復(fù)水溫度對香菇復(fù)水特性及品質(zhì)的影響

趙圓圓 易建勇 畢金峰* 彭 健 侯春輝，2

（1 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所 農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品加工綜合性重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京100193

2 天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院 天津300457）

香菇（Lentinula edodes），為側(cè)耳科植物香蕈的子實(shí)體，常寄生在栗、柯等樹上[1]。其味道鮮美，香氣沁人，營養(yǎng)豐富，在我國素有“燕中之王”、“蔬菜之魁”的美稱[2]，占世界食用菌總產(chǎn)量的40%左右[3]。然而，新鮮香菇水分含量多在90%以上，貯藏保鮮難度大，將其制成干制品是目前香菇主要的加工方式[4]。干香菇具有廣泛的市場，一般需要經(jīng)過復(fù)水和加工后才能食用[5]。

復(fù)水是香菇食用或加工前的重要環(huán)節(jié)，其復(fù)水特征和復(fù)水后的品質(zhì)是干香菇商品價(jià)值的重要衡量因素[6]。近些年來，干制食用菌的復(fù)水研究主要集中在不同干燥方式和復(fù)水條件對其復(fù)水比的影響。Giri等[2]研究了熱風(fēng)干燥和微波真空干燥制備的香菇浸泡后的復(fù)水比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)微波真空干燥香菇的復(fù)水性較好。徐曉飛等[7]和張樂等[8]對比多種干燥方式對香菇復(fù)水比的影響，結(jié)果表明真空冷凍干燥的香菇具有較大的復(fù)水比。Garca-Pascual等[9]應(yīng)用Peleg和Weibull兩個(gè)經(jīng)驗(yàn)方程描述香菇的復(fù)水過程，表明方程常數(shù)K1和β都受復(fù)水溫度的影響。在此基礎(chǔ)上，Krokida等[10]和王東等[11]探討了香菇在不同溫度下的復(fù)水動(dòng)力學(xué)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)溫度升高有利于香菇在短時(shí)內(nèi)達(dá)到較高的復(fù)水比。然而，蘇倩倩等[12]、翁敏劼等[13]和Pal等[14]研究認(rèn)為，香菇獲得最大復(fù)水比的溫度分別為40，90℃和100℃。關(guān)于香菇復(fù)水條件的研究結(jié)果不一致，可能是因香菇的自身差異或其干燥方式不同所致。此外，大多研究僅將復(fù)水比作為干香菇復(fù)水品質(zhì)的評價(jià)指標(biāo)，然而，復(fù)水過程除了對產(chǎn)品質(zhì)量有影響外，還會(huì)引起產(chǎn)品外觀、質(zhì)構(gòu)和風(fēng)味等其它的變化[15]。基于綜合品質(zhì)來分析不同復(fù)水溫度對香菇復(fù)水特性和品質(zhì)的研究尤為必要。本文將熱風(fēng)干燥制備的香菇分別在25，45，65℃和85℃復(fù)水，研究香菇在不同溫度下復(fù)水特性和外觀、質(zhì)構(gòu)和風(fēng)味品質(zhì)的變化，以期確定干香菇的最佳復(fù)水條件，指導(dǎo)家庭烹調(diào)和香菇加工前的復(fù)水操作。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

香菇：品種為808香菇，購于北京市海淀區(qū)小營果蔬批發(fā)市場。挑選大小一致、無破損和腐爛的香菇。原料初始含水量約11.79 g/g db。

1.2 儀器與設(shè)備

S-570掃描電鏡，日本日立公司；TA.XT 2i/50物性分析儀，英國Stable Microsystem公司；QP2010Plus氣-質(zhì)譜聯(lián)用儀，日本SHIMADZU公司；DHG-9203電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海一恒科技有限公司；DK-826恒溫水浴鍋，上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 香菇干制和復(fù)水 將1 000 g香菇單層平鋪在電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱的干燥板上，溫度65℃，風(fēng)速2.11m/s，加熱距離12 cm，干燥18 h。當(dāng)香菇干燥至含水量為0.11 g/g db時(shí)取出，冷卻，裝袋。

取干香菇約100 g，精確稱重后分別置于裝有25，45，65℃和85℃蒸餾水的燒杯中，料液比為1∶40。將燒杯放入溫度為25，45，65℃和85℃的恒溫水浴鍋中進(jìn)行香菇復(fù)水操作。試驗(yàn)重復(fù)3次。

1.3.2 測定方法

1.3.2.1 復(fù)水性 復(fù)水比（rehydration ratio，RR）的大小可反映干制品復(fù)水能力的高、低。將在不同溫度下復(fù)水的香菇每隔30min取出，瀝干2min，用濾紙輕輕擦拭其表面的水分后稱重。每組試驗(yàn)設(shè)置3組平行，結(jié)果取平均值。復(fù)水比計(jì)算公式：

式中：RR——復(fù)水比；Mf——復(fù)水后的香菇樣品的質(zhì)量，g；Mg——干香菇樣品的質(zhì)量，g。

1.3.2.2 質(zhì)構(gòu)的測定

1）微觀結(jié)構(gòu) 用掃描電鏡觀察香菇復(fù)水時(shí)的組織變化。參照Tian等[16]的方法，并適當(dāng)改進(jìn)。將新鮮香菇樣品和復(fù)水香菇樣品切成細(xì)條（1.0 cm×0.4 cm×0.4 cm），并固定在2.5%戊二醛溶液中，在4°C保存24 h，用0.1mol/L磷酸鹽緩沖液沖洗。之后將樣品用蒸餾水沖洗，用無水乙醇梯度脫水2次，每次15min。脫水后將待測樣品干燥后粘臺、噴金，在250倍下觀察。

2）剪切力和質(zhì)地剖面分析 剪切力（shear force）：采用TA/LKB切刀探頭，力臂25 kg，測前速度5mm/s，進(jìn)刀速度10mm/s，進(jìn)刀距離25 mm。取5個(gè)復(fù)水香菇，每個(gè)切成3個(gè)長方體（4.0 cm×1.5 cm×1.5 cm）進(jìn)行測試，結(jié)果取平均值。

質(zhì)地剖面分析（texture profile analysis，TPA）：以“二次壓縮”模式進(jìn)行質(zhì)地剖面分析，參考謝小雷等[17]的方法。選取的3個(gè)分析指標(biāo)：彈力（elastic force）、咀嚼性（chewiness）和復(fù)原力（resilience）。測定條件：探頭P35，測前速率2.0mm/s，測中速率2.0mm/s，測后速率10.0mm/s，壓縮比40%，剪切感應(yīng)力5.0 g，探頭2次，測定間隔時(shí)間5.0 s，觸發(fā)類型為自動(dòng)。取5個(gè)復(fù)水香菇，每個(gè)切成3個(gè)邊長為2.0 cm的正方體進(jìn)行測試，結(jié)果取平均值。

1.3.3.3 復(fù)水香菇的風(fēng)味物質(zhì)測定

1）固相微萃取法（solid-phase micro-extraction，SPME）提取樣品香氣 稱取3 g研磨碎的復(fù)水香菇放入40mL樣品瓶中，在40℃下平衡10 min后將SPME手持器插入頂空瓶中，富集萃取30 min，在200℃脫附3min進(jìn)樣。

2）氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（Gas Chromatography-Mass Spectrometer，GC-MS）條件 將PDMS/DVB型萃取頭在氣相色譜的進(jìn)樣口老化，老化溫度250℃，老化時(shí)間2 h。載氣體積流量為1.01 mL/min，進(jìn)樣口溫度230℃，固相微萃取進(jìn)樣脫附2min。程序升溫：40℃保持3 min，以5℃/min升至120℃后，以10℃/min升至200℃，保持10 min。EI離子源溫度200℃，進(jìn)樣口溫度250℃。質(zhì)荷比掃描范圍為35~500m/z。

2 結(jié)果與分析

2.1 外觀

由圖1可知，干香菇在復(fù)水后因吸入大量水分，其表面褶皺不斷舒展，體積變大，逐漸向新鮮香菇的形態(tài)恢復(fù)。當(dāng)香菇復(fù)水150min，其體積變化緩慢；當(dāng)香菇復(fù)水超過270min，其體積不同程度地縮小。在85℃溫水中，復(fù)水香菇的菌蓋直徑在150min時(shí)達(dá)到最大值4.2 cm（圖1d4），隨后體積逐漸變小，而當(dāng)復(fù)水時(shí)間延長到360min時(shí)，其菌蓋直徑縮減到3.9 cm（圖1d6），這可能因?yàn)殚L時(shí)間下較高溫度的浸泡會(huì)破壞香菇的微觀結(jié)構(gòu)。所有復(fù)水后的干香菇均難以恢復(fù)到類似新鮮香菇的形態(tài)，這是由于熱風(fēng)干燥不可逆地破壞了的香菇的微觀結(jié)構(gòu)。Krokida等[10]認(rèn)為這種破壞作用表現(xiàn)在菌絲的破裂和移位，導(dǎo)致微觀結(jié)構(gòu)的完整性喪失，因此干香菇的菌絲變得收縮、塌陷和扁平，形成褶皺的外觀，從而使香菇復(fù)水時(shí)親水性降低，不能充分吸收足夠的水以恢復(fù)到類似新鮮香菇的形態(tài)。此外，從圖1還可看出，香菇復(fù)水后的顏色變深，這與Kotwaliwale等[18]的研究結(jié)果類似。這種現(xiàn)象可能與復(fù)水時(shí)香菇內(nèi)水分含量上升和表面平滑后導(dǎo)致的香菇表面折光率變化有關(guān)。

圖1 不同復(fù)水溫度下香菇復(fù)水時(shí)的外觀變化Fig.1 The appearance changes of dried shiitake mushrooms during rehydration at different temperature

2.2 復(fù)水特性

由圖2可知，在香菇復(fù)水的開始階段，水分大量進(jìn)入，填充了香菇的菌絲和細(xì)胞間隙（空腔），香菇的質(zhì)量增長較快，同時(shí)，進(jìn)入的水分還與香菇菌絲緊密結(jié)合，以不易流動(dòng)水的形式保留在香菇體內(nèi)[19]。另外，對比25，45，65℃和85℃的復(fù)水比變化可發(fā)現(xiàn)，在復(fù)水0～150min期間，香菇的RR復(fù)水比在較低溫度復(fù)水時(shí)增加較慢，而在高溫復(fù)水時(shí)增加較快，且復(fù)水150min后香菇的RR復(fù)水比為25℃（2.03）＞45℃（2.98）＞65℃（3.15）＞85℃（4.48）。這種現(xiàn)象說明復(fù)水溫度明顯影響香菇復(fù)水速率，且水溫越高，復(fù)水速度越快，復(fù)水香菇的吸水量越大。這與孔智偉等[2]和García-Pascual等[9]研究香菇在不同溫度下RR復(fù)水比的變化結(jié)果一致。Bilbao-Sáinz等[20]和馮寅潔等[21]在優(yōu)化蘋果干和胡蘿卜干的復(fù)水條件時(shí)，也發(fā)現(xiàn)復(fù)水比RR隨溫度的升高而增加。隨著復(fù)水時(shí)間的延長，25，45，65℃和85℃的香菇RR在340，270，250min和150min時(shí)的復(fù)水比分別達(dá)到3.19，3.88，4.15和4.41。這說明溫度增大，提高了香菇的復(fù)水比RR和平衡含水量，縮短了復(fù)水時(shí)間。隨著復(fù)水時(shí)間的延長，復(fù)水香菇的復(fù)水比RR逐漸趨于平穩(wěn)，這是由于香菇菌絲達(dá)到飽和吸水狀態(tài)，內(nèi)、外滲透壓減小，水分?jǐn)U散速率變慢。然而，65℃和85℃復(fù)水香菇的最大復(fù)水比分別保持了50 min和30 min后呈下降的趨勢，尤其是85℃下干香菇的復(fù)水比RR下降速度最快。其主要原因可能是長時(shí)間的高溫浸泡會(huì)引起內(nèi)部菌絲發(fā)生萎縮和變形，從而造成香菇組織結(jié)構(gòu)軟爛。Sanjuán等[23]也證實(shí)香菇在高溫復(fù)水時(shí)會(huì)發(fā)生微觀結(jié)構(gòu)被破壞和細(xì)胞收縮，喪失復(fù)水能力。García-Segovia等[22]研究表明香菇在30～50℃內(nèi)復(fù)水，RR復(fù)水比隨著溫度的上升而增大，當(dāng)復(fù)水溫度達(dá)80℃時(shí)，其RR復(fù)水比在復(fù)水后期下降。另外，香菇是高蛋白食品，長時(shí)間的高溫浸泡不僅破壞細(xì)胞壁的滲透性，還導(dǎo)致蛋白質(zhì)部分變性，使其吸水能力或水合能力下降，導(dǎo)致產(chǎn)品的復(fù)水比RR降低[24]。此外，圖2中復(fù)水比的變化規(guī)律與圖1中香菇外觀的變化規(guī)律一致，即低溫復(fù)水的香菇吸水較慢，體積和質(zhì)量增加相對緩慢，而高溫復(fù)水的香菇吸水較快，短時(shí)間內(nèi)可達(dá)較大的復(fù)水比，香菇飽滿充盈，皺褶較大限度地舒展。

圖2 不同溫度下香菇復(fù)水時(shí)的復(fù)水比Fig.2 The rehydration ratio of dried shiitake mushrooms during rehydration at different temperature

圖3 不同溫度下香菇復(fù)水時(shí)的微觀結(jié)構(gòu)變化Fig.3 The microstructure changes of dried shiitake mushrooms during rehydration at different temperature

2.3 質(zhì)構(gòu)品質(zhì)分析

2.3.1 微觀結(jié)構(gòu) 由圖3可以看出，新鮮香菇的菌絲縱橫交錯(cuò)，細(xì)長舒展，結(jié)構(gòu)較為緊密；而經(jīng)熱風(fēng)干燥后，香菇菌絲萎縮卷曲，呈現(xiàn)均勻的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。由圖3a1～a5所示，香菇在25℃下復(fù)水時(shí)始終未充分吸水，菌絲仍聚集在一起，形成緊密的片層狀結(jié)構(gòu)，從而阻礙了吸水。當(dāng)香菇在45℃下復(fù)水時(shí)，菌絲逐漸吸水而慢慢展開，菌絲之間的縫隙不斷加大，說明溫度適度提高有利于香菇的微觀結(jié)構(gòu)向鮮樣狀態(tài)恢復(fù)，且其在45℃復(fù)水270min后菌絲呈充盈飽滿的狀態(tài)（圖3～4b），說明其復(fù)水較完全且結(jié)構(gòu)保持較好。然而，當(dāng)香菇在65℃和85℃復(fù)水達(dá)360min時(shí)，香菇菌絲變得扁平和皺縮，組織變軟并坍塌，這與Pei等[25]關(guān)于干草菇復(fù)水的研究結(jié)果類似。此外，García-Segovia等[22]研究表明復(fù)水后結(jié)構(gòu)的破壞意味著菌絲分解，并伴隨著蛋白質(zhì)變性和可溶性固形物損失。綜上，高溫長時(shí)復(fù)水會(huì)破壞香菇的微觀組織。

2.3.2 物性分析 當(dāng)干香菇復(fù)水時(shí)，萎縮的菌絲吸水，引起質(zhì)地不斷變軟。由圖4可知，當(dāng)香菇復(fù)水30min后，剪切力的大小為25℃（2 976.62 g）＞45℃（2 518.82 g）＞65℃（2 319.70 g）＞85℃（1 539.34 g），高溫復(fù)水的香菇剪切力顯著低于（P＜0.05）低溫復(fù)水的香菇，表明溫度的升高有利于干香菇的快速泡發(fā)和變軟。隨著復(fù)水的進(jìn)行，復(fù)水香菇的剪切力均呈現(xiàn)下降趨勢。當(dāng)香菇在65℃和85℃下復(fù)水360min，香菇的剪切力分別低至1 084.11 g和866.49 g，表現(xiàn)為香菇過于柔軟，不利于再加工。然而，45℃復(fù)水香菇在150min的剪切力為1 290.28 g，數(shù)值居中并保持穩(wěn)定，表明該樣品軟硬程度適中。另外，25℃復(fù)水香菇的剪切力在復(fù)水過程中始終高于其它復(fù)水香菇。由圖3的微觀結(jié)構(gòu)可知，這可能與其緊縮的菌絲結(jié)構(gòu)有關(guān)。此外，呂為喬等[26]也認(rèn)為致密的組織結(jié)構(gòu)影響水分的滲透與吸收，從而決定產(chǎn)品的硬度和應(yīng)力特性，使其擁有更高的剪切力。

質(zhì)地剖面分析測試是通過質(zhì)構(gòu)儀探頭模擬人口腔的咀嚼運(yùn)動(dòng)，可綜合評價(jià)食品的質(zhì)地特性[27]。由表1可知，一方面，隨著復(fù)水時(shí)間的延長，不同溫度下復(fù)水香菇的彈力和復(fù)原力均增大，說明干香菇復(fù)水是由硬變軟的過程。另一方面，復(fù)水全過程中，當(dāng)香菇在25，45℃和65℃復(fù)水時(shí)，隨著溫度的升高，復(fù)水香菇的彈力增大，說明在一定范圍內(nèi)香菇的柔軟性隨溫度的升高而增大。然而，85℃下復(fù)水的香菇在任意時(shí)刻的彈力均低于65℃復(fù)水的香菇，表明高溫下長時(shí)間的復(fù)水會(huì)破壞香菇的組織結(jié)構(gòu)，使其喪失彈性，這與Zivanovic等[28]指出的復(fù)水溫度的升高導(dǎo)致蘑菇軟化程度變大的結(jié)論一致。咀嚼性是硬度、彈力及黏聚性的綜合表現(xiàn)，其與口感呈顯著正相關(guān)。由表1所示，45℃復(fù)水香菇在復(fù)水過程中的咀嚼性均顯著高于（P＜0.05）其它復(fù)水香菇，且其在復(fù)水270min后的彈力（0.66 g）和復(fù)原力（0.34 g）適中，咀嚼性（656.02 g）最大，表現(xiàn)出較優(yōu)的口感。綜上，為了使復(fù)水香菇有較好的食用性和加工適應(yīng)性，可將香菇在45℃下復(fù)水270min，復(fù)水產(chǎn)品軟硬適中，質(zhì)地較好，加工時(shí)易被切開。

圖4 不同溫度下香菇復(fù)水時(shí)的剪切力變化Fig.4 The shear force changes of dried shiitake mushrooms during rehydration at different temperature

表1 不同溫度下香菇復(fù)水時(shí)的質(zhì)構(gòu)特性變化（g）Table1 The changes of texture properties of dried shiitake mushrooms during rehydration at different temperature（g）

2.4 主要含硫化合物風(fēng)味分析

香菇的風(fēng)味物質(zhì)經(jīng)GC－MS聯(lián)機(jī)分析，各組分質(zhì)譜經(jīng)計(jì)算機(jī)譜庫檢索，檢測出多種相似比大于80%的風(fēng)味化合物。香菇復(fù)水前、后主要含硫化合物的成分及其相對含量見表2。鮮樣中的主要含硫化合物有5種，相對含量偏低。根據(jù)安晶晶等[30]研究結(jié)果顯示，香菇經(jīng)干燥，1，2，4-三硫環(huán)戊烷、1，2，3，5，6-五硫雜環(huán)庚烷、二甲基二硫醚和二甲基三硫醚等含硫化合物的含量大幅提高，約占總揮發(fā)性成分49.29%，它們賦予干香菇特征風(fēng)味，通常影響菇體的香味。而干香菇復(fù)水后的含硫化合物種類少于鮮香菇的，說明香菇復(fù)水后的風(fēng)味不如鮮香菇濃郁。此外，1，2，3，5，6-五硫雜環(huán)庚烷俗稱"香菇精"，被認(rèn)為是香菇最重要的風(fēng)味化合物，穩(wěn)定性不高、易分解，分解產(chǎn)物包括二甲基二硫醚和二甲基三硫醚，含量較低，具有洋蔥的氣味[31]。隨著復(fù)水溫度的升高，香菇精的含量降低，分別為93.6%（25℃），67.02%（4 5℃）和46.29%（65℃），而85℃復(fù)水香菇中的香菇精未檢出，可能因其已被高溫分解，產(chǎn)生較多的二甲基三硫醚（22.48%）。同時(shí)，鮮香菇中的1，2，4-三硫環(huán)戊烷含量較少，復(fù)水香菇所含的1，2，4-三硫環(huán)戊烷均顯著高于（P＜0.05）鮮香菇，說明該物質(zhì)是在干燥過程中大量產(chǎn)生的，是干燥香菇感官氣味的主要來源。另外，85℃復(fù)水香菇中的1，2，4，5-四硫環(huán)己烷、1，2，4-三硫環(huán)戊烷和六硫環(huán)己烷的相對含量分別為1.72%，35.86%和4.81%，均顯著低于其它復(fù)水香菇（P＜0.05），說明高溫對復(fù)水香菇的風(fēng)味有一定的破壞作用。然而，45℃復(fù)水香菇所含有的特征性含硫化合物種類較多，相對含量較高，風(fēng)味濃郁。

表2 不同溫度下香菇復(fù)水后的主要含硫化合物Table2 The main sulfur compound of shiitake mushrooms rehydrated at different temperatures

3 結(jié)論

復(fù)水是干香菇用于烹調(diào)或加工前的重要操作環(huán)節(jié)，溫度是香菇復(fù)水工藝的關(guān)鍵因素，可顯著影響復(fù)水后香菇的品質(zhì)。本文對比研究了香菇在不同溫度下的復(fù)水特性及產(chǎn)品品質(zhì)的差異。研究表明，當(dāng)復(fù)水溫度低于65℃，時(shí)間少于270min時(shí)，隨著溫度的升高和時(shí)間的延長，香菇的復(fù)水速率增大，平衡含水量升高，且剪切力和彈力也逐漸增加。若香菇在低溫下復(fù)水，其復(fù)水速度較慢，且菌絲難以充分吸水以達(dá)到舒展?fàn)顟B(tài)，未達(dá)到可利用的程度。若香菇經(jīng)高溫長時(shí)的復(fù)水，香菇的質(zhì)地變軟，其食用和加工品質(zhì)均降低。建議將干香菇在45℃下復(fù)水270min，有利于提高復(fù)水速度，獲得較好的外觀、質(zhì)構(gòu)和風(fēng)味品質(zhì)。本研究獲得的香菇復(fù)水條件，不僅可用于指導(dǎo)生活實(shí)際中香菇烹調(diào)前的復(fù)水過程，還可作為香菇加工前復(fù)水工藝的重要依據(jù)，對香菇加工和消費(fèi)具有一定的參考價(jià)值。