不同干燥方式對香菇品質(zhì)影響的研究

王婭，姚利利，王頡，郭雪霞，馬艷莉，牟建樓，*

（1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，河北保定071000；2.農(nóng)業(yè)部規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)后處理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100125）

香菇（Lentinus edodes）是第二大食用菌，其產(chǎn)量僅次于雙孢蘑菇[1]。中國是最早種植香菇的國家，也是世界上最大的香菇生產(chǎn)國和消費(fèi)國[2]。香菇是一種食藥同源，營養(yǎng)價(jià)值高的食用菌[3]，具有延緩衰老、防癌抗癌的作用，在我國民間被稱為“山珍海味”中的“山珍”[4-8]。鮮香菇的含水率一般在85%～95%（濕基），如果不進(jìn)行及時(shí)干制處理，容易腐敗變質(zhì)，影響風(fēng)味和價(jià)值[9-10]。

食用菌的脫水和干燥是一個(gè)復(fù)雜的傳熱傳質(zhì)過程[11]，干燥方法、干燥設(shè)備和干燥工藝參數(shù)都對干燥特性和干制品品質(zhì)產(chǎn)生一定的影響[12]。食用菌的干燥過程是通過干燥技術(shù)降低食用菌的水分含量，從而增加可溶性物質(zhì)的濃度，使得微生物無法利用，從而達(dá)到了殺菌的目的，使食用菌不易腐爛變質(zhì)[13]。干燥可以抑制酶活性，使食用菌保存期增加[14]。干燥還可以促進(jìn)香菇內(nèi)部芳香物質(zhì)的揮發(fā)，增加風(fēng)味[15]。傳統(tǒng)干燥香菇的方式是熱風(fēng)干燥[16]。李艷杰等[17]對香菇的熱風(fēng)干燥工藝進(jìn)行了優(yōu)化，最佳干燥工藝為：切片厚度4.99 mm，干燥溫度55.21 ℃，裝載量7.88 g/dm2。王安建等[18]對香菇的真空冷凍干燥工藝進(jìn)行了優(yōu)化，最佳工藝條件為：冷凍干燥室壓力80 Pa，加熱板溫度40 ℃。Maia C B等[19]利用巴西小型太陽能升流塔對香蕉干燥過程的熱力學(xué)進(jìn)行了分析，結(jié)果表明：太陽能輻照度越高，負(fù)荷越多，最終效率越高。Anum R 等[20]對混合式太陽能干燥機(jī)的干燥特性及性能評價(jià)進(jìn)行了探究。結(jié)果表明：產(chǎn)品初始的高水分含量利用早期的太陽能除去，與常規(guī)干燥相比，使用備用能源除去剩余的少量水分，成本較低。

該研究旨在通過真空冷凍干燥、熱風(fēng)干燥、太陽能干燥3 種方式對香菇進(jìn)行干燥，探討不同干燥方式對香菇干制品多糖含量、蛋白質(zhì)含量、氨基酸含量和種類以及收縮率、復(fù)水率和硬度的影響，并結(jié)合干燥時(shí)間和干燥能耗，以期獲得香菇的理想干燥工藝，為香菇的深加工提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鮮香菇：保定市工農(nóng)路蔬菜果品批發(fā)市場，放置在低溫冷庫（0 ℃）中貯存?zhèn)溆谩?/p>

硫酸銅、硫酸鉀、硼酸、葡萄糖、氫氧化鈉：國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；甲基紅指示劑、溴甲酚綠指示劑：天津市福晨化學(xué)試劑廠；無水乙醇、苯酚：天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司；以上試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

混聯(lián)式太陽能干燥設(shè)備（HLSD-18 型）：張家口泰華機(jī)械廠；電熱鼓風(fēng)干燥箱（OH6-914385-Ⅲ型）：廣州新苗醫(yī)療儀器制造公司；真空冷凍干燥設(shè)備（LG-1.5型）：新陽速凍設(shè)備制造有限公司；高相液相色譜儀（Agilent 1200 型）：美國Agilent 公司；紫外可見分光光度計(jì)（752 型）：上海菁華有限公司；高速冷凍離心機(jī)（Neofuge 15R 型）：力康生物醫(yī)療科技控股有限公司；食品物性分析儀（TMS-Pro 型）：美國 FTC 公司。

1.3 方法

1.3.1 試驗(yàn)方法

1.3.1.1 太陽能干燥

使用混聯(lián)式太陽能干燥設(shè)備，干燥條件設(shè)置如下：干燥溫度為55 ℃，干燥風(fēng)速為8 m/s，干燥量為6 kg，以香菇含水率13%（濕基）為干燥終點(diǎn)，記錄干燥時(shí)間和干燥能耗，并測定干制品的收縮率、復(fù)水比、硬度、多糖含量、蛋白質(zhì)含量和氨基酸含量。試驗(yàn)重復(fù)3 次。

1.3.1.2 熱風(fēng)干燥

使用電熱鼓風(fēng)干燥箱設(shè)備，干燥條件設(shè)置如下：干燥溫度為55 ℃，干燥風(fēng)速為2 m/s，干燥量為6 kg，以香菇含水率13%（濕基）為干燥終點(diǎn)，記錄干燥時(shí)間和干燥能耗，并測定干制品的收縮率、復(fù)水比、硬度、多糖含量、蛋白質(zhì)含量和氨基酸含量。試驗(yàn)重復(fù)3 次。

1.3.1.3 真空冷凍干燥

使用真空冷凍干燥設(shè)備，干燥條件設(shè)置如下：預(yù)凍溫度為-35 ℃，預(yù)凍時(shí)間為10 min，干燥溫度為55 ℃，真空度在100 Pa 以下，干燥量為6 kg，以香菇含水率13%（濕基）為干燥終點(diǎn)。干燥完成后，記錄干燥時(shí)間和能耗，并測定干制品的收縮率、復(fù)水比、硬度、多糖含量、蛋白質(zhì)含量和氨基酸含量。試驗(yàn)重復(fù)3 次。

1.3.2 指標(biāo)測定方法

1.3.2.1 干燥能耗的測定

太陽能干燥能耗的測定：干燥能耗為干燥量1.0 kg時(shí)的能耗，記錄電表的總耗電量，再轉(zhuǎn)換成干燥量為1.0 kg 的耗電量。

其他干燥方式能耗的測定：實(shí)時(shí)記錄試驗(yàn)過程中設(shè)備各組分的工作時(shí)間，設(shè)備功率和干燥時(shí)間計(jì)算干燥能耗，能耗同樣為干燥量1.0 kg 時(shí)的能耗。

1.3.2.2 收縮率的測定

尺寸收縮率[21]（shrinkage）采用游標(biāo)卡尺測定香菇的菌蓋直徑，干燥結(jié)束后測定相應(yīng)位置的香菇菌蓋的直徑尺寸，試驗(yàn)重復(fù)測定3 次。計(jì)算公式：

式中：d0和dt分別為干燥前后香菇尺寸大小，mm。

1.3.2.3 復(fù)水比的測定

復(fù)水比[22]即準(zhǔn)確稱取一定質(zhì)量的干制品，在室溫（25 ℃）的水中保持4 h 取出瀝干，擦去多余水分并稱重，每組重復(fù)測定3 次。

式中：K 為復(fù)水比；m0和 m干分別為復(fù)水后和復(fù)水前的物料重量，g。

1.3.2.4 復(fù)水后硬度的測定

干香菇復(fù)水后的質(zhì)構(gòu)大小采用質(zhì)構(gòu)分析儀測定，儀器校準(zhǔn)使用1 kg 重量元件，用P25 的圓柱形平底探頭測試，操作模式為壓力測試，測前速度1.0 mm/s，測試速度0.5 mm/s，測試后返回速度10.0 mm/s，測試壓縮比40%，最大峰值即為樣品硬度，每組樣品重復(fù)測定3 次。

1.3.2.5 粗多糖含量的測定

參照NY/T1676-2008《食用菌中粗多糖含量的測定》，每組樣品重復(fù)測定3 次。

1.3.2.6 粗蛋白質(zhì)含量的測定

參照GB 5009.5-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中蛋白質(zhì)的測定》，每組樣品重復(fù)測定3 次。

1.3.2.7 游離氨基酸含量和種類的測定

參照王偉華等[23]通過高效液相色譜法測定香菇中氨基酸含量和種類方法，并略作修改，每組樣品重復(fù)測定3 次。

1.3.3 試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析方法

試驗(yàn)結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差（Mean±SD）表示，試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 17.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，差異顯著性水平為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同干燥方法對香菇干燥時(shí)間和干燥能耗影響

不同干燥方法（太陽能干燥，熱風(fēng)干燥，真空冷凍干燥）對香菇干燥能耗和干燥時(shí)間的影響如表1 所示。

表1 不同干燥方法對干燥時(shí)間和干燥能耗的影響Table 1 The influence of different drying ways on drying time and drying energy consumption

由表1 可知，太陽能干燥的干燥時(shí)間最短，熱風(fēng)干燥次之，真空冷凍干燥的干燥時(shí)間最長，并且兩兩差異顯著（p＜0.05）。真空冷凍干燥的干燥能耗最大，熱風(fēng)干燥次之，太陽能干燥的干燥能耗最小，并且兩兩差異顯著（p＜0.05）。真空冷凍干燥的設(shè)備功率較大，設(shè)備需要具有制冷裝置、制熱裝置和真空裝置，并且產(chǎn)品需要預(yù)凍，所以香菇真空冷凍干燥的干燥能耗高。熱風(fēng)干燥的風(fēng)扇和電加熱一直開啟，設(shè)備沒有除濕功能，使香菇長時(shí)間熱風(fēng)干燥，干燥能耗高。太陽能加熱以太陽能為主要能源，以電加熱和熱泵加熱為輔助能源，有顯著地節(jié)能功效，熱泵具有除濕功能，使香菇太陽能干燥的干燥時(shí)間縮短。

2.2 不同干燥方法對香菇物理特性影響

不同干燥方法（太陽能干燥，熱風(fēng)干燥，真空冷凍干燥）對香菇干制品品質(zhì)的影響如表2 所示。

表2 不同干燥方法對物理特性的影響Table 2 The influence of different drying ways on physical characteristics

從表2 中可以看出，真空冷凍干燥的干香菇產(chǎn)品具有最小的收縮率，最大的復(fù)水比和最小的硬度；熱風(fēng)干燥香菇干制品的品質(zhì)較差，收縮率大、復(fù)水比小、復(fù)水后的硬度大；太陽能干燥香菇干制品的品質(zhì)居于二者中間，并且兩兩差異顯著（p＜0.05）。從感官上可以看出，熱風(fēng)干燥的香菇表面硬化結(jié)殼、皺縮嚴(yán)重，阻礙香菇內(nèi)部水分的散失，造成不均勻的收縮，使香菇的收縮率增加，不利于復(fù)水，使咀嚼性增加，所以復(fù)水后香菇的硬度增加。凍干過程中冰直接升華，所以溫度較低的真空冷凍干燥維持了香菇在干燥過程中的低溫狀態(tài)，避免了高溫對香菇的影響，能夠最大限度的保持原料的色澤、形態(tài)和風(fēng)味，凍干后的香菇呈多孔結(jié)構(gòu)，具有很好的復(fù)水能力，復(fù)水后硬度小，太陽能干燥具有熱泵除濕功能，縮短了香菇的干燥時(shí)間，在復(fù)水后，香菇的收縮率降低，復(fù)水能力增加，香菇的硬度增加。

2.3 不同干燥方法對香菇化學(xué)特性影響

香菇是一種營養(yǎng)豐富的食用菌，尤其是香菇多糖具有良好的抗癌作用[24]。然而，在干燥過程中，香菇中營養(yǎng)素的損失可能是由加熱溫度和其他因素引起的。不同干燥方法（太陽能干燥，熱風(fēng)干燥，真空冷凍干燥）對香菇的化學(xué)性質(zhì)的影響如表3 所示。

表3 不同干燥方法對化學(xué)特性的影響Table 3 The influence of different drying ways on chemical characteristics

從表3 可以看出，從多糖含量的角度來看，真空冷凍干燥的香菇干制品具有最少的香菇多糖損失，熱風(fēng)干燥的香菇干制品具有最多的香菇多糖損失，并且太陽能干燥和真空冷凍干燥之間的差異不顯著，熱風(fēng)干燥和真空冷凍干燥之間的差異是顯著的（p<0.05）；從蛋白質(zhì)含量來看，真空冷凍對香菇蛋白質(zhì)的損失的影響最小，太陽能干燥次之，熱風(fēng)干燥對香菇蛋白質(zhì)損失的影響最大，太陽能干燥和真空冷凍干燥之間的差異不顯著，熱風(fēng)干燥和太陽能干燥之間的差異顯著，熱風(fēng)干燥和真空冷凍干燥之間的差異顯著（p<0.05）。從總氨基酸含量的角度來看，太陽能干燥在香菇中氨基酸損失最少，熱風(fēng)干燥的香菇中氨基酸損失最多，兩者之間差異顯著（p<0.05）。綜上所述，真空冷凍干燥與太陽能干燥對香菇化學(xué)特性影響較小，均能較好地保持其營養(yǎng)成分。

2.4 不同干燥方法對香菇氨基酸種類影響

不同干燥方法（太陽干燥、熱風(fēng)干燥、真空冷凍干燥）對香菇氨基酸組成的影響，見表4。

表4 氨基酸組成分析Table 4 Amino acid composition analysis

通過對比發(fā)現(xiàn)，在3 種干燥方式下香菇干燥前后的氨基酸組成沒有明顯變化，共測出13 種游離氨基酸，但不同干燥方法的氨基酸含量均有不同程度的降低。太陽能干燥香菇氨基酸含量最高，真空冷凍干燥次之，熱風(fēng)干燥香菇氨基酸含量最低。新鮮香菇中必需氨基酸含量為5.6 g/kg，總氨基酸含量為18.25 g/kg，其中精氨酸含量最高；熱風(fēng)干燥香菇的必需氨基酸含量為12.85 g/kg，總氨基酸含量為58.94 g/kg；真空冷凍香菇的必需氨基酸含量為16.21 g/kg，總氨基酸含量為74.00 g/kg；太陽能干燥香菇的必需氨基酸含量為14.46 g/kg，總氨基酸含量為104.66 g/kg。由此可見，與真空冷凍干燥和熱風(fēng)干燥相比，太陽能干燥的香菇干制品的氨基酸含量具有很大優(yōu)勢。

3 結(jié)論

比較真空冷凍干燥、熱風(fēng)干燥和太陽能干燥3 種不同干燥方法對香菇品質(zhì)的影響，研究表明：真空冷凍干燥的香菇干制品品質(zhì)最好，復(fù)水比大，硬度較小，營養(yǎng)損失少，多糖的保留率高，但真空冷凍干燥需要預(yù)凍，干燥時(shí)間最長為14.25 h，干燥能耗最高為11.65 kW·h，且該設(shè)備需制冷裝置、制熱裝置和真空裝置，干燥成本高；熱風(fēng)干燥的香菇干制品品質(zhì)最差，從感官上可以看出熱風(fēng)干燥的香菇干制品表面皺縮嚴(yán)重，而且復(fù)水比小，復(fù)水后硬度較大，營養(yǎng)損失過多；太陽能干燥的香菇干制品營養(yǎng)損失較少，與真空冷凍干燥方法相比，多糖和蛋白質(zhì)含量無明顯差異，氨基酸含量最多為104.66 g/kg，而且太陽能干燥具有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，面對日益嚴(yán)峻的環(huán)境污染問題和能源短缺問題，利用太陽能進(jìn)行干燥，是大規(guī)模制備香菇干制品的最佳方式。