變溫壓差膨化干燥香菇脆片的工藝優(yōu)化

劉增強(qiáng),鄧林爽,丁文平,王月慧,莊 坤,王國(guó)珍

(武漢輕工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,湖北武漢 430023)

香菇[Lentinusedodes(Berk)Sing]又名香覃、香信、花菇、厚菇、冬菇[1],屬于真菌門,擔(dān)子菌綱,傘菌目,側(cè)耳科,香菇屬[2]。香菇是世界上種植面積最廣,食用人數(shù)最多的食用菌[3],在我國(guó)有800多年的歷史。香菇中含有豐富的蛋白質(zhì)、維生素、香菇多糖和多酚類物質(zhì),是著名的食藥兼用菌[4]。由于其豐富的營(yíng)養(yǎng)及藥用價(jià)值,逐漸得到人們的重視,應(yīng)消費(fèi)者需求,香菇脆片這種酥脆可口,營(yíng)養(yǎng)健康的即食類香菇休閑食品應(yīng)運(yùn)而生。

目前工業(yè)上正在使用的香菇脆片的加工方法有真空油炸、冷凍干燥、微波干燥[5-7]等,但這幾種加工方式都有其不足之處。真空油炸干燥因于其含油量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過10%,對(duì)其口感及保質(zhì)期造成很大的影響;而真空冷凍干燥設(shè)備投資大,連續(xù)化程度低,極大的影響了香菇脆片的規(guī)模化生產(chǎn);微波干燥工藝產(chǎn)品也有其不足之處,具體表現(xiàn)為干燥不均勻,干燥終點(diǎn)無法準(zhǔn)確判斷,微波泄漏等。

變溫壓差膨化技術(shù)又稱為爆炸膨化,是一種果蔬脆片加工方法,其產(chǎn)品以營(yíng)養(yǎng)保持良好,口感酥脆,香氣濃郁而得到長(zhǎng)足發(fā)展。目前國(guó)外對(duì)變溫壓差膨化方面的研究較少,主要集中于薯片和蘋果片的加工及其機(jī)理研究[8-11]。國(guó)內(nèi)畢金峰[12]、石啟龍[13]等從變溫壓差膨化的干燥機(jī)理,干燥方式[14],干燥產(chǎn)品等方面均進(jìn)行了較為深入的研究,但主要集中于變溫壓差膨化水果脆片方面,對(duì)于蔬菜及食用菌的干燥仍處于初級(jí)階段,特別是對(duì)于變溫壓差膨化香菇脆片的研究還處在探索階段。

針對(duì)上述不足,同時(shí)結(jié)合變溫壓差膨化技術(shù)非油炸、設(shè)備較為成熟且投資較小等優(yōu)勢(shì),進(jìn)行變溫壓差膨化干燥香菇脆片的研究。本實(shí)驗(yàn)選用新鮮香菇為原料,通過變溫壓差膨化干燥技術(shù),以停滯時(shí)間、膨化壓力差、膨化溫度、抽空時(shí)間、抽空溫度、切片厚度為自變量,香菇脆片的脆度、硬度、感官評(píng)分及香菇多糖含量為應(yīng)變量,進(jìn)行單因素研究,同時(shí)篩選出其中對(duì)產(chǎn)品影響較大的三個(gè)重要因素,并利用二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合試驗(yàn)得到最佳工藝參數(shù),為菌菇類產(chǎn)品的變溫壓差干燥提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

香菇 品種808,購(gòu)于湖北安陸市香菇種植基地;焦亞硫酸鈉、檸檬酸、抗壞血酸、氯化鈉 食品級(jí),武漢申試試劑有限公司;無水乙醇、苯酚、濃硫酸 分析純,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

DS32-111變溫壓差膨化干燥設(shè)備 天津勤德新材料科技有限公司;LGJ-18真空冷凍干燥機(jī) 北京松源華興科技發(fā)展有限公司;TDZ5-WS醫(yī)用離心機(jī) 長(zhǎng)沙平凡儀器儀表有限公司;101-2-S電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠;T6紫外分光光度計(jì) 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司;物性測(cè)定儀 英國(guó)Stable Micro Systems公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 變溫壓差膨化干燥香菇脆片的工藝流程及操作要點(diǎn) 挑選→清洗→瀝干→切分→護(hù)色→瀝干→擺盤→速凍→預(yù)干燥[15]→軟化→變溫壓差膨化[16-17]→調(diào)味→包裝。

操作要點(diǎn):選擇外部飽滿、果肉醇厚、大小一致、無病蟲害侵蝕、無霉變的新鮮香菇,用清水對(duì)香菇反復(fù)清洗,直至清洗時(shí)候的水澄清為止。將香菇縱向切分為一定厚度的香菇切片,于復(fù)合護(hù)色液(焦亞硫酸鈉0.03%、檸檬酸0.3%、抗壞血酸0.25%、氯化鈉0.2%按1∶1∶1∶1復(fù)配)浸泡60 min。將清洗及護(hù)色之后的香菇放到瀝水篩上進(jìn)行瀝水處理,直至無水滴落下,單層擺盤,于-40 ℃速凍2 h。隨后將預(yù)凍之后的香菇切片進(jìn)行真空冷凍干燥,裝載量300 g,真空度小于等于10 Pa,直至水分含量達(dá)到30%。將預(yù)干燥之后的產(chǎn)品置于一定的溫度濕度環(huán)境下軟化3 h。軟化后均勻平鋪于變溫壓差膨化機(jī)組膨化罐的鋼絲篩上,密封,打開蒸汽發(fā)生器及空氣壓縮機(jī),待罐內(nèi)溫度(膨化溫度)、壓力達(dá)到膨化所需的設(shè)定參數(shù)且保持一段時(shí)間(停滯時(shí)間),打開泄壓閥,同時(shí)關(guān)閉蒸汽發(fā)生器,打開冷凝水,以達(dá)到設(shè)定溫度(抽空溫度),持續(xù)一定時(shí)間(每20 min進(jìn)行一次排濕處理),當(dāng)達(dá)到干燥終點(diǎn)時(shí)關(guān)閉真空泵,關(guān)閉泄壓閥,同時(shí)打開冷凝水,使溫度降至20～30 ℃,保持3 min,開罐取出香菇產(chǎn)品。將香菇產(chǎn)品進(jìn)行充氮包裝,置于常溫下進(jìn)行保存。

1.2.2 變溫壓差膨化干燥香菇脆片的工藝設(shè)計(jì)

1.2.2.1 單因素設(shè)計(jì) 準(zhǔn)確稱取預(yù)干燥之后的香菇切片50 g,進(jìn)行變溫壓差膨化干燥,以切片厚度、停滯時(shí)間、膨化壓力差、膨化溫度、抽空溫度、抽空時(shí)間為自變量,脆度、硬度、感官評(píng)分為因變量,按以下方法安排單因素實(shí)驗(yàn),確定較優(yōu)的工藝參數(shù)。

停滯時(shí)間對(duì)香菇脆片的影響。新鮮香菇經(jīng)預(yù)處理后,在切片厚度6 mm,膨化溫度80 ℃,膨化壓力差0.1 MPa,抽空溫度80 ℃,抽空時(shí)間60 min條件下進(jìn)行變溫壓差膨化,研究停滯時(shí)間分別為3、6、9、12、15 min時(shí),香菇脆片脆度、硬度、香菇多糖含量及其感官評(píng)分,考察不同停滯時(shí)間對(duì)香菇脆片的影響。

膨化壓力差對(duì)香菇脆片的影響。在研究膨化壓力差對(duì)香菇脆片的影響中,設(shè)置停滯時(shí)間為12 min,切片厚度為6 mm,膨化溫度為80 ℃,抽空溫度為80 ℃,抽空時(shí)間為60 min,研究膨化壓力差為0.1、0.2、0.3 MPa時(shí),香菇脆片脆度、硬度、香菇多糖含量及其感官評(píng)分,考察不同膨化壓力差對(duì)香菇脆片的影響。

膨化溫度對(duì)香菇脆片的影響。變溫壓差膨化條件為切片厚度6 mm,停滯時(shí)間12 min,膨化壓力差0.1 MPa,抽空溫度80 ℃,抽空時(shí)間60 min,研究膨化溫度為70、80、90、100、110 ℃時(shí)對(duì)香菇脆片脆度、硬度、香菇多糖含量以及感官評(píng)分的影響。

抽空溫度對(duì)香菇脆片的影響。在切片厚度6 mm,膨化溫度80 ℃,停滯時(shí)間為12 min,膨化壓力差0.1 MPa,抽空時(shí)間60 min條件下進(jìn)行變溫壓差膨化,研究抽空溫度別為70、75、80、85、90 ℃時(shí),香菇脆片脆度、硬度、香菇多糖含量及其感官評(píng)分,考察不同抽空溫度對(duì)香菇脆片的影響。

抽空時(shí)間對(duì)香菇脆片的影響。在研究抽空時(shí)間對(duì)香菇脆片的影響中,設(shè)置停滯時(shí)間為12 min,切片厚度為6 mm,膨化溫度為80 ℃,膨化壓力差0.1 MPa,抽空溫度為80 ℃,研究抽空時(shí)間為20、40、60、80、100 min時(shí),香菇脆片脆度、硬度、香菇多糖含量及其感官評(píng)分,考察不同抽空時(shí)間對(duì)香菇脆片的影響。

切片厚度對(duì)香菇脆片的影響。變溫壓差膨化條件為停滯時(shí)間12 min,膨化溫度為80 ℃,膨化壓力差0.2 MPa,抽空溫度80 ℃,抽空時(shí)間60 min,研究切片厚度為4、6、8、10、12 mm時(shí)對(duì)香菇脆片脆度、硬度、香菇多糖含量以及感官評(píng)分的影響。

1.2.2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì) 根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果,選取變溫壓差膨化中的三個(gè)因素:切片厚度、停滯時(shí)間、抽空時(shí)間作為三因子自變量,以香菇的脆度、脆度及感官評(píng)價(jià)為應(yīng)變量,進(jìn)行二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合試驗(yàn)設(shè)計(jì),對(duì)變溫壓差膨化干燥香菇脆片的工藝參數(shù)進(jìn)一步優(yōu)化。

1.2.3 質(zhì)構(gòu)測(cè)定 取厚薄大小均勻一致的香菇脆片,采用物性分析儀測(cè)定其脆度和硬度變化。每個(gè)產(chǎn)品重復(fù)10次試驗(yàn),去掉其中的最大值和最小值,取平均值。具體操作步驟為:使用探頭標(biāo)準(zhǔn)為P45探頭(扁圓形);探頭模式為阻力測(cè)試;測(cè)前速度2.0 mm/s;測(cè)試速度0.5 mm/s;返回速度10 mm/s;壓縮比30%;觸發(fā)力為5 g;獲得數(shù)據(jù)速率為500 pps[18-19]。在測(cè)試過程中,香菇脆片的硬度及脆度均以“g”來表征,所得質(zhì)構(gòu)圖中第一個(gè)較明顯的峰值表示產(chǎn)品脆度;最大值表示產(chǎn)品的硬度,數(shù)值越大,說明香菇脆片的硬度越大。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素與水平Table 1 The coded level and corresponding actual values of factor used in response surface analysis

1.2.4 香菇多糖含量測(cè)定 采用苯酚-硫酸法[20]進(jìn)行香菇脆片中多糖含量(干基)的測(cè)定。按式(1)計(jì)算多糖含量

式(1)

式中:m1為從標(biāo)準(zhǔn)曲線查得樣品測(cè)試液中含糖量,mg;V1為樣品定容體積,mL;m2為樣品質(zhì)量,g;V2為比色測(cè)定時(shí)所移取樣品測(cè)定液的體積,mL:N為樣品稀釋倍數(shù);0.9為葡萄糖換算成葡萄糖的校正系數(shù)。

1.2.5 感官評(píng)定 以10位受過專業(yè)訓(xùn)練的感官評(píng)定人員組成評(píng)定小組。以香菇脆片的外形、色澤、香味、口感為感官指標(biāo),對(duì)香菇脆片進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。感官評(píng)定的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)以及各項(xiàng)的權(quán)值如表2所示:

表2 變溫壓差膨化干燥香菇脆片感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation of explosion puffing Lentinus edode chips

1.3 數(shù)據(jù)分析

運(yùn)用Excel及Design-Expert 8.0.6軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 停滯時(shí)間對(duì)香菇脆片品質(zhì)的影響 表3為不同停滯時(shí)間下,香菇脆片的硬度、脆度、香菇多糖含量以及感官評(píng)分,隨著停滯時(shí)間的增加,香菇脆片的脆度與硬度均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)。當(dāng)停滯時(shí)間為9 min時(shí),脆片的硬度與脆度達(dá)到最大,當(dāng)停滯時(shí)間為12 min時(shí),硬度與脆度略有下降,但仍高于其他停滯時(shí)間,結(jié)合不同停滯時(shí)間下香菇多糖含量以及感官評(píng)分表明,當(dāng)停滯時(shí)間為12 min時(shí),香菇脆片的香菇多糖含量達(dá)到最大,其色澤、外形、口感、香氣均呈現(xiàn)較優(yōu)狀態(tài),故選取停滯時(shí)間為12 min。停滯時(shí)間為從膨化罐達(dá)到膨化所需的溫度與壓力開始到物料進(jìn)行膨化所需的時(shí)間,由此可見,停滯時(shí)間的作用主要是使香菇內(nèi)外溫度達(dá)到平衡,在此情況下,使香菇內(nèi)部的水分?jǐn)U散到香菇表面進(jìn)行蒸發(fā),同時(shí)使其內(nèi)部水分均勻分布,進(jìn)一步促進(jìn)香菇膨化,而停滯時(shí)間過短則導(dǎo)致香菇內(nèi)外溫度不平衡,不利于香菇水分的散失和膨化,停滯時(shí)間過長(zhǎng)則會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品表面出現(xiàn)焦糊,影響其感官效果[21]。

表3 停滯時(shí)間對(duì)香菇品質(zhì)的影響Table 3 Effect of residence time on quality of Lentinus edodes chips

表4 膨化壓力差對(duì)香菇脆片品質(zhì)的影響Table 4 Effect of puffing pressure difference on quality of Lentinus edodes chips

2.1.2 膨化壓力差對(duì)香菇脆片品質(zhì)的影響 膨化壓力差是指膨化前膨化罐中的壓力與真空罐中的壓力差值,是變溫壓差膨化的重要參數(shù),其主要作用是通過氣壓的瞬間變化,使香菇中具有一定能量的水分發(fā)生相變,從原來的液相瞬間變?yōu)闅庀?俗稱“閃蒸”,由于香菇內(nèi)部水分的瞬間相變,使香菇內(nèi)部形成均勻的多孔狀結(jié)構(gòu)[22-23]。表5顯示,當(dāng)壓力差為0.1、0.2、0.3 MPa時(shí),香菇的硬度基本無變化,而香菇的脆度在0.2 MPa呈現(xiàn)最大,但由于設(shè)備安全限制,變溫壓差膨化壓力無法選取更多數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行分析,但從節(jié)能角度以及香菇多糖含量、感官評(píng)分中可以看出,膨化壓力差為0.2 MPa具有明顯優(yōu)勢(shì),尤其是其口感,香氣具有較大的變化,故選取變溫壓差膨化香菇脆片的膨化壓力差為0.2 MPa。

表5 不同膨化溫度對(duì)香菇脆片品質(zhì)的影響Table 5 Effect of puffing temperature on quality of Lentinus edodes chips

2.1.3 膨化溫度對(duì)香菇脆片品質(zhì)的影響 由表5可知,在其他條件相同的情況下,隨著膨化溫度的增加,香菇脆片的硬度變化不大,而脆度逐漸降低。不同膨化溫度對(duì)香菇脆片的香菇多糖含量和感官評(píng)分研究表明,隨著膨化溫度的升高,香菇多糖含量及感官評(píng)分都呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì),在90 ℃時(shí),都達(dá)到最大值。當(dāng)膨化溫度高于100 ℃時(shí),由于香菇表面的水分揮發(fā)速度低于香菇內(nèi)部水分?jǐn)U散到香菇表面的速度,香菇表面褐變嚴(yán)重,導(dǎo)致香菇脆片出現(xiàn)焦糊現(xiàn)象,其色澤明顯變黑,口感變差[24-26]。故選擇膨化溫度應(yīng)低于100 ℃,而溫度過低時(shí),香菇內(nèi)部水分?jǐn)U散及膨化度都受到限制,嚴(yán)重影響香菇脆片內(nèi)部的均勻多孔結(jié)構(gòu),綜上所述,變溫壓差膨化香菇脆片過程中最佳膨化溫度為90 ℃。

2.1.4 抽空溫度對(duì)香菇脆片品質(zhì)的影響 抽空溫度是指香菇膨化之后,需要在一定的溫度、壓力之下保持一段時(shí)間,此狀態(tài)下的溫度即為抽空溫度。抽空狀態(tài)下,由于持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng),故其對(duì)于香菇脆片的影響非常明顯。由表6可知,隨著抽空溫度的升高,香菇脆片的硬度呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì),而產(chǎn)品脆度在80 ℃時(shí)發(fā)生突變,脆度呈現(xiàn)急劇上升的狀態(tài),原因可能是在長(zhǎng)時(shí)間的抽空干燥過程中,香菇表面形成一層堅(jiān)硬的外殼。另外,表6顯示,當(dāng)抽空溫度為80 ℃時(shí),香菇脆片的多糖含量?jī)H略低于85 ℃時(shí)的多糖含量,而在感官評(píng)價(jià)過程中發(fā)現(xiàn),抽空時(shí)間為80 ℃時(shí),香菇脆片的香氣最為濃郁,感官評(píng)分則是最高,故選擇抽空溫度為80 ℃。

表6 抽空溫度對(duì)香菇脆片品質(zhì)的影響Table 6 Effect of vacuum temperature on quality of Lentinus edodes chips

2.1.5 抽空時(shí)間對(duì)香菇脆片品質(zhì)的影響 抽空時(shí)間是在香菇變溫壓差膨化干燥之后,在真空狀態(tài)下維持的時(shí)間,此過程主要的作用在真空狀態(tài)下,將香菇內(nèi)部的水分進(jìn)行均勻的轉(zhuǎn)移、蒸發(fā),對(duì)香菇的均勻的多孔狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行固化[27-28],使其保持酥脆的口感。表7顯示,當(dāng)保持其他因素不變的基礎(chǔ)上,隨著抽空時(shí)間的增加,香菇脆片的脆度與硬度先增加后有略微降低,但下降幅度可忽略不計(jì)。當(dāng)抽空時(shí)間為60 min時(shí),香菇脆片的硬度與脆度達(dá)到最大值,之后隨著抽空時(shí)間的增加,脆度與硬度變化不大,結(jié)合表7中香菇多糖的含量以及感官評(píng)分,在60 min時(shí),兩者都達(dá)到其最大值,分別為93.2分、1.8704 mg/g,抽空時(shí)間大于60 min時(shí),香菇的感官評(píng)分與香菇多糖的含量變化基本不大,另外,從節(jié)能的角度分析,確定抽空時(shí)間60 min為變溫壓差膨化香菇脆片的最佳抽空時(shí)間。

表7 抽空時(shí)間對(duì)香菇脆片品質(zhì)的影響Table 7 Effect of vacuum time on quality of Lentinus edodes chips

2.1.6 切片厚度對(duì)香菇脆片品質(zhì)的影響 如表8所示,切片厚度對(duì)香菇脆片的影響較大。切片厚度低于8 mm時(shí),香菇的脆度和感官評(píng)分隨著切片厚度的增加而增加,但脆度的增加比較緩慢,硬度在6 mm時(shí)有一個(gè)較大幅度的增加,究其原因可能是在8 mm以下,抽空時(shí)間滿足香菇水分的轉(zhuǎn)移、蒸發(fā),而6 mm時(shí),香菇表面的硬殼表現(xiàn)較為明顯,是其硬度有略微增加,從感官評(píng)分較低也可發(fā)現(xiàn),其口感略硬,遠(yuǎn)遜于切片厚度為8 mm的香菇脆片。切片厚度高于8 mm時(shí),香菇脆片隨著厚度的增加脆度硬度均有明顯的增加,但其感官評(píng)分與多糖含量呈現(xiàn)顯著下降的趨勢(shì)[29],故選擇切片厚度為8 mm。

表8 切片厚度對(duì)香菇脆片品質(zhì)的影響Table 8 Effect of slice thickness on quality of Lentinus edodes chips

2.2 響應(yīng)面分析法對(duì)變溫壓差膨化干燥香菇脆片工藝進(jìn)行優(yōu)化

根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果,抽空時(shí)間、停滯時(shí)間、切片厚度對(duì)香菇脆片的脆度、硬度、感官評(píng)分影響較大,同時(shí)抽空時(shí)間保持時(shí)間較長(zhǎng),其在氣流膨化整個(gè)過程中占有很大的比例;切片厚度對(duì)于香菇內(nèi)部水分的轉(zhuǎn)移具有很大的影響。以香菇脆度(Y1)、硬度(Y2)、感官評(píng)分(Y3)為響應(yīng)值,采用響應(yīng)面分析法對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。試驗(yàn)結(jié)果如表9所示。

表9 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果Table 9 Experlmental design and results for response surface analysis

2.3 變溫壓差膨化干燥香菇脆片響應(yīng)面分析

運(yùn)用Design-Expert 8.0.6軟件,根據(jù)Central Composite試驗(yàn)設(shè)計(jì),獲得香菇脆片的脆度(Y1)、硬度(Y2)、感官評(píng)價(jià)(Y3)與各因素之間的響應(yīng)面回歸方程如下:

對(duì)香菇脆片的脆度進(jìn)行回歸分析,結(jié)果如表10所示。結(jié)果表明:香菇脆片脆度的響應(yīng)面回歸方程模型極顯著(p<0.01),其失擬度p值為0.099,影響不顯著(p>0.05),R2為0.9186,由此可以說明模型擬合度較好,能較為準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)香菇脆片的脆度。由表10可知,香菇脆片的脆度與抽空時(shí)間、停滯時(shí)間、切片厚度及抽空時(shí)間和切片厚度的交互作用之間具有顯著(p<0.05)的關(guān)系。從各因素的顯著性分析我們發(fā)現(xiàn),抽空時(shí)間對(duì)香菇的脆度影響高度顯著(p<0.001),停滯時(shí)間與切片厚度對(duì)其影響顯著(p<0.05)。另外,抽空時(shí)間與切片厚度的交互作用對(duì)脆度影響極顯著(p<0.01),而停滯時(shí)間與抽空時(shí)間、切片厚度的交互作用影響不顯著(p>0.05),由此可見,在變溫壓差膨化香菇脆片的加工過程中,切片厚度、停滯時(shí)間、抽空時(shí)間及抽空時(shí)間與切片厚度之間的交互作用是香菇脆片脆度的主要影響因素,他們對(duì)香菇脆片的脆度預(yù)測(cè)具有極為重要的影響。表中F值顯示,加工過程中對(duì)脆度的貢獻(xiàn)率順序?yàn)槌榭諘r(shí)間>切片厚度>停滯時(shí)間。圖1表明,抽空時(shí)間的和切片厚度所對(duì)應(yīng)的響應(yīng)曲面坡度陡峭,進(jìn)一步說明抽空時(shí)間和切片厚度的交互作用較顯著。在氣流膨化香菇脆片中,當(dāng)抽空時(shí)間較小(小于60 min)時(shí),香菇脆片的脆度隨切片厚度的增加而減少,原因可能是切片厚度較小時(shí),香菇內(nèi)部的水分從香菇內(nèi)部擴(kuò)散到表面揮發(fā)所需要的距離較短,所需時(shí)間也會(huì)適當(dāng)縮短,伴隨著時(shí)間的增加,厚度較小的脆片水分揮發(fā)過高,使其脆度下降,表現(xiàn)為脆片易碎;當(dāng)抽空時(shí)間增加到一定程度后,可以滿足較厚的香菇水分?jǐn)U散、揮發(fā)時(shí)間,其主要作用即為使香菇表面形成一層較硬的外殼,使其脆度上升。由等高線的變化可看出在抽空時(shí)間56～72 min,切片厚度7～8 mm范圍內(nèi)會(huì)有最佳組合,使香菇脆片的脆度達(dá)到最大值。

表10 變溫壓差膨化香菇脆片脆度回歸與方差分析結(jié)果Table10 Analysis of variance for the fitted regression model for the brittleness of explosion Puffed Lentinus edodes chips

圖1 切片厚度與抽空時(shí)間的交互作用對(duì)香菇脆片脆度的影響Fig.1 Effect of the interaction between slice thickness and vacuum time on the the brittleness of Lentinus edodes chips

從表11可知,香菇脆片硬度的三元二次回歸方程模型的p值為0.0020<0.01,極顯著,其失擬度p值為0.0825,影響不顯著(p>0.05),R2為0.9371,由此可以說明模型擬合度較好,充分說明二次回歸方程能夠較好的解釋變溫壓差膨化香菇脆片中硬度的變化規(guī)律,因此,可用模型來分析、預(yù)測(cè)變溫壓差膨化過程中香菇脆片的脆度變化。表11顯示,抽空時(shí)間、停滯時(shí)間對(duì)香菇脆片的硬度影響顯著(p<0.05),而切片厚度對(duì)香菇脆片的硬度影響不顯著(p>0.05),抽空時(shí)間與切片厚度的交互作用對(duì)香菇脆片的硬度影響高度顯著(p<0.001),由此發(fā)現(xiàn),抽空時(shí)間是香菇脆片硬度的主要影響因素,結(jié)合圖2所示,當(dāng)切片厚度較小時(shí),隨著抽空時(shí)間的增加,香菇脆片的硬度基本不變,說明我們?cè)O(shè)置的抽空時(shí)間可以滿足薄香菇的抽空要求,滿足條件之后,抽空時(shí)間對(duì)香菇脆片的硬度無影響,故當(dāng)切片厚度較小時(shí),從節(jié)能角度分析,應(yīng)選擇抽空時(shí)間較短的組合;當(dāng)切片厚度較大時(shí),隨著抽空時(shí)間的增加,香菇脆片的硬度逐漸增加,此過程與脆度的變化一致,原因也應(yīng)是香菇內(nèi)部的水分?jǐn)U散與揮發(fā)需要一定的時(shí)間,故厚度較大的香菇應(yīng)選擇抽空時(shí)間較長(zhǎng)的組合。從F值大小,我們可以得到影響變溫壓差膨化香菇脆片硬度的影響因素的重要程度為:抽空時(shí)間>切片厚度>停滯時(shí)間。由等高線圖變化可看出在抽空時(shí)間56～72 min,停滯時(shí)間12～13 min范圍內(nèi)會(huì)有最佳組合,使香菇脆片的硬度達(dá)到最大值。

表11 變溫壓差膨化香菇脆片硬度回歸與方差分析結(jié)果Table 11 Analysis of variance for the fitted regression model for the hardness of explosion Puffed Lentinus edodes chips

圖2 切片厚度與抽空時(shí)間的交互作用對(duì)香菇脆片硬度的影響Fig.2 Effect of the interaction between slice thickness and vacuum time on the the hardness of Lentinus edodes chips

從表12可知,香菇脆片感官評(píng)分的響應(yīng)面回歸方程模型極顯著(p<0.01),其失擬度p值為0.067,影響不顯著(p>0.05),R2為0.9060,由此可以說明模型擬合度較好,模型在對(duì)香菇脆片感官評(píng)分的分析、預(yù)估中具有較高的可信度。從各因素的顯著性分析我們發(fā)現(xiàn),抽空時(shí)間對(duì)香菇的感官評(píng)分影響高度顯著(p<0.001),切片厚度對(duì)香菇影響顯著(p<0.05),而停滯時(shí)間對(duì)其影響不顯著(p>0.05);同時(shí)從它們的交互作用分析中,可以看出抽空時(shí)間與切片厚度對(duì)其影響極顯著(p<0.01),因此,可以使用抽空時(shí)間、切片厚度及其交互作用對(duì)香菇脆片的感官評(píng)分進(jìn)行準(zhǔn)確的分析判斷。同時(shí)結(jié)合香菇脆片的脆度、硬度的三元二次回歸分析,抽空時(shí)間、切片厚度及其交互作用是香菇脆片加工中的極其重要的關(guān)鍵因素,對(duì)香菇脆片的各響應(yīng)值都具有顯著影響,對(duì)整個(gè)香菇脆片的分析、預(yù)估具有較為重要的科學(xué)指導(dǎo)。從圖3中分析可知,抽空時(shí)間的變化曲線比切片厚度的變化曲面陡峭,說明氣流膨化過程中,抽空時(shí)間比切片厚度對(duì)香菇脆片的感官評(píng)分影響更為顯著。當(dāng)切片厚度小于7 mm時(shí),隨著抽空時(shí)間的增加,香菇脆片的感官評(píng)分逐漸下降,當(dāng)切片厚度大于8 mm時(shí),隨著抽空時(shí)間的增加,感官評(píng)分逐漸增加,究其原因,與在其過程中脆度、硬度的變化息息相關(guān),加工過程中由于這兩項(xiàng)指標(biāo)的變化,對(duì)于口感,質(zhì)地都有一定的影響,使其感官評(píng)分偏低。另外從F值分析中也可看出抽空時(shí)間對(duì)模型的貢獻(xiàn)度最大,切片厚度次之,停滯時(shí)間最小。

表12 變溫壓差膨化香菇脆片感官評(píng)分回歸與方差分析Table 12 Analysis of variance for the fitted regression model for the sensory score of explosion Puffed Lentinus edodes chips

圖3 切片厚度與抽空時(shí)間的交互作用對(duì)香菇脆片感官評(píng)分的影響Fig.3 Effect of the interaction between slice thickness and vacuum time on the the sensory score of Lentinus edodes chips

2.4 最佳工藝條件的確定及驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果

變溫壓差膨化香菇脆片工藝研究的響應(yīng)面分析表明,適宜的切片厚度、抽空時(shí)間、停滯時(shí)間對(duì)香菇脆片的脆度、硬度、感官評(píng)分具有很大的影響。最優(yōu)結(jié)果需要感官評(píng)分趨于最大值,脆片與硬度趨于中間值,并從三種響應(yīng)值的重要程度分析,賦予脆度、硬度、感官評(píng)分的權(quán)重分別為4∶3∶3,結(jié)合Design-Expert 8.0.6分析得出最佳工藝參數(shù)為抽空時(shí)間為68.20 min,停滯時(shí)間為12.16 min,切片厚度為7.09 mm,在此條件下得到變溫壓差膨化干燥香菇脆片的預(yù)測(cè)值為脆度905.07 g,硬度1851.63 g,感官評(píng)分98.20分。

為進(jìn)一步驗(yàn)證模型預(yù)估的可靠性,結(jié)合實(shí)際情況,將工藝參數(shù)修訂為抽空時(shí)間68 min、停滯時(shí)間12 min、切片厚度7 mm,在此情況下,對(duì)香菇脆片的進(jìn)行驗(yàn)證,進(jìn)行3次平行實(shí)驗(yàn),所得變溫壓差膨化香菇脆片的最終結(jié)果為脆度814.73±19.80 g,硬度1962.76±33.55 g,感官評(píng)分97.10±2.40分。實(shí)際值與模型預(yù)估值極為接近,說明回歸方程能較為準(zhǔn)確的反應(yīng)香菇脆片的變溫壓差膨化工藝,具有很強(qiáng)的參考價(jià)值。

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)主要研究變溫壓差膨化干燥香菇脆片中的停滯時(shí)間、膨化壓力差、膨化溫度、抽空時(shí)間、抽空溫度、切片厚度對(duì)香菇脆度、硬度、感官評(píng)價(jià)、香菇多糖的影響,通過單因素及響應(yīng)面分析,并對(duì)其可靠性進(jìn)行驗(yàn)證,確定了變溫壓差膨化干燥香菇脆片的最佳工藝參數(shù)為停滯時(shí)間12 min、膨化壓力差0.2 MPa、膨化溫度90 ℃、抽空時(shí)間68 min、抽空溫度80 ℃、切片厚度7 mm。在此最佳工藝條件下進(jìn)行驗(yàn)證得到變溫壓差膨化干燥香菇脆片的脆度814.73±19.80 g,硬度1962.76±33.55 g,感官評(píng)分97.10±2.40,與預(yù)測(cè)值極為接近。使用變溫壓差膨化所制作的香菇脆片,對(duì)香菇的營(yíng)養(yǎng)、色澤、酥脆性都有一定的提高,不僅為香菇脆片的加工提供了新型的生產(chǎn)工藝,同時(shí)為香菇脆片的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供具有指導(dǎo)意義的理論和技術(shù)支持。