干燥方式對牛肝菌干燥特性、品質(zhì)及抗氧化能力的影響

鄭俏然 周 鳳 邢 潔 陶 雯 陳露紅 李文峰 高曉旭 譚 飔

(長江師范學院生命科學與技術學院，重慶 涪陵 408100)

干燥是食品加工中非常重要的操作單元，通過干燥處理，可以降低食品物料中的水分含量，降低水分活度，有效控制食品微生物的生長繁殖，延長食品貨架期，降低運輸成本。目前常見的干燥方式有自然干燥、熱風干燥、熱泵干燥、真空冷凍干燥、微波干燥、紅外干燥、減壓干燥等，不同的干燥方式對食品品質(zhì)的影響不同[1]。

牛肝菌隸屬于真菌門，擔子菌亞門，層菌綱，傘菌目，牛肝菌科，俗稱 “大腳菌”，是一種藥食兼用的珍稀食用菌[2]。牛肝菌中所含活性成分主要有多糖[3]、多酚[4]、黃酮[5]等，研究發(fā)現(xiàn)，這些活性成分具有抗氧化[6]、免疫調(diào)節(jié)、預防癌癥[7]、保護肝損傷[8]等多種生物學活性。

新鮮牛肝菌由于含水量高，保存期短，不利于運輸，極大地限制了牛肝菌產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。近年來，一些研究[9-10]表明，超聲波及微波等處理能加快果蔬的干燥速率，提高生產(chǎn)效率，節(jié)約成本。然而，目前牛肝菌干燥常采用曬干和烘干房烘干等傳統(tǒng)方式，耗時長，效率低，并且造成營養(yǎng)物質(zhì)損失較大[11]。本研究擬采用真空冷凍干燥、熱風干燥(60～80 ℃)、超聲波+60 ℃熱風干燥、微波+60 ℃熱風干燥6種方式對牛肝菌進行干燥，探討干燥方式對牛肝菌色澤、干燥速率、活性物質(zhì)及抗氧化活性的影響，以期獲得牛肝菌的理想干燥工藝，為牛肝菌的深加工提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

牛肝菌：購于重慶市彭水武陵山區(qū)；

蘆丁、福林酚、1，1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)：≥95%，上海源葉生物科技有限公司；

苯酚、沒食子酸：分析純，成都市科龍化工試劑廠；

亞硝酸鈉、鐵氰化鉀、硝酸鋁：分析純，上海麥克林生化科技有限公司。

1.2 儀器與設備

超聲波清洗機：SB-5200 DTDI型，寧波新芝生物科技股份有限公司；

微波爐：P70F20CL-DG(B0)型，廣東格蘭仕微波爐電器制造有限公司；

高速萬能粉碎機：FW80型，天津市泰斯特儀器有限公司；

全自動新型熱風干燥箱：ZFD-5040型，上海智成分析儀器制造有限公司；

旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：XD-52AA型，上海賢德實驗儀器有限公司；

全波長酶標儀：PT-3502C型，北京普天新橋技術有限公司；

冷凍干燥機：RLPHR 1-2 LD型，德國Martin Christ公司；

色差計：SC-80C 型，北京康光儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 牛肝菌預處理 取新鮮飽滿、無傷病的牛肝菌，用自來水清洗干凈，再用抹布將牛肝菌表面的水漬擦干，備用。測得牛肝菌的初始含水量為(87.8±0.55)%。分別稱取6 份牛肝菌，每份200 g，分別采用不同干燥方法干燥至樣品重量損失之差為0.005 g為止[12-13]。

1.3.2 不同干燥方式處理

(1) 熱風干燥：將預處理好牛肝菌分別置于溫度為60，70，80 ℃的鼓風干燥箱內(nèi)干燥，每30 min測定一次重量。

(2) 微波+60 ℃熱風干燥：取預處理好的牛肝菌于輸出功率為700 W的微波爐中加熱5 min，然后置于60 ℃鼓風干燥箱里干燥，每30 min測定一次重量。

(3) 超聲波+60 ℃熱風干燥：取預處理好的牛肝菌在300 W功率下超聲處理20 min，超聲處理結束后瀝干水分，置于60 ℃鼓風干燥箱里干燥，每30 min測定一次重量。

(4) 真空冷凍干燥：將牛肝菌預先放入-20 ℃冰箱預凍，隨后取出后立即移入真空冷凍干燥機，打開真空泵，將牛肝菌于-60 ℃真空冷凍干燥10 h。為避免反復凍融影響產(chǎn)品品質(zhì)，真空冷凍干燥未進行干燥速率測定。

干燥后的牛肝菌粉碎后過60目篩，備用。

1.3.3 水分比(MR)和干燥速率(DR)的計算

(1)

(2)

式中：

MR——水分比，g/g；

DR——干燥速率，g/(g·min)；

Mt——t時刻的濕基含水量，g/g·干基；

Me——平衡含水量，g/g·干基；

M0——初始含水量，g/g·干基；

DW——干物質(zhì)，g。

1.3.4 色度測定 將經(jīng)不同干燥方式處理的牛肝菌粉碎機粉碎后過60目篩，置于色差儀，采用色差儀反射模式下CIE1976-L*a*b*均勻表色系統(tǒng)測定每個樣品顏色，得到色空間參數(shù)L*、a*、b*值。其中，L*值表示物料色澤的明暗度，L*=0表示黑色，L*=100表示白色，L*值大顏色白，反之顏色暗；a*表示為紅綠值；b*表示為黃藍值。每個樣品選取3個測量點，測量前將樣品測量面整理平整。

1.3.5 牛肝菌多酚及黃酮的測定

(1) 牛肝菌提取液的制備：參照并改進闕淼琳等[14]的方法，分別稱取不同干燥方式干燥的牛肝菌粉末3 g，放于濾紙桶中密封好，置于燒杯中加入80%甲醇溶液160 mL，再置于超聲波清洗儀中300 W超聲20 min。取出，將其轉(zhuǎn)移到索氏抽提器中，于88 ℃水浴鍋內(nèi)抽提4 h，得牛肝菌提取液。

(2) 多酚含量測定：參照李文峰[15]的方法略加修改，分別取提取液200 μL以及蒸餾水200 μL于試管中再依次加入蒸餾水800 μL、福林酚溶液200 μL，混合均勻后避光保存6 min，再加入7%碳酸鈉溶液2 mL、蒸餾水1.6 mL，混合均勻后再次避光放置90 min，而后于760 nm波長處測定吸光度(Y)。多酚含量(X)通過沒食子酸標準曲線換算，線性回歸方程為Y=0.012X-0.034，R2=0.996 4。

(3) 黃酮含量測定：分別取提取液0.5 mL于試管中，再加入5%亞硝酸鈉0.3 mL，搖勻，靜置6 min后加入10%硝酸鋁0.3 mL，搖勻，靜置6 min后，加入1 mol/mL氫氧化鈉4 mL，再分別定容至10 mL，混勻，室溫下放置15 min后在510 nm波長處測定吸光度(Y)。總黃酮含量(X)通過蘆丁標準曲線換算，線性回歸方程為Y=1.888 4X-0.005 7，R2=0.999 3。

1.3.6 牛肝菌多糖的測定 分別準確稱量不同方式干燥的牛肝菌粉末1 g，加入90 ℃蒸餾水30 mL，攪拌均勻。將其置于300 W、20 ℃超聲20 min后取出，置于90 ℃水浴中浸提90 min。冷卻至室溫后4 000 r/min離心10 min，取上層清液加入4倍體積的95%乙醇，醇沉過夜，于4 000 r/min離心15 min，乙醚及丙酮洗滌沉淀，烘干后得牛肝菌粗多糖。多糖測定采用苯酚—硫酸法[16]，于490 nm波長處測定吸光度(Y)。多糖含量(X)通過葡萄糖標準曲線換算，線性回歸方程為Y=0.017 9X+0.104 1，R2=0.990 0。

1.3.7 DPPH自由基清除率測定 參照馬虎飛等[17]的方法，并有所改進。取牛肝菌提取液100 μL于96孔酶標板中，加入濃度為1 mmol/mL的DPPH溶液100 μL，混勻，室溫放置30 min，以乙醇作為參比，在酶標儀517 nm處測定吸光度，記為Ai。取牛肝菌提取液100 μL于96孔酶標板中，加入100 μL無水乙醇溶液，混勻，室溫放置30 min，以乙醇作為參比，在酶標儀517 nm處測定吸光度，記為Aj?？瞻捉M用100 μL乙醇溶液代替提取液，吸光度為Ac。對照組用蒸餾水代替DPPH溶液，吸光度記為Aj。樣品DPPH自由基清除率越大，表明其抗氧化活性越好。清除率按式(3)計算：

(3)

式中：

c——清除率，%；

Ai——DPPH溶液與樣品反應后的吸光度；

Aj——樣品與無水乙醇混合液的吸光度；

Ac——DPPH溶液與無水乙醇混合液的吸光度。

1.3.8 還原力測定 采用普魯蘭氏法[18]。樣品吸光度越大表明樣品還原力越大，抗氧化活性越好。

1.3.9 數(shù)據(jù)處理 采用SPSS 20.0統(tǒng)計軟件Duncan法進行方差分析；樣品測定均重復3次，結果以平均值±標準差表示。

2 結果與分析

2.1 加熱干燥方式對牛肝菌干燥速率的影響

如圖1所示，干燥過程中，牛肝菌在干燥前期水分比降低較快，隨著干燥的進行，水分比降低變緩。5種加熱干燥方式相比較，微波前處理能顯著加快牛肝菌的干燥速率，其水分比降低速度最快；而隨著干燥溫度的升高，干燥時間縮短；本試驗中，超聲波前處理并未加速牛肝菌的干燥速度，可能是超聲波處理時間較短，超聲波產(chǎn)生的空化效應強度還不高，因此干燥時間仍然較長。真空冷凍干燥因耗時長，且反復凍融影響產(chǎn)品品質(zhì)，未進行干燥速率測定。

圖1 不同干燥條件下牛肝菌干燥曲線

由圖2可知，在干燥初期，微波前處理干燥方式的干燥速率最高，其整個干燥過程為降速干燥；超聲波前處理干燥經(jīng)歷了前期的恒速干燥階段及后期的降速干燥階段，而熱風干燥也經(jīng)歷了恒速干燥階段和降速階段，但其恒速階段比超聲波前處理干燥時間要短；此外，熱風干燥時，隨著溫度的升高，干燥速率增加，干燥時間縮短。本試驗中，微波前處理能讓牛肝菌內(nèi)部水分迅速蒸發(fā)，因此，干燥速率最高。

圖2 不同干燥條件下牛肝菌干燥速率曲線

2.2 干燥方式對牛肝菌色澤的影響

由表1可知，干燥方式對牛肝菌色澤具有較大的影響。真空冷凍干燥樣品L*值為54.39，亮度最大，與各組差異顯著(P<0.05)，熱風干燥處理中，隨著溫度的升高，L*值逐漸降低，超聲波前處理和微波前處理干燥樣品L*值均較低，樣品明顯變暗(P<0.05)；80 ℃熱風干燥樣品a*值最大，顯著高于微波前處理干燥樣品(P<0.05)，與其他組差異不顯著(P>0.05)；真空冷凍干燥樣品b*值最大，顯著高于80 ℃熱風干燥樣品、微波前處理干燥樣品及超聲波前處理干燥樣品(P<0.05)。由此可見，真空冷凍干燥樣品色澤最好，其次是60 ℃熱風干燥樣品。

表1不同干燥方法干制牛肝菌樣品色度的比較?

Table 1 Comparison of color of driedBoletusedulisby different drying methods

干燥方式L?a?b?60 ℃熱風干燥42.09±1.51c12.31±0.00ab33.75±1.91d70 ℃熱風干燥40.04±2.46c12.07±0.31ab29.24±1.30cd80 ℃熱風干燥30.29±3.42b14.79±2.91b27.48±6.87c真空冷凍干燥54.39±0.82d10.76±0.09ab34.79±0.49d超聲波+60 ℃熱風干燥26.44±1.25b11.85±0.66ab21.41±1.77b微波+60 ℃熱風干燥18.45±1.71a8.90±4.62a6.09±1.27a

? 同列不同小寫字母表示差異顯著，P<0.05；同列相同小寫字母表示無顯著性差異，P>0.05。

如圖3所示，干燥方式對牛肝菌色澤有明顯的影響。真空冷凍干燥牛肝菌顏色最淺，最接近新鮮牛肝菌的顏色，而超聲波前處理和微波前處理極大地加深了牛肝菌的顏色，影響了產(chǎn)品的商品品質(zhì)。熱風干燥中，隨著溫度的升高，牛肝菌的顏色加深，60 ℃熱風干燥牛肝菌顏色較淺，70，80 ℃干燥處理后顏色明顯加深。在苦蕎麥芽干燥中也有相似的發(fā)現(xiàn)[19]。

2.3 對牛肝菌多酚含量的影響

干燥條件下牛肝菌多酚含量見圖4。研究表明，真空冷凍干燥所得的牛肝菌多酚含量顯著高于其他組(P<0.05)。在蘋果幼果研究[20-21]中也有相似的發(fā)現(xiàn)，通過真空冷凍干燥能較大程度地保存蘋果幼果的多酚類物質(zhì)，可能是低溫下果實中多酚氧化酶比較穩(wěn)定；熱風干燥溫度從 60 ℃升至80 ℃ 時，各溫度處理間對牛肝菌多酚含量的影響并無顯著差異(P>0.05)，這在橙皮[13]的干燥中也有相似的發(fā)現(xiàn)。此外，微波前處理和超聲波前處理使牛肝菌多酚有較大的損失。

圖3 干燥方式對牛肝菌色澤的影響

Figure 3 The influence of different drying methods on the colour ofBoletusedulis

不同小寫字母表示差異顯著，P<0.05

2.4 干燥方式對牛肝菌黃酮含量的影響

如圖5所示，真空冷凍干燥所得到的牛肝菌產(chǎn)品所含的黃酮含量最多(P<0.05)，這是由于低溫且隔絕了空氣，相關酶的活性較低，從而減少了酶與黃酮的反應；其次是60 ℃的熱風干燥牛肝菌，其黃酮含量僅次于凍干產(chǎn)品，高于其他組(P<0.05)；而其他組黃酮含量較低，且各組差異不顯著(P>0.05)，可能是黃酮類化合物對溫度較為敏感，高溫會造成黃酮的大量損失，而低溫抑制了相關酶的活性，使黃酮能得到較大的保存[22]。微波及超聲波前處理會造成牛肝菌黃酮的損失增加。在苦蕎麥芽干燥研究[19]中也發(fā)現(xiàn)，微波干燥產(chǎn)品中黃酮含量較少，而真空冷凍干燥產(chǎn)品中黃酮含量最高。

不同小寫字母表示差異顯著，P<0.05

Figure 5 Effect of different drying methods on flavonoids content ofBoletusedulis

2.5 對牛肝菌多糖含量的影響

干燥方式對牛肝菌多糖含量的影響見圖6。通過真空冷凍干燥的牛肝菌產(chǎn)品得到的多糖含量顯著高于其他組(P<0.05)，真空冷凍干燥較好地保留多糖組分；而其他組差異不顯著(P>0.05)。在干燥過程中，牛肝菌多糖含量并不會隨干燥溫度的升高而降低。微波和超聲波前處理可能加速了多糖的分解，因此造成牛肝菌多糖含量也較低，這種現(xiàn)象在杏鮑菇的干燥研究[1]中也有發(fā)現(xiàn)。

不同小寫字母表示差異顯著，P<0.05

Figure 6 Effects of different drying methods on polysaccharide content ofBoletusedulis

2.6 干燥方式對牛肝菌DPPH自由基清除率的影響

干燥方式對牛肝菌DPPH自由基清除率的影響見圖7。真空冷凍干燥牛肝菌的DPPH自由基清除率為97.34%。與真空冷凍干燥相比，熱風干燥導致了牛肝菌清除DPPH自由基的能力顯著下降(P<0.05)，且隨著溫度的升高，DPPH自由基清除能力逐漸降低，60 ℃熱風干燥牛肝菌的DPPH清除率顯著高于80 ℃熱風干燥牛肝菌的(P<0.05)。80 ℃熱風干燥和超聲波前處理組DPPH自由基清除率最低。DPPH自由基清除率大小與牛肝菌中多酚和黃酮的含量有一定的關系。

不同小寫字母表示差異顯著，P<0.05

Figure 7 Effect of different drying methods on DPPH free radical scavenging activity ofBoletusedulis

2.7 對牛肝菌還原力的影響

由圖8可知，真空冷凍干燥牛肝菌具有最強的還原力，顯著高于其他組(P<0.05)。熱風干燥中，隨著干燥溫度的升高，牛肝菌還原力逐漸降低，80 ℃熱風干燥牛肝菌的還原力顯著低于60，70 ℃熱風干燥處理的(P<0.05)。超聲波處理組的還原力最低，可能是超聲波前處理干燥法的干燥速率最低，干燥時間最長，從而降低了牛肝菌的抗氧化活性。

不同小寫字母表示差異顯著，P<0.05

Figure 8 Total reducing power ofBoletusedulisprocessed by different drying methods

3 結論

本試驗研究了熱風干燥、真空冷凍干燥、微波結合熱風干燥和超聲波結合熱風干燥等幾種干燥方式對牛肝菌干燥速率及品質(zhì)的影響。結果表明，真空冷凍干燥牛肝菌產(chǎn)品中的多酚、黃酮、多糖含量最高，且具有更高的抗氧化活性，其次是60 ℃熱風干燥，而微波和超聲波預處理干燥效果并不理想，極大地破壞了牛肝菌的活性成分，降低了牛肝菌抗氧化活性。但真空冷凍干燥成本較高，綜合牛肝菌品質(zhì)及數(shù)據(jù)分析結果，采用60 ℃熱風干燥牛肝菌符合經(jīng)濟效益，更為合理。后期將研究不同干燥條件對牛肝菌多酚及黃酮組成的影響，以明確干燥條件影響其抗氧化活性作用的機理。