賴譜富 湯葆莎 李怡彬 吳 俐 翁敏劼 陳君琛
(福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究所/福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究中心/國(guó)家食用菌加工技術(shù)研發(fā)分中心,福建 福州 350003)
海鮮菇(Hypsizygus marmoreus)又名蟹味菇、真姬菇,富含蛋白質(zhì)、黃酮、多糖、酚類以及微量元素等成分,具有抗氧化、消炎、抗腫瘤、降血脂、調(diào)節(jié)免疫等功效[1-3]。鮮食海鮮菇的含水量高達(dá)85%以上,其呼吸強(qiáng)度高,貯藏保鮮難度大。干燥保存具有貯藏期長(zhǎng)、便于流通等優(yōu)點(diǎn),是目前食用菌的常用保存方式[4]。食用菌在干燥過程中存在營(yíng)養(yǎng)及風(fēng)味成分變化等問題,且不同干燥方式對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)影響程度也不同[5-6]。唐秋實(shí)等[7]研究發(fā)現(xiàn)不同干燥工藝對(duì)杏鮑菇品質(zhì)和揮發(fā)性風(fēng)味成分有顯著影響;李亞歡等[8]研究發(fā)現(xiàn)冷凍干燥的銀耳質(zhì)構(gòu)品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)成分最佳,其次是真空干燥,熱風(fēng)干燥的銀耳品質(zhì)最差;石芳等[9]研究發(fā)現(xiàn)真空冷凍干燥能更好地保持松茸的色澤,微波真空干燥可較好地保留鮮松茸的風(fēng)味物質(zhì);黃勁松等[10]研究發(fā)現(xiàn)真空冷凍干燥比熱風(fēng)干燥能更好地保留雙孢蘑菇的營(yíng)養(yǎng)成分;蘇倩倩等[11]研究發(fā)現(xiàn)熱風(fēng)-微波真空聯(lián)合干燥處理可提高香菇品質(zhì)以及控制甲醛含量。
當(dāng)前農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)常用的方法主要有聚類分析法、主成分分析法、模糊矩陣法等,但上述評(píng)價(jià)方法均不能全面地分析各方面品質(zhì)?;疑P(guān)聯(lián)分析是一種針對(duì)灰色系統(tǒng)來決定因素主次及其關(guān)聯(lián)程度的評(píng)價(jià)方法,因其具有評(píng)價(jià)全面、合理、計(jì)算簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì),已廣泛應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)評(píng)價(jià)[12]。目前,關(guān)于海鮮菇的干燥研究主要是熱風(fēng)干燥[13],尚鮮見不同干燥方式對(duì)海鮮菇營(yíng)養(yǎng)及品質(zhì)性狀的系統(tǒng)對(duì)比研究。本研究采用加熱凍干、不加熱凍干、熱泵干燥、熱風(fēng)干燥4 種常用干燥方式對(duì)海鮮菇進(jìn)行干燥處理,采用灰色關(guān)聯(lián)度分析法比較不同干燥方式對(duì)其營(yíng)養(yǎng)成分、功能成分、色差、質(zhì)構(gòu)及微觀結(jié)構(gòu)的影響,以期獲得較佳的干燥方式,為海鮮菇的進(jìn)一步加工利用提供理論依據(jù)。
海鮮菇系正常生長(zhǎng)110~120 d 后采收,達(dá)到商品要求(含水率88.2%),由福建省同興菌業(yè)有限責(zé)任公司提供。
氯化鈉、檸檬酸、蔗糖、硝酸、考馬斯亮藍(lán)G250 等均為分析純,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。
ZWH-KFX-BT12 熱泵烘干機(jī)、XF-5DWLD2 超低溫冰柜型,福建雪豐制冷設(shè)備有限公司;101A 型恒溫鼓風(fēng)干燥箱,上海市實(shí)驗(yàn)儀器總廠;SCIENTZ-30ND 冷凍干燥機(jī),浙江寧波新芝凍干設(shè)備股份有限公司;103高速中藥粉碎機(jī),浙江瑞安市永歷制藥機(jī)械有限公司;L-8800 型氨基酸自動(dòng)分析儀,日本日立高新技術(shù)公司;TA.XT Express 質(zhì)構(gòu)儀,英國(guó)Stable Micro Systems公司;NS810 分光測(cè)色儀,深圳市三恩時(shí)科技有限公司;AMARA-KYKY-1000B 掃描電鏡,中國(guó)科學(xué)院科學(xué)儀器廠;IB-5 離子濺射儀,日本EIKO 公司。
1.3.1 樣品處理 將新鮮海鮮菇洗凈,去除表面雜質(zhì),各稱取4 份,每份3 kg,分別進(jìn)行熱風(fēng)干燥、熱泵干燥、真空冷凍干燥。
熱風(fēng)干燥:新鮮海鮮菇均勻鋪散在干燥箱擱板上,設(shè)置溫度60℃,干燥至水分含量5.3%左右。
熱泵干燥:新鮮海鮮菇均勻鋪散在干燥箱擱板上,設(shè)置溫度50℃,干燥至水分含量5.3%左右。
真空冷凍干燥:新鮮海鮮菇均勻鋪散在托盤上,置于-40℃冰箱預(yù)凍12 h,然后放入真空冷凍干燥機(jī)中干燥。真空冷凍干燥分加熱凍干和不加熱凍干2 種方式,其中不加熱凍干即擱板不進(jìn)行輔助加熱的真空冷凍干燥,加熱凍干即在真空冷凍干燥過程中設(shè)置如下擱板溫度進(jìn)行輔助加熱:第一階段設(shè)置擱板溫度-10℃加熱2 h,第二階段設(shè)置擱板溫度30℃加熱8 h,第三階段設(shè)置擱板溫度60℃加熱至水分含量5.3%左右。
1.3.2 營(yíng)養(yǎng)活性成分指標(biāo)測(cè)定
水分含量按GB 5009.3-2016[14]中的直接干燥法測(cè)定。
蛋白質(zhì)含量按GB 5009.5-2016[15]中的凱氏定氮法測(cè)定。氨基酸含量按GB 5009.124-2016[16]測(cè)定。
還原糖含量按GB 5009.7-2016[17]中的直接滴定法測(cè)定。脂肪含量按GB 5009.6-2016[18]中的索氏抽提法測(cè)定?;曳趾堪碐B 5009.4-2016[19]測(cè)定。
粗纖維含量按GB/T 5009.10-2003[20]測(cè)定。
粗多糖含量按SN/T 4260-2015[21]測(cè)定。
總黃酮含量采用蘆丁比色法測(cè)定[22]。
總多酚含量采用酒石酸亞鐵比色法測(cè)定[23]。
1.3.3 色差值測(cè)定 通過測(cè)色儀測(cè)定不同干燥方式下海鮮菇的色澤變化,采用L*、a*、b*值表示色澤,其中L*值為明度指數(shù),反映白度和亮度的綜合值;a*、b*值為彩度指數(shù),正a*值表示偏紅,負(fù)a*值表示偏綠,正b*值表示偏黃,負(fù)b*值表示偏藍(lán)[24]。每個(gè)樣品進(jìn)行8 次平行測(cè)定,每個(gè)樣品測(cè)菇帽、中間段及菇腳3 個(gè)位置,取平均值。ΔE為總色差值,表示干燥后樣品與對(duì)照間的顏色差值;BI(browing index)為褐變指數(shù)。
式中,L0、a0、b0分別表示新鮮海鮮菇的白度值、紅綠值和藍(lán)黃值;L*、a*、b*分別表示干燥后海鮮菇的白度值、紅綠值和藍(lán)黃值;x =(a*+1.750×L*)/(5.645×L*+a*-3.012×b*)。
1.3.4 質(zhì)構(gòu)測(cè)定 用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定樣品的硬度、咀嚼度。選擇A/MORS 探頭,設(shè)定測(cè)定參數(shù)為觸發(fā)力15 g,測(cè)前速度2 mm·s-1,測(cè)中速度1 mm·s-1,測(cè)后速度10 mm·s-1。每種干燥方式取15 個(gè)樣品進(jìn)行重復(fù)測(cè)定,每個(gè)樣品測(cè)菇帽、中間段及菇腳3 個(gè)位置,結(jié)果取平均值。
1.3.5 微觀結(jié)構(gòu)觀察 取不同干燥方式的海鮮菇,用刀片將其切成合適大小,取其橫截面分別裝盤處理并固定在樣品臺(tái)上,經(jīng)離子濺射儀2 次噴金鍍膜后,置于掃描電子顯微鏡下觀察顯微結(jié)構(gòu)。
1.3.6 綜合評(píng)價(jià) 采用變異系數(shù)法確定蛋白質(zhì)、還原糖、脂肪、粗灰分、粗纖維、總黃酮、總多酚、粗多糖、氨基酸、色差值△E、褐變指數(shù)BI、硬度、咀嚼度等13 個(gè)指標(biāo)的影響因子權(quán)重,再參照文獻(xiàn)[25]進(jìn)行的灰色關(guān)聯(lián)分析,通過數(shù)據(jù)無量綱化、參考序列與比較序列間絕對(duì)差值的計(jì)算,以及灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)計(jì)算加權(quán)關(guān)聯(lián)度進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),將加權(quán)關(guān)聯(lián)結(jié)果作為最終綜合評(píng)價(jià)參照依據(jù)。
采用統(tǒng)計(jì)分析軟件SPSS 22.0 對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析,采用Duncan’s 法進(jìn)行多重比較,顯著性水平P<0.05。
果蔬細(xì)胞由于細(xì)胞膜滲透壓變化及相關(guān)酶作用,其蛋白質(zhì)、淀粉及糖類物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)成分在干燥過程中會(huì)分解成小分子物質(zhì),從而引起相關(guān)成分含量的變化[26]。由表1 可知,不同干燥處理對(duì)海鮮菇蛋白質(zhì)、還原糖、脂肪、灰分、粗纖維含量的影響均不顯著,其含量分別達(dá)19.10%、1.70%、2.60%、6.70%、6.10%以上,表明海鮮菇是一種高蛋白、低脂肪菌類。
表1 不同干燥方式對(duì)海鮮菇主要營(yíng)養(yǎng)成分的影響Table 1 Effects of different drying methods on the nutritional composition of Hypsizygus marmoreus /%
由表2 可知,不加熱凍干海鮮菇的總多酚、粗多糖顯著高于加熱凍干、熱泵干燥和熱風(fēng)干燥樣品,加熱凍干及熱泵干燥海鮮菇的總黃酮含量較高。可見干燥方式對(duì)干制海鮮菇活性成分含量具有一定的影響。
表2 不同干燥方式對(duì)海鮮菇主要活性成分的影響Table 2 Effects of different drying methods on the active composition of Hypsizygus marmoreus /%
氨基酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本組成單位,也是人體必需的重要營(yíng)養(yǎng)元素[27]。由表3 可知,不同干燥處理海鮮菇氨基酸總量(total amino acid,TAA)、必需氨基酸(essential amino acid,EAA)總量、非必需氨基酸(nonessential amino acids,NEAA)總量差異均不顯著;4 種干燥方式海鮮菇均含有17 種氨基酸(色氨酸未檢測(cè)),主要的氨基酸成分均為蛋氨酸、谷氨酸、天冬氨酸。不加熱凍干、加熱凍干、熱泵干燥和熱風(fēng)干燥處理海鮮菇的谷氨酸、天冬氨酸、精氨酸、組氨酸、脯氨酸、甘氨酸、丙氨酸7 種鮮味氨基酸[28]總量分別達(dá)6.40%、6.37%、7.26%、7.11%,分別占氨基酸總量的45.65%、44.89%、47.54%、47.18%。研究表明,鮮味氨基酸的組成及含量決定了樣品的鮮美可口程度[29],海鮮菇也因此得名,這與王麗等[30]的研究結(jié)果一致。不同干燥處理海鮮菇必需氨基酸總量與氨基酸總量之比(EAA/TAA)分別為0.46、0.46、0.44、0.45,必需氨基酸總量與非必需氨基酸總量之比(EAA/NEAA)均大于0.7。均符合世界糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織提出的參考蛋白質(zhì)模式[31],是優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)的良好來源??梢姾ur菇可作為人類膳食“一葷一素一菇”的主要品種。
表3 不同干燥方式對(duì)海鮮菇氨基酸組成的影響Table 3 Effects of different drying methods on the aminoacid composition of Hypsizygus marmoreus
色澤是影響產(chǎn)品消費(fèi)者接受度和市場(chǎng)價(jià)值度的重要品質(zhì)屬性之一[32]。由表4 可知,熱泵干燥和熱風(fēng)干燥海鮮菇L*、a*、△E值及BI 與凍干干燥均存在顯著差異,且加熱凍干與不加熱凍干2 種凍干處理之間海鮮菇L*、a*、△E值及BI 均無顯著差異。熱風(fēng)干燥海鮮菇a*、b*、△E值及BI 明顯高于凍干和熱泵干燥,在彩度上更接近紅色和黃色,凍干海鮮菇L*值顯著高于熱泵干燥和熱風(fēng)干燥,凍干海鮮菇色度與新鮮海鮮菇色澤更接近。
表4 不同干燥方式海鮮菇的色澤指標(biāo)Table 4 Color indices of Hypsizygus marmoreusby different drying methods
由表5 可知,熱泵干燥、熱風(fēng)干燥海鮮菇的硬度、咀嚼度與凍干處理存在顯著差異(P<0.05),不加熱凍干、加熱凍干2 種凍干處理海鮮菇同一部位的硬度、咀嚼度均無顯著差異(P>0.05)。熱風(fēng)干燥海鮮菇硬度、咀嚼度均最大,凍干處理海鮮菇硬度、咀嚼度較小。
表5 不同干燥方式海鮮菇的質(zhì)構(gòu)特性Table 5 Texture properties of Hypsizygus marmoreus by different drying methods
由圖1 可知,不加熱凍干海鮮菇橫截面空隙很大,組織蓬松,呈現(xiàn)出均勻的疏松多孔蜂窩狀結(jié)構(gòu);加熱凍干海鮮菇橫截面組織結(jié)構(gòu)疏松、多孔,空隙較大,局部有輕微的塌陷現(xiàn)象;熱泵干燥海鮮菇橫截面組織松散,有一點(diǎn)空隙;熱風(fēng)干燥海鮮菇橫截面結(jié)構(gòu)致密,組織萎縮變形嚴(yán)重。
2.7.1 各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重分析 為了避免等權(quán)分配的不客觀性及消除各指標(biāo)的量綱差異,利用變異系數(shù)法確定海鮮菇干品13 個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的不同權(quán)重。第i項(xiàng)變異系數(shù)CVi=第i項(xiàng)變異系數(shù)/第i項(xiàng)算術(shù)平均數(shù),權(quán)重Wi=第i項(xiàng)變異系數(shù)/總變異系數(shù)。
各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重分析如表6 所示,蛋白質(zhì)、還原糖、脂肪、灰分、粗纖維、總黃酮、總多酚、粗多糖、氨基酸、ΔE 值、BI、硬度、咀嚼度賦予的權(quán)重分別為0.5%、1.7%、1.1%、0.8%、1.6%、5.9%、3.3%、5.8%、1.3%、22.7%、27.4%、13.8%和14.1%。
表6 各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重分析Table 6 Weights of various indicators used in comprehensive evaluation of Hypsizygus marmoreus
2.7.2 無量綱化處理 根據(jù)各指標(biāo)數(shù)據(jù)構(gòu)造參考數(shù)列R0。為了避免各量綱的指數(shù)差異,按灰色系統(tǒng)理論方法統(tǒng)一對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理:其中,i=1,2,3,4……13,n=1,2,3,4,結(jié)果見表7。
2.7.3 灰色關(guān)聯(lián)分析 根據(jù)表7 數(shù)據(jù)及Δn(i) =|R0(i)-Rn(i) |求出參考數(shù)列R0與比較數(shù)列Ri各對(duì)應(yīng)點(diǎn)的絕對(duì)差值,結(jié)果如表8 所示。最大差值Δn(i)max=6.386,最小差值Δn(i)min=0.000,關(guān)聯(lián)系數(shù)ξn(i)=[Δn(i)min+0.5Δn(i)max]/[Δn(i)min+0.5Δn(i)max],關(guān)聯(lián)度結(jié)果如表9、表10 所示。
表7 無量綱化結(jié)果Table 7 Results of nondimensionalization
表8 參考序列與比較序列間的絕對(duì)差值Table 8 Absolute value between reference sequence and comparative sequence
表9 參考序列與比較序列的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)Table 9 Grey relational coefficients between reference sequence and comparative sequence
表10 加權(quán)關(guān)聯(lián)度計(jì)算結(jié)果Table 10 Results of weighted incidence degree
根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)分析原則,關(guān)聯(lián)度越大表示比較序列與參考序列越接近。4 種干燥方式下海鮮菇的加權(quán)關(guān)聯(lián)度由大到小排序?yàn)?不加熱凍干>加熱凍干>熱泵干燥>熱風(fēng)干燥,不加熱凍干與加熱凍干之間的加權(quán)關(guān)聯(lián)度差異不顯著,但與熱泵干燥、熱風(fēng)干燥差異性顯著,說明不加熱凍干與加熱凍干對(duì)海鮮菇品質(zhì)的影響不顯著,且不加熱凍干與加熱凍干2 種凍干處理海鮮菇品質(zhì)明顯優(yōu)于熱泵干燥、熱風(fēng)干燥,同時(shí)加熱凍干比不加熱凍干在耗時(shí)、耗能明顯更有優(yōu)勢(shì),所以選擇加熱凍干作為海鮮菇較合適的備選干燥工藝。
研究表明,干燥方式及工藝參數(shù)決定了植物干燥脫水而造成的組織細(xì)胞收縮范圍及內(nèi)部破壞程度[33]。樣品品質(zhì)會(huì)受干燥過程中溫度、真空度等因素的影響,高溫條件下樣品成分發(fā)生化學(xué)或物理變化,色澤和質(zhì)構(gòu)上也發(fā)生相應(yīng)變化,而低溫條件下各種化學(xué)反應(yīng)速率降低,真空條件則因無氧可抑制相關(guān)的氧化反應(yīng)。本研究比較了不加熱凍干、加熱凍干、熱泵干燥、熱風(fēng)干燥4 種干燥方式對(duì)海鮮菇質(zhì)構(gòu)、色澤等物性品質(zhì)特性的影響。
物料干燥過程中影響硬度的主要因素是干燥過程中的水分遷移速率。水分在干燥過程中迅速去除,物料形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),造成組織纖維收縮。熱風(fēng)干燥時(shí)海鮮菇物料表面水分蒸發(fā)速度大于內(nèi)部水分轉(zhuǎn)移速度,表面形成一層干硬膜使海鮮菇樣品硬度較大[8];海鮮菇熱泵干燥過程中,在熱膨化的作用下產(chǎn)品內(nèi)部的孔道擴(kuò)充,質(zhì)地更加酥脆;海鮮菇在凍干過程中因其細(xì)胞間冰晶的直接升華,組織結(jié)構(gòu)較為完整,收縮率小且孔徑多,因而硬度較?。贿@與高琦等[25]研究不同干燥方式對(duì)蕪菁脆片的結(jié)果一致。
物料在干燥過程中隨著水分的遷移,產(chǎn)生毛細(xì)管收縮、細(xì)胞破碎等現(xiàn)象,進(jìn)而導(dǎo)致組織結(jié)構(gòu)塌陷。Krokida 等[34]研究了香蕉、胡蘿卜、馬鈴薯和蘋果容積密度及孔隙率在不同干燥方式下的差異,發(fā)現(xiàn)真空冷凍干燥物料容積密度最低、孔隙率最高;陳鑫[35]用掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)松茸姬組織結(jié)構(gòu)在熱風(fēng)干燥、真空干燥后均發(fā)生了明顯的皺縮和塌陷,真空冷凍干燥能保持松茸姬良好的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),與本研究關(guān)于不同干燥方式對(duì)海鮮菇微觀結(jié)構(gòu)的影響結(jié)果基本一致。
從色澤來看,4 種干燥方式干燥的海鮮菇均有發(fā)生一定程度的褐變,這與Krokida 等[36]的研究結(jié)論一致;凍干海鮮菇L*值顯著高于熱泵干燥和熱風(fēng)干燥,凍干海鮮菇色度與新鮮海鮮菇色澤更接近,表明凍干方式能更好地保持海鮮菇原本顏色,這可能是因?yàn)檎婵諚l件下酶鈍化而使樣品不易發(fā)生美拉德反應(yīng),能較好地保持樣品原有的色澤[37]。
干燥方式對(duì)干制產(chǎn)品的功能成分具有一定的影響。不加熱凍干海鮮菇的總多酚、粗多糖顯著高于加熱凍干、熱泵干燥、熱風(fēng)干燥,這可能是因?yàn)椴患訜醿龈蛇^程中由于隔絕氧氣減緩了海鮮菇中多酚、糖類物質(zhì)生化反應(yīng)的發(fā)生,減少了多酚、糖類物質(zhì)的消耗,這與韓姝葶等[38]的研究結(jié)果一致,即鐵皮石斛中的多糖類物質(zhì)在真空冷凍干燥下可較好地保存。研究表明,果蔬在干燥過程中黃酮類化合物會(huì)累積,熱處理能使組織細(xì)胞中的黃酮類物質(zhì)釋放出來,但也會(huì)使氧化酚類物質(zhì)的多酚氧化酶失活[39];另外,熱處理可促進(jìn)海鮮菇細(xì)胞破碎和共價(jià)鍵斷裂而使黃酮類物質(zhì)更多溶出,但當(dāng)干燥溫度升高至60℃(熱風(fēng)干燥溫度),過高的溫度使釋放出的黃酮發(fā)生了分解反應(yīng),所以加熱凍干及熱泵干燥海鮮菇的總黃酮含量較高,這和宋慧慧等[40]的研究結(jié)果一致。
本研究結(jié)果表明,海鮮菇中蛋白質(zhì)、氨基酸、還原糖、脂肪、灰分、粗纖維等營(yíng)養(yǎng)成分受干燥方式的影響較??;不加熱凍干可以更好地保留海鮮菇中的多糖和多酚等功能成分;熱泵干燥可以更好地保留總黃酮成分;加熱凍干、不加熱凍干可以更好地保持色澤,使海鮮菇具有良好的質(zhì)構(gòu)及更加疏松的組織結(jié)構(gòu);利用灰色關(guān)聯(lián)分析法對(duì)其營(yíng)養(yǎng)成分、功能成分、色澤、質(zhì)構(gòu)及微觀結(jié)構(gòu)等多項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行綜合分析,結(jié)果顯示不加熱凍干與加熱凍干的加權(quán)關(guān)聯(lián)度明顯高于熱泵干燥、熱風(fēng)干燥,且兩者之間加權(quán)關(guān)聯(lián)度相差較小。綜上,加熱凍干是海鮮菇較合適的干燥方式。