常見食用菌的熱值測(cè)定分析

（渭南師范學(xué)院化學(xué)與材料學(xué)院，陜西渭南714000）

食用菌是一類有機(jī)、營(yíng)養(yǎng)、保健的綠色食品，在我國(guó)栽培和利用較早、資源豐富。食用菌含有氨基酸、蛋白質(zhì)、糖類、脂類、維生素、礦物質(zhì)元素等多種營(yíng)養(yǎng)成分，食用菌不僅味美，而且營(yíng)養(yǎng)豐富，常被人們稱作健康食品，在藥理功效方面，食用菌具有抗腫瘤、調(diào)節(jié)免疫力、降低膽固醉等多種藥理作用，其中所含的多糖類活性物質(zhì)，能增強(qiáng)機(jī)體的免疫功能，且具有抑制腫瘤生長(zhǎng)的作用，具有重要的開發(fā)利用價(jià)值。近年來，食用菌作為一種綠色食品日益受到人們的重視，對(duì)食用菌的食用和藥用價(jià)值研究愈來愈深入，有關(guān)食用菌功能食品的開發(fā)也是食品開發(fā)的熱點(diǎn)，目前對(duì)食用菌的微量元素及藥理作用方面研究很多[1-3]。

熱值可作為植物生長(zhǎng)狀況的一個(gè)有效指標(biāo)，其含量可作為植物營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的標(biāo)志之一。熱值作為衡量物質(zhì)質(zhì)量的一個(gè)重要物理數(shù)據(jù)，從能量角度為評(píng)價(jià)同類食品質(zhì)量提供一種新思路和新方法。氧彈量熱法是一種準(zhǔn)確測(cè)定物質(zhì)燃燒熱或生物質(zhì)發(fā)熱量的標(biāo)準(zhǔn)方法，目前用于食品熱值測(cè)定方面較多[4-6]，而用于測(cè)定菌類食品熱值方面的研究報(bào)道較少。文中以12種常見食用菌作為測(cè)試對(duì)象，用氧彈量熱計(jì)法對(duì)其熱值進(jìn)行測(cè)定，并對(duì)樣本間的熱值進(jìn)行歸類分析，了解食用菌的熱值情況，對(duì)于這類食品的配方設(shè)計(jì)、生產(chǎn)加工、貯藏及食用方面都具有一定的指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

WGR-1型電腦氧彈式量熱計(jì)：長(zhǎng)沙奔特儀器有限公司；101-2型電熱鼓風(fēng)干燥箱：上海市實(shí)驗(yàn)儀器總廠；電子天平：上海精細(xì)科學(xué)有限公司；苯甲酸（AR）：天津渤天化工有限公司；燃燒絲（康銅絲）：南京桑力電子設(shè)備廠提供；藥用膠囊（批號(hào)H61023070）：西安金花制藥；12種常見食用菌樣本（茶樹菇、香菇、金針菇、平菇、蟹味菇、海鮮菇、滑子菇、猴頭菇、白玉菇、黑木耳、銀耳、口蘑）：當(dāng)?shù)爻小?/p>

1.2 試驗(yàn)原理

燃燒熱是指1 mol物質(zhì)完全燃燒時(shí)所放出的熱量。完全燃燒是指可燃性物質(zhì)中的C生成CO2（g），H生成 H2O（L），S 生成 SO2（g），N 生成 N2（g）等。燃燒熱通常在恒容或恒壓情況下測(cè)定，試驗(yàn)原理參照文獻(xiàn)[7]，試驗(yàn)采用氧彈熱量計(jì)測(cè)量12種食用菌的恒容燃燒熱，計(jì)算公式為：

式中：m為待測(cè)樣本的質(zhì)量，g；QV為待測(cè)樣本的恒容燃燒熱，J/g；W卡為熱量計(jì)水當(dāng)量，J/℃；ΔT 為燃燒前后溫度的變化值，℃；Q點(diǎn)火絲為燃燒絲的熱值，J/g，（Q點(diǎn)火絲=3 140 J/g）；Δm點(diǎn)火絲為燃燒絲參加反應(yīng)的實(shí)際質(zhì)量，g；Q膠囊位空膠囊的熱值，J/g；m膠囊為空膠囊的質(zhì)量/g。

1.3 樣本處理

將12種食用菌帶回實(shí)驗(yàn)室，用蒸餾水快速清洗后，置于80℃烘箱烘至恒重，粉碎過篩后備用。

1.4 熱值測(cè)定

待測(cè)食用菌的取樣量在0.3 g～0.5 g之間，用熱量計(jì)測(cè)定其熱值。

在熱值測(cè)定過程中，對(duì)樣本的前期處理可用膠囊作載體、用濾紙包裹或壓片3種選擇，本試驗(yàn)選用膠囊做待測(cè)物載體方式，選取密封性良好的藥用空膠囊做載體，將裝好樣本的膠囊置于氧彈，接好燃燒絲，裝好氧彈，充入氧氣，測(cè)其燃燒熱值，試驗(yàn)步驟嚴(yán)格按文獻(xiàn)[7]步驟進(jìn)行。

2 結(jié)果與討論

2.1 量熱計(jì)水當(dāng)量W卡

試驗(yàn)以苯甲酸作為標(biāo)準(zhǔn)物來測(cè)定量熱計(jì)的水當(dāng)量，測(cè)定數(shù)據(jù)利用1.2中公式進(jìn)行處理，本試驗(yàn)求得熱量計(jì)的水當(dāng)量W卡=14.59 kJ/℃，按同法平行測(cè)3次，測(cè)出量熱計(jì)水量當(dāng)?shù)?次平均值為：W卡=14.88 kJ/℃。

2.2 膠囊殼熱值

取空膠囊精確稱其質(zhì)量，按文獻(xiàn)[7]中的試驗(yàn)步驟進(jìn)行膠囊殼的熱值測(cè)定?？漳z囊熱值平行測(cè)3次，數(shù)據(jù)利用1.2中的公式計(jì)算，膠囊的熱值均值為Q膠囊=24.03 kJ/g。

2.3 12種食用菌樣本的ΔT曲線

熱值測(cè)定試驗(yàn)中，樣本燃燒前后溫度的變化值ΔT不能直接準(zhǔn)確測(cè)量，需用雷諾圖校正法進(jìn)行處理。本研究中對(duì)12種食用菌樣本進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)定后，根據(jù)測(cè)定數(shù)據(jù)結(jié)果分別擬合出每種食用菌樣本燃燒時(shí)的ΔT，所有數(shù)據(jù)用Excel軟件進(jìn)行繪圖，ΔT曲線如圖1。

圖1 12種食用菌樣本的ΔT曲線圖Fig.1 ΔT curves of l2 edible fungus

2.4 食用菌熱值結(jié)果

利用1.2中的公式計(jì)算12種食用菌樣本的熱值。試驗(yàn)中每個(gè)分析樣本平行測(cè)3次，測(cè)定結(jié)果取3次測(cè)定值的平均值，結(jié)果如表1。表1中熱值QV表示待測(cè)樣本的熱值，熱值結(jié)果用“平均熱值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。

表1 12種食用菌的熱值結(jié)果Table 1 The results of calorific value of 12 edible fungus

由表1可得，12種食用菌中平菇的熱值最大，黑木耳的熱值最低，其中猴頭菇、香菇、金針菇和銀耳，蟹味菇和海鮮菇的熱值比較接近。

食用菌中因含能物質(zhì)、主成分及微量元素含量不同，每個(gè)分析樣本所具有的熱值也不同，食用菌的熱值因其化學(xué)組成、有機(jī)成分含量、種類等的不同而有所差異[8－9]。從表1看出，平菇和茶樹菇的熱值顯著高于其它各菌類（P＜0.05），12種食用菌的熱值由大到小的順序?yàn)槠焦剑静铇涔剑净庸剑景子窆剑窘疳樄剑俱y耳＞香菇＞猴頭菇＞蟹味菇＞海鮮菇＞口蘑＞黑木耳，表明在常見菌類食品中茶樹菇和平菇屬于高能食用菌。黑木耳的熱值明顯低于其它食用菌熱值（P＜0.05）。

樣本的熱值與樣本的種類、不同的生長(zhǎng)氣候條件和不同生存空間等外在因素有關(guān)，樣本的組成物質(zhì)成分等內(nèi)在因素也對(duì)熱值有一定的影響。聚類分析法將樣本按相似程度（距離遠(yuǎn)近）劃分類別，其主要依據(jù)是聚到同一個(gè)數(shù)據(jù)集中的樣本該彼此相似，而屬于不同組的樣本不相似，為了進(jìn)一步分析所有樣本間熱值的相關(guān)性，利用熱值這一原始信息數(shù)據(jù)對(duì)樣本進(jìn)行聚類分析。

2.5 熱值聚類分析

為進(jìn)一步分析12種食用菌樣本之間熱值的相關(guān)性，將熱值作為原始信息數(shù)據(jù)，利用化學(xué)計(jì)量學(xué)中的聚類分析方法，對(duì)12種食用菌分析樣本根據(jù)其熱值信息進(jìn)行歸類分析，數(shù)據(jù)處理過程利用統(tǒng)計(jì)軟件在計(jì)算機(jī)上完成。根據(jù)表1中熱值數(shù)據(jù)，利用MATALB軟件完成聚類分析，得聚類譜系圖（如圖2）。

圖2 12種食用菌熱值聚類結(jié)果Fig.2 The cluster result of calorific value of 12 edible fungus

分析圖2熱值聚類圖，當(dāng)歐氏距離在2～3.5時(shí)，圖中 2、3、4、7、9、11 號(hào)樣聚為一類，即猴頭菇、滑子菇、白玉菇、香菇、金針菇和銀耳的熱值相近，表明這5個(gè)分析樣本中的化學(xué)成分及含高能物質(zhì)等之間具有一定的相似性，同時(shí)也表明這幾種食用菌在主成分含量及食用功效上具有一定的相似性[10]；圖2中5、6、10號(hào)樣本聚為一類，即口蘑、海鮮菇和蟹味菇的熱值相近，說明這3種食用菌的化學(xué)成分、微量元素含量及含能物質(zhì)都存在一定的相似性，口蘑含大量膳食纖維，屬于低熱量食物，海鮮菇含8種人體必需氨基酸和多糖體，蟹味菇含有17種氨基酸和豐富的維生素，富含膳食纖維和多種生物活性成分，說明在食用功效上口蘑、海鮮菇和蟹味菇具有一定的相似性[10－11]；圖2中12號(hào)樣單獨(dú)聚為一類，表明黑木耳中高能物質(zhì)含量較低，與其它樣本之間存在較大的差異，其熱值結(jié)果（QV=11.62 kJ/g）也相對(duì)最低，黑木耳含多種微量元素，其中鈣和鐵含量較高，熱值低于其它樣本也與其主成分及微量元素含量等有關(guān)[11]；圖2中1號(hào)和8號(hào)樣聚為一類，表明茶樹菇和平菇的熱值較為相近，其中所含高能物質(zhì)含量存在一定的相關(guān)性，在常見食用菌中屬于高能菌類，說明這兩種食用菌中含能物質(zhì)含量分配相對(duì)較高。以上分類結(jié)果同時(shí)表明了聚類分析法能根據(jù)熱值這一信息值大小能進(jìn)行樣本的行準(zhǔn)確分類。

從以上分析可得出，聚類分析法結(jié)合熱值信息用于樣本的分類分析是一種新的分類方法，方法簡(jiǎn)單、歸類結(jié)果準(zhǔn)確直觀，可見將熱值作為一新的信息數(shù)據(jù)引入樣本分類分析研究中，能從能量角度為評(píng)價(jià)同類食品的質(zhì)量提供新的思路和方法，是一種較好的分類鑒別分析方法。

3 結(jié)論

開發(fā)利用食用菌資源，應(yīng)該從研究食用菌的化學(xué)組成、理化性質(zhì)和貯藏加工過程中的各種變化等方面著手，為保鮮和深加工提供理論基礎(chǔ)。食用菌具有獨(dú)特的營(yíng)養(yǎng)和保健作用，食用菌類食品作為功能性食品有其巨大的優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)潛力，在開發(fā)各類功能性食品方面具有廣闊的前景。

食用菌所含主成分因品種、培養(yǎng)料、栽培方法、采收時(shí)間和貯藏加工等諸多因素不同而有所差異，由于含能物質(zhì)、微量元素含量不同，其所含熱值也不同。本試驗(yàn)測(cè)定結(jié)果顯示12種食用菌的熱值在11.62 kJ/g～21.05 kJ/g之間，其中平菇和茶樹菇樣本的熱值相對(duì)較高，木耳樣本的熱值相對(duì)較小，而猴頭菇、滑菇、白玉菇、香菇、金針菇和銀耳的熱值較為相近。本研究為常見食用菌的熱值分析研究方面提供一定的試驗(yàn)參考數(shù)據(jù)，也在人們廣泛研究開發(fā)和加工利用常見食用菌功能性食品等分析方面具有一定的參考意義。

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