段麗麗 楊瀅儀 周亞鈞 曾瀚桔 譚世豪

(四川旅游學(xué)院，四川 成都 610100)

羊肚菌(Morchella)隸屬子囊菌亞門(Ascomycotina)、羊肚菌屬(Morchella)[1]，是一種世界公認(rèn)的珍稀食藥用菌[2]，味道鮮美，營(yíng)養(yǎng)豐富，可用于食積氣滯、脘腹脹滿、痰壅氣逆喘咳。數(shù)據(jù)顯示，羊肚菌中含粗蛋白質(zhì) 22.06%，粗脂肪3.82%，碳水化合物40.00%[3]，還有多種氨基酸，其菌絲體部分含甲硫氨酸、賴氨酸、纈氨酸等7種人體必需氨基酸[4]。另外羊肚菌中還含有豐富的硒，是人體紅細(xì)胞谷胱甘肽過氧化酶的組成成分，另一方面能加強(qiáng)維生素E的抗氧化作用。Duncan等從羊肚菌子實(shí)體中分離出了一種具有提高巨噬細(xì)胞吞噬能力,提高人體免疫力功效的半乳甘露聚糖[5]。

野生羊肚菌廣泛分布于我國(guó)四川、云南、貴州等地區(qū)[6]，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值極高卻不易保存。目前市面上常見的羊肚菌產(chǎn)品主要是鮮品、干貨等粗加工產(chǎn)品，新鮮的羊肚菌營(yíng)養(yǎng)流失少，但具有局限性，且價(jià)格昂貴。干貨以風(fēng)干與陰干兩種為主，精加工、深加工產(chǎn)品少。市面上干制羊肚菌外觀差、營(yíng)養(yǎng)損失嚴(yán)重，經(jīng)濟(jì)效益低，打擊了羊肚菌種植者、加工者的積極性，目前使用新干燥工藝、技術(shù)對(duì)羊肚菌進(jìn)行干燥加工的研究較少，因此使用新的干燥工藝與技術(shù)(真空冷凍干燥技術(shù)、微波干燥技術(shù)[7]、熱風(fēng)干燥技術(shù)[8]、紅外干燥技術(shù)[9]等)如真空冷凍干燥，是將物料冷凍，使食品物料中的水分變?yōu)楣虘B(tài)，在真空環(huán)境下，水分升華繼而得到干燥物料，能有效解決羊肚菌不耐儲(chǔ)藏及營(yíng)養(yǎng)流失問題，提高羊肚菌利用率，豐富市場(chǎng)供應(yīng)，滿足消費(fèi)者對(duì)羊肚菌營(yíng)養(yǎng)、品質(zhì)的需求[10-11]。

本研究以羊肚菌為原料，使用真空冷凍干燥技術(shù)[12]，通過實(shí)驗(yàn)研究羊肚菌的干燥特性及營(yíng)養(yǎng)成分保留情況，以期為羊肚菌深加工提供部分參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮云南小頂羊肚菌，購于市場(chǎng)，選用個(gè)體完整、外表無異物、無霉無蟲害、無損傷的個(gè)體。所有試劑均為分析純(AR)，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

凍干機(jī)FD-1A-50，北京博醫(yī)康藥實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；L-8900氨基酸全自動(dòng)分析儀，日本日立公司； TJ270-30A雙光束紅外分光光度計(jì)，上海精密儀器儀表有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 原材料預(yù)處理

新鮮羊肚菌用清水洗凈，瀝干水分，去菌柄，菌蓋部分用剪刀剪成1cm×1cm的小塊，保證干燥羊肚菌塊的外觀完整、不相互粘連，放入冷凍柜預(yù)凍12h。

1.3.2 干燥

凍干機(jī)預(yù)冷30min，將處理好的羊肚菌排放在潔凈的托盤中，進(jìn)行冷凍干燥，24h后解除真空。關(guān)機(jī)，取出干燥的羊肚菌，抽真空保存。

1.3.3 初始含水率

羊肚菌初始含水率W，即濕基含水率(%)，參照 GB/T 5009.3—2010《食品中水分的測(cè)定方法》[13]中的方法測(cè)定，進(jìn)行平行實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行誤差分析，取平均值。

1.3.4 干基含水率

(1)

Gg=G0×(1-W濕)

(2)

式中： Wt為t時(shí)刻的干基含水率(%)；Gt為干燥至t時(shí)刻羊肚菌的質(zhì)量(g)；G0為羊肚菌的初始質(zhì)量(g)；Gg為羊肚菌干重(g)。

1.3.5 水分比

(3)

式中： W0為物料初始干基含水率(%)；We為物料干燥平衡干基含水率(%)；與Wt和W0相比較，We一般很小，且難以確定，因此該式可簡(jiǎn)化為[14]：

(4)

1.3.6 有效水分?jǐn)U散系數(shù)

有效水分?jǐn)U散系數(shù)是反應(yīng)水分傳輸機(jī)理的關(guān)鍵干燥參數(shù)，可以通過測(cè)定物料的干燥曲線，結(jié)合Fick方程和Arrhenius方進(jìn)行計(jì)算，在理想狀態(tài)下Fick方程經(jīng)簡(jiǎn)化后如式(5)，式(5)為線性方程，通過 lnMR 對(duì)時(shí)間 t 作圖，擬合直線方程，可以得到斜率 k0，隨之可用式(6)計(jì)算 Deff[15]。

(5)

(6)

1.3.7 單位能耗

單位能耗是指每蒸發(fā)羊肚菌單位質(zhì)量水分所耗電能，以電機(jī)額定輸入功率及每組試驗(yàn)總加熱時(shí)間計(jì)算，計(jì)算公式：

(7)

式中：N為干燥單位能耗(kW·h/kg)；ω為電機(jī)額定輸入功率(kW)；T為總干燥時(shí)間(h)； G為去除水分的質(zhì)量(kg)。

1.3.8 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)

1.3.8.1 蛋白質(zhì)總量測(cè)定

采用凱氏定氮法檢測(cè)樣品中的蛋白質(zhì)含量[16]。樣品經(jīng)過消化，蒸餾，硼酸指示劑混合液滴定從而計(jì)算得出兩種樣品中蛋白質(zhì)的質(zhì)量。

樣品總氮量(mg)=(A-B)×C×14×100/20

(8)

式中：A為樣品滴定時(shí)消耗的標(biāo)準(zhǔn)鹽酸體積；B為空白滴定消耗的鹽酸體積；C為標(biāo)準(zhǔn)鹽酸的當(dāng)量濃度；14為氮的相對(duì)分子量；20為用于蒸餾的稀釋消化液體積；100為稀釋消化液的體積。樣品中粗蛋白含量(mg)=樣品總氮量(mg)×6.25。在相同實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行平行實(shí)驗(yàn)，誤差分析，取試驗(yàn)結(jié)果平均值。

1.3.8.2 氨基酸測(cè)定

通過全自動(dòng)分析儀檢測(cè)樣品中氨基酸的含量[17]。使用氨基酸全自動(dòng)分析儀測(cè)定，將樣品中蛋白質(zhì)水解成游離氨基酸，用氨基酸分析儀分離后，與茚三酮溶液產(chǎn)生顏色反應(yīng)，再比色測(cè)定兩種羊肚菌樣品中氨基酸的含量。在重復(fù)性條件下進(jìn)行3次平行實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行誤差分析，取3次試驗(yàn)平均值。

1.3.8.3 脂肪含量測(cè)定

通過索氏抽提法檢測(cè)樣品中的脂質(zhì)含量[18]。利用索氏抽提裝置將樣品中的脂肪抽提在燒瓶中，再烘干水分至恒重并計(jì)算出兩種羊肚菌樣品中脂質(zhì)的含量。進(jìn)行平行實(shí)驗(yàn)，誤差分析，結(jié)果取試驗(yàn)平均值。

1.3.8.4 磷酸鹽含量測(cè)定

通過紅外分光光度計(jì)測(cè)量[19]。將紅外分光光度計(jì)開機(jī)預(yù)熱10min，并調(diào)曲線為700nm；將蒸餾水倒入1cm的比色皿中，放置光度計(jì)中調(diào)100；分別取50mL蒸餾水和水樣倒入2個(gè)50mL比色皿中，1號(hào)蒸餾水比色管為空白，2號(hào)水樣比色管為測(cè)定樣品；依次加入1mL抗環(huán)血酸試劑，再加入2mL鉬酸銨試劑，搖勻后靜沉10min；將空白倒入比色皿放入光度計(jì)，第一個(gè)比色槽調(diào)100，當(dāng)顯示為“0”后將測(cè)定樣品倒入另一個(gè)比色皿，放入第二個(gè)比色槽，拉動(dòng)拉桿得出該樣品的吸光度。

計(jì)算曲線：y=0.02933x+0.0048；樣品數(shù)值=(吸光度-0.0048)/0.02933×25，進(jìn)行3次平行實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行誤差分析，取3次試驗(yàn)平均值。

1.3.8.5 硒含量測(cè)定

由四川省中安檢測(cè)有限公司檢測(cè)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用 Excel、Origin8.0、Mathtype軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、作圖以及公式編輯，對(duì)羊肚菌中測(cè)得的干燥性質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行分析與補(bǔ)充，使數(shù)據(jù)更直觀易懂、完善準(zhǔn)確。

2 結(jié)果與分析

2.1 真空冷凍干燥下羊肚菌的干燥特性

用作真空冷凍干燥的羊肚菌為4 318g，實(shí)驗(yàn)測(cè)得羊肚菌的水分質(zhì)量為3 960g，實(shí)驗(yàn)最終收獲313g干燥羊肚菌。實(shí)驗(yàn)共用4 318g新鮮羊肚菌，干燥至恒重得313g干燥羊肚菌，計(jì)算得到羊肚菌水分為3 960g。則羊肚菌的濕基含水率為91.7%，干基含水率為14.5%，水分比為0.158。

Deff是反應(yīng)水分傳輸?shù)年P(guān)鍵干燥參數(shù)，Deff為1.92×10-12,斜率K=1.635。

圖1 羊肚菌干燥特性曲線

如圖1所示，干燥1kg羊肚菌需要2.217kW/h的能量，即在相同真空度下，裝載量越大，干燥時(shí)間越長(zhǎng)，耗能越多。

2.2 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)

真空冷凍干燥對(duì)羊肚菌元素含量的影響，計(jì)算處理后數(shù)據(jù)為濃縮數(shù)據(jù)。

2.2.1 蛋白質(zhì)總量含量對(duì)比

由圖2可見，新鮮羊肚菌的蛋白質(zhì)含量為37.53g/100g，真空冷凍干燥后羊肚菌的蛋白質(zhì)含量為34.40g/100g,真空冷凍干燥后的羊肚菌蛋白質(zhì)總量與新鮮的羊肚菌蛋白質(zhì)總量每100g差距不大，參考劉建華[20]等文獻(xiàn)，預(yù)凍處理時(shí)的低溫能夠降低蛋白質(zhì)、酶等活性，真空冷凍干燥能較好地保存羊肚菌中的蛋白質(zhì)。

圖2 蛋白質(zhì)總量含量對(duì)比

2.2.2 氨基酸含量對(duì)比

根據(jù)圖3可知，新鮮羊肚菌所含的7種必需氨基酸含量分別是甲硫氨酸<1.38g/100g、異亮氨酸1.66g/100g、亮氨酸2.62g/100g、賴氨酸2.21g/100g、苯丙氨酸2.90g/100g、蘇氨酸2.62g/100g、纈氨酸2.76g/100g，而真空冷凍干燥后羊肚菌中分別為0.39g/100g、0.87g/100g、1.53g/100g、1.48g/100g、1.37g/100g、1.46g/100g、1.59g/100g。真空冷凍過后氨基酸含量比新鮮的羊肚菌減少近一半，原因可能是冷凍破壞了原料的結(jié)構(gòu)，冷凍使水分子體積增大，破壞了氨基酸之間的氫鍵。

圖3 氨基酸含量

2.2.3 脂肪含量對(duì)比

食用菌是一種高蛋白，低脂肪，是為人們所共知的佐膳佳品[21]。由圖4可知，新鮮羊肚菌含有大量水分，脂肪含量不易測(cè)出，而經(jīng)過真空冷凍干燥后羊的肚菌，失去水分，則可測(cè)得脂肪的含量為3.8g/100g。

圖4 脂肪含量

2.2.4 磷酸鹽含量對(duì)比

由圖5得，磷酸鹽在新鮮羊肚菌中的含量為6 810.58mg/100g，在真空冷凍干燥后含量為3 158mg/100g。冷凍過后的羊肚菌保留了新鮮羊肚菌中一半的磷酸鹽。磷酸鹽可溶于水，水分揮發(fā)的同時(shí)，帶走了溶解在水中的部分磷酸鹽。

圖5 磷酸鹽含量

2.2.5 硒含量對(duì)比(以干基計(jì))

微量元素硒是人體紅細(xì)胞谷胱甘肽過氧化酶的組成成分，同時(shí)還能加強(qiáng)維生素E的抗氧化作用。被醫(yī)學(xué)界和營(yíng)養(yǎng)屆稱為“生命的火種”，由圖6可知，在新鮮羊肚菌中硒的含量為1.52mg/kg，而在真空冷凍干燥后羊肚菌中的硒含量為0.15mg/kg。硒的穩(wěn)定性與食材蛋白質(zhì)種類有關(guān)[22]，羊肚菌中的蛋白質(zhì)與硒結(jié)合物不穩(wěn)定，則冷凍使硒與蛋白質(zhì)的結(jié)合分解，細(xì)胞體積脹大破裂，細(xì)胞質(zhì)流出，從而硒元素大量流失。

圖6 硒含量

3 結(jié)論

通過實(shí)驗(yàn)得到以下結(jié)論：

根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)可得，羊肚菌的含水量為91.7%，完全干燥1kg羊肚菌,需要2.217kW/h的能量，相同真空度下，干燥時(shí)間與裝載量成正比，裝載量越大，干燥時(shí)間越長(zhǎng)。

根據(jù)營(yíng)養(yǎng)成分和感官指標(biāo)，真空冷凍干燥的羊肚菌總體上是一種能夠有效保存食品營(yíng)養(yǎng)成分的干燥方法，有著較高營(yíng)養(yǎng)成分保留率。

真空冷凍干燥技術(shù)是目前較新且較優(yōu)的保持食物色、香、味、形及營(yíng)養(yǎng)成分的技術(shù)，干制的羊肚菌與新鮮羊肚菌相比，烹調(diào)味道更加鮮美，能夠吸收更多的湯汁，但不如新鮮羊肚菌爽滑。在很多食品加工領(lǐng)域真空冷凍干燥技術(shù)也已有了較廣泛的運(yùn)用[23-28]，其操作簡(jiǎn)單，但設(shè)備昂貴、耗時(shí)長(zhǎng)。目前已有真空冷凍聯(lián)合干燥的相關(guān)研究[29-30]，能更好地利用真空冷凍干燥的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)低能耗、高效率。隨著研究的不斷深入與發(fā)展，真空冷凍干燥及其聯(lián)合干燥會(huì)成為食品干燥領(lǐng)域的一大發(fā)展趨勢(shì)。