任愛清，鄧 珊，林 芳，唐小閑，孟祥勇*，張曉斌，段振華

（1.賀州學院食品與生物工程學院，廣西 賀州 542899；2.安徽師范大學生命科學學院，安徽 蕪湖 241000；3.蕪湖東源新農村開發(fā)股份有限公司，安徽 蕪湖 241300）

黑木耳（）又名木耳、黑菜、云耳，隸屬于木耳科木耳屬，是世界上產量較大的栽培食用菌之一。我國是黑木耳栽培的起源地，具有悠久的栽培歷史，目前，我國的東北、華北、中南、西南及沿海各省份均有種植。黑木耳含有豐富的營養(yǎng)，具有多種保健功能，其富含8種人體必需氨基酸，特別是VB、鈣和鐵含量尤為突出，是一種營養(yǎng)豐富的藥食兩用的食用菌；從黑木耳中分離出的多糖、黑色素、黃酮和多酚等功能性成分具有抗氧化、抗腫瘤、降血脂、抗腫瘤、抗疲勞和提高免疫力等功能特性。

粉碎常見的是農產品加工技術，超微粉碎可使農產品粒徑達到10 μm以下。超微粉具有良好的表面性質，如分散性和溶解度等；此外，超微粉比傳統(tǒng)粉末更容易融入食品結構，超微粉碎后，營養(yǎng)成分的溶解度增加，更易被人體吸收。所以，黑木耳超微粉可作為固體飲料或功能性食品添加劑。近年來，隨著人們健康意識的增強，黑木耳粉加工技術成為研究熱點。目前，關于黑木耳粉相關文獻主要集中在不同粉碎方式及黑木耳粉營養(yǎng)品質方面。鮮有不同干燥處理對黑木耳粉品質影響方面的研究報道。農產品粉碎前需進行干燥脫水，不同干燥方法對超微粉的理化特性和營養(yǎng)成分等方面具有較大影響。

本研究以新鮮黑木耳為原料，采用熱風（hot air drying，HAD）、熱泵（heat pump drying，HPD）、真空微波（microwave vacuum drying，MVD）和真空冷凍（vacuum freeze drying，VFD）4種不同干燥方式對其進行脫水處理，然后超微粉碎加工，對得到的黑木耳超微粉理化特性、形貌等方面進行研究和評價，以期為黑木耳超微粉碎前干燥處理提供理論指導。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮黑木耳（黑木耳‘916’） 廣西賀州市城西農貿市場；氫氧化鈉、葡萄糖、苯酚、硫酸（以上均為分析純） 廣東光華科技股份有限公司。

1.2 儀器與設備

BSA124S電子天平 德國賽多利斯科學儀器有限公司；CR-400色差儀 日本柯尼卡美能達公司；HMB-701-S超微粉碎機 臺灣弘荃機械企業(yè)有限公司；TGL-16MS離心機 上海盧湘儀離心機儀器有限公司；722可見分光光度計 上海儀電分析儀器有限公司；HH-S2數(shù)顯恒溫水浴鍋 江蘇金怡儀器科技有限公司；DFY-600搖擺式高速萬能粉碎機 溫嶺市林大機械有限公司；FDU-2110凍干機 日本東京理化器械株式會社；QUANTAF250掃描電子顯微鏡（scanning electron microscope，SEM） 美國FEI公司；WRH-100AB閉環(huán)除濕熱泵干燥機 正旭新能源設備科技有限公司；DHG-9240A電熱鼓風干燥箱 上海一恒科學儀器有限公司；WBZ-10PLC真空微波干燥機 貴陽新奇微波工業(yè)有限公司；BT-2001型激光粒度分析儀 丹東百特科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 新鮮黑木耳的干燥處理

將新鮮黑木耳洗凈，開水燙漂5 min，瀝干表面水分，然后采用4種不同干燥方法脫水處理：1）HAD：取500 g黑木耳，放入電熱鼓風干燥箱，設定溫度60 ℃，干燥至水分質量分數(shù)10%；2）HPD：取500 g黑木耳，放入熱泵干燥機，設定溫度60 ℃、相對濕度25%，干燥至水分質量分數(shù)10%；3）MVD：取500 g黑木耳，放入真空微波干燥機，干燥過程利用紅外測溫對產品表面溫度進行實時監(jiān)控，控制表面溫度為60 ℃，此情況下微波工作程序為2 000 W、10 min，1 500 W、5min，1 000 W、30 min，500 W、15 min，300 W、25 min，干燥過程壓力為5 000 Pa，干燥至水分質量分數(shù)10%；4）VFD：取500 g黑木耳，放入超低溫冰箱－80 ℃冷凍1 h，設定真空冷凍溫度為－80 ℃，壓力為5 Pa，干燥至水分質量分數(shù)10%。

1.3.2 干燥黑木耳的粉碎處理

將上述干燥后的黑木耳放入高速萬能粉碎機進行初步粉碎，然后過40 目篩網后，用磨盤式超微粉碎機進行碾磨粉碎，在收集口用布袋收集超微粉，將得到的黑木耳超微粉用自封袋密封，避光室溫保存，1 周內完成各項指標測定。

1.3.3 指標測定

1.3.3.1 水分質量分數(shù)

按照GB 5009.3ü2016《食品安全國家標準 食品中水分的測定》測定4種黑木耳粉的水分質量分數(shù)。所有水分質量分數(shù)都用干基表示，重復3 次取平均值。

1.3.3.2 粒徑分布

采用BT-2001型激光粒度分析儀測量4種黑木耳粉的粒徑分布。粒徑分布以、、以及跨度進行表征，、、分別表示樣品中累積粒度分布為10%、50%和90%所對應的體積直徑，跨度按照式（1）計算。

1.3.3.3 堆積密度

堆積密度參考文獻[23]測定。稱取2 g木耳粉輕輕倒入10 mL干燥潔凈的量筒中，將量筒置于旋渦振動器上1 min，使樣品體積恒定，記錄樣品的質量和體積，堆積密度為粉末的質量與圓柱體體積的比值。重復3 次取平均值。

1.3.3.4 休止角和滑動角

休止角參照文獻[23]測定。將坐標紙平鋪在桌面上，試管架放在坐標紙內，然后將兩個漏斗固定在試管架上，上方漏斗的下端搭在下方漏斗的內壁，漏斗下端出口距離坐標紙6 cm（），然后將粉體連續(xù)倒入上方漏斗中，自由流出，直至粉體形成的圓錐錐尖接觸到漏斗的出口，記錄坐標紙上圓錐體的半徑（/cm）。休止角按式（2）計算。重復3 次取平均值。

滑動角參照文獻[24]測定。將長10 cm（）、寬6 cm的玻璃板水平置于桌面上，并將其一端固定。然后準確稱取1.00 g黑木耳超微粉置于玻璃板非固定端，然后緩慢抬起非固定端直至黑木耳粉體開始滑動。記下此時玻璃板非固定端升高的高度（/cm）。滑動角按式（3）計算。重復3 次取平均值。

1.3.3.5 持水能力和水溶性指數(shù)

持水能力及水溶性指數(shù)參考文獻[23]測定，并稍作修改。稱量離心管的質量并記為，然后稱取0.05 g木耳粉記為，將木耳粉放入離心管中，再把10 mL蒸餾水分次加入，搖晃均勻使木耳粉充分溶解。然后于60 ℃水浴鍋中水浴30 min，取出用冷水冷卻30 min，然后在10 000 r/min下離心40 min。離心結束后收集上清液，并稱量離心管和沉淀物的質量記為，然后按照式（4）計算持水能力。

將上述離心操作后的上清液置于鋁盒（已烘干至恒質量，質量記為），然后放入電熱鼓風干燥機（103±2）℃烘干至恒質量，然后稱量鋁盒及殘渣質量記為。按照式（5）計算水溶性指數(shù)，重復3 次取平均值。

1.3.3.6 多糖溶出量

稱取0.05 g木耳粉至離心管（已提前稱質量）中，向試管中加入50 mL蒸餾水，搖晃試管至均勻分散。將處理好的樣品分別置于常溫（25 ℃）和水?。?0 ℃），設定不同時間（5、10、20、40、60、80、100 min），然后取出后冷卻稱質量，并補充水浴過程中損失的水分至水浴前的質量。室溫放置20 min后，5 000 r/min離心10 min，收集水浴處理樣品的上清液并采用苯酚-硫酸比色法測定多糖含量，以多糖含量表征多糖溶出量，重復3 次取平均值。

1.3.3.7 色澤

利用色差儀測定樣品色澤，以儀器白板為標準。*值代表亮度（0～100），數(shù)值越大表明越明亮；*值代表紅綠度，正值為紅色，負值為綠色；*值代表黃藍度，正值為黃色，負值為藍色。色澤指標測定重復3 次取平均值。

1.3.3.8 微觀形貌觀察

采用SEM觀察黑木耳粉的形態(tài)，取少量樣品均勻涂抹在膠墊上，然后進行鍍鉑處理，厚度10 nm。在加速電壓2.0 kV的條件下觀察黑木耳粉的微觀形態(tài)，放大倍數(shù)分別為500、2 000、5 000 倍。

1.4 數(shù)據處理與分析

數(shù)據采用Excel軟件處理，實驗設置3個平行，結果以平均值±標準差表示，采用Origin 2018軟件作圖，采用SPSS 19.0軟件進行統(tǒng)計分析。采用皮爾遜積差（Pearson）相關性分析對黑木耳粉平均粒徑與多糖溶出量之間的相關性進行分析。采用Duncan事后檢驗進行顯著性分析，＜0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 不同干燥處理對黑木耳粉粒徑及其分布的影響

粒徑分布以、、進行表征，一般為平均粒徑；跨度越小，粒徑分布越窄，表示粒徑越均勻。由圖1和表1可知，HAD和HPD前處理加工的黑木耳超微粉粒徑分布基本相同；平均粒徑從大到小為HAD＞HPD＞MVD＞VFD；跨度從大到小為VFD＞MVD＞HPD＞HAD，說明VFD比其他幾種前處理干燥方式的黑木耳粉粒徑更小，但是HAD和HPD產品粒徑分布更為均勻。

圖1 不同干燥處理的黑木耳粉粒徑分布Fig.1 Effects of different drying methods on particle size distribution of Auricularia auricular powder

表1 不同干燥處理的黑木耳粉粒徑Table 1 Effect of different drying methods on particle size of Auricularia auricular powder

不同干燥方式對粉碎后物料的粒徑分布影響較大。管桂林等將干燥處理后的苜蓿經高速粉碎機粉碎后，分別用240 目和350 目標準篩篩分。結果表明，VFD干燥制備的苜蓿粉的粒徑較HAD干燥更低。HAD干燥制備的苜蓿粉的粒徑主要分布在小于240 目的范圍內，占比達到69%，目數(shù)在240～350 目和大于350 目的苜蓿粉分別僅占17%和11%；VFD干燥法制備的小于240 目苜蓿粉僅占總量的43%，比HAD干燥制備的同等級苜蓿粉占比低，但目數(shù)240～350 目和大于350 目的苜蓿粉的比例均比HAD干燥制備的高，分別占26%和15%。管桂林等分析認為：由于VFD干燥時，干燥室內形成負壓，使得苜蓿的細胞脹裂，細胞液流出，干燥更徹底，更易于研磨粉碎；而HAD干燥則需要更高的溫度，水分蒸發(fā)的同時會使得苜蓿細胞皺縮，不利于超微粉的粉碎。王瑩等的研究也表明，與HAD干燥相比，VFD干燥的秋葵超微粉粒徑更小，導致VFD干燥秋葵超微粉溶解性大，持水力、容重小。MVD作為一種高效的干燥方式，對物料具有膨化效果，也可作為物料超微粉碎前干燥處理。本文的研究結果與上述參考文獻一致，可能由于HAD和HPD干燥使黑木耳細胞皺縮，不利于超微粉的粉碎，從而粒徑較大；MVD和VFD都可使黑木耳的細胞脹裂，但VFD效果更好，所以VFD干燥的黑木耳粉粒徑最小，MVD干燥黑木耳粉粒徑最接近VFD。

2.2 不同干燥處理對黑木耳粉堆積密度和色澤的影響

不同干燥方式處理的木耳粉堆積密度如表2所示，堆積密度從大到小的干燥方式依次為：VFD＞MVD＞HPD＞HAD，VFD黑木耳粉的堆積密度最大。對于同一種物質，堆積密度越大，說明顆粒與顆粒間的空隙越小。堆積密度結果與表1中不同干燥方式的黑木耳粉平均粒徑結果可相互印證?？赡苡捎诹叫】梢允诡w粒間的空隙減小，從而使堆積密度變大。Akther等研究了噴霧干燥、烘箱干燥、真空干燥、隧道干燥、旋轉烘箱干燥和氣流烘箱干燥6種干燥方式對芒果粉的理化性質的影響，發(fā)現(xiàn)不同干燥方式對粉碎后的食品原料堆積密度具有顯著影響，并且噴霧干燥過程中的過度收縮會使粉體產生過高的堆積密度。王瑩等以HAD、VFD兩種干燥方式對4個品種的秋葵果實進行干燥并將其超微粉碎，發(fā)現(xiàn)HAD干燥的超微粉堆積密度大于VFD，但并未深入分析其原因。徐英菊研究發(fā)現(xiàn)冷凍干燥后的錐栗粗粉經超微粉碎后其堆積密度最大，鼓風干燥的最小，真空干燥與冷凍干燥處理后其堆積密度差異不明顯。由此可見，經過不同干燥處理后粉碎，其粉體堆積密度與原料特性有較大關系。由于黑木耳、芒果、秋葵果實和錐栗等原料特性差異，所以粉體堆積密度也呈現(xiàn)不同。

表2 不同干燥處理的黑木耳粉物理特性Table 2 Effect of different drying methods on physical characteristics of Auricularia auricular powder

不同干燥方式對黑木耳粉色澤的影響如表3所示，不同干燥方式的黑木耳粉*值存在顯著差異；亮度從高到低的干燥方式為VFD＞MVD＞HPD＞HAD；VFD黑木耳粉亮度最高，HAD黑木耳粉亮度最低，不同干燥方式的黑木耳粉*、*值無顯著性差異（＞0.05）。

表3 不同干燥處理的黑木耳粉色澤Table 3 Effect of different drying methods on the color of Auricularia auricular powder

2.3 不同干燥處理對黑木耳粉休止角和滑動角的影響

休止角和滑動角是描述粉末流動性的指標，滑動角和休止角越大，流動性越差。如表2所示，黑木耳粉的滑動角和休止角由大到小依次的干燥方式為：HAD＞HPD＞MVD＞VFD，其中HAD和HPD黑木耳粉的滑動角和休止角，以及MVD和VFD黑木耳粉的滑動角無顯著性差異（＞0.05）。所以在流動性方面，HAD和HPD黑木耳粉流動性相近，均劣于MVD和VFD黑木耳粉，VFD黑木耳粉流動性最佳。粉體的流動性的影響因素比較復雜，Zhang Zipei等研究結果表明，顆粒越小，香菇粉末的流動性越好；梁曉君等研究結果則表明，玉木耳粉體粒徑越小，其流動性越差。二者的差異可能是由于不同原料和粒徑顆粒間作用力不同，本實驗結果與Zhang Zipei等研究結果一致，平均粒徑最小的VFD黑木耳粉流動性最好。

2.4 不同干燥處理對黑木耳粉持水能力和水溶性指數(shù)的影響

不同干燥方式處理的黑木耳粉持水能力如表4所示，4種干燥處理的黑木耳粉持水能力由高到低的干燥方式依次為：VFD＞MVD＞HPD＞HAD，HAD黑木耳粉的持水能力為28.81 g/g，顯著低于其他處理組（＜0.05）；VFD黑木耳粉的持水能力為51.50 g/g，顯著高于其他處理組（＜0.05）。Sadowska等研究發(fā)現(xiàn)VFD、真空干燥和對流干燥的花楸果粉持水能力為2.73～2.95 g/g，沒有顯著差異（＞0.05）； Zhang Zipei等測定不同粉碎方式的香菇粉持水能力為3.15～3.92 g/g；梁曉君等研究了HAD、MVD和VFD對玉木耳全粉持水能力的影響，發(fā)現(xiàn)VFD玉木耳超微粉持水能力達20.86 g/g，顯著高于其他處理組（＜0.05），HAD玉木耳超微粉持水能力較差。黑木耳粉和玉木耳粉的水溶性指數(shù)明顯高于花楸果粉，可能是由于木耳中含有豐富的親水性膠質，導致其持水能力較高。

表4 不同干燥處理的黑木耳粉持水能力和水溶性指數(shù)Table 4 Effect of different drying methods on water-holding capacity and water solubility index of Auricularia auricular powder

不同干燥方式的黑木耳粉的水溶性指數(shù)如表4所示，4種干燥處理的黑木耳粉水溶性指數(shù)由高到低的干燥方式依次為：VFD＞MVD＞HPD＞HAD，HAD黑木耳粉的水溶性指數(shù)為9.21%，顯著低于其他處理組（＜0.05）；VFD黑木耳粉的水溶性指數(shù)為16.37%，顯著高于其他處理組（＜0.05）。Sadowska等研究發(fā)現(xiàn)不同干燥方式的花楸果粉水溶性指數(shù)由大到小依次為：真空干燥＞VFD＞對流干燥，花楸果粉水溶性指數(shù)為48.43%～61.65%；Zhang Zipei等測定了不同粉碎方式的香菇粉水溶性指數(shù)為21.62%～27.36%。由此可知，本實驗中黑木耳粉水溶性指數(shù)低于香菇粉和花楸果粉。

本實驗中黑木耳粉的持水能力與梁曉君等的研究結果相同。不同干燥方式導致的持水能力和水溶性指數(shù)存在差異，一方面，可能是VFD干燥對黑木耳的內部結構破壞較小，所以黑木耳粉吸附水的能力較好，而MVD、HPD和HAD會使黑木耳表面急劇收縮脫水，破壞內部組織，所以黑木耳粉吸附水的能力變弱；另一方面是由于粒徑不同，顆粒越小持水能力和水溶性指數(shù)越高，從表1可知，不同干燥方式的黑木耳粉平均粒徑從大到小的干燥方式依次為：HAD＞HPD＞MVD＞VFD，相應的持水能力和水溶性指數(shù)由小到大的干燥方式依次為：HAD＜HPD＜MVD＜VFD，不同指標結果相互印證。

2.5 不同干燥處理對黑木耳粉多糖溶出量的影響

不同干燥方式對黑木耳粉多糖溶出量的影響如圖2所示，不同干燥方式的黑木耳粉多糖溶出量存在較大的差異，在相同水浴時間和水浴溫度條件下，黑木耳粉多糖溶出量從大到小的干燥方式依次為：VFD＞MVD＞HPD＞HAD；多糖溶出量隨著水浴時間的延長而增加。可能是由于粒徑的不同造成多糖溶出量的差異，粒徑越小，粉體中的多糖越容易溶出。黑木耳粉平均粒徑與多糖溶出量的皮爾遜積差相關性分析結果表明，其相關系數(shù)為－0.9117，極顯著相關（＜0.01）。說明隨著黑木耳粉的降低，其多糖溶出量逐漸增加。鮑妮娜等研究也表明，不同粒度原料提取出的黑木耳多糖得率不同，原料粒度越小，黑木耳多糖得率越高。

圖2 不同干燥處理的黑木耳粉多糖溶出量Fig.2 Effect of different drying methods on the dissolution of polysaccharides from Auricularia auricular powder

2.6 不同干燥處理對黑木耳粉微觀形貌的影響

如圖3所示，4種干燥方式處理獲得的木耳粉粒度分布明顯不均勻，大顆粒表面有小顆粒附著；黏附在大顆粒表面的許多小顆粒粒徑約為1～5 μm；HAD和HPD處理的顆粒粒徑大小相近，粒徑比MVD和VFD處理的顆粒大，與表1中結果相印證，MVD和VFD處理木耳粉的小于HAD和HPD處理；MVD和VFD處理的木耳粉顆粒粒徑大小相近，但是粒徑分布都不均勻，與表1中粒徑分布跨度相印證，MVD和VFD黑木耳粉跨度大于HAD和HPD處理，所以HAD和HPD處理的黑木耳粉粒徑分布更均勻。

圖3 不同干燥處理的黑木耳粉SEM圖Fig.3 Scanning electron microscope images of Auricularia auricular powder prepared by different drying methods

顆粒結構方面，從圖3可以看出，HAD和HPD處理的黑木耳粉表面更加光滑，裂紋較少，表面附著的小顆粒也較少；MVD和VFD處理的黑木耳粉表面不平整，有許多孔洞和裂紋；MVD和VFD處理的黑木耳粉顆粒有較多類似柱狀結構，其長度約10～20 μm，直徑約1～3 μm。

粉體粒徑減小至一定程度后，粉體表面的吸附性增強，相互之間的作用力加大，容易發(fā)生分子間聚集。陳如等研究表明，蘋果經過超微粉碎10 min后，粉體開始出現(xiàn)團聚現(xiàn)象，超微粉碎時間越長，團聚現(xiàn)象越嚴重。有時超微粉碎還會使物料粉體顆粒多糖結構暴露，王博等對4種雜糧進行超微粉碎，所有超微粉碎后的雜糧顆粒表面均有部分片狀突出，這可能是超微粉碎使粉體顆粒內部多糖結構暴露的結果。MVD和VFD處理的木耳粉顆粒粒徑分布不均勻，可能是由于粉體開始出現(xiàn)團聚現(xiàn)象；其表面不平整，有許多孔洞和裂紋，以及類似柱狀結構，可能是顆粒內部多糖或其他物質結構暴露形成的。黑木耳粉顆粒的這些分布及結構的差異可能是造成不同干燥處理的黑木耳粉在粒徑、流動性、多糖溶出量等方面存在差異的原因。

3 結 論

不同干燥方式處理后粉碎得到的黑木耳粉理化特性存在明顯差異。VFD黑木耳粉平均粒徑比MVD、HPD、HAD黑木耳粉更小，但HAD、HPD黑木耳粉粒徑跨度低于MVD和VFD處理，表明HAD和HPD黑木耳粉粒徑分布更為均勻；VFD干燥粉體堆積密度最大，亮度最高；黑木耳粉在流動性由大到小的干燥方式：VFD＞MVD＞HPD＞HAD；黑木耳粉持水能力由大到小的干燥方式：VFD＞MVD＞HPD＞HAD，VFD黑木耳粉的持水能力為51.50 g/g，顯著高于其他處理組；黑木耳粉水溶性指數(shù)由大到小的干燥方式為：VFD＞MVD＞HPD＞HAD，VFD黑木耳粉的水溶性指數(shù)為16.37%，顯著高于其他處理（＜0.05）；黑木耳粉多糖溶出量由大到小的干燥方式依次為：VFD＞MVD＞HPD＞HAD，多糖溶出量隨著水浴時間的延長而增加；平均粒徑與多糖溶出量具有極顯著的相關性（＜0.01），隨著黑木耳粉的降低，其多糖溶出量逐漸增加。造成上述差異的主要原因可能由于4種干燥方式處理的黑木耳粉體結構不同，采用SEM觀察黑木耳粉的形態(tài)，也證實了不同處理的黑木耳粉在粒徑分布和結構方面存在差異?？傮w上，VFD黑木耳粉的品質優(yōu)于其他干燥處理，但是VFD干燥處理能耗較高，MVD黑木耳粉的品質優(yōu)于HPD和HAD處理，也可作為黑木耳粉碎前干燥處理中一種較好的備選方法。不同干燥方法制備的黑木耳粉的營養(yǎng)成分、生物活性和抗氧化性能等方面的比較有待進一步研究。