金針菇多糖對曲奇品質(zhì)的影響

莊海寧， 陳忠秋，， 馮 濤， 賈 薇， 汪雯翰， 楊 焱， 張勁松

（1.上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院 食用菌研究所/農(nóng)業(yè)部南方食用菌資源利用重點實驗室/國家食用菌工程技術(shù)研究中心，上海201403；2.上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué) 香料香精技術(shù)與工程學(xué)院，上海 201418）

中國食用菌已成為第五大種植農(nóng)作物，并且中國已成為世界最大食用菌生產(chǎn)、出口和消費國。據(jù)2013年中國食用菌協(xié)會統(tǒng)計，中國食用菌生產(chǎn)總量達到3 000余萬噸，產(chǎn)值超過1 700億元，出口創(chuàng)匯約18億元[1]。食用菌的食藥用價值、保健功能隨著食用菌的營養(yǎng)成分、生物活性及其功能機理不斷被揭示，而倍受重視[2]。提取和利用食用菌中有效成分，開發(fā)具有增強免疫力、抑制體重、降糖、降壓、健胃、護肝及預(yù)防老年癡呆等保健作用的功能食品，具有十分顯著的經(jīng)濟和社會效益，因而成為行業(yè)內(nèi)關(guān)注的焦點[3]。

金針菇屬擔(dān)子菌亞門、層菌綱、傘菌目、口蘑科、小火焰菌屬，在《中國植物圖鑒》上稱作樸蕈，俗稱樸菇、冬菇、構(gòu)菌、毛柄金錢菌、金錢菌等[4]。金針菇是一種自然界少見的高營養(yǎng)低脂肪食品，富含粗纖維、蛋白質(zhì)、碳水化合物、礦物質(zhì)元素和維生素，目前已發(fā)展成為世界第三大食用菌[5]。金針菇因為含有能促進兒童智力發(fā)育的賴氨酸和精氨酸，又被稱為“益智菇”[6]。金針菇含有多糖、糖蛋白、火菇素、倍半萜等多種生物活性物質(zhì)[7]。其中金針菇多糖（FVP）是金針菇的主要活性成分之一，F(xiàn)VP不僅具有增強人體免疫力，而且具有抗氧化、抗感染、護肝、保濕、改善記憶和緩解疲勞等保健作用[8]。

目前，已有將黃原膠[9]、茶多酚[10]、綠茶粉[11]、香蕉粉[12]等一些具有功能作用的天然原料加入到不同面粉中的研究，通過添加這些功能性原料來賦予普通面制品新的營養(yǎng)和保健功能，而這些功能原料的添加無論對面制品的口感和風(fēng)味，還是對面團的加工品質(zhì)都有顯著影響。目前將食用菌多糖添加到面粉中的研究非常少，作者通過快速粘度分析儀（Rapid Visco Analyzer，RVA）測試 FVP 對小麥粉糊化特性的影響，為FVP應(yīng)用于面粉制品提供理論依據(jù)，并將其制作成曲奇，對成品進行質(zhì)構(gòu)、風(fēng)味、色差分析。為優(yōu)化FVP曲奇工藝和調(diào)配金針菇風(fēng)味的焙烤食品提供理論參考依據(jù)，對提升曲奇品質(zhì)和加工水平具有重要作用。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

金針菇：上海雪榕食品有限公司產(chǎn)品；低筋面粉：新鄉(xiāng)市新良糧油加工有限責(zé)任公司產(chǎn)品；黃油：恒天然商貿(mào)上海有限公司產(chǎn)品；細砂糖：太古糖業(yè)中國有限公司上海第一分公司產(chǎn)品；糖粉：廣州福正東海食品有限公司產(chǎn)品。

1.2 儀器與設(shè)備

高速臺式冷凍離心機（TGL-16M）：湖南湘儀實驗室儀器開發(fā)有限公司產(chǎn)品；PB4001E電子天平：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司產(chǎn)品；物性測定儀（TAXTPL/30）：英國 Stable Micro 公司產(chǎn)品；色差儀（NH310）：深圳市三恩馳科技有限公司產(chǎn)品；電子鼻內(nèi)置 18 個傳感器：LY2/LG、LY2/G、LY2/AA、LY2/GH、LY2/gCTl、LY2/gCT、T30/1、P10/1、P10/2、P40/1、T70/2、PA/2、P30/1、P40/2、P30/2、T40/2、T40/1、TA/2（FOX4000）：AlphaMOS 公司產(chǎn)品；氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC6890-MS5973N）：Agilent公司產(chǎn)品；固相微萃取自動進樣器 （MPS2）：Gerstel公司產(chǎn)品；快速粘度分析儀：澳大利亞Newport Scientific儀器公司產(chǎn)品。

1.3 方法

1.3.1 水溶性金針菇粗多糖的提取 新鮮金針菇取柄部在太陽下曝曬1～2天后放入烘箱中60℃鼓風(fēng)干燥至恒重，將干燥后的柄部折為2～3 cm長，得實驗用干品，取一定量干品，用10倍的體積分數(shù)95%乙醇浸提過夜，過濾。重復(fù)操作3次，合并浸提液，減壓蒸發(fā)，加少量水后凍干成醇提物。將醇提后的殘渣收集，在陰涼處風(fēng)干，加入10倍的蒸餾水，沸水提取兩次，時間依次為2 h，1 h。合并濾液，減壓濃縮至體積200 mL，攪拌加入體積分數(shù)95%乙醇至體積分數(shù)30%，靜置后沉淀物烘干至恒重，得到粗多糖，其總糖質(zhì)量分數(shù)為15.30%。

1.3.2 小麥粉糊化特性的測定 準(zhǔn)確稱取占小麥粉質(zhì)量的0～20%的FVP分散于溶液中，待FVP充分水合后，添加一定質(zhì)量的小麥粉，調(diào)成固形物質(zhì)量濃度為60 g/L的懸浮液，將懸浮液轉(zhuǎn)移至RVA專用鋁盒內(nèi)測定復(fù)配體系的糊化特性，測定方法參照美國谷物化學(xué)協(xié)會（AACC）所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)2程序[13]。每組實驗重復(fù)3次。

表1 標(biāo)準(zhǔn)2測試程序Table 1 Test program standand 2

1.3.3 曲奇配方

表2 金針菇曲奇原料添加量Table 2 FVP cookies amount of raw material

1.3.4 工藝流程 原料預(yù)處理→稱重→加入黃油、糖粉、細砂糖→混合攪打→加入雞蛋→攪打→加入FVP、面粉→成型→烘烤→冷卻→成品。

1.3.5 質(zhì)構(gòu)分析 用質(zhì)構(gòu)儀對曲奇硬度、韌性進行測定分析，評價餅干的品質(zhì)。參考Mancebo等人[14]的方法， 測定條件：Biscuits（Measure force in compression）模式，HDP/3PB 探頭，距離 5 mm，觸發(fā)力5 g，測前速度1.5 mm/s，測試速率2.0 mm/s，測后速度10.0 mm/s，每個樣品重復(fù)5次。結(jié)果取平均值。

1.3.6 風(fēng)味分析

1）電子鼻測試 氣味指紋測試條件：凈化干燥空氣作為載氣，流量為150 mL/min；35℃頂空采集120 s ，以 500 r/min 攪動；頂空注射 500 μL，注射速度為500 μL/s，注射總體積為 2.5 mL，注射溫度為45℃。參數(shù)獲取時間120 s，延滯600 s。每個樣品重復(fù)采集6次，獲取穩(wěn)定后的3次數(shù)據(jù)[15]。

2）SPME-GC-MS分析 參考 LAURIENZO等人[16]的方法，取1 g餅干樣品，研磨成粉過40目篩，置于固相微萃取專用樣品瓶中。萃取頭在250℃老化1 h，然后迅速將其插入樣品瓶的氣相頂空部分（注意不要使萃取頭接觸到樣品），對萃取溫度和時間進行優(yōu)化，萃取完成后將萃取頭抽出，迅速插入氣質(zhì)色譜聯(lián)用儀進樣口，在250℃下解吸5 min，再進行GC-MS分析。

氣相色譜條件：毛細管柱HP INNOWAX（60 m×0.25 mm×0.25 μm）， 載氣為 He氣；恒定流速為1.0 mL/min；進樣口溫度為230℃；采用不分流模式；柱溫箱程序升溫：色譜柱起始柱溫35℃，保持5.0 min，以5℃/min升溫到50℃，保持5 min，再以5.5℃/min升溫到 230℃，保留 5 min，共運行52.7min。

質(zhì)譜條件：電離方式為電子轟擊式（EI），電子能量70 eV，四級桿溫度150℃，離子源溫度為250℃，傳輸線溫度為280℃，掃描質(zhì)量范圍20～350[17]。

掃描方式：全掃描。

采用Xcalibur軟件處理GC-MS試驗數(shù)據(jù)，未知化合物經(jīng)計算機質(zhì)譜庫檢索，同時與NIST庫和Wiley庫相匹配，當(dāng)正反匹配度均大于800（最大值為1 000）時，該鑒定結(jié)果才予以確認。按峰面積歸一化法計算各組分的相對含量。

1.3.7 感官評價 曲奇在室溫下儲存一天后，選擇12人作為品評員采用9分快感標(biāo)度法評價5組曲奇，其中9代表優(yōu)秀，1代表很差。每個樣品用3個隨機位數(shù)的編碼，位置隨機擺放。每個樣品重復(fù)兩次[18]。

1.3.8 數(shù)據(jù)處理 利用Origin 9.0軟件進行數(shù)據(jù)分析和圖表繪制。將電子鼻分析得到的數(shù)據(jù)利用電子鼻自帶軟件AlphaSoft 9.1進行統(tǒng)計分析，主要包括主成分分析（PCA）和判別因子分析（DFA）。

2 結(jié)果與分析

2.1 FVP對小麥粉糊化特性的影響

在降溫過程中糊化的淀粉分子通過氫鍵再結(jié)合和再結(jié)晶的老化過程稱為回生，淀粉的回生程度由淀粉特性以及其水解特性決定，可影響淀粉制品的消化難易度，淀粉產(chǎn)品的回生指數(shù)越大，表示其老化速率越快，貨架期越短[19]。衰減值是反映淀粉糊熱穩(wěn)定性的主要參數(shù)，衰減值越大，淀粉糊的熱穩(wěn)定性越差[20]。由圖1和表3可以看出，隨著FVP添加量的升高，混合樣品的峰值粘度、最低粘度、衰減值、最終粘度均呈明顯下降的趨勢，主要由于FVP中淀粉類物質(zhì)含量少，添加后降低了混合粉中淀粉的含量，從而使淀粉糊化峰值粘度和最終粘度下降；此外，F(xiàn)VP的添加可逐漸降低面團的回生值，說明FVP能抑制糊化后的淀粉分子再聚合，延緩了淀粉的老化，能夠增加面粉制品的保質(zhì)期。楊文建等[21]研究表明添加食用菌粉能夠使面團的回生值下降，對餅干、面包、面條等產(chǎn)品的回生老化具有抑制作用。

圖1 FVP對小麥粉糊化特性的影響Fig.1 Effect of FVP on pasting properties of wheat flour

2.2 FVP添加量對曲奇質(zhì)構(gòu)特性的影響

硬度和韌性是曲奇質(zhì)構(gòu)的主要性能參數(shù)。由圖2可知，逐漸增加FVP的添加量，可以使曲奇的硬度和韌性逐漸降低。這可能是由于添加FVP阻礙了面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)的形成，面筋的韌性較差，導(dǎo)致曲奇的硬度降低。有研究結(jié)果顯示，添加纖維素粉能夠抑制面筋網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)形成的骨架結(jié)構(gòu)，從而降低面團韌性和內(nèi)部硬度[22]。

表3 不同F(xiàn)VP添加量的糊化特性Table 3 Pasting properties of different added amount of FVP

圖2 FVP添加量對曲奇硬度和韌性的影響Fig.2 Effect of FVP addition amount of cookies hardness and elasticity

2.3 金針菇曲奇的風(fēng)味分析

2.3.1 FVP曲奇電子鼻分析

1）DFA分析 如圖3所示。DFA法采用數(shù)學(xué)變換，使同類組群數(shù)據(jù)間的差異縮小，從而使不同類別間的差異擴大，最終建立一個數(shù)據(jù)識別模型。由圖3可知，DF1和DF2判別因子對原始數(shù)據(jù)信息的總貢獻率約為98%，判別函數(shù)分析法可以較好區(qū)分不同添加量曲奇的香氣。由DFA分析可將樣品分成3類，第一類包括質(zhì)量分數(shù)0～15%FVP曲奇，主要受DF2判別因子影響較大，第二類為質(zhì)量分數(shù)10%FVP曲奇，第三類為質(zhì)量分數(shù)20%FVP曲奇，主要受DF1影響因子影響較大。這說明添加0～15%FVP曲奇的揮發(fā)性風(fēng)味比較接近，添加質(zhì)量分數(shù)10%FVP的曲奇和20%FVP的曲奇相互之間揮發(fā)性風(fēng)味相差較大，且與第一類FVP的揮發(fā)性風(fēng)味也不同。

圖3 FVP曲奇的DFA分析Fig.3 DFA of E-Nose data for volatile compounds in FVP cookies

2）PCA分析 5種曲奇的PCA主成分分析圖如圖4所示，它們之間互相分離，說明揮發(fā)性成分的組成各有不同[23]。根據(jù)所得的PCA結(jié)果，電子鼻可以測量不同樣品中揮發(fā)性化合物的濃度以實現(xiàn)快速區(qū)分[24]。從圖中可知，第一主成分貢獻率為83.808%，第二主成分的貢獻率為 8.3%，總貢獻率為92.108%。因此可判定在這兩個主成分的總貢獻率下，PCA能較好地區(qū)分5種不同濃度的FVP曲奇的香氣。

圖4 FVP曲奇的PCA分析Fig.4 PCA of E-Nose data for volatile compounds in FVP cookies

3）雷達圖 采用電子鼻對0%，5%，10%，15%，20%FVP曲奇粉末進行分析。圖5為電子鼻對5個樣品揮發(fā)性風(fēng)味的傳感器相應(yīng)雷達圖。由圖5可知，不同濃度FVP的電子鼻傳感器響應(yīng)雷達輪廓總體相似，說明FVP曲奇與普通曲奇風(fēng)味相似。LY2/LG、TA/2、T40/1、T40/2、P30/2、P40/1、P40/2、P30/1、PA/2、T70/2、P10/1、P10/2、T30/1 對樣品風(fēng)味的響應(yīng)值為正值，5種曲奇在這些傳感器上響應(yīng)強度處于0.20～0.65 之間。 而 LY2/G、LY2/AA、LY2/GH、LY2/gCTL、LY2/gCT對樣品風(fēng)味呈負響應(yīng)。其中，PA/2、T70/2、P40/1、P10/2、P10/1、T30/1、P30/2、P30/1 傳 感器響應(yīng)值較高，表示的風(fēng)味物質(zhì)類型主要為醇類、醛類、酮類、烴類、酸類、含硫化合物和芳香族化合物。這與李曉貝的研究結(jié)果基本一致：傳感器PA/2、P40/1、P10/2、P10/1、T30/1、P30/2、P30/1 對食用菌的風(fēng)味物質(zhì)具有高響應(yīng)值，不同食用菌存在著類似的揮發(fā)性成分，食用菌風(fēng)味強度輪廓大致相同[25]。本實驗中的電子鼻雷達指紋圖部分傳感器響應(yīng)強度與之相似，說明添加了FVP的曲奇保留了金針菇原有的風(fēng)味。

圖5 FVP曲奇的電子鼻雷達指紋圖Fig.5 Radar fingerprint chart of volatile compounds in FVP cookies

同時，5個樣品的電子鼻傳感器響應(yīng)值輪廓存在 一 定 差 別 ，TA/2，T40/1，T40/2，P30/2，P40/2，P30/1，PA/2，T70/2，P40/1，P10/2，P10/1，T30/1 對 質(zhì)量分數(shù)0%，5%和15%FVP曲奇的揮發(fā)性氣味響應(yīng)值較高，其中5%，15%的風(fēng)味與0%的金針菇曲奇的最為相似。說明5%，15%的FVP曲奇與普通曲奇的風(fēng)味更接近。

2.3.2 FVP曲奇的SPME-GC-MS分析 分別對添加了質(zhì)量分數(shù)0%，5%，10%，15%，20%的FVP的曲奇樣進行了GC-MS分析，共檢出62種化合物，其中未添加FVP的曲奇共檢測到18種香味物質(zhì)，添加了質(zhì)量分數(shù)5%的34種，10%的50種，15%的52種，20%的56種。這些風(fēng)味物質(zhì)包括醛類、醇類、烴類以及雜環(huán)和芳香族化合物等，其中雜環(huán)和芳香族化合物14種，烴類4種，酮類12種，酸類10種，醇類5種，酯類7種，醛類6種，酚類4種。與未添加FVP的曲奇相比，F(xiàn)VP曲奇主要增加的香味物質(zhì)為雜環(huán)和芳香族化合物，同時醛類、醇類等相對減少。

這與陶虹伶等[26]的研究結(jié)果相似：在食用菌曲奇烘焙過程中，風(fēng)味物質(zhì)的變化主要包括食用菌中的一定量的揮發(fā)性物質(zhì)的損失，生成新的揮發(fā)性成分。不同樣品的風(fēng)味輪廓大致相同，即它們之間存在著相似的揮發(fā)性成分。但也存在一定的差異；在唐秋實[27]的研究報告中，金針菇采用鼓風(fēng)干燥這種加熱的干燥方式可生成醛類物質(zhì)，且主要為C5～C9類化合物。其中2-甲基丁醛具甜味和果香味，正己醛具有青草味。醛類物質(zhì)是食用菌的香氣主要來源，而且是構(gòu)成金針菇風(fēng)味特征的主體香味，具有脂香氣味[28]。在作者研究工作中，F(xiàn)VP制作成曲奇之后，保留了一部分金針菇風(fēng)味物質(zhì)如3-羥基-2-丁酮，苯甲醛等。而一部分金針菇特征風(fēng)味物質(zhì)在焙

烤之后并未檢出，如1-辛烯三醇。這可能是由于金針菇中1-辛烯三醇含量低，且本身穩(wěn)定性較差，在焙烤的高溫條件下發(fā)生了反應(yīng)[29]。

表4 FVP曲奇揮發(fā)性物質(zhì)SPME-GC-MS分析結(jié)果Table 4 Analysis of aroma components in FVP cookies by SPME-GC-MS

續(xù)表4

添加了FVP的曲奇主要增加的香味物質(zhì)含有較多的雜環(huán)化合物，如2-甲基吡嗪、2，3-二甲基吡嗪、2，6-二甲基吡嗪、2-乙基-3-甲基吡嗪、2-乙酰基吡啶、4，6-二甲基嘧啶等。其中吡嗪類被認為是烘焙過程中羰基化合物和氨基化合物發(fā)生了非酶促的美拉德反應(yīng)產(chǎn)生的，而且氣味強度較高，具有烤香和堅果香[30]。美拉德反應(yīng)溫度約為 120～160℃[31]。實驗烘焙的溫度為上火180℃，下火160℃，焙烤時FVP中的還原糖與烘焙原料中的氨基酸、蛋白質(zhì)發(fā)生美拉德反應(yīng)，從而產(chǎn)生較多的吡嗪類雜環(huán)化合物。

2.4 感官評價

根據(jù)品評員對曲奇的總體可接受度，顏色，香氣，紋理，口感，松脆度和回味7個方面進行感官評價，結(jié)果如圖6。添加了質(zhì)量分數(shù)20%的FVP曲奇總體可接受度、顏色、香氣、紋理、口感、松脆度和回味得分與其他4組存在顯著性差異（P＜0.05）。顏色和味道的喜好是消費者非常重要的因素。添加質(zhì)量分數(shù)15%和20%FVP曲奇的褐色比其它曲奇的更深。然而，消費者不喜歡顏色較深的曲奇，這可能是總體得分較低的原因。并且，F(xiàn)VP添加量越多，其口感會產(chǎn)生不易被消費者接受的苦味。由圖6，可以看出添加5%和10%的FVP的曲奇得分情況與0%的得分較為接近，分數(shù)較高，獲得品評員的喜愛。

圖6 FVP曲奇的感官評價結(jié)果Fig.6 Sensory evaluation results of FVP cookies

3 結(jié)語

將一定比例的FVP添加到曲奇中增加了曲奇的特殊風(fēng)味。隨著FVP添加量的升高，混合粉的峰值黏度、最低黏度、衰減值、最終黏度均呈明顯的下降趨勢，此外，F(xiàn)VP的添加降低了面團的回生值，說明FVP能抑制糊化后的淀粉分子重聚，延緩了淀粉的老化，最終增加了曲奇的保質(zhì)期。FVP添加量增加，曲奇的硬度和韌性逐漸降低。采用電子鼻技術(shù)對不同濃度FVP進行分析。電子鼻結(jié)果顯示，不同濃度FVP的電子鼻傳感器響應(yīng)雷達輪廓總體相似，但也存在差異，說明添加FVP的曲奇在產(chǎn)生新的風(fēng)味的同時保留了曲奇原有的風(fēng)味。采用SPME-GCMS方法，分別對不同濃度的FVP曲奇進行檢測，結(jié)果顯示，添加了FVP的曲奇揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)更豐富，添加了FVP的曲奇主要增加的香味物質(zhì)為雜環(huán)和芳香族化合物，以及美拉德反應(yīng)產(chǎn)生的含氮化合物。FVP添加量為質(zhì)量分數(shù)5%時，曲奇更受消費者喜愛。

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