雙孢蘑菇切片真空冷凍干燥工藝

(河西學(xué)院農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院,甘肅張掖 734000)

雙孢蘑菇切片真空冷凍干燥工藝

劉玉環(huán) 焦 揚(yáng) 何利明

(河西學(xué)院農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院,甘肅張掖 734000)

采用正交試驗(yàn)法優(yōu)化雙孢蘑菇真空冷凍干燥的工藝參數(shù),確定了切片厚度、預(yù)凍溫度、護(hù)色劑濃度對(duì)真空冷凍后雙孢蘑菇品質(zhì)的影響強(qiáng)度：切片厚度＞亞硫酸鈉濃度＞預(yù)凍溫度,并得出真空冷凍干燥雙孢蘑菇的最佳工藝條件為：切片厚度2 mm、預(yù)凍溫度-30 ℃、護(hù)色劑為0.45%亞硫酸鈉。

雙孢蘑菇;真空冷凍干燥;正交試驗(yàn);優(yōu)化

雙孢蘑菇含有豐富的蛋白質(zhì)、多糖、維生素和不飽和脂肪酸等,還具有抑制腫瘤生長(zhǎng)、提高機(jī)體免疫力、降低血漿膽固醇等生理功效(周永斌 等, 2008)。但雙孢蘑菇在貯藏保鮮過程中容易出現(xiàn)褐變、軟化和產(chǎn)生異味、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消耗快等問題,造成品質(zhì)下降,制約了雙孢蘑菇產(chǎn)業(yè)的發(fā)展(段振華, 2003)。

真空冷凍干燥得可最大限度地保存原料的色、香、形和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,其制品越來越受到人們的青睞。本試驗(yàn)采用正交試驗(yàn)法優(yōu)化了雙孢蘑菇真空冷凍干燥工藝條件和參數(shù),并主要針對(duì)生產(chǎn)能耗和制品品質(zhì)等方面為加工企業(yè)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)備

LGJ-18型冷凍干燥機(jī)(北京松源華興科技發(fā)展有限公司生產(chǎn))、AL104型電子天平(梅特勒·托利多儀器上海有限公司生產(chǎn))、721分光光度計(jì)(上海精密儀器公司生產(chǎn))等。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)用雙孢蘑菇(Agaricus bisporus)為市售新鮮雙孢蘑菇,收獲后至加工不超過3 h。試驗(yàn)于2013年2～6月在河西學(xué)院農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院園藝產(chǎn)品加工實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 原料挑選 挑選新鮮、色白、形態(tài)完整、邊緣內(nèi)卷、菇柄切削平整、菌褶無發(fā)黑變紅、無機(jī)械損傷及無病蟲害的雙孢蘑菇。

1.3.2 清洗、切分 用流動(dòng)清水洗去雙孢蘑菇表面的污物,并將其表面的水瀝干,按要求手工切成厚度為1～3 mm的薄片,切面平整,薄厚均勻。

1.3.3 護(hù)色 為防止雙孢蘑菇褐變,用0.20%～0.75%無水亞硫酸鈉溶液作護(hù)色液,將雙孢蘑菇切片在護(hù)色液中浸泡10 min,再用流動(dòng)清水沖洗5 min,瀝干其表面的水(陳志宏 等,2012)。

1.3.4 預(yù)冷、冷凍、干燥 首先將雙孢蘑菇切片預(yù)凍以縮短真空冷凍干燥機(jī)的凍干時(shí)間(李波 等, 2010),清洗物料盤、冷阱倉(cāng);然后打開冷凍機(jī),壓縮機(jī)工作1.5～2.0 h后,冷阱溫度降至-45～-35 ℃時(shí),再將預(yù)冷后的切片均勻裝盤放入冷阱中冷凍,以防止雙孢蘑菇褐變;物料冷凍至要求溫度后,取出置于真空干燥玻璃罩內(nèi),進(jìn)行抽真空處理,使凍結(jié)在雙孢蘑菇內(nèi)的水分在真空狀態(tài)下升華,直至水分含量降至5%時(shí)結(jié)束干燥;干燥結(jié)束后根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,真空冷凍干燥機(jī)顯示屏曲線包括樣品曲線、冷凍曲線、真空曲線和組合曲線。

1.4 試驗(yàn)指標(biāo)判定及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1.4.1 干燥目標(biāo) 以雙孢蘑菇含水量5%以下(李清明 等,2007)為目標(biāo)。含水量測(cè)定采用質(zhì)量法。

含水量=(W0-W1)/W0×100%

式中：W0為干燥前樣品質(zhì)量;W1為干燥后樣品質(zhì)量。

1.4.2 感官評(píng)分D（滿分40分） 以雙孢蘑菇的色澤變化為評(píng)價(jià)指標(biāo)(白色、灰色、發(fā)黃、稍發(fā)黑、發(fā)黑)按1～15分進(jìn)行評(píng)分;以收縮率變化為評(píng)價(jià)指標(biāo)(保持原有形狀,無明顯收縮、卷邊現(xiàn)象)按1～15分進(jìn)行評(píng)分,收縮率計(jì)算采用干燥前后面積變化進(jìn)行測(cè)定;以復(fù)水后雙孢蘑菇氣味變化為評(píng)價(jià)指標(biāo)(特有的香味、失去了原有的香味)按1～10分進(jìn)行評(píng)分。

收縮率=(S0-S1)/S0×100%

式中：S0表示干燥前面積;S1表示干燥后面積。1.4.3 能耗評(píng)分E（滿分30分） 以干燥所用時(shí)間為指標(biāo),干燥過程中耗電量與干燥時(shí)間成正比,時(shí)間長(zhǎng)短能直接反映能耗大小(宮元娟 等,2004)。

E=30×(Hmin/Hact)

式中：Hmin為所測(cè)干燥時(shí)間最短值;Hact為實(shí)測(cè)干燥時(shí)間值。

1.4.4 可溶性蛋白質(zhì)含量評(píng)分P（滿分30分） 采用考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定雙孢蘑菇可溶性蛋白質(zhì)含量(高俊鳳,2006)。

P=30×(Pact/Pmax)

式中：Pact為實(shí)測(cè)蛋白質(zhì)含量值;Pmax為所測(cè)蛋白質(zhì)含量的最大值。

最后計(jì)算綜合評(píng)分Y(滿分100分)。

Y=D+E+P

1.5 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)預(yù)試驗(yàn)篩選結(jié)果,選出最佳因素：雙孢蘑菇切片厚度(A)、預(yù)凍溫度(B)、護(hù)色劑亞硫酸鈉濃度(C),各設(shè)置3個(gè)水平(表1),選擇L9(34)正交表進(jìn)行正交試驗(yàn)。

表1 3因素3水平正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.6 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel2003軟件和SPSS18.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

如表2所示,本試驗(yàn)所設(shè)3個(gè)因素對(duì)雙孢蘑菇品質(zhì)的影響程度存在差異,強(qiáng)弱順序依次為：切片厚度＞亞硫酸濃度＞預(yù)凍溫度,雙孢蘑菇真空冷凍干制品的最佳工藝為A2B2C2,即切片厚度為2 mm,預(yù)凍溫度為-30 ℃,亞硫酸鈉濃度為0.45%。

表2 L9（34）正交試驗(yàn)及評(píng)分結(jié)果

3 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)確定雙孢蘑菇真空冷凍干燥最佳工藝參數(shù)為：切片厚度2 mm,預(yù)凍溫度-30 ℃,護(hù)色劑為0.45%亞硫酸鈉。此組合在本試驗(yàn)中并未出現(xiàn),需要進(jìn)一步驗(yàn)證。

預(yù)凍是預(yù)先把雙孢蘑菇進(jìn)行凍結(jié)的一個(gè)重要階段,決定著真空冷凍干燥的成敗。預(yù)凍溫度過低會(huì)對(duì)雙孢蘑菇細(xì)胞造成低溫傷害,損害細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)進(jìn)而影響感官評(píng)分,溫度過低對(duì)雙孢蘑菇營(yíng)養(yǎng)元素也會(huì)產(chǎn)生傷害,從而影響可溶性蛋白質(zhì)含量的評(píng)分;溫度過高雙孢蘑菇易發(fā)生褐變,從而影響感官評(píng)分。本試驗(yàn)選擇預(yù)凍溫度為-30 ℃時(shí)真空冷凍干燥效果最好。

雙孢蘑菇冷凍干燥時(shí),熱量通過干燥層向內(nèi)傳導(dǎo),蒸汽通過干燥層向外逸出,因而雙孢蘑菇切片厚度越小,干燥的時(shí)間就越短,耗電越少。但切片厚度越小,單位面積干燥的雙孢蘑菇量越少,凍干機(jī)的生產(chǎn)能力降低,而且切片厚度太薄使得凍干產(chǎn)品形狀有明顯收縮現(xiàn)象,影響感官評(píng)分,所以最佳切片厚度的確定應(yīng)以整個(gè)生產(chǎn)周期內(nèi)單位時(shí)間干燥雙孢蘑菇的量為依據(jù)。本試驗(yàn)中雙孢蘑菇切片厚度為2 mm時(shí)效果達(dá)到最佳。

凍干產(chǎn)品是在低溫缺氧的條件下加工獲得, VC、PPO活力等熱敏性物質(zhì)能夠得到很好的保存。由于PPO活力具有很高的酶活性,易發(fā)生褐變,因此對(duì)產(chǎn)品必須進(jìn)行真空包裝,以確保長(zhǎng)期貯藏的穩(wěn)定性(黃勁松 等,2007)。并通過護(hù)色劑最佳用量抑制雙孢蘑菇褐變?cè)囼?yàn),進(jìn)一步制定完善雙孢菇酶活性試驗(yàn)的配套設(shè)備、工藝優(yōu)化及相應(yīng)的技術(shù)操作規(guī)程。

雙孢蘑菇真空冷凍干燥后,產(chǎn)品含水量很低,保存期長(zhǎng),質(zhì)量輕,常溫下可運(yùn)輸保存,十分簡(jiǎn)便。但如何減少真空冷凍干燥生產(chǎn)中設(shè)備投資費(fèi)用較高、干燥過程的能耗較大等問題需要進(jìn)一步深入研究。另外,干燥壓強(qiáng)、真空度等也對(duì)真空干燥過程和凍干制品產(chǎn)生影響。本試驗(yàn)只對(duì)感官、能耗、蛋白質(zhì)含量進(jìn)行測(cè)定評(píng)分,下一步還將對(duì)凍干產(chǎn)品的復(fù)水性能、多糖含量、VC含量等進(jìn)一步分析。

陳志宏,朱文學(xué),易軍鵬,張玉先,康帥飛．2012．響應(yīng)面法優(yōu)化牡丹花真空冷凍干燥工藝．農(nóng)產(chǎn)品加工(學(xué)刊),(8)：24-25．

段振華．2003．雙孢蘑菇保鮮技術(shù)的研究進(jìn)展．食品研究與開發(fā), 24(3)：111-112．

高俊鳳．2006．植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)．北京：高等教育出版社：142-143．

宮元娟,王博,林靜,李成華,趙青松．2004．香菇冷凍干燥工藝參數(shù)的實(shí)驗(yàn)研究．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),20(1)：226-229．

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Studies on Optimization of Vacuum Freeze Drying Technology for Agaricus bisporus Slices

LIU Yu-huan,JIAO Yang,HE Li-ming

(College of Agriculture and Biotechnology of Hexi University,Zhangye 734000,Gansu,China)

Orthogonal test method was used to optimize the vacuum freeze drying technology parameters of Agaricus bisporus. The test determined the effects of slice thickness,precool temperature and concentration of color protecting agent on quality of Agaricus bisporus. The affecting strength was in the following order：slice thickness＞concentration of sodium sulfite＞precool temperature. The best technology for vacuum precool temperature freeze drying Agaricus bisporus was 2 mm slice thickness,-30 ℃ precool temperature and 0.45% sodium sulfite as color protecting agent.

Agaricus bisporus;Vacuum freeze drying;Optimization

劉玉環(huán),男,副教授,專業(yè)方向：園藝產(chǎn)品貯藏與加工方面的教學(xué)與研究,E-mail：lyh_456@163.com

2013-12-24;接受日期：2014-03-31

甘肅省教育廳研究生導(dǎo)師科研項(xiàng)目(0909-1)