香菇菌汤熬制工艺参数的优化

2010-09-13朱科学周惠明

食品科学 2010年10期

关键词：香菇粒度风味

王英，朱科学*，周惠明

(江南大学食品学院，江苏无锡 214122)

香菇菌汤熬制工艺参数的优化

王英，朱科学*，周惠明

(江南大学食品学院，江苏无锡 214122)

以香菇和猪骨为主要原料，研究香菇菌汤熬制的主要工艺参数。以菌汤中固形物溶出率和蛋白质溶出率为考察指标，通过单因素和正交试验分析和讨论，确定香菇菌汤最佳熬制工艺参数。结果表明：熬制温度为120℃、熬制时间为30min、料液比为1:70(g/g)、香菇粉粒度为60目，在此工艺条件下，固形物溶出率和蛋白质溶出率分别达到44.55%和40.56%。

香菇菌汤；固形物溶出率；蛋白质溶出率

Abstract：Shiitake soup was made from shiitake mushrooms and porcine bone by cooking in boiling water. The processing procedure of shiitake soup was optimized by investigating the effects of cooking temperature, length of cooking time, solid-toliquid ratio and particle size of porcine bone powder on the dissolution ratios of solids and proteins using single factor and orthogonal array design methods. The optimum processing conditions were obtained as follows: cooking temperature 120 ℃ length of cooking time 30 min, solid-to-liquid ratio 1:70, and particle size of porcine bone powder less than 60 mesh. Under such conditions, the dissolution ratios of solids and proteins was 44.55% and 40.56% respectively.

Key words：shiitake soup；dissolution ratio of solids；dissolution ratio of proteins

香菇是世界第二大食用菌，消费量仅次于双孢菇[1]，为我国著名的食用菌，也是特产之一。在民间素有“山珍”之称，我国古籍中记载香菇“益气不饥，治风破血和益胃助食”。现代研究中对香菇主要成分进行了分析，基本成分分析结果表明：鲜菇除含水85%～90%外，固形物中含粗蛋白18%、粗脂肪4%、可溶性无氮物质67%、粗纤维7%、灰分3%[2]；功能性成分分析结果表明：香菇含有丰富的香菇多糖(lentinan)，能提高辅助性巨噬T细胞的活力，对其他调整细胞素释放的免疫细胞也有一定的激活特性[3]，因此香菇具有抗菌活性。香菇还含有双链核糖核酸、维生素D原(麦角甾醇和菌甾醇)、香菇太生(lentysin)等，对人体十分有益。香菇不仅富含多种营养成分和功能性因子，而且其味道鲜美，常常作为家庭食用菜肴的大宗原料。本研究通过单因素和正交试验确定香菇菌汤中香菇汤清液的熬制工艺参数，为香菇菌汤工业化生产提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

干香菇、猪骨、食盐、味精、鸡精、葱姜、料酒、香辛料(八角、桂皮、香叶、花椒)等均为食品级市售；浓硫酸、硫酸铜、硫酸钾、氢氧化钠、硼酸、甲基红、溴甲酚绿均为分析纯国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

DFY-600摇摆式高速中药粉碎机温岭市林大机械有限公司；YXQ-LS-SⅡ全自动立式电热压力蒸汽灭菌器上海博讯实业有限医疗设备厂；SHB-C循环水真空泵河南巩义英予峪华仪器厂；HYP-1008消化炉上海纤检仪器有限公司；WYA阿贝折光仪上海精密科学仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 原料的预处理对干香菇的子实体经粉碎机进行粉碎，过筛，得到香菇粉，包装，干燥器里储存，备用；挑选优质、新鲜、干净猪骨(腿骨)，按一定规格进行分装，置于冰箱中冷冻贮藏，备用。

1.3.2 香菇菌汤的制备工艺流程

1.3.3 香菇汤清液熬制工艺及试验设计

为确定香菇菌汤的原料汤液，即香菇汤清液的熬制工艺，需对熬制温度、熬制时间、料液比、粒度进行优化的单因素试验，选取最佳工艺条件。单因素及正交试验均采用灌装、静置熬制方法。

香菇汤清液的制备：称取不同粒度的香菇粉，不同粒度包括未粉碎(把干香菇子实体切成约1cm×1cm的小块)、20目、60目、100目，按照不同的料液比(1:20、1:30、1:40、1:50、1:60、1:70、1:80、1:90，g/g)加入相应质量的水，在一定温度(105、110、115、120、125℃)条件下蒸煮一定时间(15、30、60、90)，取出后冷却，双层滤纸抽滤，得到清液，定容到250mL，进行可溶性固形物含量和蛋白质含量的测定。

影响固形物溶出率和蛋白质溶出率的因素有很多，除了在本研究中讨论的几个单因素外，还与物料的运动有关，包括外在搅动和物料自身的运动。在本研究中，没有外在施加搅动，通过使用同一规格的熬制罐，其他熬制工艺条件一致，因此物料自身运动在研究中对固形物溶出率和蛋白质溶出率造成的影响在这里可以忽略不计。

1.3.4 骨汤的制备

配料：料液比1:5(g/g)、葱0.5%～0.8%、姜0.5%～0.8%、食盐0.6%、高汤精0.2%、增稠剂(小麦淀粉)1.0%，以上比例均相对于原料水。把猪骨从冰箱里取出后，解冻、清洗、去杂、汆汤(主要目的是去血去异味)、熬制(常压熬制3h，在熬汤结束前补足水分)，与香菇汤清液按照一定比例调配，得到香菇菌汤成品。

1.3.5 可溶性固形物含量测定

采用阿贝折光仪测定。

式中：6.95%为香菇粉原料中含水量。

1.3.6 蛋白质含量测定

采用凯氏定氮法，参照GB/T 5009.5—2003《食品中蛋白质的测定》[4]。

式中：18.00%为香菇粉原料中蛋白质含量。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 熬制温度对香菇菌汤的影响

选取香菇粉粒度20目、料液比1:50、熬制时间30min，考察熬制温度对固形物溶出率、蛋白质溶出率的影响，结果见图1。

图1 熬制温度对香菇菌汤中固形物和蛋白质溶出率的影响Fig.1 Effect of cooking temperature on the dissolution ratios of solids and proteins

由图1可知，香菇菌汤清液中固形物溶出率在105～115℃范围内的改变，与从115℃到120℃突变相比，其变化幅度不明显，当在120～125℃内，固形物溶出率继续增加，而并未像蛋白质溶出率的变化一样保持平稳，可能原因是当温度升高后，香菇粉中非含氮固形物继续向汤中扩散，导致固形物溶出率上升。而蛋白质溶出率在105～120℃范围内持续增加，120～125℃内溶出率不再增加，但在115～125℃范围内总体依然呈上升趋势。使固形物溶出率和蛋白质溶出率均处于相对较大值，考虑到随着温度的增加，能耗增大，因此选取120℃作为最佳熬制温度。瞿明勇等[5]对排骨汤工艺参数进行研究，也采用了120℃为熬制温度，与本研究结果相似。固形物溶出率和蛋白质溶出率两者整体相比，固形物溶出率比蛋白质溶出率高，说明其他物质(如多糖类物质等)溶出，且溶出率较大。

以香菇汤清液中固形物溶出率和蛋白质溶出率为两个主要的工艺指标，熬制工艺并非纯粹为了提取香菇风味物质和功能成分。在杨铭铎等[6]的香菇风味成分研究中，香菇风味成分提取温度为100℃，其采用油浴的方法保持香菇汤液沸腾，在浓缩时仅采用40℃。李波等[7]在进行香菇蛋白提取时，采用碱提温度仅为10℃，所以要保持香菇风味成分和蛋白质时，必须采用较低的温度。本研究中采用较高的熬制温度，风味和功能物质必定要遭到不可避免的破坏，并且没有对风味的变化进行研究。但是在制汤的传统熬制工艺中，如瞿明勇等[5]对排骨汤工艺参数采用较高的熬制温度120℃，具有完成原料的熟化和抑制微生物生长增殖等功能，并且熬制工艺仅仅是作为香菇菌汤中成熟工艺的一部分。若要进行风味物质的保留和功能成分的富集，可以在熬制工艺前，对香菇汤清液进行预处理，如浸泡、对风味物质的包埋和对香菇粉悬浊液进行酶解处理等，达到保存更多的风味物质和功能成分富集的目的，这部分有待进一步深入研究。

2.1.2 熬制时间对香菇菌汤的影响

选取香菇粉粒度20目、料液比1:50、熬制温度120℃，考察熬制时间对固形物溶出率、蛋白质溶出率的影响，结果见图2。

图2 熬制时间对香菇菌汤中固形物和蛋白质溶出率的影响Fig.2 Effect of length of cooking time on the dissolution ratios of solids content and protein

由图2可知，固形物溶出率变化规律不明显，造成该现象的原因有可能是实验中较大的误差引起，其变化规律不能对熬制时间实验结果产生贡献。但是分析其在90min时固形物溶出率较高的原因，可能是随着熬制时间的增长，香菇粉里物质向汤中扩散会增加，如香菇多糖等，在刘树兴等[8]采用水提醇沉法提取香菇多糖时，最优工艺的提取时间为5h，此研究结果表明香菇多糖需要长时间(5h)才会从香菇粉释放出最大量，所以随着加热时间的延长，很有可能会引起香菇多糖的溶出。蛋白质溶出率在起始阶段(从15min到30min)随着时间延长而提高，但超过60min后却出现下降的趋势，其可能原因是清汤原本溶出的蛋白质在高温条件下长时间熬制，蛋白质反而结团凝集沉淀，在样品处理时被带入滤渣中，导致蛋白质的损失，最终使得蛋白质溶出率减小。在孙晓明等[9]的研究中，骨汤蛋白质溶出率并不随时间的延长而下降，而是先急剧增加，最后趋于不变。该结果中的样品处理方法与本研究稍有不同，上述提出的原因猜测可能是其产生原因之一。并且在李波等[7]的研究中，随着时间的延长，蛋白质的提取率也略微降低，与本研究结果相似。当蛋白受热时，疏水相互作用被蛋白其他相互作用克服，便会发生蛋白热变性[10]，经白岚[11]对香菇蛋白的氨基酸分析，其香菇蛋白中疏水氨基酸占总氨基酸比例为30.71%，当经高温长时间作用时，香菇蛋白很可能会发生疏水聚合。综合两者，考虑到高温长时间，不仅能量消耗较大，而且会影响菌汤样品的风味，因此选取30min为最佳熬制时间。

2.1.3 料液比对香菇菌汤的影响

选取香菇粉粒度20目、熬制温度120℃、熬制时间30min，考察料液比对固形物溶出率、蛋白质溶出率的影响，结果见图3。

图3 料液比对香菇菌汤中固形物和蛋白质溶出率的影响Fig.3 Effect of solid-to-liquid ratio on the dissolution ratios of solids and protein

由图3可知，固形物溶出率和蛋白质溶出率两者规律相似，在起始阶段(从1:20到1:70)两者均是持续上升，当小于1:70之后(从1:70到1:90)没有很大的上升趋势，趋于不变，所以选取1:70为最佳料液比。李小华等[12]对排骨汤制汤工艺的研究，在料液比确定时，当料液比增加到一定程度时，蛋白质溶出率不再增加，与本研究结果相似。当料液比继续增大时，香菇菌汤的风味受到影响，香菇风味不足，缺乏鲜味等，所以不能无限制增加水的用量。

2.1.4 粒度对香菇菌汤的影响

选取料液比1:50、熬制温度100℃、熬制时间30min，考察粒度对固形物溶出率、蛋白质溶出率的影响，结果见图4。

图4 粒度对香菇菌汤中固形物和蛋白质溶出率的影响Fig.4 Effect of particle size of porcine bone powder on the dissolution ratios of solids content and proteins

由图4可知，固形物溶出率随目数的增大，即香菇颗粒越小，比表面积越大，与水接触面积增大，有利于香菇粉中的固形物扩散到水溶液当中，此时未粉碎样品所得固形物溶出率相对低很多，在实验中还发现，经感官目测未粉碎样品清汤透明度很高，说明固形物含量较低，当增加到20目后，固形物溶出率急剧增加，在20目后微微上升，但是上升趋势很小，可以认为从20目之后固形物溶出率基本不增加，因此从固形物溶出率曲线来看，20目粒度较佳。蛋白质溶出率整体呈现上升趋势，在起始阶段(未粉碎到60目)逐渐增大，随着增大到60目后(60目到100目)，蛋白质溶出率基本不变，孙晓明等[9]对高汤工艺研究中发现，同样蛋白质溶出率也是随着猪骨粉碎度的增加而增加，与本研究相似，因此从蛋白质溶出率曲线来看，60目粉较佳。综合两者，固形物溶出率和蛋白质溶出率曲线所得结果不一致，因此暂定20目或者60目为最佳粒度。

2.2 正交试验优化结果

采用四因素三水平即L9(34)进行正交试验，因素水平安排见表1，结果见表2。

表1 正交试验因素水平表Table 1 Factors and levels in the orthogonal array design

表2 正交试验方案及结果Table 2 Orthogonal array design matrix and experimental results of the dissolution ratios of solids content and proteins

由表2中R值可知，从固形物溶出率和蛋白质溶出率均可以看出，影响香菇汤清液的4个因素主次关系依次是料液比＞熬制温度＞粒度＞熬制时间。由直观分析可得，综合考虑固形物溶出率和蛋白质溶出率，最佳工艺组合为A2B2C3D2，即熬制温度120℃、熬制时间30min、料液比1:70、粒度60目。但是，熬制温度和料液比中固形物溶出率并没有选取最大值所在水平(前者125℃时最大，后者1:60时最大)，之所以选取120℃和1:70为最佳点，比较120℃和125℃、1:60和1:70的固形物溶出率，即比较固形物溶出率中的k值，其值相差不大，并且结合单因素结果，故选取120℃和1:70为最优点。正交试验反映了部分交互试验，在料液比部分，正交试验中没有做到最佳点，但是料液比不能无限制增大，否则会影响菌汤风味，使得菌汤风味不足。粒度最佳点选取最大值所在的水平，即选取60目，而粒度单因素试验的最佳粒度为20目或60目，综合正交与单因素试验结果，选取60目为最佳粒度。由上所述，选取最佳组合工艺条件组合为A2B2C3D2。

2.3 验证实验

在正交试验中的9组工艺条件组合不包括A2B2C3D2，所以不能确定该工艺组合效果是否较佳，需对该工艺组合进行验证。在A2B2C3D2条件下进行 3次平行实验，测得固形物溶出率和蛋白质溶出率。结果表明：固形物溶出率为44.55%，蛋白质溶出率达到40.56%，说明选取该工艺可得到良好的效果。相对标准偏差(RSD)分别为4.86%和1.18%，说明该工艺具有良好的稳定性。

3 结论

对香菇汤清液熬制工艺参数进行优化，通过对熬制温度、熬制时间、料液比和粒度的单因素及正交试验结果的分析和讨论，得出香菇汤清液熬制的最佳工艺。结果表明：采用熬制温度为120℃，熬制时间为30min，料液比为1:70，香菇粉粒度为60目。在此最佳工艺条件下，固形物溶出率达到44.55%，蛋白质溶出率达到40.56%。

本研究主要采用香菇和猪骨头为原料，开发营养和风味俱佳的香菇菌汤，不仅迎合了目前汤类生产的标准化、工业化，适应经营标准化的需求，还增加了汤类品种，并做到使其可以进入千家万户，实现家庭都能一日三餐食用的愿望[13-14]。

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Optimization of Processing Conditions of Shiitake Soup