银耳干燥技术研究进展
2013-01-22谭红军庞建波
吴 振,杨 勇,谭红军,*,庞建波,詹 永,陈 岗
(1.重庆市中药研究院,重庆 400065;2.重庆朵朵润尔营养食品股份有限公司,重庆 409003)
银耳 (Tremella fuciformis),又名白木耳、雪耳,在分类学上隶属于真菌门 (Eumyeota)、担子菌纲 (Basidiomyeetes)、异隔担子菌亚纲 (Heterobasidiae)、银耳目 (Tremellales)、银耳科 (Tremellaeeae)、银耳属 (Tremella),学名Tremella fuciformis Berk.,其内含有碳水化合物、蛋白质、维生素和多种氨基酸等,被誉为“食用菌之王”[1],广泛分布于温带和亚热带地区。银耳为药食两用之品,药性平和,服用安全。中医认为,银耳味甘淡性平,归肺、胃经,具有滋阴润肺、养胃生津的功效。近年来,国内外研究发现,银耳的药理活性多数与银耳多糖有关。银耳多糖是银耳孢子经深层发酵的产物,具有广泛的药理活性,在调节机体免疫力、提高巨噬细胞吞噬功能、提高细胞和体液免疫能力方面有很好的作用,同时在抗疲劳、抗衰老、清除氧自由基、降血糖、抗肿瘤及抗艾滋病等方面也有良好的疗效[2-8]。
脱水干制是银耳加工贮藏的一个重要方法。鲜银耳富含蛋白质、维生素、糖类及多种酶类;但鲜银耳含水率高 (一般为75%~80%),不仅难于贮存,加工过程中极易褐变,使颜色、营养和风味劣变,严重影响产品的品质[1]。现有的加工品种为干银耳、即食银耳、蜜渍银耳、银耳粉等[9];国内外研究最多的是干法加工及贮藏。干法保藏是利用产品低水分活度抑制微生物的生产繁殖和酶的活性,同时可以赋予产品良好的风味,达到长期贮藏、易于运输、便于消费的目的。本文对银耳干燥技术的种类、发展历程、国内外研究现状、存在的问题、发展趋势和应用前景进行了综述,旨在为银耳产业的发展提供参考和帮助。
1 银耳干燥技术种类和发展历程
1.1 银耳干燥技术的发展历程
银耳干燥技术的发展经历了一个较长的发展过程。第一代干燥技术是以自然干燥和热风干燥为代表的干燥技术,自然干燥和热风干燥存在干燥时间长、产品褐变严重的缺点。第二代干燥技术的代表是真空冷冻干燥等,这种技术干燥速率较高,产品的营养成分和风味物质损失较少,生产的产品具有天然、营养丰富、品质优良的特点,但是存在耗能高和干燥时间长的缺陷。第三代干燥技术主要是利用微波和电磁波发射的能量给物料加热;这种加热方式可以实现物料内外同时加热,改变了传统的由表及里的加热方式,极大地提高了干燥速率,同时短时间的干燥过程更好地保留了银耳的营养成分和风味物质,具有节能、环保、质量优良的特点。最新的干燥技术主要包括微波干燥、真空干燥以及2种或2种以上干燥技术结合使用的联合干燥技术,如热风-微波真空联合干燥等。
1.2 银耳干燥技术分类
银耳干燥技术种类很多,依据能量的来源分为自然干燥和人工干燥两大类。自然干燥主要是指利用太阳能的自然干燥,也就是晒干。人工干燥是指在人工控制的条件下使银耳的水分蒸发的工艺过程。银耳人工干燥的方法较多,大致可以分为以下几类。
1.2.1 热风干燥
以热空气为加热介质,通过对流传导方式进行加热干燥,在一定时间内脱出物料中水分的干燥方式。它主要包括高温短时干燥、隧道式干燥以及厢式干燥等。
1.2.2 真空冷冻干燥
真空冷冻干燥是把物料冻结到共晶点温度以下,在真空条件下,通过升华除去物料中水分的一种干燥方法[10]。
1.2.3 微波真空干燥
作为一项现代高新介电干燥技术,结合微波和真空干燥两项技术的优势,微波为真空干燥提供热源,克服了真空状态下常规传导等速率慢的缺陷,真空又使得物料在较低温度下进行干燥,能较好地保留物料原有的色香味及营养成分,加热均匀,无污染且易于控制,从而易于实现连续自动化的环保生产[11]。
1.2.4 联合干燥
热风-微波真空联合干燥是根据物料在不同干燥阶段含水量及组织机构等特性的变化情况,依照优势互补的原则,分阶段进行的一种干燥技术。
2 国内外研究现状
2.1 银耳干燥工艺研究
热风干燥是目前银耳干燥中最常用的方法,具有操作方便,干燥温度和风速易于控制等优点。王传耀等[12]研究以干燥银耳为主的食用菌热风换向干燥新技术,应用热风换向干燥取代传统的垂直气流热风干燥,得出较优干燥工艺,即干燥温度70℃~80℃,换向时间间隔1 h,比传统垂直气流热风干燥速率提高30%以上,节能50%。高颖等[13]对散装银耳采用远红外和热风干燥等单元加工,将其体积减小到1/10制得压缩银耳块,以感官性、复水性、粘度、表征多糖含量等作为评价指标,其理化性质基本不变,这种加工方法满足了携带方便、不易破碎、运输和仓库储量效益高等要求。热风干燥不足之处在于银耳干燥过程中需人员调架,存在热损失、物料破损和干制周期长等问题,并且干燥温度过高易造成颜色的劣变和营养成分的氧化损失。因此,解决干燥工艺缺陷和提高品质是关键。
介电干燥技术是目前干燥领域的研究热点,具有干燥速率快、能量利用率高等优点。黄艳等[11]采用二因子二次回归通用旋转组合设计,分析微波强度和真空度对银耳干燥时间、复水比、银耳多糖含量和单位能耗的影响,结果表明,微波强度和真空度对干燥时间、复水比、银耳多糖含量和单位能耗均有显著影响,干燥工艺的最佳参数为10 W·g-1,-90 kPa。但是介电干燥技术的大规模应用尚需重点解决干燥过程中物料温度控制问题、干燥的均匀性问题和微波真空干燥时的放电问题等。
黄建立等[14]研究了在热风-微波真空联合干燥的条件下,热风温度、转换水分含量及微波强度等因素对干燥银耳收缩率、复水比、感官质量和单位能耗等指标的影响,并将较佳的热风-微波真空联合干燥工艺与热风干燥以及微波真空干燥进行比较;结果发现,采用前期热风温度70℃、转换水分含量30%、后期微波强度5 W·g-1的干燥工艺参数,可获得品质较佳的银耳干品,且单位能耗最低。因此工业生产可选用联合干燥处理,联合干燥处理可以生产出高品质和低能耗的银耳制品。
2.2 银耳干燥产品品质特性研究
干燥过程中物料的物理、化学变化会直接影响终产品的品质,可以采用色差仪、质构仪、电镜扫描以及无损分析探测技术研究其质量变化。有关干燥产品的品质特性是目前的研究热点。银耳品质特性主要包括热特性、结构特性、视觉特性、感官特性、营养特性和复水特性等。
黄建立等[15]研究了热风干燥、微波干燥、真空干燥、微波真空干燥及冷冻干燥等5种干燥方式对银耳干品收缩率、复水比、感官质量及组织结构的影响。结果发现,微波真空干燥所需干燥时间短,干燥能耗低,收缩率小,感官质量最佳,复水性能较好,且呈较好的多孔性组织结构;冷冻干燥银耳的收缩率、复水比及色泽均最佳,但干燥时间太长;综合考虑,微波真空干燥除色泽的亮度值低外,其它品质均较优,且干燥能耗低,是一种值得推广使用的干燥方式。进一步对微波真空干燥研究发现[1],微波强度与真空度对银耳收缩率、复水比以及多糖含量的影响规律为:银耳干品的收缩率随微波强度的增大及真空度的升高而降低,复水比随微波强度的增大及真空度的升高而增大,且真空度对银耳收缩率及复水比的影响比微波强度的影响要小。郑亚凤等[16]研究微波真空干燥技术对银耳主要品质特性的影响,结果表明,在真空度一定 (-85 kPa),微波强度为15 W·g-1的条件下,收缩率最小,为52.92%,复水比最大,达到10.59,而银耳多糖的含量却最低,仅16.34%;当微波强度一定 (7.5 W·g-1),真空度为-90 kPa的条件下,银耳干品的收缩率、复水比及多糖含量均表现最佳水平。
2.3 银耳干燥的数学模型研究
天然物料干燥是一个复杂的传热、传质过程,建立干燥模型对研究干燥规律、预测干燥工艺参数有重要的作用。通过对银耳干燥工艺的研究,总结了3个经验和半经验的数学模型来描述银耳干燥动力学规律[17]。运用干燥动力学模型,能够较准确地预测银耳干燥过程的含水率及失水速率变化,以解决银耳在干燥生产过程中含水率在线检测难的难题,为银耳微波真空干燥过程的优化和控制提供理论依据。
3 展望
3.1 发展趋势
改进传统生产技术,研究开发适宜银耳产地的先进制干技术与装备,应用新型工艺生产出高品质的干银耳,为当前干银耳产业发展之急需。银耳干燥技术今后的发展趋势集中在以下方面。
研究开发低温短时干燥工艺和变温干燥工艺,既能减少能源消耗,又能减少产品营养和风味物质损失,同时赋予产品良好的色泽,达到经济效益与社会效益的双赢。
开发自动化、连续化生产工艺和设备。目前银耳干燥加工以手工操作为主,工艺过程不连续,生产效率低。设计开发结构紧凑、操作简单、自动化、连续化、低投入高产出、能耗低、品质优的干燥设备和工艺,能促进银耳加工业的健康持续发展。
产品多元化开发,综合利用。银耳消费以干银耳为主,鲜食和保鲜加工等品种少,应充分利用银耳的各种营养成分,开发无废弃物工艺和产品,丰富银耳加工产品和种类,形成以银耳为主料的系列化产品。
3.2 应用前景
银耳是我国食用菌的主要品种之一,也是食品工业的重要原料之一,应用各种干燥技术可以生产开发多种产品,如休闲食品、营养保健食品以及护肤等化妆品。
当今肿瘤特别是恶性肿瘤是严重威胁人类健康的主要杀手之一,来源于银耳的多糖不仅对肿瘤细胞产生直接的毒性作用,而且能提高人体的免疫力,在“祛邪”的同时且能“扶正”,其独特的保健作用已经引起广泛的关注,提取银耳中功能多糖等营养物质,开发具有消除体内自由基,增强机体免疫力和延缓衰老的健康产品尤为重要。
[1]黄建立.银耳微波真空干燥机理及品质特性的研究 [D].福建农林大学,2010.
[2]Cheung PCK.The hypercholesterolemic effect of two edible mushrooms:Auriculariaauricula(tree-ear)andTremellafuciformis(white jelly-leaf)in hypercholesterolemic rats [J].Nutrition Research,1996(16):1721-1725.
[3]Reshetnikov SR,Wasser SP,Duckman I,et al.Medicinal value of the geuns Tremella Pers(Heterobasidiomycetes) [J].International Journal of Medicinal Mushrooms,2000(2):169-193.
[4]Chen B.Optimization of extraction of Tremella fuciformis polysaccharides and its antioxidant and antitumour activities in vitro [J].Carbohydrate Polymers,2010(81):420-424.
[5]Wu Q,Zheng C,Ning ZX,et al.Modification of low molecular weight polysaccharides from Tremella fuciformis and their antioxidant activity in vitro [J].International Journal of Molecular Sciences,2007(8):670-679.
[6]Cho EJ,Hwang HJ,Kim SW,et al.Hypoglycemic effects of exopolysaccharides produced by mycelial cultures of two different mushrooms Tremella fuciformis and Phellinus baumii in ob/ob mice [J].Applied Microbiology and Biotechnology,2007,75(6):1257-1265.
[7]Gao QP,Killie MK,Chen HC,et al.Characterization and cytokinestimulating activities of acidic heteroglycans from Tremella fuciformis[J].Planta Medica,1997,63(5):457-460.
[8]徐华丽,于晓风,曲绍春.银耳孢糖对小鼠体内移植性肿瘤及免疫功能的影响[J].中国现代应用药学杂志,2008,25(2):93-95.
[9]邵平,薛力,洪台.银耳栽培与加工技术的研究进展及应用现状分析 [J].食药用菌,2011,19(2):4-8.
[10]崔清亮,郭玉明,姚智华.农产品冷冻干燥技术研究进展[J].农业工程学报,2004,20(z1):276-282.
[11]黄艳,郑宝东.银耳微波真空干燥工艺优化的研究 [J].中国农学通报,2009,25(20):82-89.
[12]王传耀,杨文斌.银耳热风换向干燥技术研究 [J].江西农业大学学报,2007,29(1):158-163.
[13]高颖,卢晓黎.压缩银耳块加工工艺条件的优化研究 [J].四川大学学报:工程科学版,2003,35(6):62-65.
[14]黄建立,黄艳,郑宝东,等.银耳热风—微波真空联合干燥工艺优化的研究[J].中国农学通报,2009,25(22):88-91.
[15]黄建立,黄艳,郑宝东,等.不同干燥方式对银耳品质的影响[J].中国食品学报,2010,10(2):167-173.
[16]郑亚凤,林鸳缘,黄艳,等.微波真空干燥对银耳主要品质影响的研究 [J].莆田学院学报,2010,17(5):32-36.
[17]黄艳,黄建立,郑宝东.银耳微波真空干燥特性及动力学模型[J].农业工程学报,2010,26(4):362-367.