚等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的保留率高于普通滲透120 min處理組。此外，與普通滲透120 min處理組相比，超聲輔助滲透45 min處理組凍干樣品復(fù)水比、硬度更高，其微觀(guān)結(jié)構(gòu)更加接近于未經(jīng)滲透處理的凍干樣品。

雙孢蘑菇；超聲輔助滲透；冷凍干燥；營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)；微觀(guān)結(jié)構(gòu)

雙孢蘑菇（Agaricus bisporus）是目前世界上栽培面積最廣、最受消費(fèi)者喜愛(ài)的食用菌之一[1]。雙孢蘑菇的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，其中蛋白質(zhì)、多酚類(lèi)物質(zhì)和功能性多糖含量較高[2]。但由于雙孢蘑菇水分含量高，呼吸作用強(qiáng)，新陳代謝旺盛且極易受到微生物的侵染，在常溫環(huán)境下保質(zhì)期一般只有3～4 d，在運(yùn)輸貯藏過(guò)程中極易發(fā)生腐爛變質(zhì)[3]。

真空冷凍干燥是有效延長(zhǎng)果蔬貨架期的加工方式之一，能最大限度保持食品感官品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[4]。目前，已有劉玉環(huán)[5]、黃勁松[6]、黃凡[7]等對(duì)雙孢蘑菇冷凍干燥進(jìn)行研究，其結(jié)果都表明與其他干燥方式相比，冷凍干燥能有效保留雙孢蘑菇色澤、微觀(guān)結(jié)構(gòu)、風(fēng)味物質(zhì)以及營(yíng)養(yǎng)成分；但能耗高、干燥周期長(zhǎng)等問(wèn)題制約了其工業(yè)化的發(fā)展[8]。為進(jìn)一步提升食品的冷凍干燥效率，降低干燥成本，可以在保證產(chǎn)品品質(zhì)的同時(shí)對(duì)干燥前物料進(jìn)行預(yù)脫水處理。其中，超聲輔助滲透脫水是指在一定的溫度下，將物料放入高滲透壓的溶液中，由于細(xì)胞膜半透性，使物料去除一部分水，同時(shí)超聲輔助技術(shù)產(chǎn)生的一系列擠壓和膨脹的“海綿效應(yīng)”能提高滲透脫水過(guò)程中物質(zhì)的交換效率[9-10]。此外，超聲的“空穴效應(yīng)”會(huì)引起物料組織產(chǎn)生一些微小的孔道，加快物質(zhì)傳遞速率，從而有效地減少食品水分含量，降低干燥成本和能耗[11]。

有關(guān)超聲輔助滲透處理聯(lián)合干燥提高果蔬干燥效率和改善產(chǎn)品品質(zhì)方面報(bào)道較多。如Azoubel等[12]研究了超聲滲透輔助熱風(fēng)干燥木瓜的干燥效率和品質(zhì)，結(jié)果表明超聲輔助滲透處理提高了木瓜熱風(fēng)干燥速率，并且其類(lèi)胡蘿卜素保留率提高了40%；Dehghannya等[13]研究了超聲滲透輔助熱風(fēng)干燥對(duì)李子品質(zhì)的影響，結(jié)果表明超聲輔助滲透處理縮短了20%的熱風(fēng)干燥時(shí)間；Amami等[14]研究了超聲滲透輔助對(duì)流干燥對(duì)草莓品質(zhì)的影響，結(jié)果表明超聲滲透前處理提高了草莓對(duì)流干燥的干燥速率和干燥系數(shù)，縮短了干燥時(shí)間。這些研究均證實(shí)了超聲滲透能夠顯著提高干燥速率。然而，關(guān)于超聲輔助滲透前處理冷凍干燥雙孢蘑菇的研究鮮見(jiàn)相關(guān)報(bào)道。

本實(shí)驗(yàn)研究超聲輔助滲透處理對(duì)冷凍干燥雙孢蘑菇的冷凍干燥速率和產(chǎn)品品質(zhì)的影響，為今后雙孢蘑菇冷凍干燥工業(yè)化提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

雙孢蘑菇購(gòu)于南京蘇果超市，去根、清洗，切成5 mm厚的雙孢蘑菇片。

蔗糖、硫酸、鹽酸、苯酚、酚酞、硫酸鉀、五水合硫酸銅、戊二醛（均為分析純）、石英砂 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

AL1043電子天平 瑞士梅特勒-托利多儀器有限公司；1024型蘑菇切片器 德國(guó)Westmark公司；TA-XT2i質(zhì)構(gòu)儀 英國(guó)Stable Micro Systems公司；HH-6數(shù)顯恒溫水浴鍋 江蘇國(guó)華電器有限公司；TM3000掃描電子顯微鏡 日本日立公司；GYX515便攜式色差儀上海嘉標(biāo)測(cè)試儀器有限公司；FreeZone 12 L真空冷凍干燥機(jī) 美國(guó)Labconco公司；SB25-12DTDN超聲波清洗機(jī) 寧波新芝生物科技股份有限公司；722S可見(jiàn)分光光度計(jì) 上海精密科學(xué)儀器有限公司；DSC8000差示掃描量熱儀 美國(guó)PerkinElmer股份有限公司；Kjeflex K-360凱氏定氮儀 瑞士Büchi公司；DT-8891E電熱偶深圳華盛昌機(jī)械實(shí)業(yè)有限公司。

1.3 方法

1.3.1 滲透脫水

通過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn)表明，雙孢蘑菇在30 ℃、質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%蔗糖溶液中經(jīng)超聲滲透45 min后與普通滲透120 min后的濕基水分含量分別為（79.09±0.40）%、（80.83±1.28）%，沒(méi)有顯著差異（P＞0.05）。因此在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中，選擇質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%的蔗糖溶液為滲透液，滲透溫度30 ℃，固液質(zhì)量比1∶10，對(duì)雙孢蘑菇進(jìn)行普通滲透45、120 min和超聲滲透45 min的實(shí)驗(yàn)，分別記為OD-45 min、OD-120 min和OUD-45 min。滲透脫水結(jié)束后，將3 組滲透處理后樣品用蒸餾水沖洗10 s，再用濾紙拭去表面水分待用。

1.3.2 冷凍干燥

將滲透處理后的樣品分別在-20 ℃條件下預(yù)凍1 h（預(yù)凍階段），再放置在凍干機(jī)的干燥室內(nèi)進(jìn)行冷凍干燥（干燥階段），其中真空壓力為100 Pa，加熱板溫度為40 ℃，冷阱溫度為-80 ℃。樣品冷凍干燥直至其濕基水分含量小于5%。

1.3.3 冷凍干燥過(guò)程樣品溫度測(cè)定

將電熱偶的溫度傳感探頭插入樣品中心，每10 s測(cè)定一次其內(nèi)部溫度，最后將收集的數(shù)據(jù)通過(guò)電腦進(jìn)行處理。實(shí)驗(yàn)平行測(cè)定3 次。

1.3.4 共晶點(diǎn)和共熔點(diǎn)的測(cè)定

將新鮮樣品以及滲透后的樣品，切成30 mg的小塊狀，放入差示掃描量熱儀特制的鋁盒并壓片密封。測(cè)定的條件為：在20 ℃下平衡1 min，然后以2 ℃/min的速率下降至-20 ℃，再以2 ℃/min的速率升溫至20 ℃，氮?dú)獾牧魉贋?0 mL/min。

1.3.5 色澤的測(cè)定

將冷凍干燥后的樣品用便攜式色差儀進(jìn)行色澤測(cè)定。每個(gè)樣品隨機(jī)選5 個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果由L值、a值和b值表示。其中L值代表明暗度，a值代表紅綠色，b值代表黃藍(lán)色，實(shí)驗(yàn)平行測(cè)定5 次。

1.3.6 平均體積密度的測(cè)定

將冷凍干燥后的樣品用電子天平稱(chēng)取質(zhì)量，再采用石英砂置換法測(cè)定樣品體積。體積密度計(jì)算如式（1）所示，實(shí)驗(yàn)平行測(cè)定5 次。

式中：m為樣品質(zhì)量/g；V為樣品體積/mL。

1.3.7 復(fù)水比的測(cè)定

復(fù)水比的測(cè)定參照Doymaz[15]的方法，將冷凍干燥后的樣品浸沒(méi)于70 ℃蒸餾水中10 min，分別稱(chēng)量浸沒(méi)前后的樣品質(zhì)量，再通過(guò)式（2）計(jì)算出其復(fù)水比，實(shí)驗(yàn)平行測(cè)定5 次。

式中：mr為樣品復(fù)水后質(zhì)量/g，md為樣品復(fù)水前質(zhì)量/g。

1.3.8 微觀(guān)結(jié)構(gòu)觀(guān)察

將凍干后的雙孢蘑菇切成5 mm×1 mm×1 mm長(zhǎng)方體，在掃描電子顯微鏡下觀(guān)察冷凍干燥后的樣品微觀(guān)結(jié)構(gòu)。

1.3.9 質(zhì)構(gòu)特性測(cè)定

將冷凍干燥后的樣品放在TA-XT2i質(zhì)構(gòu)儀上進(jìn)行質(zhì)構(gòu)特性的測(cè)定。采用三點(diǎn)支架破碎法：將兩側(cè)可調(diào)節(jié)支架的距離調(diào)整為2 cm，將待測(cè)樣品置于兩支架上，再由上支架進(jìn)行下壓直至樣品破碎，以測(cè)定樣品相應(yīng)的物性參數(shù)。其測(cè)定程序?yàn)椋簻y(cè)試前速率和測(cè)試速率均為1 mm/s，測(cè)試后速率為10 mm/s，觸發(fā)力為5 g。在測(cè)試過(guò)程中，硬度以上支架擠壓樣品至破碎時(shí)所需的最大的力表示，脆度以上支架擠壓樣品至破碎時(shí)上支架移動(dòng)的距離表示，距離與樣品脆度呈反比。

1.3.10 雙孢蘑菇總蛋白質(zhì)、總糖、總酚和可滴定酸含量的測(cè)定

采用凱氏定氮法對(duì)不同處理組凍干樣品蛋白質(zhì)含量進(jìn)行測(cè)定。用電子天平準(zhǔn)確稱(chēng)取0.2 g樣品，轉(zhuǎn)移到消化管中，再稱(chēng)取5.0 g硫酸鉀- 硫酸銅混合型催化劑（9∶1，m/m），最后加入10 mL濃硫酸。蓋上滌氣蓋，放在消化器上消化150 min。消化完畢后，室溫冷卻30 min，再放入全自動(dòng)凱氏定氮儀進(jìn)行測(cè)定。

采用苯酚-硫酸法對(duì)不同處理組凍干樣品總糖含量進(jìn)行測(cè)定。用電子天平準(zhǔn)確稱(chēng)取0.25 g樣品，轉(zhuǎn)移至250 mL錐形瓶中，加入50 mL蒸餾水和15 mL濃硫酸，置于100 ℃水浴中冷凝回流水解3 h。過(guò)濾并定容至250 mL，為待測(cè)液。吸取0.2 mL待測(cè)液，依次加入0.8 mL蒸餾水、1.0 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%苯酚溶液，再快速加入5.0 mL濃硫酸，靜置反應(yīng)10 min，再在30 ℃水浴鍋中反應(yīng)20 min，取適量反應(yīng)液在490 nm波長(zhǎng)處測(cè)量吸光度。

采用分光光度法對(duì)不同處理組凍干樣品總酚含量進(jìn)行測(cè)定。將雙孢蘑菇冷凍干燥粉過(guò)40 目篩后，用電子天平準(zhǔn)確稱(chēng)取0.1 g，加入2.5 mL 60%乙醇提取液，用超聲提取法進(jìn)行提取，在60 ℃、超聲功率為300 W條件下，每破碎5 s，間歇8 s，總共提取30 min。在25 ℃、12 000 r/min條件下離心10 min，取上清液，用體積分?jǐn)?shù)60%乙醇定容至2.5 mL，待測(cè)。具體過(guò)程參照南京建成生物工程研究所植物總酚試劑盒說(shuō)明書(shū)進(jìn)行。

參照李翠麗等[16]的方法對(duì)不同處理組凍干樣品可滴定酸含量進(jìn)行測(cè)定。用電子天平準(zhǔn)確稱(chēng)取雙孢蘑菇凍干粉0.5 g，并定容至100 mL，過(guò)濾后取20 mL濾液，加入2 滴酚酞，用0.1 mol/L NaOH溶液滴定至pH 8.1～8.3為終點(diǎn)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)SPSS 18軟件進(jìn)行分析，ANOVA程序用于方差分析，當(dāng)p＜0.05時(shí)認(rèn)為平均值間有顯著性差異，最小顯著差異法用于數(shù)據(jù)多重比較分析，結(jié)果以表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同滲透處理對(duì)凍干雙孢蘑菇共晶點(diǎn)、共熔點(diǎn)和焓變的影響

表1 不同滲透處理對(duì)冷凍干燥雙孢蘑菇共晶點(diǎn)、共熔點(diǎn)和ΔH的影響Table 1 Effect of different osmotic pretreatments on eutectic point,melting point and ΔH of freeze-dried Agaricus bisporus

共晶點(diǎn)、共熔點(diǎn)是指物料中水分完全凍結(jié)或者冰熔化時(shí)的溫度[17]。表1為不同滲透處理后雙孢蘑菇的共晶點(diǎn)、共熔點(diǎn)及焓變（ΔH）。從滲透后雙孢蘑菇的升溫和降溫階段可以看出，新鮮組樣品的共晶點(diǎn)（-7.79 ℃）和共熔點(diǎn)（4.28 ℃）顯著高于其他滲透處理組（p＜0.05）。這可能是由于溶質(zhì)蔗糖的進(jìn)入會(huì)抑制冰晶的形成，從而導(dǎo)致其共晶點(diǎn)和共熔點(diǎn)下降[18]。且UOD-45 min處理組（-11.07、3.43 ℃）、OD-45 min處理組（-11.14、3.54 ℃）和OD-120 min處理組（-11.29、3.51 ℃）3組的共晶點(diǎn)之間以及共熔點(diǎn)之間沒(méi)有顯著差異（P＞0.05）。這說(shuō)明3組滲透處理均顯著降低了樣品的共晶點(diǎn)和共熔點(diǎn)（p＜0.05），但可能滲透程度差異小，并未導(dǎo)致樣品共晶點(diǎn)和共熔點(diǎn)的變化差異。從表1可以看出，UOD-45 min處理組樣品結(jié)晶和熔化時(shí)的ΔH（-200.10、190.93 J/g）與OD-120 min處理組ΔH（-200.18、193.81 J/g）沒(méi)有顯著性差異（P＞0.05），但都與OD-45 min處理組的ΔH（-218.30、213.35 J/g）差異顯著（p＜0.05）；新鮮組的ΔH（-247.64、245.82 J/g）與滲透組有顯著差異（p＜0.05）。這可能是滲透作用使樣品的水分減少，釋放的能量也減少，導(dǎo)致在冷凍干燥過(guò)程中ΔH下降[19]，同時(shí)由預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得知UOD-45 min處理組與OD-120 min處理組樣品水分含量沒(méi)有顯著性差異（P＞0.05），但都顯著小于OD-45 min處理組（p＜0.05），因此OD-45 min處理組樣品ΔH大于OD-120 min處理組及UOD-45 min處理組樣品。

2.2 不同滲透處理對(duì)雙孢蘑菇冷凍干燥過(guò)程的影響

圖1 不同前處理后雙孢蘑菇冷凍干燥過(guò)程中的溫度變化曲線(xiàn)Fig. 1 Effect of different osmotic pretreatments on freeze-drying curve of Agaricus bisporus

如圖1所示，預(yù)凍與干燥耗時(shí)最短的均為OD-120 min處理組（37.36 min、5.68 h），其次為UOD-45 min處理組（39.74 min、5.96 h）和OD-45 min處理組（42.60 min、6.31 h），新鮮組樣品耗時(shí)最長(zhǎng)（50.46 min、8.35 h）。這可能是由于滲透脫水降低了物料的水分含量，從而顯著降低了冷凍干燥時(shí)間。由之前的預(yù)實(shí)驗(yàn)得出OD-120 min處理組與UOD-45 min處理組樣品的水分含量沒(méi)有顯著差異（p＜0.05），且顯著低于OD-45 min處理組和新鮮組；而相比于UOD-45 min處理組，OD-120 min處理組樣品由于滲透時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)造成細(xì)胞的破損[20]，使雙孢蘑菇皺縮，體積變小，從而導(dǎo)致OD-120 min處理組在冷凍和冷凍干燥過(guò)程中耗時(shí)最短。

2.3 不同滲透處理對(duì)冷凍干燥雙孢蘑菇色澤、平均體積密度和復(fù)水比的影響

表2 不同滲透處理對(duì)冷凍干燥雙孢蘑菇色澤、平均體積密度和復(fù)水比的影響Table 2 Effect of different osmotic pretreatment on L, a and b values,rehydration ratio and average density of freeze-dried Agaricus bisporus

從表2可知，新鮮組凍干樣品的L值（93.70）顯著高于其他滲透處理組（p＜0.05）；其中，UOD-45 min處理組（91.27）和OD-45 min處理組（91.63）的L值沒(méi)有顯著差異（P＞0.05），但均顯著高于OD-120 min處理組（87.90）（p＜0.05）。然而，不同處理組樣品的b值與L值呈相反的趨勢(shì)；此外，UOD-45 min和OD-45 min處理組凍干樣品a值與新鮮組沒(méi)有顯著差異（P＞0.05），但均顯著小于OD-120 min處理組（p＜0.05）。這可能是由于滲透作用導(dǎo)致細(xì)胞破損，加速了褐變[21]，從而導(dǎo)致L值下降，a值、b值上升，而OD-120 min處理組滲透時(shí)間最長(zhǎng)，其得到的凍干樣品的L值、a值和b值與新鮮組凍干樣品相比變化最大。

OD-120 min處理組的凍干樣品的平均體積密度（0.32 g/mL）顯著大于其他3 組凍干樣品（p＜0.05），這可能是在質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%的蔗糖滲透液中，長(zhǎng)時(shí)間滲透導(dǎo)致雙孢蘑菇細(xì)胞結(jié)構(gòu)破損嚴(yán)重，致使冷凍干燥后體積皺縮，所以平均體積密度大；此外，新鮮組（0.16 g/mL）和OD-45 min處理組（0.17 g/mL）凍干樣品平均體積密度沒(méi)有顯著差異（P＞0.05），但顯著小于UOD-45 min處理組（p＜0.05）。這可能是由于超聲效應(yīng)提高了物質(zhì)交換效率，超聲滲透處理組固形物增加速率大，使在相同滲透時(shí)間下，UOD-45 min處理組固形物積累量大于OD-45 min處理組，所以UOD-45 min處理組凍干樣品平均體積密度大[22]。而通過(guò)復(fù)水比的結(jié)果來(lái)看，UOD-45 min處理組的樣品復(fù)水比（2.82）顯著高于其他3 組凍干樣品（p＜0.05），這可能是超聲的“空穴效應(yīng)”導(dǎo)致植物組織上形成許多微小的孔道[23]，這不僅可以增加滲透過(guò)程物質(zhì)交換的效率，同時(shí)在復(fù)水過(guò)程中，水分子亦可以通過(guò)微小孔道進(jìn)入細(xì)胞，加速?gòu)?fù)水過(guò)程。而新鮮組、OD-45 min、OD-120 min處理組凍干樣品復(fù)水比沒(méi)有顯著差異（P＞0.05），這說(shuō)明普通滲透并未影響凍干產(chǎn)品的復(fù)水比。

2.4 不同滲透處理對(duì)冷凍干燥雙孢蘑菇微觀(guān)結(jié)構(gòu)的影響

圖2 不同滲透處理對(duì)冷凍干燥雙孢蘑菇超微結(jié)構(gòu)的影響（×300）Fig. 2 Effects of different osmotic pretreatment on scanning electron micrograph of freeze-dried Agaricus bisporus (× 300)

從圖2明顯看出，新鮮組凍干樣品具有更加完整的疏孔結(jié)構(gòu)，而滲透脫水組的凍干樣品疏孔結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了一定的破損，這說(shuō)明了滲透脫水過(guò)程對(duì)雙孢蘑菇孔狀結(jié)構(gòu)會(huì)造成一定的損傷，這可能是在所使用的蔗糖滲透溶液中，雙孢蘑菇細(xì)胞膜兩側(cè)滲透壓過(guò)大，細(xì)胞結(jié)構(gòu)發(fā)生了坍塌現(xiàn)象。除新鮮組之外，OD-45 min處理組和UOD-45 min處理組的凍干樣品內(nèi)部孔狀結(jié)構(gòu)較為相似，OD-120 min處理組的內(nèi)部結(jié)構(gòu)坍塌最嚴(yán)重，這與Fernandes等[24]研究結(jié)果相似；同時(shí)由預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得知，UOD-45 min處理組與OD-120 min處理組凍干樣品水分含量沒(méi)有顯著性差異，這說(shuō)明超聲的“海綿效應(yīng)”不僅有利于水分傳遞，而且對(duì)細(xì)胞造成的破壞很小[25]。同時(shí)在質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%蔗糖滲透液中，滲透時(shí)間越長(zhǎng)，雙孢蘑菇細(xì)胞結(jié)構(gòu)坍塌越嚴(yán)重，導(dǎo)致OD-120 min處理組孔狀結(jié)構(gòu)最差。

2.5 不同滲透處理對(duì)冷凍干燥雙孢蘑菇質(zhì)構(gòu)特性的影響

表3 不同滲透處理對(duì)冷凍干燥雙孢蘑菇質(zhì)構(gòu)特性的影響Table 3 Effects of different osmotic pretreatments on texture properties of freeze-dried Agaricus bisporus

由表3可知，新鮮組凍干樣品的硬度（280.04 g）顯著小于其他滲透組（p＜0.05），這與Zou Kejian等[26]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相似。這可能是由于溶質(zhì)（蔗糖）大量進(jìn)入雙孢蘑菇內(nèi)部后，與水分子交互作用，造成孔隙度降低、組織結(jié)構(gòu)變硬，從而導(dǎo)致滲透處理組凍干樣品硬度顯著大于新鮮組樣品[27]。此外，隨著干燥的進(jìn)行，雙孢蘑菇的水分含量逐漸減少，蔗糖含量逐漸增加，直至結(jié)晶析出，最后在雙孢蘑菇表面形成致密的晶體結(jié)構(gòu)，這也可能造成硬度的上升。除此之外，3 個(gè)滲透處理組樣品相互之間的硬度都存在顯著差異（p＜0.05），其中UOD-45 min處理組（441.76 g）最大，OD-45 min處理組（403.23 g）次之，OD-120 min處理組（332.50 g）最低。這可能是相比于OD-45 min處理組，超聲滲透的“空穴效應(yīng)”有利于UOD-45 min處理組滲透成分的交換，導(dǎo)致UOD-45 min處理組的固形物增量大于OD-45 min處理組；而OD-120 min處理組可能是由于在滲透液中滲透時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，細(xì)胞結(jié)構(gòu)破損，從而導(dǎo)致硬度的下降。由于距離與脆度數(shù)值成反比，通過(guò)脆度的結(jié)果來(lái)看，新鮮組凍干樣品的脆度（0.83 mm）最低，UOD-45 min處理組（0.28 mm）和OD-45 min處理組（0.28 mm）次之，OD-120 min處理組（0.13 mm）最高。其中UOD-45 min處理組和OD-45 min處理組的脆度沒(méi)有顯著差異（P＞0.0 5），但顯著小于O D-1 2 0 m i n處理組（p＜0.05），且顯著大于新鮮組樣品（p＜0.05），這可能是固形物的增加導(dǎo)致凍干樣品結(jié)構(gòu)變堅(jiān)固以及彈性損失，造成滲透處理組凍干樣品脆度大于新鮮組[27]。

2.6 不同滲透處理對(duì)冷凍干燥雙孢蘑菇營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

由表4可知，新鮮組的總糖含量（309.17 mg/g）顯著低于其他滲透組（p＜0.05）。這是由于在滲透過(guò)程中，由于細(xì)胞膜內(nèi)外滲透壓差，蔗糖會(huì)進(jìn)入到樣品細(xì)胞中，進(jìn)而滲透脫水處理組凍干樣品的總糖含量上升。UOD-45 min處理組凍干樣品的總糖含量（415.17 mg/g）顯著低于OD-120 min處理組（436.86 mg/g）（p＜0.05），但是顯著高于OD-45 min處理組（397.22 mg/g）（p＜0.05）。這可能是超聲的“海綿效應(yīng)”促進(jìn)了物質(zhì)交換，加快了蔗糖傳遞速率，因此在相同的時(shí)間下，UOD-45 min處理組的凍干樣品總糖含量大于OD-45 min處理組[28]；而OD-120 min處理組凍干樣品總糖含量顯著大于UOD-45 min處理組和OD-45 min處理組（p＜0.05），這是因?yàn)槠錆B透時(shí)間要遠(yuǎn)長(zhǎng)于其他兩組，固形物增加量也更大。

表4 不同滲透處理對(duì)冷凍干燥雙孢蘑菇營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響Table 4 Effects of different osmotic pretreatments on nutritional quality of freeze-dried Agaricus bisporus

新鮮組凍干樣品的可滴定酸、總蛋白質(zhì)以及總酚含量均顯著高于滲透脫水處理組（p＜0.05）。UOD-45 min處理組的可滴定酸、總蛋白質(zhì)以及總酚含量與OD-45 min處理組沒(méi)有顯著差異（P＞0.05），但均顯著高于OD-120 min處理組。這可能是由于滲透脫水過(guò)程中物質(zhì)交換，導(dǎo)致部分可滴定酸、總蛋白質(zhì)以及酚類(lèi)物質(zhì)在滲透脫水過(guò)程中流失[29]；盡管超聲會(huì)引起細(xì)胞壁上形成許多微小的孔道，加速物質(zhì)的傳遞，但由于可滴定酸、總蛋白質(zhì)以及酚類(lèi)等物質(zhì)的分子質(zhì)量大，不利于其通過(guò)微小的孔道[30]，從而導(dǎo)致UOD-45 min處理組和OD-45 min處理組的凍干樣品可滴定酸、總蛋白質(zhì)以及總酚含量大于OD-120 min處理組凍干樣品。

3 結(jié) 論

綜上所述，超聲輔助滲透處理相比于未滲透處理組的預(yù)凍時(shí)間縮短了21.24%，干燥時(shí)間縮短了28.62%。與OD-120 min處理組凍干樣品相比，UOD-45 min處理組凍干樣品的色澤更接近新鮮組樣品。同時(shí)，UOD-45 min處理組凍干樣品的復(fù)水比（2.82）與硬度（441.76 g）最大，脆度顯著大于新鮮組凍干樣品，且UOD-45 min處理組凍干樣品微觀(guān)結(jié)構(gòu)更接近新鮮組的凍干樣品。此外，UOD-45 min處理組凍干樣品可滴定酸、總蛋白質(zhì)以及總酚類(lèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)保留效果顯著高于OD-120 min處理組。因此，UOD-45 min處理對(duì)雙孢蘑菇的干燥效率和干燥品質(zhì)起到了顯著提升效果。該研究為超聲輔助滲透前處理冷凍干燥進(jìn)一步工業(yè)化應(yīng)用以及深度開(kāi)發(fā)提供了理論依據(jù)。

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Effect of Ultrasound-Assisted Osmotic Pretreatment on Freeze-Drying Eff i ciency and Quality of Agaricus bisporus

CHEN Lifu, PEI Fei, ZHANG Liming, ZHANG Rongjie, LI Jing, FANG Yong, HU Qiuhui*
(Key Laboratory of Grains and Oils Quality Control and Processing, Collaborative Innovation Center for Modern Grain Circulation and Safety,College of Food Science and Engineering, Nanjing University of Finance and Economics, Nanjing 210023, China)

In order to produce high-quality freeze-dried products and simultaneously reduce energy consumption for cost saving during the freeze drying process, the effect of osmotic dehydration (OD) and ultrasound-assisted osmotic dehydration(UOD) pretreatment on the eutectic point, melting point and temperature of Agaricus bisporus during freezing and freeze-drying and the texture, microstructure, color and nutritional quality of freeze-dried product were investigated. The results showed that 45 min UOD treatment, compared to the fresh treatment, reduced freezing time by 21.24% and freezedrying time by 28.62%. Moreover, this treatment retained more titratable acids, proteins and polyphenols than did 120 min OD treatment. Meanwhile, the hardness and rehydration ratio of 45 min UOD treatment were higher than those of 120 min OD treatment, and its microstructure was more similar to that of fresh samples.

Agaricus bisporus; ultrasound-assisted osmotic pretreatment; freeze-drying; nutrition quality; microstructure

10.7506/spkx1002-6630-201723002

TS255.1

A

1002-6630（2017）23-0008-06

陳立夫, 裴斐, 張里明, 等. 超聲輔助滲透處理對(duì)冷凍干燥雙孢蘑菇凍干效率和品質(zhì)的影響[J]. 食品科學(xué), 2017, 38(23):8-13.

10.7506/spkx1002-6630-201723002. http://www.spkx.net.cn

CHEN Lifu, PEI Fei, ZHANG Liming, et al. Effect of ultrasound-assisted osmotic pretreatment on freeze-drying eff i ciency and quality of Agaricus bisporus[J]. Food Science, 2017, 38(23): 8-13. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201723002. http://www.spkx.net.cn

2017-06-07

國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目（31601482）；江蘇省自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目（BK20150986）；江蘇省高校自然科學(xué)研究面上項(xiàng)目（15KJB550007）；江蘇高校優(yōu)勢(shì)學(xué)科建設(shè)工程資助項(xiàng)目（PAPD）

陳立夫（1992—），男，碩士研究生，研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品加工及貯藏工程。E-mail：clf051050@163.com

*通信作者：胡秋輝（1962—），男，教授，博士，研究方向?yàn)槭称窢I(yíng)養(yǎng)與化學(xué)。E-mail：qiuhuihu@njue.edu.cn