真空冷凍干燥香菇普通粉和超微粉物理特性研究

吳翔 董軍 伍玉菡 萬(wàn)婭瓊 尤逢惠

摘要 [目的]研究香菇超微粉的物理特性。[方法]對(duì)比香菇普通粉和超微粉的色差、水溶性、流動(dòng)性、堆密度、持水性和膨脹度等物理性質(zhì)，并輔以粒度分析和掃描電鏡驗(yàn)證。[結(jié)果]香菇經(jīng)真空冷凍干燥后制成超微粉，平均粒度降至22.247 μm，較普通粉亮度L*值提高6.24，水溶性、流動(dòng)性和堆密度分別提高30.5%、30.6%、40.9%，持水性和堆密度分別降低24.1%、25.9%。[結(jié)論]超微粉碎技術(shù)在一定程度上改善香菇粉的物理性質(zhì)。

關(guān)鍵詞 香菇;真空冷凍干燥;超微粉碎;物理性質(zhì)

中圖分類(lèi)號(hào) TS255.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 0517-6611（2018）34-0152-03

香菇（Lentinus edodes）是源于我國(guó)的珍貴食用菌，被譽(yù)為“蘑菇皇后”，不僅風(fēng)味獨(dú)特、香氣濃郁，而且營(yíng)養(yǎng)豐富，同時(shí)具有明顯的藥效和滋補(bǔ)功效[1-2]。2015年我國(guó)香菇產(chǎn)量約為767萬(wàn)t，占食用菌總產(chǎn)量的22%，是我國(guó)的第二大菇;每年我國(guó)的香菇出口貿(mào)易量約占世界香菇總貿(mào)易量的80%，我國(guó)是香菇第一大輸出國(guó)[3-6]。近年來(lái)，將新鮮果蔬干燥制成果蔬粉，是果蔬加工的一種新趨勢(shì)。果蔬粉具有貯藏穩(wěn)定性好、運(yùn)輸成本低、綜合利用效率高等優(yōu)點(diǎn)[7]。新鮮香菇水分含量高，質(zhì)地柔嫩，生理生化活動(dòng)劇烈，干制能極大地提高其貯存期;將干制后的香菇制成粉，其用途得到極大的豐富。

超微粉碎是利用機(jī)械力或流體動(dòng)力的方法將毫米級(jí)別（3mm以上）的物料顆粒粉碎至粒徑10～25 μm的粉碎加工技術(shù)，是現(xiàn)階段生產(chǎn)加工果蔬粉較為常見(jiàn)的方法，是食用菌深加工的重要方向。利用超微粉碎技術(shù)制備的超微粉因其顆粒大小呈現(xiàn)微細(xì)化，比表面積、破碎程度及孔隙率增大，故粉體的分散性、吸附性和溶解性等物理性質(zhì)均有較大程度地提升;超微粉碎產(chǎn)生的破壁效應(yīng)，使得有效物質(zhì)溶出率及化學(xué)活性等也獲得了提高，感官特性亦有一定的改善，產(chǎn)品質(zhì)量隨之提高[8-11]，因此，超微粉碎技術(shù)在果蔬粉加工中得到了廣泛應(yīng)用。

該研究目的在于將超微粉碎技術(shù)應(yīng)用到香菇深加工中，對(duì)粉碎至微米級(jí)的香菇超微粉進(jìn)行流動(dòng)性、松密度、潤(rùn)濕性、溶解性等物理特性進(jìn)行比較研究，并利用掃描電鏡對(duì)其微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察，為超微粉碎技術(shù)運(yùn)用于香菇深加工及新產(chǎn)品研發(fā)方面提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑 香菇購(gòu)于安徽省周谷堆市場(chǎng);所用水為三重蒸餾水。

1.2 儀器與設(shè)備 JA1003電子天平，上海越平科學(xué)儀器有限公司;數(shù)顯恒溫水浴鍋，江蘇金壇市金城國(guó)勝實(shí)驗(yàn)儀器廠;FD5-4冷凍干燥機(jī)，美國(guó)SIM;DGF-9070A型干燥箱，慧科電子有限公司;中草藥粉碎機(jī)，天津市泰斯特儀器有限公司; BM500冷凍研磨機(jī)，奧地利安東帕;CR-400色差儀，日本KONICA? minOLTA;S-4800冷場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡，日本日立;MS2000激光粒度儀，英國(guó)馬爾文。

1.3 方法

1.3.1 真空冷凍干燥香菇粉的制備。將香菇清洗去雜后，撈出瀝水至表面無(wú)水，放至-18 ℃冰箱中冷凍過(guò)夜，用真空冷凍干燥機(jī)干燥至水分8%以下。烘干后的香菇，先用中藥粉碎機(jī)粉碎得到普通粉，過(guò)60目篩，再將普通粉加入超微粉碎機(jī)碾磨，采用不同的粉碎頻率和時(shí)間組合，得到的粉末采用激光粒度儀進(jìn)行粒度（濕法）測(cè)定，把得到中位粒徑在10～30 μm的粉碎組合作為香菇超微粉制備方法，從而得到香菇超微粉。

1.3.2 電鏡掃描和粒度分析。分別對(duì)香菇普通粉和超微粉進(jìn)行電鏡掃描和粒度分析（濕法分散）。

1.3.3 色差的測(cè)定。

在標(biāo)準(zhǔn)光源對(duì)色燈箱內(nèi)，用色差計(jì)分別對(duì)不同的樣品進(jìn)行色差測(cè)定，結(jié)果用L*（亮度）值表示，L*值越大，表明粉體的亮度越高。

1.3.4 水溶性指數(shù)（WSI）。取一定量的樣品，記為S 按水∶粉末為50∶1的比例添加對(duì)應(yīng)量的蒸餾水，于80 ℃恒溫水浴鍋中保持30 min，再以5 000 r/min轉(zhuǎn)速離心10 min，然后將上清液置于已恒重好的蒸發(fā)皿中，蒸發(fā)皿重量記為S 將其置于（105±1） ℃下干燥至恒重，蒸發(fā)皿和殘?jiān)亓坑洖镾3。按以下公式計(jì)算：

1.3.5 流動(dòng)性的測(cè)定。采用固定漏斗法測(cè)定休止角以比較顆粒的流動(dòng)性：將3只漏斗豎直方向連續(xù)固定，漏斗置于其最底端距下面水平放置的坐標(biāo)紙1 cm處，將樣品自漏斗壁倒入最上面的漏斗中，由最下端流出形成圓錐體，樣品加入量以形成的圓錐體尖端接觸到漏斗底端為準(zhǔn)。然后由坐標(biāo)紙測(cè)出圓錐底部直徑（2R）、3個(gè)漏斗的高度，按以下公式計(jì)算：

1.3.6 堆密度（pb）的測(cè)定。準(zhǔn)備稱(chēng)取一定量（W）的樣品置于10 mL的量筒中，放在搖擺振蕩器上振蕩1 min，使得樣品的體積恒定，根據(jù)量筒的刻度計(jì)算出香菇粉的體積（V）、堆密度（pb），按以下公式計(jì)算：

1.3.7 持水性（WHC）的測(cè)定。

將離心試管洗凈、稱(chēng)重，記為M，取約0.5 g樣品于試管中，具體重量記為M 按20∶1的水∶粉比例加入相對(duì)應(yīng)的水使香菇粉分散，分散液在60 ℃的恒溫水浴鍋內(nèi)恒溫40 min，隨后冷水冷卻30 min，在4 000 r/min的轉(zhuǎn)速下離心20 min，棄去上清液，稱(chēng)離心管的質(zhì)量，記為M3。計(jì)算公式如下：

1.3.8 膨脹度（SC）的測(cè)定。準(zhǔn)確稱(chēng)取約1 g的樣品，記為M，將其加入量筒中，使其所占的體積記為V 加入10 mL蒸餾水，振搖使其均勻分散，置于25 ℃的水浴鍋恒溫24 h，使樣品充分膨脹后記錄其體積V 并按以下公式計(jì)算：

2 結(jié)果與分析

2.1 粒度分析

經(jīng)激光粒度分布儀進(jìn)行粒度分析，由圖1可看出，香菇普通粉的中位粒徑D50為348.438 μm;由圖2可看出，香菇超微粉的中位粒徑D50為22.247 μm。經(jīng)過(guò)超微粉碎后的香菇普通粉平均粒徑降低15.8倍，且粒徑范圍較為集中。

2.2 香菇普通粉與香菇超微粉色差比較

經(jīng)色差儀測(cè)定，香菇普通粉的L*值為68.67，香菇超微粉的L*值為74.9 兩者之間存在顯著性差異（P<0.05），表明香菇粉粒度越小，粉體的亮度越高。在實(shí)際生產(chǎn)中，可以通過(guò)減小香菇粉粒度提高其色澤。

2.3 香菇普通粉與香菇超微粉水溶性比較

將產(chǎn)品溶解于水，其中的可溶性部分就會(huì)溶解到水中，水溶性指數(shù)即反應(yīng)產(chǎn)品中可溶性物質(zhì)的數(shù)量。食品的可溶性指數(shù)越大，表明該產(chǎn)品越容易被人體吸收消化。由圖3可見(jiàn)，普通粉和超微粉的水溶性指數(shù)存在顯著性差異（P<0.05）。經(jīng)過(guò)超微粉碎后的香菇粉，其分子變小，由于破壁效應(yīng)，大分子轉(zhuǎn)變?yōu)橐妆蝗梭w吸收消化的小分子，因而水溶性指數(shù)增大。

2.4 香菇普通粉、超微粉流動(dòng)性比較

通過(guò)比較粉體的休止角可以判斷其流動(dòng)性，一般休止角越小，流動(dòng)性越好。由圖4可知，香菇普通粉的休止角大于香菇超微粉的休止角，說(shuō)明香菇普通粉比香菇超微粉的流動(dòng)性差。這是因?yàn)殡S著粒度的充分細(xì)化，顆粒間產(chǎn)生的摩擦力、靜電吸附力與分子間作用力等增大，因此容易發(fā)生團(tuán)聚而形成大顆粒。這些大顆粒在重力等的作用下更容易滑下，使得粉體的流動(dòng)性增大。

2.5 香菇普通粉、超微粉堆密度比較

粉末的堆密度與顆粒的大小、形狀即表面積有密切關(guān)系，由圖5可知，香菇普通粉比超微粉堆密度小。這是因?yàn)殡S著粉體顆粒的粒徑減小，表面積增大，因此堆密度增大。這也可能是經(jīng)過(guò)超微粉碎使得粉體均一性變好，其與外界接觸面積增大，使得粉體的空隙率減小，從而導(dǎo)致堆密度增大。

2.6 香菇普通粉、超微粉持水性比較

由圖6可見(jiàn)，香菇普通粉和超微粉的持水性指數(shù)存在顯著性差異（P<0.05）。這是因?yàn)殡S著粉體粒徑的減小，粉體分子變小，其對(duì)水分子的束縛力也變小，因而持水能力下降。此外，超微粉碎后粉末，由于破壁效應(yīng)，水溶性分子變多，也會(huì)使持水能力下降。

2.7 香菇普通粉、超微粉膨脹度比較

由圖7可見(jiàn)，香菇普通粉和超微粉的持水性指數(shù)存在顯著性差異（P<0.05）。與粉體變小持水性降低的原因一樣，小分子對(duì)于水分子的束縛力小，從而導(dǎo)致香菇超微粉比普通粉的膨脹度差。也可能是香菇在超微粉碎過(guò)程中，纖維組織被破壞，從而導(dǎo)致膨脹度下降。

2.8 電鏡掃描

如圖8所示，香菇普通粉顆粒差異較大，形態(tài)各異，均勻度較差;超微粉粒徑較普通粉減少明顯，顆粒間差異不大，均勻度和細(xì)胞破碎程度等較為均一，顆粒間團(tuán)聚變多，反應(yīng)到宏觀表現(xiàn)，與其物理特性的變化相一致。

3 結(jié)論

香菇經(jīng)真空冷凍干燥后制成超微粉，平均粒度（D50）降至22.247 μm，且粒徑范圍較為集中，分布均勻。經(jīng)超微粉碎后的香菇粉末，亮度有明顯提高，L*值提高了6.24;水溶性、流動(dòng)性和堆密度亦有明顯提高，分別提高了30.5%、30.6%、

40.9%;而持水性和堆密度卻有明顯降低，分別降低了24.1%、25.9%。通過(guò)掃描電鏡觀察，這些現(xiàn)象的發(fā)生在微觀表現(xiàn)為粉末粒徑減小，均勻性增加，細(xì)胞破碎程度均一，顆粒間團(tuán)聚變多，加之粉碎過(guò)程中所產(chǎn)生的破壁效應(yīng)等，使得香菇粉末物理性質(zhì)發(fā)生改變。研究結(jié)果表明，超微粉碎技術(shù)對(duì)于改善香菇粉性質(zhì)效果顯著[12-13]，通過(guò)對(duì)其物理性質(zhì)進(jìn)行測(cè)定表明超微粉碎技術(shù)在一定程度上改善了香菇粉的物理性質(zhì)。

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