不同干燥方式对草菇切片品质的影响

刘含龙,万金庆,2,3*，杨帆，张毅，高欣月，童年

1(上海海洋大学 食品学院，上海，201306)2(上海水产品加工及贮藏工程技术研究中心，上海，201306) 3(农业部水产品贮藏保鲜质量安全风险评估实验室(上海)，上海，201306)4(安徽宜康高新农业科技有限公司，安徽 六安，237200)

草菇是热带和亚热带地区种植最广泛的蘑菇之一，属于高温性菇类。我国的草菇产量居世界之首。草菇味道鲜美，口感细腻，营养丰富，含有丰富的蛋白质和氨基酸[1]。草菇中VC含量也十分丰富[2]，每100 g草菇干子实体中VC的含量约为206 mg，它能够促进人体的新陈代谢，并且可以与某些重金属离子结合，起到解毒的重要作用。草菇的一些核酸类物质能够抗病毒，抗肿瘤，降低胆固醇，増强免疫力等功能[3]。但是草菇采后不易保存，在高温下易开伞腐败，低温下极易发生自溶。王富民等[4]等发现草菇在0～5 ℃下贮藏0.5 d就会液化，15～20 ℃是草菇的最佳贮藏温度，但是贮藏时间过短，仍不能实现长途运输。食用菌的腐败变质大都是以水为介质发生反应的，所以干制产品可以在一定程度上缓解腐败变质问题。

目前的干燥技术有热风干燥，真空冷冻干燥，微波干燥[5]，真空干燥，太阳能干燥[6]和冰温真空干燥等。真空冷冻干燥后的干制品营养成分损失率低，所以在食品工业中得到了广泛应用，但是由于其能耗高，成本高限制了其发展。邓加聪等[7]、JAMAL等[8]利用真空冷冻干燥技术制备牛肝菌、香菇干制品时发现产品的营养物质含量均高于其他组，但是干燥成本高。唐秋实等[9]研究不同干燥工艺对杏鲍菇的影响表明，真空冷冻干燥能够较好保持产品的色泽以及总酚、总糖等营养成分，但经济方面造价高。冰温真空干燥最早由山根昭美博士提出，是根据冰温贮藏技术和冷冻干燥技术的特点设计而成的新型干燥技术，冰温干燥是指将物料温度维持在冰温带内进行干燥，此时物料的细胞和蛋白质仍维持活性状态并且未被冻结[10]。贺红霞等[11]将冰温干燥技术应用于新鲜草莓时发现，冰温干燥后的草莓片具有营养物质流失率低、复水性高和能耗低等优点，也有研究者发现，采用冰温干燥技术制备苹果片[12]和蓝莓干[13]时也能使产品保持高复水性、营养成分流失率低等特点。

冰温干燥在水果和蔬菜上的应用较为常见，但在食用菌上的应用鲜有报道。本研究分别采用热风干燥、真空干燥、真空冷冻干燥、冰温真空干燥对草菇片进行干燥，研究不同干燥方式对草菇片物理特性、微观结构、营养成分、游离氨基酸、5′-核苷酸和挥发性成分的影响，以期为冰温干燥技术在草菇上的开发利用提供一定的科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

草菇，采购于上海范顺食用菌生产基地。

95%乙醇、HCl、浓H2SO4、NaOH、Na2CO3、Al(NO3)3、NaNO2、没食子酸、福林-酚、磺基水杨酸试剂等均为分析纯，国药集团。

1.2 仪器与设备

冰温真空干燥机[9]，本实验室自行研制，如图1所示；BPZ-系列真空干燥机，上海一恒科学仪器有限公司；BOC EDWARDS 真空冷冻干燥机，世友创业科技有限公司；DHG-9240A电热鼓风干燥箱，上海一恒科学仪器有限公司；Agilent-34972A温度采集仪，美国安捷伦公司；CHROMA METER CR-400型色彩色差计，日本柯尼卡美能达公司；GL-12A 型高速冷冻离心机，湖南湘仪实验室仪器开发有限公司；HH-4 型电子恒温水浴锅，常州金坛良友仪器有限公司；EX124电子分析天平，上海泰坦科技股份有限公司；雷磁PHS-3C PH计，上海仪电科学仪器股份有限公司；TA-XT2i型质构分析仪，英国STABLE MI-CROSYSTEMS公司；L-8800氨基酸自动分析仪，日本日立公司；DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器，巩义市予华仪器有限责任公司；HITACHI S-3400 N Ⅱ型扫描电子显微镜，苏州佐藤仪器有限公司；Waters 2659型高效液相色谱仪，沃特世公司。

1-冷阱制冷机组；2-真空压力变送器；3-手阀；4-放气阀；5-电动蝶阀；6-止油阀；7-真空泵；8-漏气阀；9-物料；10-托盘；11-电加热板；12-重量传感器；13-真空箱；14-排水阀；15-冷阱图1 冰温干燥装置Fig.1 Controlled freezing-point dried device

1.3 样品处理方法

草菇从基地采摘后，带回实验室。选取大小一致，无机械损伤的草菇子实体，清洗干净，取草菇底部直径均匀处，切成直径为2.5 cm，厚度为0.5 cm的草菇片。分为4组，每组(300±5) g。按照表1参数设置，分别进行干燥，达到目标含水率，停止干燥。

表1 不同干燥方式的参数设置Table 1 Parameter settings of different drying methods

1.4 指标的测定

1.4.1 复水比

用蒸馏水浸泡充分吸水后，捞出沥干，按公式(1)计算，每组样品至少重复3次，取平均值。

(1)

式中：R，复水比；m1，复水前草菇片质量,g；m2，复水后草菇片质量,g。

1.4.2 草菇的冰点

将温度采集仪的T型热电偶插入到草菇片的中心部位，取3组平行，放置在-18 ℃的冰箱中进行冷冻，每10秒记录1次温度，直到冻结结束，绘制冻结曲线，温度先下降后平稳的拐点即为冰点。

1.4.3 质构

参考李娜[14]的方法略作修改。干燥后的草菇片放置在质构仪P/2探头下，以草菇片的中心部位正对探头进行质构测定。参数设置为：探头直径为2 mm，下压距离5 mm，惯入力5 g，测定前速率为2 mm/s，检测中速度为2 mm/s，检测后速度为10 mm/s，单位N，以最大峰值代表硬度指标。每组测定设置4个平行。

1.4.4 可溶性糖含量

采用Solarbio公司可见分光光度法可溶性糖含量检测试剂盒测定，根据试剂盒说明书进行操作。

1.4.5 色差

采用CHROMA METER CR-400色彩色差计测定干燥前后样品色泽。测定结果用L*，a*，b*表示。L*值越大表示样品颜色越接近白色；a*表示红绿色度，+a*表示偏红，-a*表示偏绿；b*表示蓝黄色度，+b*表示偏黄，-b*表示偏蓝。每组草菇片测定3次，取平均值。

1.4.6 总酚总黄酮含量的测定

总酚：参照福林酚法[15]。

总黄酮：参照厉荣玉等[16]的方法。

1.4.7 游离氨基酸含量

参照王红梅等[17]的方法，略作修改，精确称取新鲜的和干燥后的草菇片样品粉末0.500 0 g，加入30 mL 0.1 mol/L HCl溶液摇匀，40 ℃下超声提取30 min，室温静置30 min后6 000 r/min 离心3 min，取上清1 mL于离心管，以体积比1∶1加入磺基水杨酸，4 ℃静置30 min，然后12 000 r/min离心30 min，迅速取上清液经0.22 μm滤膜过滤至进样瓶，用氨基酸自动分析仪检测。

1.4.8 核苷酸含量

参照TAYLOR等[18]的方法精确称取样品粉末1.000 g，加25 mL蒸馏水，煮沸并保持1 min，冷却至室温，12 000 r/min离心15 min，废渣加20 mL蒸馏水重提1次，合并上清液定容至50 mL，经0.22 μm滤膜过滤至进样瓶，再经Waters2695高效液相色谱仪检测。

1.4.9 微观组织结构

将干燥后的草菇片中心部位切成5 mm×1 mm×1 mm的小切片，冷冻干燥，然后进行喷金，电镜拍照处理。

1.4.10 挥发性风味成分的测定

采用HS-SPME-GC-MS联用技术进行挥发性成分的测定：分别称取新鲜样品2.0 g(精确到0.000 1 g)和干燥处理后的样品1 g(精确到0.000 1 g)置于20 mL顶空瓶中加入5 mL生理盐水，用带有聚四氟乙烯隔垫的盖子密封。第1次使用萃取头时要老化约1 h后进行萃取头活化，然后清洗萃取针2～3次，清洗完成后将萃取针推入顶空瓶隔垫内，将顶空瓶放于磁力搅拌器中60 ℃加热，推出萃取针探头，顶空静态吸附30 min，于GC-MS的GC进样口解吸10 min。

GC条件：色谱柱：HP-5MS毛细管柱(30 m×250 μm，0.25 μm)；升温程序：初始温度45 ℃，保持2 min，以5 ℃/min的速率升到130 ℃，在以8 ℃/min的速率升至200 ℃，以12 ℃/min的速率升温至250 ℃，保持时间7 min；载气He；流速0.8 mL/min；分流比1∶1。

MS条件：电子电离源，离子源温度230 ℃，四极杆温度150 ℃，接口温度250 ℃，电子能量70 ev；质量扫描范围m/z30～350。

1.5 数据分析

实验数据用Excel和SPSS 25.0软件进行统计整理分析，数据用平均值±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 不同干燥方式对草菇物理性质的影响

色泽是影响消费者可接受性和产品市场价值的重要品质属性之一，不同的干燥方式对干制品的色泽影响不同[19]。由表2可以看出，经4种干燥处理后的草菇片亮度值均降低，热风干燥组和真空干燥组干燥过程中物料温度过高、时间长，发生美拉德反应和脂肪氧化，使物料褐变，所以热风干燥组和真空干燥组草菇片亮度值降低最为明显，冰温真空干燥过程中，物料温度处于-2～0 ℃，草菇在0～5 ℃下易发生自溶，可能受温度影响草菇片在冰温真空干燥过程中受自溶影响而发生部分褐变，所以使亮度值降低；真空冷冻干燥组的草菇片的亮度值和新鲜草菇片接近，这是由于真空冷冻干燥过程温度低，抑制了褐变反应。受干燥温度的影响，热风干燥组中物料温度高、干燥时间长，对草菇片侧面、表面破坏严重，出现硬化结壳的现象，草菇片的硬度高，复水性差，这与王娅等[20]研究不同干燥处理后香菇的复水性影响的结论一致；真空干燥组的草菇片干燥过程中水分在物料表面气化，使得干燥后的草菇片发生皱缩硬化，影响复水。真空冷冻干燥组后的草菇片干燥过程中草菇片处于较低温度下，物料中的水分以冰晶态直接升华，物料骨架变化不明显，所以复水快且复水能力强；冰温真空干燥组的草菇片物料外形变化小，干燥过程中物料温度一直处于冰温状态，物料内部不会产生冰晶，避免了冰晶对内部组织结构的破坏。

表2 不同干燥方式对草菇物理性质的影响Table 2 Effect of different drying methods on the physical properties of Volvariella volvacea

采用扫描电子显微镜对不同干燥方式的草菇片的微观组织结构进行分析，孔状结构与复水性有一定的关系[21]。新鲜草菇和4种不同干燥后的草菇片在100 μm下的微观结构如图2所示。由图2可以看出新鲜草菇的组织结构紧密；热风干燥组干燥温度高，组织结构受到破坏，物料明显收缩，造成空间结构重合的现象；真空干燥过程中，水分发生内扩散最终凝聚在物料表面气化，使得物料内部严重皱缩，致使空间结构消失；冰温真空干燥组空间结构与新鲜草菇相似，孔状结构略大于新鲜草菇，有较好的空间立体性；真空冷冻干燥组干燥过程中产生冰晶刺破细胞，使得组织结构松散孔状结构大，这与殷玲等[22]的研究一致。综上可知，从微观组织的空间结构和完整性综合来看，鲜菇>冰温真空干燥组>真空冷冻干燥组>热风干燥组>真空干燥组。

a-新鲜草菇;b-热风干燥组;c-真空干燥组;d-冰温真空干燥组;e-真空冷冻干燥组图2 不同干燥方式下草菇片的微观结构Fig.2 Microstructure of Volvariella volvacea under different drying methods

2.2 不同干燥方式对草菇营养成分含量的影响

总酚和总黄酮属于生物活性物质，化学性质不稳定，温度越高，降解的越多。由表3可知，冰温真空干燥和真空冷冻干燥组的草菇片总酚含量、总黄酮含量以及可溶性糖含量要比其他2种干燥方式高，郑俏然等[23]在研究不同干燥方式对牛肝菌品质影响时发现真空冷冻干燥后的牛肝菌总酚，总黄酮的含量高于热风干燥。温度过高会促进糖的转化[24-25]，所以冰温真空干燥和真空冷冻干燥组草菇片的总酚、总黄酮和可溶性糖含量要高于其他2组。真空冷冻干燥会使草菇内部产生冰晶，对草菇组织细胞造成损坏，导致营养物质流失。

表3 不同干燥方式对草菇营养成分含量的影响(干基)Table 3 Effect of different drying methods on the content of nutrients in Volvariella volvacea

2.3 不同干燥方式对草菇中游离氨基酸及5′-核苷酸含量的影响

氨基酸是构成蛋白质的基本组成单位，也是人体必需的重要营养元素。天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸和丝氨酸等是食用菌主要的呈味氨基酸，赋予了食用菌独有的蘑菇特征风味[26]。

谷氨酸和食盐结合而形成的L2-谷氨酸钠是味精的主要成分，是鲜味物质的代表物质，天冬氨酸盐类鲜味程度不如L-谷氨酸钠的1/10[27]，但仍具有明显鲜味，所以通常把天冬氨酸和谷氨酸分类为鲜味氨基酸。冰温真空干燥组和真空冷冻干燥组的草菇中鲜味氨基酸和甜味氨基酸含量明显高于其他2组。5′-鸟苷酸是草菇中最主要的对鲜味由贡献的呈味核苷酸，5′-GMPL-谷氨酸钠的协同增鲜效果是L-谷氨酸钠单独增鲜程度数10倍。由图3可知，冰温干燥组中鲜味氨基酸和甜味氨基酸所占比例与真空冷冻干燥组并没有明显差距，但冰温真空干燥组中5′-GMP含量明显高于其他3组，可能是由于温度过高使部分核苷酸分解，以及冰晶刺破组织造成核苷酸的流失。

由表4可知，不同干燥方式下得到的草菇片氨基酸总量排序呈现为：真空冷冻干燥组>鲜菇>冰温真空干燥组>真空干燥组>热风干燥组。方芳等[28]研究不同干燥对哈密瓜的品质影响时发现，热风干燥和真空干燥时干制产品发生了不同程度的美拉德反应，从而导致氨基酸含量降低。

图3 不同干燥方式草菇片中鲜味氨基酸、甜味氨基酸比例和5′-GMP含量Fig.3 The ratio of umami amino acids, sweet amino acids and 5′-GMP content in Volvariella volvacea with different drying methods

2.4 不同干燥方式对草菇挥发性气味的影响

通过GC-MS联机分析各组草菇进行挥发性风味物质，对比检索各质谱[29]。由表5可知，新鲜草菇中检测出27种挥发性呈味物质，热风干燥后的草菇片中检测出39种挥发性呈味物质，冰温真空干燥后的草菇片中检测出31种挥发性呈味物质，真空干燥后的草菇片中检测出46种挥发性呈味物质，冷冻真空干燥后的草菇片中检测出27种挥发性呈味物质。将这些挥发性呈味物质分为醛类、酮类、醇类、酸类、酯类、含氮化合物、烷烃类以及其他8类。

表4 不同干燥方式对草菇游离氨基酸及5′-核苷酸含量的影响(干基) 单位：mg/g

表5 五组草菇挥发性风味的主要物质 单位：%(相对含量)

由表5可知，醛类物质是草菇的主要风味物质，醛类物质主要来源于多不饱和脂肪酸的氧化以及氨基酸的降解，一般阈值较低[30]。新鲜草菇、冰温真空干燥组、真空冷冻干燥组、热风干燥组和真空干燥组分别检测出醛类物质6种、13种、7种、11种和15种，其相对含量分别为72.9%、62%、60%、40.6%和50%，其中含量较高的为苯乙醛、苯甲醛。苯甲醛是一种带有巧克力甜味的挥发性风味[31],苯乙醛会让人产生水果香味[32]，壬醛具有玫瑰、柑橘等香气，己醛具有青草气味，庚醛具有果子香味，3-甲基丁醛具有苹果香味，反-2-辛烯醛具有黄瓜和轻微鸡肉香味。这8种醛类具有较明显的气味，冰温干燥组总占比52.41%，仅比鲜样和冷冻干燥组低。醇类物质中的1-辛烯-3-醇具有浓郁的植物香味，被称为“蘑菇醇”，但它的稳定性不高。新鲜草菇、冰温干燥组、热风组，真空干燥组、真空冷冻干燥组的含量分别为3.71%、3.24%、2.28%、2.34%和2.31%。酮类物质中的2-仲丁基环己酮具有凉香、薄荷香、留兰香，并带有樟脑底韵，仅在冰温干燥组(2.99%)和冷冻干燥组(2.08%)中检测出来，2-庚酮具有类似梨的水果香味，仅在热风组(0.29%)和冰温干燥组(0.75%)中检测出来。冰温干燥组中还检测出了癸醚和苄丁醚，分别占比0.31%，0.62%，苄丁醚具有玫瑰花和类似老鹳草似的气味。

综上可知，不同干燥组草菇中的部分化合物的占比较新鲜草菇均有不同程度的降低，这可能是因为受干制过程中温度和压强的影响，但同时也产生了其他的芳香类物质，赋予了草菇新的风味。

3 讨论

草菇属于高温型菌类，呼吸作用十分旺盛，高温下容易开伞、腐烂变质，低温下易自溶[4]。因此，草菇干制品成为了草菇运输的可行方式。但是，传统的干燥方式，如热风干燥、真空干燥对草菇的复水性、白度等物理特性影响较大，营养成分流失率高，使得草菇干制品失去了大量的营养价值；真空冷冻干燥可以解决传统干燥方式的缺点[9]，但是真空冷冻干燥机器设备造价高、能耗高，无法实现工业化生产。冰温真空干燥具有营养成分流失率低，高复水性的特点[13]，并且高能耗问题并不突出[12]。虽然冰温真空干燥已经实现将物料温度控制在冰温带和实时监测物料含水率，但是干燥后期干燥速率较低，考虑是否可以结合其他干燥方式进行联合干燥，对于产品的品质影响需要着重考虑。

4 结论

研究结果表明，从物理特性来看，受美拉德反应的影响热风干燥组和真空干燥组草菇片的色泽显著低于冰温真空干燥组和真空冷冻干燥组(P<0.05)；从微观结构来看，冰温真空干燥得到的草菇片空间结构变化较小，与新鲜草菇最为接近，真空冷冻干燥组空间结构变化大，出现较大的孔状结构，热风干燥组空间结构明显收缩，空间立体性差，真空干燥组严重收缩，无孔状结构；从营养成分来看，各组草菇片总酚含量为冰温真空干燥(59.15 mg/100g)>真空冷冻干燥(53.14 mg/100g)>真空干燥(52.62 mg/100g)>热风干燥(46.24 mg/100g)，可溶性糖含量分别为冰温真空干燥(92.48 mg/g)>真空冷冻干燥(89.51 mg/g)>真空干燥(81.83 mg/g)>热风干燥(64.2 mg/g)；从鲜味氨基酸和甜味氨基酸占比来看，冰温真空干燥组鲜味氨基酸和甜味氨基酸占比分别为33.55%和41.05%，均高于其他3组；从5′-核苷酸含量来看，冰温真空干燥组中5′-核苷酸含量最高为3.69 mg/g。挥发性成分的分析结果表明，冰温真空干燥组中的醛类物质和蘑菇醇的损失相对较小，同时产生了2-仲丁基环己酮、2-庚酮以及醚类物质等果香挥发性成分，这些不同成分间相互作用，赋予了草菇新的风味。综合考虑，采用冰温真空干燥制得的草菇片更为优质。

本实验通过研究不同干燥方式对草菇物理特性、营养成分和呈味物质的影响，为冰温干燥在草菇上的应用提供了一定的理论基础。