滲透劑預(yù)處理對(duì)壓差膨化香菇脆品質(zhì)特性的影響

趙 亞, 張?jiān)较? 徐 燕, 石啟龍

(山東理工大學(xué) 農(nóng)業(yè)工程與食品科學(xué)學(xué)院,山東 淄博 255000)

香菇[Lentinusedodes(Berk.)Sing]是中國(guó)栽培面積和產(chǎn)量最大的食用菌,富含營(yíng)養(yǎng)成分和活性物質(zhì)[1]。新鮮香菇含水率高,呼吸旺盛,組織鮮嫩易腐,采后損耗高。此外,香菇生產(chǎn)上存在季節(jié)性、區(qū)域性等特征,導(dǎo)致了香菇豐產(chǎn)不豐收。這不僅制約了香菇產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展,而且造成了采后巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此,大力發(fā)展香菇精深加工技術(shù)是解決香菇采后保質(zhì)問(wèn)題的重要途徑。

香菇脆是指經(jīng)挑選、預(yù)處理后的香菇,運(yùn)用各種脫水技術(shù)加工而成的一種休閑食品。目前,香菇脆加工方法包括油炸或真空油炸[2]、真空冷凍干燥(vacuum freeze drying,VFD)[3]、微波膨化[4]、螺桿擠壓膨化[5]、變溫壓差膨化(varying temperature and pressure puffing,VTPP)[6-7]。油炸或真空油炸制品含油率高,容易氧化酸敗,長(zhǎng)期食用對(duì)人體健康不利[3]。VFD制品品質(zhì)高,但設(shè)備投資和維護(hù)費(fèi)用高[2]。微波膨化不均勻,產(chǎn)品容易焦煳,而且存在微波泄露等問(wèn)題。螺桿擠壓主要用于谷物類(lèi)膨化食品的加工,物料擠壓加工過(guò)程中呈粉碎狀態(tài),不能保持香菇原有形態(tài)。

VTPP又稱(chēng)氣流膨化、爆炸膨化干燥(explosion puffing drying,EPD)、瞬時(shí)壓差膨化(instant controlled pressure drop puffing,法文DétenteInstantanéeContrlée,DIC)。DIC基本原理:物料在特定條件(溫度、壓力、含水率)下,瞬間由高壓至真空狀態(tài),基于氣體的瞬時(shí)相變和熱壓效應(yīng)產(chǎn)生膨化動(dòng)力,物料內(nèi)部水分瞬時(shí)閃蒸,然后在真空狀態(tài)下繼續(xù)干燥,定型蓬松骨架,形成疏松、多孔的膨化制品[8]。DIC主要用于加工果蔬脆,如蘋(píng)果[9]、枸杞[10]、黃桃[11]、蘿卜[12]、南瓜[13]、山藥[14]。已有研究對(duì)香菇脆制作工藝進(jìn)行了優(yōu)化[6-7],但研制的香菇脆均以切片后香菇為原料,未見(jiàn)有整個(gè)香菇DIC膨化方面的報(bào)道。此外,預(yù)干燥是DIC非常關(guān)鍵的工序,劉增強(qiáng)等[6]和郭玲玲等[7]研制的香菇脆片分別以VFD和中短波紅外輻射為預(yù)干燥方式,但VFD能耗高,紅外輻射加熱不均勻且穿透深度有限[15]。因此,急需節(jié)能、高效、溫和的預(yù)干燥方式。本團(tuán)隊(duì)預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,香菇采用熱風(fēng)預(yù)干燥,然后再進(jìn)行DIC,所得香菇干制品和單純采用熱風(fēng)干燥相比,膨化效果不明顯。

熱泵干燥(heat pump drying,HPD)因參數(shù)容易控制、條件溫和、節(jié)能與環(huán)境友好,適用于熱敏性物料干燥[16]。滲透脫水(osmotic dehydration,OD)作為一種非熱力預(yù)處理方式,可提高DIC蘋(píng)果脆片品質(zhì)[9]。林雯雯等[17]研究表明,麥芽糊精(maltodextrin,MD)滲透預(yù)處理可抑制VFD南美白對(duì)蝦仁組織塌陷,提高蝦肉持水力;乳清分離蛋白(whey protein isolate,WPI)滲透預(yù)處理可降低蝦肉的表觀密度和蝦青素?fù)p失,提高蝦仁的持水力。本研究以MD、WPI及MD+WPI為OD溶質(zhì),探究不同種類(lèi)和質(zhì)量分?jǐn)?shù)的滲透劑OD預(yù)處理對(duì)香菇HPD-DIC品質(zhì)特性的影響,以期為非油炸香菇脆DIC技術(shù)提供理論依據(jù)與技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮香菇,淄博眾志農(nóng)業(yè)科技有限公司,采摘后立即冷鏈運(yùn)輸至實(shí)驗(yàn)室,5 ℃冷藏備用。香菇初始濕基含水率為85%±2%,菌蓋直徑(5.0±0.5)cm。

MD(葡萄糖當(dāng)量15),食品級(jí),山東西王集團(tuán)有限公司;WPI,食品級(jí),山東谷康生物工程有限公司;無(wú)水亞硫酸鈉,分析純,天津市瑞金特化學(xué)品有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

1HP-5型熱泵除濕干燥設(shè)備,青島歐美亞科技有限公司;PHK600-1型果蔬低溫氣流膨化設(shè)備,天津市勤德新材料科技有限公司;PQ001型核磁共振分析儀,上海紐邁電子科技有限公司;TA.XT PLU型物性測(cè)試儀,英國(guó)Stable Micro Systems公司;WSC-S型測(cè)色色差計(jì),上海儀電物理光學(xué)儀器有限公司;Sirion 200型掃描電子顯微鏡,美國(guó)FEI公司;Lecia EM CPD300型全自動(dòng)臨界點(diǎn)干燥儀,德國(guó)徠卡顯微系統(tǒng)公司;AL204型分析天平,梅特勒-托利多科技(中國(guó))有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1樣品前處理

香菇去除菇柄、清洗,置于質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.6%的亞硫酸鈉溶液護(hù)色20 min,然后取出、瀝干表面水分,進(jìn)行OD預(yù)處理。

1.3.2OD預(yù)處理

1.3.2.1 工藝順序?qū)IC香菇脆品質(zhì)特性的影響

HPD前OD預(yù)處理:護(hù)色后的香菇按料液比(g/mL)1∶3置于OD溶液(溶質(zhì)為質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%的MD和10%的WPI,記為MD20-WPI10)中,在溫度25 ℃處理3 h,取出瀝干后進(jìn)行HPD、DIC。HPD后OD預(yù)處理:護(hù)色后的香菇HPD至含水率70%后放入MD20-WPI10溶液,在溫度25 ℃、料液比(g/mL)1∶3條件下處理3 h,取出瀝干后再次HPD,然后進(jìn)行DIC。

HPD工藝條件:溫度35 ℃、風(fēng)速1.5 m/s、相對(duì)濕度40%～60%。香菇最終濕基含水率為35%±2%時(shí),取出密封于鋁箔袋中,置于4 ℃均濕24 h。

DIC工藝條件:膨化溫度85 ℃,膨化壓力0.3 MPa,停滯時(shí)間12 min,真空干燥溫度65 ℃,直至樣品濕基含水率≤7%。膨化后的香菇采用鋁箔袋密封,用于指標(biāo)分析。

1.3.2.2 滲透劑種類(lèi)對(duì)DIC香菇脆品質(zhì)特性的影響

護(hù)色后的香菇采用HPD后OD的預(yù)處理方法。OD溶液組成及質(zhì)量分?jǐn)?shù):蒸餾水、10% MD、20% MD、30% MD、40% MD、10% WPI、20% MD-10% WPI,分別記為CK、MD10、MD20、MD30、MD40、WPI10、MD20-WPI10。OD預(yù)處理后的香菇取出瀝干后繼續(xù)進(jìn)行HPD,然后進(jìn)行DIC。

1.3.3香菇與香菇脆品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定

1.3.3.1 水分損失率和固形物增加率測(cè)定

香菇OD過(guò)程中,濕基含水率(MC,%)、水分損失率(WL,g/g)和固形物增加率(SG,g/g)計(jì)算方法見(jiàn)式(1)～式(3)[18]。

(1)

(2)

(3)

式(1)～式(3)中,m0和mt分別為OD前后香菇質(zhì)量,g;md0和mdt分別為OD前后香菇固形物質(zhì)量,g。

1.3.3.2 平均干燥速率測(cè)定

平均干燥速率Va[kg/(kg·h)]計(jì)算參考Sui等[19]方法,略加改動(dòng),計(jì)算方法見(jiàn)式(4)。

(4)

式(4)中,w0、wt分別為香菇初始和膨化后干基含水率,kg/kg;t1、t2和t3分別為OD、HPD和DIC干燥時(shí)間,h。

1.3.3.3 膨化度測(cè)定

采用比容法測(cè)定香菇的體積[19],膨化度(puffing degree,Pd)計(jì)算方法見(jiàn)式(5)。

(5)

式(5)中,V0和V分別為DIC前后香菇體積,mL。

1.3.3.4 復(fù)水比測(cè)定

采用稱(chēng)量法測(cè)定復(fù)水比(rehydration ratio,RR)[20],RR計(jì)算方法見(jiàn)式(6)。

(6)

式(6)中,m0和mr分別為香菇脆復(fù)水前后質(zhì)量,g。

1.3.3.5 總色差測(cè)定

采用色差計(jì)測(cè)定香菇色澤參數(shù)?？偵?total color difference,ΔE)計(jì)算方法見(jiàn)式(7)[21]。

(7)

式(7)中,L*、a*、b*為新鮮香菇色澤參數(shù);L、a、b為DIC香菇脆色澤參數(shù)。

1.3.3.6 硬度與脆度測(cè)定

參考王純等[22]的方法,并略加改動(dòng),采用物性測(cè)試儀測(cè)定香菇脆硬度和脆度。選取P/75型柱形探頭,設(shè)置形變量為50%,測(cè)試前、中、后的速度分別為2.0、1.0、1.0 mm/s,觸發(fā)力0.98 N,2次壓縮間隔時(shí)間為5.0 s,數(shù)據(jù)采集速率500次/s。測(cè)試峰最高值為硬度,峰的個(gè)數(shù)代表脆度。每組樣品平行測(cè)定12次,結(jié)果取平均值。

1.3.3.7 水分組成及狀態(tài)分布測(cè)定

參考Shi等[23]的方法,并略加改動(dòng)。采用低場(chǎng)核磁共振(LF-NMR)測(cè)定OD后和HPD后香菇的水分組成及狀態(tài)分布。采用Carr-Purcell-Meiboom-Gill脈沖序列確定樣品橫向弛豫時(shí)間(transverse relaxation time,T2)。LF-NMR測(cè)試參數(shù):溫度32 ℃,質(zhì)子共振頻率20 MHz,采樣頻率100 kHz,累加次數(shù)4次,等待時(shí)間3 000 ms,90°、180°脈寬分別為5.52、11.20 μs,回波數(shù)10 000,回波時(shí)間0.6 ms。

1.3.3.8 微觀結(jié)構(gòu)測(cè)定

參考Hu等[24]的方法,采用掃描電子顯微鏡(SEM)測(cè)定OD后香菇的微觀結(jié)構(gòu)。香菇切片(2 mm)采用臨界點(diǎn)干燥儀脫水,加速電壓10 kV電流下離子濺射法鍍金處理,觀察微觀結(jié)構(gòu)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有實(shí)驗(yàn)平行重復(fù)3次,指標(biāo)測(cè)定至少重復(fù)3次,數(shù)據(jù)表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。采用SPSS 19.0進(jìn)行單因素方差分析,Duncan多重比較進(jìn)行差異顯著性分析,P<0.05表示差異顯著,P<0.01表示差異極顯著。使用OriginPro 2018繪圖及進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 OD預(yù)處理工藝順序?qū)ο愎轿⒂^結(jié)構(gòu)及DIC香菇脆品質(zhì)特性的影響

OD預(yù)處理工藝順序?qū)ο愎轿⒂^結(jié)構(gòu)及DIC香菇脆品質(zhì)特性的影響見(jiàn)圖1、表1。相比于HPD前OD預(yù)處理,HPD后OD預(yù)處理所得的香菇脆硬度無(wú)顯著差異(P>0.05)。但是,HPD后OD預(yù)處理可使香菇脆ΔE顯著降低(P<0.05),Pd、RR和脆度顯著增加(P<0.05)。其原因可能是預(yù)干燥后香菇失去少量水分,OD過(guò)程中,香菇組織內(nèi)外環(huán)境滲透壓差增大,香菇與滲透溶液間的溶質(zhì)滲透更容易進(jìn)行。進(jìn)入香菇內(nèi)部的MD和WPI作為大分子物質(zhì),對(duì)組織結(jié)構(gòu)有良好的支撐作用,有效緩解OD后HPD過(guò)程中的細(xì)胞塌陷。這可由香菇OD后微觀結(jié)構(gòu)SEM結(jié)果證實(shí)(圖1)。HPD前OD香菇組織空腔較多,而HPD后OD香菇菌絲體間的空腔被MD、WPI填充,MD、WPI進(jìn)入組織內(nèi)部,增強(qiáng)細(xì)胞膨脹壓,維持菌絲體膨大的形狀[25]。DIC瞬間泄壓時(shí),香菇內(nèi)部水分子閃蒸形成的膨化力更容易實(shí)現(xiàn),形成海綿狀的多孔結(jié)構(gòu),提高Pd,樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)越疏松,孔隙度越高,RR與脆度則越高。因此,香菇DIC優(yōu)化OD預(yù)處理工序?yàn)闊岜妙A(yù)干燥至濕基含水率70%,然后再進(jìn)行OD預(yù)處理。

表1 OD預(yù)處理工藝順序?qū)ο愎酱嗥焚|(zhì)特性的影響

OD溶質(zhì)為質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%MD+10%WPI。

2.2 OD預(yù)處理對(duì)香菇水分損失率和固形物增加率的影響

WL和SG是衡量物料OD過(guò)程的重要參數(shù),而滲透液質(zhì)量分?jǐn)?shù)及種類(lèi)是影響WL和SG的主要因素[26]。滲透液溶質(zhì)種類(lèi)與質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)香菇WL和SG的影響見(jiàn)表2。由表2可知,WL均為負(fù)值,這是由于香菇在OD預(yù)處理前進(jìn)行了預(yù)干燥,其表層內(nèi)部水分損失嚴(yán)重,OD過(guò)程中,由于香菇內(nèi)部液體相與外部滲透液間的水化學(xué)勢(shì)差異較大,導(dǎo)致滲透液中進(jìn)入香菇的水分高于香菇內(nèi)部向溶液滲透的水分。隨著MD質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加,CK、MD10、MD20、MD30和MD40組樣品的MC呈下降趨勢(shì);而WL與SG均呈上升的趨勢(shì),這是由于滲透液中溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加導(dǎo)致香菇內(nèi)外環(huán)境的滲透壓差增大,在高滲透壓差驅(qū)使下,滲透液中溶質(zhì)與香菇內(nèi)部水分間的交換更容易進(jìn)行,進(jìn)而SG增加,而SG的升高會(huì)在組織表面形成高固相層,限制了水分的流動(dòng),滲透液中進(jìn)入香菇內(nèi)部的水分大幅減少,導(dǎo)致WL升高。MD30與MD40組的SG差異不顯著(P>0.05),這是因?yàn)殡S著MD質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加,滲透液的黏度越來(lái)越大,在物料表面形成阻力,對(duì)物質(zhì)的遷移有一定的阻遏作用[16]。WPI10組的MC處于較高水平,而WL與SG均處于較低水平,一方面是因?yàn)槠銸D溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)低,另一方面則是因?yàn)閃PI具有良好的表面活性和成膜特性[27],隨著OD過(guò)程的進(jìn)行,會(huì)在香菇表面形成一層保護(hù)膜,進(jìn)而阻止了香菇與滲透液間的物質(zhì)交換。MD20-WPI10組具有相對(duì)較低的MC,但相對(duì)較高的WL與SG,這主要是由于滲透液具有較高的滲透壓差和良好的成膜性能。

表2 不同滲透劑對(duì)香菇含水率、水分損失率和固形物增加率的影響

2.3 OD預(yù)處理對(duì)香菇脆平均干燥速率的影響

滲透液溶質(zhì)種類(lèi)與質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)香菇Va的影響見(jiàn)表3。與CK組相比,OD預(yù)處理顯著降低了香菇脆Va。MD10、MD20、WPI10組與MD20-WPI10組之間Va差異不顯著(P>0.05),而當(dāng)MD質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于20%時(shí),隨著MD質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,Va顯著降低(P<0.05)。其原因是OD預(yù)處理后香菇中SG的升高增加了干燥過(guò)程中水分子運(yùn)動(dòng)的內(nèi)阻[28],使香菇內(nèi)部水分更難遷移到外表面,干燥時(shí)間延長(zhǎng)。

表3 不同滲透劑對(duì)香菇脆平均干燥速率的影響

2.4 OD預(yù)處理對(duì)香菇脆品質(zhì)特性的影響

滲透液溶質(zhì)種類(lèi)與質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)香菇ΔE影響見(jiàn)表4。相比于CK組,MD滲透預(yù)處理降低了樣品的ΔE值,隨著MD質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,ΔE呈先降低后升高的趨勢(shì),在MD質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%時(shí)達(dá)到最小值21.38,表明適宜質(zhì)量分?jǐn)?shù)的MD滲透對(duì)香菇原有色澤具有一定的保護(hù)作用,而當(dāng)MD質(zhì)量分?jǐn)?shù)過(guò)高時(shí),HPD時(shí)間增加,樣品表面褐變嚴(yán)重,對(duì)色澤造成不利影響。WPI10組的Va較高且ΔE值顯著低于CK組(P<0.05),由此可知,10%WPI滲透在對(duì)Va影響較小的同時(shí),能夠較大程度地保持香菇色澤。相比于CK組,盡管MD20-WPI10組的Va顯著降低,但其ΔE顯著低于CK及其他處理組(P<0.05),說(shuō)明20%MD+10%WPI滲透處理對(duì)保持香菇原有的色澤具有顯著的效果。這主要是因?yàn)閃PI具有良好的成膜性,干燥過(guò)程中香菇表層形成的膜可阻礙干燥介質(zhì)中的氧氣與香菇接觸[16],而且WPI的高親水性使得膜的阻隔水分子遷移性差,因此對(duì)干燥效率影響不大。

表4 不同滲透劑對(duì)香菇脆總色差的影響

滲透液溶質(zhì)種類(lèi)與質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)香菇脆Pd和RR的影響如圖2。與CK組相比,不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)MD處理后香菇脆的Pd均增加。此外,MD20組的Pd顯著高于其他組(P<0.05),但是MD質(zhì)量分?jǐn)?shù)過(guò)高(大于20%)時(shí),Pd則呈降低趨勢(shì),這可能是由于MD質(zhì)量分?jǐn)?shù)過(guò)高,滲透壓大,香菇組織內(nèi)MD增加,DIC前體積增加,膨化后體積變化程度小。不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)MD處理組的RR為1.70～1.95,均高于CK組,而且隨MD質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加呈先升高而后降低趨勢(shì),MD質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%時(shí)達(dá)到最大值。RR可直接體現(xiàn)香菇脆的再水合能力,與Pd密切相關(guān),Pd越高,說(shuō)明樣品內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)越多,從而使RR增加[19]。WPI10組的Pd與RR均顯著高于CK組(P<0.05)。MD20-WPI10組的Pd與RR均較高,分別為50.04%和1.98,與MD20組顯著高于其他處理組(P<0.05)。膨化樣品的體積與SG有關(guān),一方面溶質(zhì)會(huì)覆蓋在細(xì)胞壁基質(zhì)上,使細(xì)胞組織硬化,從而抑制了樣品在預(yù)干燥過(guò)程中的收縮;另一方面大分子物質(zhì)的滲入,一定程度上起到支撐香菇內(nèi)部細(xì)胞骨架作用,有利于DIC過(guò)程中瞬時(shí)泄壓時(shí)水分閃蒸帶動(dòng)香菇細(xì)胞的孔隙擴(kuò)大,進(jìn)而使得Pd增加[9,29]。MD20-WPI10組中適當(dāng)?shù)腟G有利于提高DIC樣品的Pd,從而提高RR。

不同小寫(xiě)字母表示相同指標(biāo)間差異顯著(P<0.05)。

滲透液溶質(zhì)種類(lèi)與質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)香菇硬度和脆度的影響如圖3。香菇脆的硬度隨著MD質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高而增加,當(dāng)MD質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%時(shí)硬度最大(225.21 N)。香菇組織MD越多,結(jié)構(gòu)越緊實(shí),氣孔率越低,硬度越高[20]。MD處理組香菇脆度均高于CK組,其原因可能是香菇基質(zhì)的玻璃化轉(zhuǎn)化溫度由于MD滲入而提高,使香菇脆制品由橡膠態(tài)向玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變,因此脆度增加。Li等[9]研究表明,MD滲透預(yù)處理提高了DIC蘋(píng)果丁的脆度,與本研究結(jié)論吻合。值得注意的是,脆度隨MD質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高呈先增加后減少的趨勢(shì),MD質(zhì)量分?jǐn)?shù)過(guò)高脆度反而降低,其原因可能是:1)MD與香菇成分相互作用,提高了基質(zhì)強(qiáng)度[30];2)溶質(zhì)過(guò)多滲入細(xì)胞孔隙后黏附在內(nèi)壁上,減少細(xì)胞孔隙,導(dǎo)致脆度降低。WPI10組硬度與CK組無(wú)顯著差異(P>0.05),脆度高于CK組。MD20-WPI10組與MD20組脆度最高,但MD20-WPI10組硬度顯著低于MD20組(P<0.05)。因此,20%MD+10%WPI滲透預(yù)處理可適當(dāng)提高香菇硬度,顯著改善脆度。

不同小寫(xiě)字母表示相同指標(biāo)間差異顯著(P<0.05)。

不同滲透劑預(yù)處理后香菇微觀結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4。由圖1(b)和圖4可以看出,CK組香菇菌絲體收縮,形狀不規(guī)則,空腔較多。與CK組相比,OD處理的樣品在高滲透壓的驅(qū)使下,大分子物質(zhì)滲透到香菇組織內(nèi)部,減少內(nèi)部的空腔,形成飽滿形態(tài)。WPI和MD為大分子物質(zhì),滲透是溫和的滲透?jìng)髻|(zhì)過(guò)程,沒(méi)有觀察到明顯的菌絲體輪廓的收縮[31]。隨著MD質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,滲透壓增大,組織內(nèi)部的固形物含量增加,例如MD40樣品明顯觀察到香菇內(nèi)部空隙被大分子物質(zhì)填充,這也解釋了MD40組干燥樣品硬度最大的原因。WPI10組的SG處于較低水平,較其他質(zhì)量分?jǐn)?shù)的處理組來(lái)說(shuō)其內(nèi)部空腔較多。

圖4 不同滲透劑對(duì)香菇微觀結(jié)構(gòu)的影響

2.5 OD預(yù)處理對(duì)香菇水分組成及狀態(tài)分布的影響

2.5.1HPD前香菇水分組成及狀態(tài)分布分析

表5為OD預(yù)處理后、HPD前香菇各水組分弛豫時(shí)間和所占比例。香菇組織中存在強(qiáng)結(jié)合水(T2b)、弱結(jié)合水(T21)、不易流動(dòng)水(T22)和自由水(T23)4種組分。其中,T2b、T21、T22和T23的弛豫時(shí)間分別為0.18～0.27 ms、2.32～3.58 ms、41.85～55.82 ms和304.21～343.13 ms。

表5 OD預(yù)處理對(duì)香菇HPD前水分組成及狀態(tài)分布的影響

相比于CK組,各處理組T2值均有不同程度下降,OD過(guò)程中,香菇組織細(xì)胞與滲透液間在質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異作用下發(fā)生物質(zhì)交換,香菇液泡、原生質(zhì)和細(xì)胞間隙等細(xì)胞空間中的水分遷移到滲透液中,滲透液中溶質(zhì)遷移進(jìn)入香菇內(nèi),并逐漸在細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、原生質(zhì)和液泡等結(jié)構(gòu)中積累[圖1(b)、圖4],使各個(gè)空間中溶質(zhì)與水分的比值增加[32],導(dǎo)致H+自由度降低,T2左移。OD處理后,T2b、T22、T23弛豫時(shí)間均隨MD質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高而降低。因?yàn)镸D質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高,SG、WL越高,導(dǎo)致香菇組織中溶質(zhì)與水分的比越高,H+自由度越弱。MD20-WPI10組T2b、T21、T22和T23(除MD40組外)的弛豫時(shí)間均為各組中的最小值,可見(jiàn)MD20-WPI10的OD效果最好,故其Va較高。

各狀態(tài)水分的比例(mT2)可由各自峰面積除以總峰面積得到。與CK組相比,各處理組mT2b顯著增加(P<0.05),說(shuō)明OD處理強(qiáng)化了香菇組織中溶質(zhì)與水分子的作用,增加了緊密結(jié)合水的比例。但是,各處理組之間,mT2b差異不顯著(P>0.05)。與CK組相比,除了MD10和MD30組外,其余處理組mT21顯著增加(P<0.05)。隨著MD質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加,MD處理組的mT21顯著增加,但MD20和MD30組之間差異不顯著(P>0.05),說(shuō)明MD與水分子結(jié)合形成弱結(jié)合水的能力隨著質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加而增強(qiáng)。與CK組相比,除了MD10和WPI10組,其余處理組mT22顯著增加。與CK組相比,除了MD10組和WPI10組外,其余處理組mT23顯著降低(P<0.05)。MD處理組中,隨著溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加,mT23顯著降低(P<0.05),說(shuō)明香菇液泡中存在的自由水比例隨著MD質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加而降低。此外,由表5可知,mT22與mT23受OD作用影響較大,其中MD20-WPI10組最為明顯,相比于CK組,經(jīng)20%MD+10%WPI滲透后,mT23由95.21%降至38.70%,mT22則由2.33%升至57.43%。

2.5.2HPD后香菇水分組成及狀態(tài)分布分析

OD預(yù)處理后香菇HPD至濕基含水率35%±2%,此時(shí)香菇各水組分弛豫時(shí)間和所占比例見(jiàn)表6。由表6可以看出,除了MD40(T21、T22)、WPI10(T23)、MD20-WPI10(T21)外,CK組T21、T22和T23的弛豫時(shí)間顯著高于其他組,表明CK組內(nèi)部水分自由度高,故在DIC過(guò)程中容易去除,平均干燥速率較高。MD30和MD40存在T2b,因其與大分子基團(tuán)結(jié)合緊密,流動(dòng)性低,不利于水分的蒸發(fā)汽化,故Pd降低,使香菇組織緊密,脆度降低,硬度增大,而且平均干燥速率降低。

表6 OD預(yù)處理對(duì)香菇HPD后水分組成及狀態(tài)分布的影響

由表6可知,與CK組相比,除了WPI10組外,其余處理組mT23顯著降低(P<0.05)。隨著MD質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加,mT23顯著降低(P<0.05),但MD10和MD20組之間差異不顯著(P>0.05),MD40組自由水消失,這是由于OD過(guò)程中部分自由水與MD形成氫鍵結(jié)合,導(dǎo)致自由水含量降低。與CK組相比,各處理組mT22顯著降低(P<0.05)。隨著MD質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加,mT22呈降低趨勢(shì),但是MD10與MD20組之間,MD20、MD30和MD40組之間,無(wú)顯著差異(P>0.05)。對(duì)于mT2b,僅有MD30和MD40組出現(xiàn)強(qiáng)結(jié)合水,說(shuō)明預(yù)干燥過(guò)程中MD與香菇中水分子形成單分子層結(jié)合水。然而,OD預(yù)處理的香菇預(yù)干燥后,處理組顯著提高了mT21。隨著MD質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加,mT21呈降低趨勢(shì),但是MD10與MD20組之間無(wú)顯著差異(P>0.05)。與MD20和WPI10組相比,MD20-WPI10處理組的mT21顯著低于MD20組,但顯著高于WPI10組;然而,mT22和mT23變化趨勢(shì)與之相反。香菇HPD后,mT23較小,且在DIC升溫過(guò)程中便可能被除去,對(duì)DIC泄壓瞬間水分閃蒸膨化香菇的貢獻(xiàn)較小。較低的mT2b與較高的mT22意味著在干燥過(guò)程中水分容易蒸發(fā)汽化,可適當(dāng)提高Pd,雖然CK與WPI10組的mT22較高,但由于預(yù)干燥后香菇組織細(xì)胞塌陷嚴(yán)重,難以實(shí)現(xiàn)高度膨脹,故Pd相對(duì)較低。MD20-WPI10組T2b消失,mT21顯著低于MD10和MD20組,而mT22顯著高于MD10和MD20組,且大分子物質(zhì)的滲入可以支撐細(xì)胞內(nèi)部骨架,水分閃蒸瞬間可以帶動(dòng)香菇組織膨脹,提高Pd,從而降低硬度,提高脆度,可以生產(chǎn)高品質(zhì)膨化香菇脆。

2.6 LF-NMR弛豫特性與香菇脆品質(zhì)特性的相關(guān)性分析

由于香菇HPD后,絕大部分處理組T2b消失,而且T23所占比例極小,故T2b、mT2b、T23、mT23與香菇脆品質(zhì)的相關(guān)性不予討論。表7展示了LF-NMR弛豫特性與香菇脆品質(zhì)特性的相關(guān)性分析結(jié)果。

表7 LF-NMR弛豫參數(shù)與香菇脆品質(zhì)特性的相關(guān)性

由表7可以看出,香菇OD處理后,T2b與ΔE呈顯著正相關(guān)(P<0.05),與Pd呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)。T21與Va呈顯著正相關(guān)(P<0.05),但與Pd、硬度、脆度呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)。T22與Va呈極顯著正相關(guān)(P<0.01),與ΔE呈顯著正相關(guān)(P<0.05),但與Pd、硬度、脆度呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)。T23與Va呈顯著正相關(guān)(P<0.05),但與硬度呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)。mT2b與RR和脆度呈顯著正相關(guān)(P<0.05),但與Pd呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)。mT22與Va、ΔE呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01),與Pd呈顯著正相關(guān)(P<0.05),但與硬度、脆度呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)。mT23與各指標(biāo)的相關(guān)性與mT22相反。此外,mT21與香菇脆品質(zhì)特性間無(wú)相關(guān)性(P>0.05)。

香菇HPD后,mT21與Pd、RR呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)。mT22與Va呈極顯著正相關(guān)(P<0.01),與Pd呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05),但與硬度、脆度呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)。此外,T21、T22與香菇脆品質(zhì)特性間無(wú)相關(guān)性(P>0.05)。結(jié)果表明:相比于HPD過(guò)程,OD預(yù)處理對(duì)DIC香菇脆品質(zhì)影響更大,而且與LF-NMR弛豫特性密切相關(guān)。香菇脆膨化動(dòng)力的產(chǎn)生主要取決于滯化水和結(jié)合水,而與自由水無(wú)關(guān)。

3 結(jié) 論

本研究基于LF-NMR技術(shù),探究不同滲透劑預(yù)處理對(duì)DIC香菇脆品質(zhì)特性的影響,開(kāi)發(fā)非油炸香菇脆(整果)制品,豐富香菇精深加工市場(chǎng)。溫度35 ℃、風(fēng)速1.5 m/s、相對(duì)濕度40%～60%條件下,香菇DIC優(yōu)化滲透預(yù)處理工藝為熱泵預(yù)干燥香菇至濕基含水率70%;采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)20% MD+10% WPI滲透劑在溫度25 ℃、料液比1∶3(g/mL)條件下預(yù)處理3 h;35 ℃、1.5 m/s、相對(duì)濕度40%～60%條件下,香菇繼續(xù)HPD至濕基含水率35%±2%;干燥后的香菇在膨化溫度85 ℃、膨化壓力0.3 MPa、停滯時(shí)間12 min、真空干燥溫度65 ℃條件下,DIC至濕基含水率小于等于7%。在優(yōu)化后的OD預(yù)處理?xiàng)l件下進(jìn)行DIC,不僅平均干燥速率高,而且香菇脆膨化度、色澤、復(fù)水比、質(zhì)地等品質(zhì)較優(yōu)。OD預(yù)處理相比于預(yù)干燥工藝,對(duì)DIC香菇脆品質(zhì)影響更大,并且與LF-NMR弛豫參數(shù)密切相關(guān)。此外,不易流動(dòng)水和弱結(jié)合水是香菇脆膨化的主要驅(qū)動(dòng)力,而自由水作用甚微。