不同干燥方式对香菇品质、质构和微观结构的影响_刘芹.pdf

北方园艺 （）：贮藏加工检测第一作者简介：刘芹（），女，博士，副研究员，现主要从事食用菌生理等研究工作。：责任作者：孔维丽（），女，硕士，研究员，现主要从事食用菌 育 种 等 研 究 工 作。：基金项目：河 南 省 重 大 公 益 性 行 业 专 项 资 助 项 目（）；河南省农业生态环境重点实验室开放课题资助项目（）；河南省农业科学院基础性科研工作资助项目（）。收稿日期：不同干燥方式对香菇品质、质构和微观结构的影响刘芹，胡 素 娟，牛 森 园，崔筱，孔 维 丽，张 玉 亭（河南省农业科学院 植物营养与资源环境研究所，河南 郑州 ；河南科技学院 生命科技学院，河南 郑州 ）摘要：以新鲜香菇子实体为试材，分别采用热风干燥（，）、真空冷冻干燥（，）和热泵除湿辅助干燥（，）的方法对其进行干燥处理，研究这种干燥方法对香菇理化性质、质构、复水特性及微观结构的影响，以期获得一种合适的香菇干燥方式。结果表明：热泵干燥样品的皱缩率（）和粉碎度（）以及蛋白质（）和多糖（）含量的保留率均接近真空冷冻干燥样品，但显著高于热风干燥样品（）。复水 质地居于复水 和 中间，且复水 和新鲜香菇样品的微观结构基本没有差异。、和 所需能耗分别为 、和 ，所需能耗最低。综上，适合大规模香菇干燥，是一种有推广价值的香菇干燥方式。关键词：香菇；干燥方式；色差；质构；微观结构中图分类号：文献标识码：文章编号：（）香菇（）是我国传统种植的食用菌品种，深受消费者的喜爱，是我国栽培量第一大的食用菌品种，也是我国产量首次突破千万吨的菌类。香菇香气浓郁，滑嫩鲜美，具有丰富的营养价值和特殊的医疗保健价值，长期食用能起到防病健身的作用。据中国食用菌协会统计，年我国香菇年产量高达 万，比 年增加 万，增长 。分级对香菇的商业价值具有重大影响。香菇的感官品质包括气味、颜色、口感和质地（或外观）是影响其分级的关键因素。基于香菇的外观品质，将分为一级和二级，共个等级。而我国对香菇的感官特性有更为详细的描述，并将香菇分为特级、一级和二级，共个等级（，（）。新鲜香菇因水分含量高（约）、呼吸和蒸腾作用强及易受微生物污染等特点，在贮藏和运输过程中容易出现水分、营养及风味的损失、组织褐变、腐烂及开伞老化等现象，严重限制了香菇产业发展。为了克服这一问题，改善香菇的感官品质和特征风味，通常采用干燥的方法将香菇制备成干品以达到抑制微生物生长、酶活性以及水分介导的反应等来延长保质期的目的。目前在食用菌行业中，热风干燥（，）、红外干燥（，）、微波干燥（，）和真空冷冻 干 燥（，）是最常用的干燥技术。其中，因其成本低、操作简单而广泛应用在香菇干燥中。由于干燥时间长、干燥温度高，常导致香菇品质的下降，如褐变和皱缩严重。和 的应用不是很广泛，这是由于二者在干燥过程中产生的水分梯度会导致能量和加热分布不均匀的问题。可以最大程度保留产品的原始形状和营养物质，被认为是获得优质产品的理想技术，已广泛应用于香菇、双孢蘑菇和杏鲍菇等食用菌的干燥。但是，传热速率低、能耗高、效率低，严重阻碍了其应用。热泵除湿 辅 助 干 燥（，）是在 基础上发展起来的一种干燥技术。不仅可以产出高质量的干制品、适用于热敏性产品，而且该技术能耗低、环境友好。尤其是 可以自动控制热空气的湿度和温度。已经广泛应用于咖啡、辣椒、鱿鱼以及人参等产品的干燥。但是，对香菇干燥的影响仍有待研究。该研究旨在采用、和 种方式对香菇进行干燥，探讨不同干燥方式对干香菇色泽、收缩率、营养成分、复水性能及微观结构的影响，并结合干燥能耗，以期获得香菇的理想干燥工艺，为香菇的深加工提供参考依据。材料与方法 试验材料 供试材料新鲜香菇采摘于河南省农业科学院原阳二基地，运回实验室后放置在（）冰箱中保存备用。挑选大小（菌盖直径（）和成熟一致（七至八成熟）、无机械损伤、无虫害的香菇样品，去除菌柄后用于干燥试验。香菇初始水分含量约为 （，）。供试试剂氢氧化钠、盐酸、磷酸二氢钾，北京索莱宝科技有限公司；葡萄糖、无水乙醇、磺基水杨酸，国药集团化学试剂有限公司。以上试剂均为分析纯。供试仪器 型除湿热泵辅助干燥机，河南天赫伟业能源科技有限公司；型电热鼓风干 燥 箱，上 海 一 恒 科 学 仪 器 有 限 公 司；型真空冷冻干燥设备，上海比朗仪器有限公司；型电子天平，北京赛多利斯仪 器 系 统 有 限 公 司；质 构 仪，美 国 公 司；型 透 射 电 子 显 微 镜，日 本 公司；型数显恒温水浴锅，国华电器有限公司；色度计，杭州彩谱科技有限公司；型数显超声波清洗器，昆山市超声仪器有限公司。试验方法 热风干燥称取 香菇单层平铺在干燥箱载料盘上，热风温度，风速 ，干燥至终点含水量低于（）时完成干燥（香菇）。干燥时长约。热泵干燥称取 香菇单层平铺在载料盘上，干燥分为个区间：）干燥温度，相对湿度 干燥；）干燥温度 ，相对湿度 干燥；）干燥温度 ，相对湿度 干燥；）干燥温度 ，相对湿度 干燥；）干燥温度，相对湿度 干燥。干燥时长共计。所有干燥参数均是通过前期试验优化所得。真空冷冻干燥称取 香菇置于 冰箱中预冻，放入真空冻干机中，设置加热板温度为 ，冷阱温度降至，真空度设置为 ，干燥时间为。项目测定 能耗测定使用数显电表（欧凯乐，温州，中国）测量每个干燥处理的总能耗。用公式 计算干燥 新鲜香菇样品至终点含水量低于 （）时 所 需 的 能 量，为 比 能 耗（），为总能耗（），为香菇样品的初始质量（）。第第 期期 北方园艺 色泽测定参考 等方法，采用色差计测定香菇干制品菌盖和菌肉的明度指数（）、红绿指数（）和黄蓝指数（）。根据公式（）（）计算总色差（）、彩度（）和色相角（），每组测量 个样品，结果取平均值。（）（）（）（），（），（）（）。式中：“”表示新鲜香菇数值，“”表示香菇干制品数值。皱缩率、表观密度和破碎度测定采用超细石英砂置换法测定香菇干燥前后体积，分别 按 照 公 式（）（）计 算 香 菇 皱 缩 率（，）和表观密度（，）。（）（）（），（）（）。式中：表示香菇体积（，下标和分别表示干燥前后），表示香菇干制品质量（）。粉碎度（，）的测量参考许洋等 方法，取 香菇干制品样品置于粉碎机中，按照相同的程序粉碎（粉碎，间歇，共次），采用 目筛，以平面回转的轨迹筛分，粉碎度按公式（）计算：（）（）。式中：表示筛下的质量（），表示总质量（）。粗蛋白质和多糖含量测定粗蛋白含量的测定参考 食品中蛋白质的测定。多糖含量的测定参考 食用菌中粗多糖含量的测定。甲醛含量测定香菇中甲醛含量的测定参考 香菇中甲醛含量的测定。复水比和复重系数测定香菇 复 水 比（，）的 测定参考 等 方法，取 香菇干制品，置于 的去离子水中，每隔 测定一次复水后的香菇质量，测量之前采用吸水纸将其表面多余水分吸干。采用公式（）计算复水比。（）（）。式中：表示复水后香菇质量，；表示香菇干制品初始质量，。质构将在 下恒温复水后的香菇样品，菌褶向下，采用质构仪测定其质构特性。测定条件：探头，测试，测前速度、测试速度和测后速度分别为 、和 ，压缩比 ，次压缩间隔时间，自动触发类型，触发力 。每组重复测定 次，结果取平均值。微观结构参考 等方法，将新鲜和复水香菇样品经固定、脱水、树脂浸润、乙酸铀酰溶液和柠檬酸铅双染色后进行透射电镜观察和拍照。数据分析所有数据均来自次独立生物学重复的平均值。采用 软件进行单因素方差分析（）和差异显著性分析（检验），表示差异显著。采用语言对测得数据进行主成分分析（，）。结果与分析 不同干燥方式对能耗的影响采用、和 将香菇水分含量降至（），能 耗 分 别 为 、和 ，所需能耗最低（）。不同干燥方式对香菇菌盖和菌肉颜色的影响值表示颜色的强度或饱和度。由图可知，与 相比，、和 的菌盖值以及 和 菌肉值均显著增加（），而 菌肉值与 差异不显著。各组样品的 值均小于但接近 ，而 组的 值最大，其菌盖和菌肉的 值分别为 和 ，菌盖和菌肉的 值分别为 和 ，与 差异不显著（）。菌盖和菌肉的 值最小，分别为 和 ，均显著小于（），色泽为黄偏红。这可北方园艺月月（上上）能是因 为 处理温度高（）且 时 间 长（），促进了美拉德和焦糖化反应等非酶褐变反应。从总色差来看，的菌盖和菌肉的 值均最小（和 ），显著小于 （和 ），的 居中（和 ）。的颜色变化可能是由于冷冻导致的组织细胞膜破裂，多酚底物和过氧化物酶混合从而激活了褐色反应。在 中，除了前期的酶促褐变反应外，美拉德反应形成大量黑色素，导致过度褐变，最终导致 的增加。在 过程中也可能发生类似的反应；但干燥温度和时间较 短，因而样品颜色变化较小。综合来看，和 处理对香菇色泽的保留较有利。注：新鲜香菇样品；热风干燥香菇样品；热泵 干 燥 香 菇 样 品；真 空 冷 冻 干 燥 香 菇 样 品。下同。：；图种干燥方式对香菇菌盖（）和菌肉（）颜色的影响 （）（）不同干燥方式对香菇皱缩率、表观密度和破碎度的影响由图可知，干燥后的香菇均有不同程度的收 缩。其 中，收 缩 率 最 大（），次之（），最小（）。这可能是因为新鲜香菇饱满的菌丝在干燥作用下会变得扁平、坍塌，甚至卷曲。此外，干燥过程中，香菇内部和外部会产生一定的压力差，从而导致组织纤维结构发生管状压缩。的收缩率最高，这可能是由于长时间的热处理加剧了组织塌陷和压缩。和 具有相似的传热模式；然而，相比 干燥时间短，温度低，从而 收缩率较小。在 中，收缩主要是由玻璃化转变引起的。表观密度是物体质量与实体体积和物体内部间隙体积和的比值，表观密度小，即内部孔隙多，产品疏松。皱缩率和表观密度成正比，且均与干燥温度和时间相关。因而，（）的表观密度显著 高 于 （）和 （）（）。而粉碎度高，意味着香菇的脆性高，粉碎效果好；反之则说明香菇内部结构致密，硬度高。粉碎度最低（），这与其干燥温度高且干燥时间长，导致香菇样品失水皱缩严重，进而结构致密、硬度大有关。图种干燥方式对香菇品质特性的影响 不同干燥方式对香菇复水比的影响对于干燥的农产品，复水特性经常被用作判断其结构质量的一个重要指标，该特性在很大程度上取决于所采用的干燥条件。由图可知，干香菇的起始复水速率较快，随着复水时间的延长，复水速率趋于平稳并达到最大复水比，这与许洋等 和赵圆圆等 对香菇的研究结果一致。复水比的这种变化可能与水分的扩散和分布有第第 期期 北方园艺关，即刚开始复水时，水分可以快速进入到干香菇中，并与香菇菌丝紧密结合，以不易流动水的形式保留在香菇内。伴随复水时间的延长，水分含量不断上升，菌丝达到饱和吸水状态，因而复水后期的复水速率降低并最终保持平稳。复水速率最快，在 内快速吸水，后复水比基本稳定在 左右。的复水速度居中，复水比在 左右达到稳定（）。的复水能力最差，约在 时达到稳定复水 比（），复 水 时 间 较 长 且 复 水 比 低。等 认为，食用菌干品在复水过程中，通过多孔结构（菌丝和细胞间空间均匀的蜂窝状结构）吸水，孔隙内部结构的变化是影响复水的主要因素。和 是通过快速热传质和水分再分配，通过快速升华或蒸发去除其中的水分，有助于干样品保持多孔结构，从而提高其在复水过程中吸收更多水分的能力。然而，经 处理后香菇菌丝的蜂窝状结构受到严重破坏，导致菌丝收缩严重，结构较厚，在复水过程中保水能力下降。因此，的复水作用会受到收缩压缩的毛细结构的限制，复水比小。图种干燥方式对香菇复水比的影响 不同干燥方式对复水香菇质构的影响干香菇需要复水后才能食用，复水香菇质构是影响其口感的重要因素。硬度是指牙齿挤压样品所需的力量。干燥方式对复水产品的硬度具有显著影响，干燥样品的结构越疏松，复水过程中水分越容易进入样品内部，复水样品的组织质地就越柔软。弹性表示形变样品在去掉挤压力时恢复原状的比率，而内聚性表示样品内部的收缩力。咀嚼性指的是咀嚼样品时所需的能量，其是硬度、弹性和内聚性的综合表现。由图可知，复水香菇样品的硬度（）、粘附性（）、内聚性（）、弹性（）、胶黏性（）和咀嚼性（）均最小，表现为 复水香菇口感绵软，压缩后不易恢复，这与许洋等 的结果一致。复水香菇的硬度、弹性 和 咀 嚼 性 分 别 为 、和 ，显著高于 和 复水香菇。该结果与以往的研究结果类似，说明 香菇复水后质地较硬、韧性大、咀嚼性差，这与该组样品皱缩变形严重且复水性差有关（图）。而 复水香菇具有适中的硬度（）、弹性（）及咀嚼性（），质构特性较好。图种干燥方式对复水香菇质构特性的影响 不同干燥方式对香菇营养成分的影响由图 可知，、和 的多糖含量分别为 、和 。和 保留多糖含量的效果显著（）。多糖含量最低，这是因为在长时间高温干燥过程中，香菇中的一些多糖经美拉德和焦糖化反应转化为低聚糖或部分焦糖。众所周知，多糖通常与其它成分如蛋白质和糖醛酸结合，这些化学成分与多糖清除自由基的作用有直接关系。干燥速率高，温度低，多糖保留效果较好，说明 是保存香菇多糖的较好方法。、和 的粗蛋白质含量分别为 、和 。这是由于在干燥过程中酶解和美拉德反应引起的蛋白质降解北方园艺月月（上上）所致。在高温干燥过程中，香菇内部温度迅速上升到一个有利于酶反应的值。酶促反应诱导蛋白质不断降解为小的寡肽和氨基酸，从而导致可溶性蛋白质含量逐渐下降。与酶降解反应同时发生的美拉德反应进一步加剧了蛋白质含量的损失。而 和 过程中干燥温度较低，有利于避免蛋白质的变性。不同干燥方法对香菇甲醛含量的影响香菇在干燥过程中，在半胱氨酸亚砜裂解酶和谷氨酰转肽酶的作用下，香菇的独特风味物质逐渐形成，但同时促进了副产物甲醛的生成。长时间暴露在低剂量甲醛范围内可能引发疾病，图种干燥方式对香菇营养成分的影响 注：新鲜香菇；、干香菇；、复水香菇。新鲜香菇样品；热风干燥香菇样品；热泵干燥香菇样品；真空冷冻干燥香菇样品。：；，；，；图种干燥方式对香菇微观结构的影响 第第 期期 北方园艺因而甲醛含量的高低是衡量干香菇品质的重要指标之 一。中 未 检 测 到 甲 醛 的 存 在，而 、和 的甲醛含量分别为、和 。干燥时间长，导致了甲醛大量合成；在升华干燥阶段，酶活性随温度升高而激发，促进甲醛生成；而 干燥时间短，且热风利于带走甲醛，因而含量最低（）。不同干燥方法对微观结构的影响食用菌微观结构的变化对决定其宏观性能（收缩、复水和结构）至关重要。干燥方式对产品的微观结构有较大影响。透射电镜是观测微观结构的最有力工具之一。新鲜香菇组织是由饱满且规则的菌丝组成（图）。而 和 可以观察到菌丝的收缩，尤其是 最明显。表现出更多的细胞组织塌陷和收缩，纤维结构组织更加牢固（图）。菌丝失去其结构外观，变得扁平，这可能与高温干燥导致的细胞壁刚度的丧失和脱水导致的细胞膜完整性的不可逆损失有关。因而，在复水过程中吸收额外水分的能力受到阻碍，导致复水 结构与新鲜香菇组织差异显著（图）。不管是干燥香菇还是复水香菇样品的组织结构均与新鲜香菇差异不大，这一结果得到了其它研究 的证实，表明 有助于结构的保存，与新鲜样品显示出难以区别的差异。在 中，观察到较少的组织塌陷，因而结构收缩较少，复水过程中吸收水分的能力较强，复水香菇样品质地较软。从图 可以看出，复水 组织和新鲜香菇组织基本没有差异。这是因为在 具有有效控制空气特性（温度和相对湿度）的能力，因而可以生产高质量的干燥产品。结果分析由图可知，所有数据点均位于 置信区间内，不同干燥方式对香菇样品具有显著影响，在 图中香菇样品的区分效果较好，采用不同方式干燥的香菇样品分别集中于图的不同区域。分布于第象限，能耗、蛋白质和多糖含量、复水 比 及 粉 碎 度 对 其 分 布 具 有 较 大 贡 献。分布于第象限，表观密度、粘附性、菌盖 和菌肉 值对其分布起较大作用。其它数据对 数据点分布在 轴的右边具有重要贡献。图种干燥方式下香菇样品的 图 讨论与结论种干燥方式对香菇的理化指标、色泽、质构、外观和微观结构具有显著的影响。的、皱缩率、硬度最高，而粉碎率和营养成分含量最低，且褐变严重、微观结构破坏严重、复水性能差。的色泽、体积和营养成分的保留、组织结构保持及复水性均最好，但是其复水香菇口感绵软无弹性，并且真空冷冻干燥能耗最大，更适合即食香菇的加工。因干香菇主要是复水后食用或加工利用，外观和微观结构接近 ，复水 质构特性优于 ，且能耗降低，适合大规模香菇的干制加工。综上，该研究通过对比种不同干燥方式制得的干香菇品质，为制备能耗低且品质高的干香菇提供技术依据，为实际生产中香菇干制方式的选择提供参考依据。参考文献崔国梅，李顺峰，高帅平，等 香菇采后品质劣变与保鲜技术研究进展食品工业科技，（）：，（），：中国食用菌协会 年度全国食用菌统计调查结果分析 （）：，（）北方园艺月月（上上）（），：，（）：，：，：，：，：，：，：，：，：许洋，徐茂，蒋和体不同干燥方法对香菇片品质及微观结构的影响食品与发酵工业，：中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会，国家食品药品监督管理总局食品中蛋白质的测定：北京：中国标准出版社，中华人民共和国农业部食用菌中粗多糖含量的测定：北京：中国标准出版社，中华人民共和国农业部 香菇中甲醛含量的测定：北京：中国标准出版社，（），（）：张海伟，鲁加惠，张雨露，等干燥方式对香菇品质特性及微观结构的影响 食品科学，：，（）：，：，（）：，：，：赵圆圆，易建勇，毕金峰，等 干燥方式对复水香菇感官、质构及营养品质的影响 食品科学，：，（），：，（），：，：，（，；，）：（），（）（），（）（），（）（）（）（），第第 期期 北方园艺北方园艺 （）：中 草 药第一作者简介：代婷（），女，硕士研究生，研究方向为植物 逆 境 生 理 和 荒 漠 干 旱 区 的 植 被 保 护。：责任作者：梅新娣（），女，博士，副教授，现主要从事植物逆境 生 理 和 荒 漠 干 旱 区 的 植 被 保 护 等 研 究 工 作。：基金项目：新 疆 自 治 区 科 技 厅 自 然 科 学 基 金 资 助 项 目（）；新 疆 大 学 校 级 自 然 基 金 资 助 项 目（）。收稿日期：不同盐碱胁迫对大叶补血草种子萌发及幼苗生长的影响代婷，梅 新 娣（新疆大学 生命科学与技术学院，新疆生物资源基因工程重点实验室，新疆 乌鲁木齐 ）摘要：以大叶补血草种子为试材，采用不同浓度的 、及其混合盐（）溶液处理种子，研究了不同盐碱胁迫对大叶补血草种子萌发及幼苗生长的影响，以期为改善盐碱地和种植大叶补血草提供参考依据。结果表明：大叶补血草种子萌发率、发芽势、发芽指数、活力指数均随盐溶液浓度升高而呈降低趋势；当 浓度 、混合盐浓度为 时，大叶补血草种子萌发率为；种胁迫均显著抑制大叶补血草幼苗的生长，不同的盐碱胁迫对胚根和子叶的影响有差异；在高浓度盐胁迫下，种盐处理种子后的相对盐害率表现为 混合盐 。说明大叶补血草种子对 的耐受性最强，其次是混合盐，对 的耐受性最弱。关键词：大叶补血草；种子萌发；幼苗生长；盐碱胁迫中图分类号：文献标识码：文章编号：（）大叶补血草（）是白花丹科（）补血草属多年生草本植物，主要分布在新疆北部，株高约 ，根粗壮，肉质，茎基多头，基部具残遗枯叶柄，叶革质，生于花茎基部呈莲座状，较厚硬，叶片形状多呈椭圆形，宽大，开花时叶不凋落，花冠蓝紫色，种子呈长卵形，红褐色。大叶补血草生长在比较干旱的盐碱地带，在防风固沙，保持水土方面具有重要的生态效应。大叶补血草花形美丽夺目，花朵繁茂，花期长，具有丰富和独特的艺术美感和观赏价值，可做切花用，可进行路旁丛植、花坛花境栽培，也可以沿公路和铁路大面积种植，美化环境。大叶补血草还是一种繁殖比较容易、生命力顽强、生长速度快的植物，亦可 （）（），：；