陳璁,程世倫,葉爽,史德芳,范秀芝,殷朝敏,姚芬,沈汪洋,高虹*
(1.武漢輕工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,湖北 武漢 430023)(2.鐘祥興利食品股份有限公司,湖北 荊門 431900)(3.湖北工業(yè)大學(xué)生物工程與食品學(xué)院,湖北 武漢 430064)(4.國家食用菌加工技術(shù)研發(fā)分中心,湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工與核農(nóng)技術(shù)研究所,林下經(jīng)濟(jì)湖北省工程研究中心,湖北 武漢 430064)
溶豆是以酸奶為主要原料,添加或不添加花、果、蔬的漿(粉)等輔料,經(jīng)真空凍干或烘烤等工藝加工而成的一款新型嬰幼兒輔食,酸甜可口,入口即化,既可補(bǔ)充營養(yǎng),也能促進(jìn)食欲、調(diào)理腸胃[1]。溶豆類產(chǎn)品因其較佳的感官特性、營養(yǎng)價(jià)值備受消費(fèi)者喜愛[2]。段秋虹等[3]和喬潁鑫等[4]均以酸奶和雞蛋清等原料制備了烘烤型酸奶溶豆,歐陽銳等[5]、Kay等[6]、Lao等[7]分別添加黃花梨凍干粉、玫瑰粉、羽衣甘藍(lán)漿制備了凍干型酸奶溶豆。然而,添加食用菌的酸奶溶豆目前還未見文獻(xiàn)報(bào)道。
食用菌味道鮮美可口,是人們餐桌上的美味佳肴,其營養(yǎng)結(jié)構(gòu)健康,富含蛋白質(zhì)、多種必需氨基酸、礦質(zhì)元素、維生素和膳食纖維,且具有低脂、低膽固醇、低熱量等特點(diǎn),符合近年來備受推崇的天然、營養(yǎng)、保健的健康食材原則[8,9]。雙孢蘑菇(Agaricus bisporus),又名白蘑菇、洋蘑菇、口蘑,是世界上栽培最廣、消費(fèi)最多的食用菌品種;其肉質(zhì)肥厚,味道鮮美,營養(yǎng)豐富,含有多糖、多酚、麥角甾醇及萜類等多種生物活性物質(zhì),具有一定的抗炎、抗癌、降血脂、護(hù)肝等保健功效[10-12]。本課題組在前期研究中通過比較雙孢蘑菇、香菇、平菇等多種市售常見的食用菌品種,發(fā)現(xiàn)雙孢蘑菇在麥角甾醇的含量上具有一定優(yōu)勢,鋅和賴氨酸的含量也相對較高。麥角甾醇是維生素D2的前體物質(zhì),具有促進(jìn)鈣吸收、抗氧化等功效[13];鋅和賴氨酸與嬰幼兒的體格與智力發(fā)育密不可分[14,15]。2020年7月 13日,美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)發(fā)布2020-13822號(hào)文件,提議修訂食品添加劑法規(guī),批準(zhǔn)使用維生素D2蘑菇粉作為特定食品類別中的營養(yǎng)添加劑[16]。2020年8月6日,歐盟委員會(huì)發(fā)布實(shí)施條例(EU)2020/1163,授權(quán)將維生素D2蘑菇粉作為一種新型食品投放市場[17]。在歐盟和美國的雙認(rèn)證下,作為維生素D2蘑菇粉主要原料的雙孢蘑菇具有非常好的市場前景,適合開發(fā)面向生長發(fā)育期的兒童的輔助功能食品。目前,國內(nèi)外對雙孢蘑菇粉的相關(guān)研究主要集中于對面粉[18]、面條[19]、面包[20]、蛋糕[21]等小麥粉相關(guān)產(chǎn)品的營養(yǎng)和功能強(qiáng)化方面,以及對雙孢菇粉中麥角甾醇[22]、多糖[23]等生物活性物質(zhì)的研究方面,而雙孢蘑菇粉在乳制品中的添加及相關(guān)研究,目前還鮮有報(bào)道。
本課題組在前期研究中,對添加雙孢蘑菇漿和雙孢蘑菇粉的食用菌特色溶豆的制作工藝和食用品質(zhì)進(jìn)行了比較,發(fā)現(xiàn)在保證良好口感的前提條件下,以菇粉形式添加的雙孢蘑菇干物質(zhì)含量比菇漿形式高出近4倍,產(chǎn)品中多糖、蛋白質(zhì)、麥角甾醇等成分含量更高,且菇粉的添加過程更易控制,也更易儲(chǔ)存和運(yùn)輸[24],更適合工廠化的生產(chǎn)模式。
超微粉碎技術(shù)作為新型保健食品開發(fā)的一種重要途徑,在保證原料中主要營養(yǎng)成分不流失的基礎(chǔ)上,對食用菌中功能性成分的溶出和食用菌加工性質(zhì)的改善具有一定的促進(jìn)作用[25]。本實(shí)驗(yàn)采用普通粉碎和超微粉碎分別制備了雙孢蘑菇普通粉和超微粉,并在前期研究的基礎(chǔ)上重點(diǎn)研究了添加不同粒度的雙孢蘑菇粉對凍干型食用菌特色溶豆的物理特性、揮發(fā)性風(fēng)味成分和感官評價(jià)等食用品質(zhì)的影響,以期優(yōu)化食用菌溶豆的制作工藝,改善其食用品質(zhì)。該溶豆產(chǎn)品的研究充分利用了食用菌在營養(yǎng)、風(fēng)味與保健功能等方面的優(yōu)勢,具有較好的市場前景。
雙孢蘑菇,由鐘祥興利食品股份有限公司提供,洗凈后切片、100 ℃蒸汽漂燙3 min、瀝干并進(jìn)行真空冷凍干燥,普通粉碎后分別過20、60、100目篩,取部分過100目篩的菇粉進(jìn)行超微粉碎處理,分別收集并密封,4 ℃冷藏備用。老酸奶(內(nèi)蒙古蒙牛乳業(yè)股份有限公司,中國)。
FD5-2.5型真空冷凍干燥機(jī),美國Goldsim公司;Winner 3003型激光粒度分析儀,濟(jì)南微納顆粒儀器股份有限公司;CR-10Plus型小型色差計(jì),日本Konica Minolta公司;LG-500A型植物粉碎機(jī),瑞安百信藥機(jī)械廠;YR-8型振動(dòng)式細(xì)胞級(jí)超微粉碎機(jī),濟(jì)南銀潤包裝機(jī)械有限公司;TA.XT.Plus物性測定儀,英國SMS公司;PEN3型電子鼻,德國Airsense公司;20、60、100目面粉篩。
1.3.1 雙孢蘑菇溶豆的制備工藝
1.3.2 雙孢蘑菇粉粒度分析
采用Winner 3003激光粒度分析儀在室溫下分別測定利用普通粉碎和超微粉碎技術(shù)制備的雙孢蘑菇粉的粒度分布,粒度分析儀的量程為0.10~300 μm,采用的分析模式為 R-R模式。粒度分布由 D0.1、D0.5、D0.9值進(jìn)行表征。D0.1、D0.5、D0.9值分別代表了樣品粉末累積粒度分布百分比為 10%、50%、90%所對應(yīng)的粒徑。粒徑分布的寬度由粒徑的均一度進(jìn)行表征。均一度的計(jì)算公式如公式(1)所示:
1.3.3 雙孢蘑菇溶豆顏色的測定
采用 CR-10Plus色差計(jì)測定雙孢蘑菇溶豆的顏色,雙孢蘑菇溶豆需磨成均勻粉末狀并過100目篩。參考Cui等[26]的方法略作改動(dòng),測定時(shí)色差儀先用標(biāo)準(zhǔn)白板校準(zhǔn)之后,以純酸奶溶豆樣品為色度的參照標(biāo)準(zhǔn)(即L*0、a*0、b*0),每組溶豆重復(fù)測定5次,取平均值。使用 CIE顏色參數(shù):L*(亮度)從黑(0)到白(100),L*值越大,表明顏色越亮;a*(紅綠程度)從綠色(-)到紅色(+);b*(黃藍(lán)程度)從藍(lán)色(-)到黃色(+);ΔE表示實(shí)驗(yàn)組與空白組溶豆間的總色差變化。根據(jù)亨特白度計(jì)算公式計(jì)算樣品的白度W。ΔE、W的計(jì)算公式如公式(2)和(3)所示:
1.3.4 雙孢蘑菇溶豆水合能力的測定
水合能力反映了粉體在加工過程中的持水能力,對于改善食品硬度、黏度、口感等指標(biāo)具有重要意義。參考秦學(xué)磊等[27]的方法略作改動(dòng),在研缽中將溶豆充分碾磨成均勻的細(xì)粉末狀,稱取0.5 g不同粒度雙孢蘑菇溶豆研磨的粉末于已知質(zhì)量的離心管中,向離心管中逐次少量地加入去離子水,用玻璃棒緩慢攪拌均勻至粉體完全溶解。8000 r/min冷凍離心20 min后,棄去上清液(若無上清液,則再次加去離子水并混勻,繼續(xù)離心至有少量上清液為止)。稱取離心管和沉淀的總質(zhì)量。計(jì)算每克粉體吸收水分的質(zhì)量,即為溶豆粉體的水合能力,計(jì)算方法如公式(4)所示:
式中:
m——溶豆樣品質(zhì)量,g;
m1——離心管質(zhì)量,g;
m2——離心管與沉淀的總質(zhì)量,g;
每組重復(fù)測定3次,取平均值。
1.3.5 雙孢蘑菇溶豆復(fù)水時(shí)間的測定
復(fù)水時(shí)間可以從一定程度上反映出食用菌溶豆在人體口腔中的濕潤分散特性。參考勞艷艷[28]的方法進(jìn)行測定。每組溶豆重復(fù)測定5次,取平均值。
1.3.6 雙孢蘑菇溶豆質(zhì)構(gòu)特性的測定
采用 TA.XT.Plus質(zhì)構(gòu)儀測定雙孢蘑菇溶豆成品的韌性、硬度等質(zhì)構(gòu)特性。參考Kay等[29]的方法略作改動(dòng),采用TA.XT.Plus質(zhì)構(gòu)儀中的餅干穿刺模式,并選用底面直徑為2.0 mm的平底圓柱形P/2探頭在室溫下進(jìn)行測定,測定時(shí),將供試溶豆樣品平整置于測試臺(tái)正中心位置,使P/2探頭對準(zhǔn)溶豆正中心進(jìn)行垂直穿刺。測定參數(shù)如下:測前速度為1.0 mm/s,測時(shí)速度為0.5 mm/s,測后速度為10.0 mm/s,探頭下壓距離為2 mm,測量觸發(fā)力為5.0 g,數(shù)據(jù)采集速率400 Hz。在此測定模式中,由Exponent軟件提供計(jì)算支持。每組溶豆重復(fù)測定5次,取平均值。
1.3.7 雙孢蘑菇溶豆電子鼻分析
采用PEN3電子鼻對雙孢蘑菇溶豆的揮發(fā)性風(fēng)味成分進(jìn)行分析。參考勞艷艷[28]的方法略作改動(dòng),將各組溶豆用研缽研磨至均勻細(xì)粉末狀,過100目篩,稱取0.40 g不同溶豆樣品粉末于40 mL頂空瓶中,然后加入4.00 g蒸餾水混合均勻,在28 ℃下靜置1 h,等待樣品氣味完全釋放后用電子鼻進(jìn)行測定。其測量參數(shù)如下:等待時(shí)間為10 s;設(shè)定測量時(shí)間為300 s;傳感器清洗時(shí)間為100 s;載氣流速為600 mL/min。電子鼻配備了10個(gè)不同半導(dǎo)體材料制成的氣體傳感器,各傳感器對應(yīng)的敏感物質(zhì)類型如表1所示[30]。
表1 PEN3電子鼻傳感器陣列的性能Table 1 Performance of the sensor arrays of the PEN3 electronicnose
1.3.8 雙孢蘑菇溶豆的感官評價(jià)
選取 12名具有相關(guān)技術(shù)培訓(xùn)經(jīng)歷的食品專業(yè)人員,組成感官評定小組,從色澤(10%)、質(zhì)地(10%)、氣味(20%)和口感(50%)對雙孢蘑菇溶豆的產(chǎn)品感官進(jìn)行衡量。具體評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表2[1,29]。
表2 雙孢蘑菇溶豆感官評定表Table 2 Sensory evaluation standards of Agaricus bisporus yogurt melts
采用SPSS 19.0軟件中的ANOVA模塊的LSD和Duncan方法對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性分析,采用Origin 9.0.0和Excel 2019軟件進(jìn)行圖形繪制,采用PEN3電子鼻自帶的WinMuster V1.6.2軟件進(jìn)行主成分分析和載荷分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。
各組雙孢蘑菇粉的粒徑分布范圍及分布頻率如表3和圖1所示。結(jié)果表明,經(jīng)超微粉碎處理后,雙孢蘑菇粉的中位粒徑D0.5與100目粉相比顯著降低,為7.84±0.11 μm,已達(dá)到超微粉級(jí)別[31,32];90%的粉體粒徑降至13.78 μm以內(nèi),平均粒徑較普通粉大幅降低,且均一度顯著優(yōu)于普通粉,表明經(jīng)超微粉碎處理后粉體粒徑集中在相對較窄的范圍內(nèi),粒度更為均勻[33,34]。
表3 雙孢蘑菇粉的粒徑分布Table 3 Particle sizes of Agaricus bisporus powders
顏色是影響食品感官品質(zhì)的重要指標(biāo)之一。添加不同粒度雙孢蘑菇粉對食用菌溶豆顏色的影響如表4所示。結(jié)果表明,添加雙孢蘑菇粉后的溶豆亮度(L*)和白度(W)較空白組顯著降低,而紅度和黃度明顯增大,其主要原因是雙孢蘑菇在干燥和粉碎處理時(shí)加速了其褐變的過程,故添加到溶豆中后使產(chǎn)品色澤變深變暗,并呈現(xiàn)出一定的褐色[35]。由表中數(shù)據(jù)還可發(fā)現(xiàn),雙孢蘑菇溶豆的ΔE(總色差)、a*(紅綠度)、b*(黃藍(lán)度)值均隨粉末粒度的減小而顯著減小,而L*和W值呈相反趨勢,即添加的雙孢蘑菇粉粒度越小,溶豆的色澤變化越小,越接近于純酸奶溶豆,顯得越白亮。各實(shí)驗(yàn)組中,添加雙孢蘑菇超微粉的溶豆的總色差變化最小,色澤最為白亮,與空白組的色澤最為接近,更易為普通消費(fèi)者所接受。這可能是因?yàn)殡S著雙孢蘑菇粉末粒度的減小,其比表面積增大,樣品中的多糖、膳食纖維和蛋白質(zhì)等內(nèi)容物被更多地暴露出來,增加了光線的反射,提高了粉末的亮度[36]。
表4 添加不同粒度雙孢蘑菇粉對食用菌溶豆顏色的影響Table 4 Color difference of mushroom yogurt melts added with different particle sizes of Agaricus bisporus powders
溶豆的水合能力和復(fù)水時(shí)間在一定程度上反映了其在人口腔中結(jié)合唾液的能力,對其濕潤分散性等指標(biāo)產(chǎn)生影響。不同粒度雙孢蘑菇粉制成雙孢蘑菇溶豆的水合能力和復(fù)水時(shí)間分別如圖2、3所示。結(jié)果表明,空白組溶豆具有較好的水合能力,復(fù)水時(shí)間較短;隨著添加的雙孢蘑菇粉粒度減小,溶豆水合能力呈顯著增大再減小的趨勢,而復(fù)水時(shí)間呈相反趨勢;實(shí)驗(yàn)組中,100目雙孢蘑菇粉溶豆的水合能力最好,復(fù)水時(shí)間也最短,超微粉溶豆的水合能力較100目粉溶豆顯著降低,而復(fù)水時(shí)間顯著增大。這是因?yàn)殡S著粒度減小,粉體及其中膳食纖維和蛋白質(zhì)的比表面積增大,導(dǎo)致了更多親水基團(tuán)的暴露,故水合能力增強(qiáng),100目雙孢蘑菇粉溶豆的水合能力比純酸奶溶豆提高了6.89%;然而,雖然超微粉碎后的粉體比表面積增大,但其中的纖維素和蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)被機(jī)械行為的強(qiáng)剪切力破壞,親水基團(tuán)分布減少,從而導(dǎo)致雙孢蘑菇超微粉溶豆的水合能力下降,復(fù)水時(shí)間增大[37],這與張康逸等[38]、Gao等[39]的研究結(jié)果一致。因此,從產(chǎn)品水合能力的角度考慮,溶豆中添加的雙孢蘑菇粉粒度為100目時(shí)較為適宜。
韌性、硬度和粗糙度是評價(jià)食物口感的重要指標(biāo)。雙孢蘑菇粉粒度過大、粉體粗糙,會(huì)使制得的溶豆顆粒感增強(qiáng)、粗糙度增加,而較低的韌性、硬度和粗糙度更能迎合溶豆消費(fèi)者的需求。不同粒度雙孢蘑菇粉制成的食用菌溶豆的質(zhì)構(gòu)特性差異如表5所示。結(jié)果表明,空白組(純酸奶溶豆)的韌性和硬度較低,質(zhì)地更為酥脆;添加雙孢蘑菇粉后,溶豆的韌性、硬度和粗糙度均高于空白組,這可能與添加的雙孢蘑菇粉中富含膳食纖維有關(guān)[40]。隨著添加的雙孢蘑菇粉粒度的減小,溶豆的韌性、硬度和粗糙度雖無特別顯著的變化,但整體呈下降趨勢。而經(jīng)過超微粉碎處理后,由于雙孢蘑菇粉體過細(xì),可能在與酸奶混合的過程中產(chǎn)生了一定的團(tuán)聚和黏附作用,使溶豆的均勻度下降,粗糙度跨度明顯變大,口感變差;雙孢蘑菇超微粉制備的食用菌溶豆硬度較大,可能與超微粉粒度更小導(dǎo)致制備的溶豆結(jié)構(gòu)更為緊湊致密有關(guān)[28]。100目雙孢蘑菇粉溶豆在韌性、硬度和粗糙度上品質(zhì)相對較好,且更接近于純酸奶溶豆,具有更好的質(zhì)地與口感。
表5 添加不同粒度雙孢蘑菇粉對食用菌溶豆質(zhì)構(gòu)特性的影響Table 5 Texture property difference of mushroom yogurt melts added with different particle sizes of Agaricus bisporus powders
雙孢蘑菇不僅營養(yǎng)豐富,還具有特殊的菇味,對于改善食品的感官品質(zhì)具有一定作用。添加不同粒度雙孢蘑菇粉的食用菌溶豆的電子鼻主成分分析(PCA)結(jié)果如圖4a所示。由圖可知,第一主成分和第二主成分的貢獻(xiàn)率分別為 88.42%和 11.27%,貢獻(xiàn)率之和為99.69%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于80%,說明這兩個(gè)主成分代表了樣品的主要信息特征,可作為判定樣品是否具有揮發(fā)性風(fēng)味成分差異的依據(jù)。純酸奶溶豆組(空白)與雙孢蘑菇粉溶豆組的距離較遠(yuǎn),說明其所含揮發(fā)性風(fēng)味成分差異較大,這是由于雙孢蘑菇粉中含有其特有的揮發(fā)性風(fēng)味成分。添加不同粒度雙孢蘑菇粉的溶豆組間可被明顯區(qū)分開來,相互沒有重疊,說明粒度對雙孢蘑菇粉氣味的釋放和揮發(fā)具有一定的影響[41]。
溶豆的電子鼻主成分載荷分析結(jié)果如圖4b所示。由圖可知,W1W、W5S、W2W、W1S和W2S這五個(gè)傳感器的響應(yīng)點(diǎn)距離原點(diǎn)較遠(yuǎn),對樣品間的風(fēng)味區(qū)分貢獻(xiàn)較大[42]。
PEN3型電子鼻的10個(gè)傳感元件對添加不同粒度雙孢蘑菇粉制成的溶豆樣品分析的雷達(dá)圖如圖4c所示,能夠直觀地反映出各組溶豆樣品間的風(fēng)味差異。由圖可知,四組樣品的揮發(fā)性風(fēng)味成分的整體風(fēng)味強(qiáng)度輪廓較為相似,說明各組樣品在揮發(fā)性風(fēng)味成分的組成上具有一定的相似性。純酸奶溶豆(空白組)揮發(fā)性氣味最弱,與添加雙孢蘑菇粉的溶豆在檢測出的幾種揮發(fā)性風(fēng)味成分的含量上存在明顯差異,其中傳感器W1W、W5S、W2W、W1S和W2S的響應(yīng)強(qiáng)度差異較為明顯,進(jìn)一步佐證了載荷分析的結(jié)果,即說明添加了雙孢蘑菇粉的溶豆在無機(jī)硫化物、氮氧化合物、有機(jī)硫化物、甲基類、醇類和醛酮類等揮發(fā)性風(fēng)味成分的含量上較純酸奶溶豆更高[43]。另一方面,由圖4c可知,溶豆中添加的雙孢蘑菇粉粒度越小,檢測出的揮發(fā)性風(fēng)味成分含量越高,這與李愛民等[44]、曲清莉等[45]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致,主要與雙孢蘑菇粉粒度降低及比表面積增大促進(jìn)了粉體細(xì)胞中揮發(fā)性成分的釋放有關(guān);超微粉碎嚴(yán)重破壞了細(xì)胞結(jié)構(gòu),更有利于細(xì)胞內(nèi)揮發(fā)性風(fēng)味成分在粉碎過程中釋放出來。
純酸奶溶豆色澤白亮,質(zhì)地酥松,入口即化,酸甜可口,感官品質(zhì)較佳。添加不同粒度雙孢蘑菇粉的溶豆的感官評價(jià)如表6所示,結(jié)果表明,空白組的溶豆感官評分最高,為8.07,添加20目雙孢蘑菇粉的溶豆感官評分最低,為4.91,且溶豆感官總分隨添加的雙孢蘑菇粉粒度的降低呈先上升后下降的趨勢,這與溶豆的水合能力及質(zhì)構(gòu)特性的測定結(jié)果一致。隨著添加雙孢蘑菇粉粒度的降低,粉體的比表面積和水合能力逐漸增大,促進(jìn)了雙孢蘑菇粉與酸奶的充分混合及溶豆產(chǎn)品入口融化的特性,從而使食用菌溶豆具有更好的色澤、質(zhì)地與口感。而當(dāng)粉體粒度降低至超微粉級(jí)別后,在水合能力增大的同時(shí),粉體間的分子相互作用力也相應(yīng)增大,故可能產(chǎn)生了一定的黏附和團(tuán)聚作用,使溶豆的水溶性和濕潤分散性下降,溶豆不能入口即化,硬度和咀嚼性增強(qiáng),因而使質(zhì)地與口感評分顯著降低。因此,從感官評價(jià)的角度,溶豆中添加的雙孢蘑菇粉粒度為100目時(shí)較為適宜,其感官評分為6.55。
表6 添加不同粒度雙孢蘑菇粉的溶豆的感官評分Table 6 Sensory evaluation scores of yogurt melts added with different particle sizes of Agaricus bisporus powders
本實(shí)驗(yàn)明確了不同粒度雙孢蘑菇粉對溶豆食用品質(zhì)的影響效果。結(jié)果表明,隨著添加的雙孢蘑菇粉粒度越小,溶豆色澤越白亮,揮發(fā)性風(fēng)味成分含量越高;溶豆的水合能力及感官評分呈先升高后下降的變化趨勢,而復(fù)水時(shí)間、韌性、硬度和粗糙度等指標(biāo)則與之相反。盡管超微粉溶豆具有更好的色澤,但100目粉溶豆的水合能力、質(zhì)構(gòu)特性和感官評分等指標(biāo)更佳。綜合分析可知,100目粉時(shí)可使溶豆具有更好的食用品質(zhì)。