杏鲍菇真空微波干燥工艺

刘春菊， 江 宁， 严启梅， 刘春泉， 李大婧， 周拥军

(1.江苏省农业科学院农产品加工研究所，江苏南京 210014；2.国家蔬菜加工技术研发专业分中心，江苏南京 210014；3.浙江省农业科学院食品科学研究所，浙江杭州 310021)

杏鲍菇真空微波干燥工艺

刘春菊1，2， 江 宁1，2， 严启梅1， 刘春泉1，2， 李大婧1，2， 周拥军3

(1.江苏省农业科学院农产品加工研究所，江苏南京 210014；2.国家蔬菜加工技术研发专业分中心，江苏南京 210014；3.浙江省农业科学院食品科学研究所，浙江杭州 310021)

采用响应曲面法对杏鲍菇联合干燥中真空微波干燥工艺进行优化试验，分析各参数对杏鲍菇干制品膨化率、感官品质的影响，分别建立杏鲍菇干制品膨化率(y1)、感官得分(y2)与杏鲍菇初始含水率编码值(x1)、微波强度编码值(x2)、微波时间编码值(x3)的数学回归模型。结果表明，回归方程分别为y1=1.46-0.16x1+0.10x2+0.093x3-0.13x12、y2=6.45+1.22x1+0.41x2+0.36x3+1.01x1x2+0.74x1x3-0.94x12-0.85x32，最佳工艺参数为杏鲍菇初始含水率75%、微波强度20 W/g、微波时间105 s，在该条件下获得的杏鲍菇干制品色泽良好、口感酥脆，具有浓郁的杏鲍菇风味。

杏鲍菇；真空微波；干燥；工艺

杏鲍菇(Pleurotuseryngii)，别称刺芹侧耳，隶属于真菌门担子菌纲伞菌目侧耳科侧耳属。杏鲍菇菌肉肥厚，质地脆嫩，菌柄组织致密，可全部食用，且菌柄比菌盖更脆滑、爽口，具有令人愉快的杏仁香味和鲍鱼口感，被称为“平菇王”，适合保鲜、加工处理。杏鲍菇营养丰富，富含蛋白质、碳水化合物、维生素和多种矿物质，具有较高的食用价值。杏鲍菇是符合联合国粮食及农业组织(FAO)和世界卫生组织(WHO)标准，具有“天然、营养、保健”3种特征的18种食用菌之一[1-3]。

杏鲍菇含水率高，在常温放置几天后，菇体表面发生褐变，菌盖膜发生自溶，同时长出白色絮状霉而腐烂，失去食用价值，可见采后熟变限制了杏鲍菇的异地运输和鲜销。延长菇类保质期的主要方法是干制，杏鲍菇的干制多采用日晒、烘烤、油炸等方法，但是存在营养破坏多、外观品质差、档次不高、加工附加值低等问题。针对以上问题，笔者所在项目组引入热风-真空微波-气流膨化联合干燥技术，通过融合3种技术提高杏鲍菇的干燥品质。本研究对杏鲍菇联合干燥中的真空微波干燥工艺进行优化，以联合干燥终产品的膨化率、感官得分为衡量指标，在单因素试验的基础上采用响应曲面对初始含水率、微波强度和微波时间3个因素进行优化，以期获得膨化率高、品质好的杏鲍菇干制品，为杏鲍菇联合干燥的产业化推广提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材料

新鲜杏鲍菇，购于南京市玄武区孝陵卫农贸市场。

1.2 仪器与试剂

QDPH-5型电加热式气流膨化设备，天津市勤德新材料科技有限公司；数显101A-2型电热鼓风干燥箱，上海浦东荣丰科学仪器有限公司；VMD-1型真空微波干燥设备，南京孝马机电设备厂；BS224S电子天平，赛多利斯科学仪器(北京)有限公司；WSC-S型色差仪，上海精密科学仪器有限公司；QTS型质构仪，英国CNS-FARNELL公司。麦芽糊精、柠檬酸、食盐，均为食品级；小米，市售，粒度在0.9～1.1 mm。

1.3 工艺流程及试验设计

1.3.1 工艺流程 主要工艺流程：杏鲍菇挑选→清洗→切片→烫漂→浸渍→热风预干燥→冷却、均湿→真空微波干燥→均湿→气流膨化→杏鲍菇干制品。

将杏鲍菇清洗后斜切成7 mm厚的薄片，沸水烫漂90 s，冷却，室温下置于4%麦芽糊精溶液(添加0.2%柠檬酸、1%NaCl)中浸渍1 h，沥干。先于65 ℃热风条件下干燥至适宜的水分含量，再将杏鲍菇单层平铺于真空微波干燥设备中，达到一定真空度后，在不同的微波强度、微波时间下进行真空微波干燥，然后将半成品置于4 ℃密闭容器中均湿12 h，再于膨化温度95 ℃、停滞时间5 min、抽空时间60 min条件下进行气流膨化干燥，最后进行充氮包装。

1.3.2 单因素试验 选择杏鲍菇初始含水率、微波强度、微波时间、真空度4个因素，分别考察它们对终产品的膨化率、感官得分的影响，试验因素水平设计见表1。

1.3.3 工艺优化 在单因素试验的基础上，选取初始含水率、微波强度、微波时间为主要影响因素，以终产品膨化率、感官得分为响应值，采用中心组合设计方法进行工艺优化。以初始含水率(%)、微波强度(W/g)、微波时间(s)作为自变量，分别用X1、X2、X3表示，并以+1、0、-1分别代表自变量的编码水平，按方程xi=(Xi-X0)/ΔX对自变量进行编码，其中xi为自变量的编码值，Xi为自变量的真实值，X0为试验中心点处自变量的真实值，ΔX为自变量的变化步长，杏鲍菇综合得分Y为响应值，试验因素水平设计见表2。

表1 真空微波杏鲍菇单因素水平

表2 真空微波杏鲍菇中心组合因素水平

1.4 指标测定

1.4.1 膨化率 测定杏鲍菇真空微波干燥前的体积V1(mL)、气流膨化干燥后的体积V2(mL)，计算膨化率P：

P=V2/V1×100%。

(1)

杏鲍菇体积V的测定采用体积置换法[4-5]，置换介质为小米，公式如下：

V=Va-Vb。

(2)

式中：Va为小米加杏鲍菇的总体积，mL；Vb为小米体积，mL。

1.4.2 水分含量 水分含量的测定采用恒质量法[6]。

1.4.3 硬度、脆度 采用QTS型质构仪不锈钢球形探头(直径为5 mm)进行硬度、脆度的测定，测试速度30 mm/min，目标形变量85%。样品的硬度以坐标图中出现的最大压力峰值表示，脆度以下压探头第1次冲向样品过程中坐标图上的第1个明显压力峰值表示。每种样品重复5次，取其平均值。

1.4.4 色泽 WSC-S型色差计，以仪器白板色泽为标准，将样品放入样品杯中，加压将样品压实后即可用色差计进行测定：亮度L*(lightness)，其值从0～100变化，0表示黑色，100表示白色，L*越大，代表产品颜色越好[7]；a*表示从红色到绿色的值，100为红色，-80为绿色；b*表示从黄色到蓝色的值，100为黄色，-80为蓝色。

1.4.5 感官评价 感官评价采用10分制，从外形、色泽进行评价，详见表3。根据评分小组成员对其敏感程度，确定每项权重分别为0.3、0.4、0.3，计算加权平均分。评分小组由经专业培训的10名评价员组成[8-10]。

表3 杏鲍菇干制品感官评价标准

1.5 数据处理

单因素试验指标的差异采用SPSS 17.0统计软件中的ANOVA方差分析，由Tukey分析均值差异的显著性，显著水平=0.05，以a、b、c、d表示其差异性，不同小写字母表示差异显著。利用Excel 2003绘图，用Design Expert 7.0 统计分析软件进行响应面分析

2 结果与分析

2.1 初始含水率对杏鲍菇干制品品质的影响

从图1可以看出，初始含水率对杏鲍菇的膨化率、感官得分影响差异明显。随着初始含水率的增加，杏鲍菇膨化率、感官得分先提高后降低；当初始含水率为55%时，膨化率达到最大值1.63%，感官得分为5分；当初始含水率为75%时，膨化率为1.47%，感官得分达到最大值8分；当初始含水率为85%时，杏鲍菇基本无膨化现象，膨化率为0.87%，感官得分为5分。在低水分含量(如45%)下，热风预干燥时间较长，杏鲍菇褐变、皱缩现象严重，因此感官品质较差；在高水分含量(如85%)下，物料内部的自由态、表面吸附态的水分含量较高，该部分水与杏鲍菇其他组分间的结合力较弱，且较易获得微波能量，优先在杏鲍菇的表面汽化，很难形成膨化动力，影响了膨化效果，因此高含水率不仅降低了膨化率，还浪费了微波能[5]。综上分析可知，选择初始含水率的优化水平为55%～75%。

2.2 微波强度对杏鲍菇干制品品质的影响

由图2可以看出，随着微波强度的增大，杏鲍菇的膨化率呈递增趋势，感官得分先增加后降低；当微波强度为10 W/g时，膨化率为1.21%，感官得分为6分；当微波强度为20 W/g时，膨化率为1.40%，感官得分达到最大值7.5分；当微波强度为25 W/g时，膨化率为1.42%，仅比20 W/g提高了1.43%，感官得分为5.4分，与20 W/g条件相比明显降低；当微波强度增大到20 W/g时，对膨化率的影响很小，并且微波强度越大，对设备要求越高，不够经济。综上分析可知，选取微波强度的优化水平为10～20 W/g。

2.3 微波时间对杏鲍菇干制品品质的影响

由图3可以看出，随着微波时间的延长，杏鲍菇的膨化率先提高后趋于平缓，感官得分先增加后降低；当微波时间为 75 s 时，膨化率为1.27%，感官得分为6.5分；当微波时间为 105 s 时，膨化率为1.50%，感官得分达到最大值8分；当微波时间为120 s时，膨化率提高不明显，感官得分明显降低。经试验发现，由于微波加热的不均匀性，杏鲍菇边缘还会出现焦糊现象，综合考虑可知，选取微波时间75～105 s为优化水平。

2.4 真空度对杏鲍菇干制品品质的影响

从图4可以看出，随着真空度的增大，杏鲍菇膨化率呈递增趋势， 感官得分先增大后降低，变化趋势明显；在常压下进行微波干燥，杏鲍菇体积皱缩无膨化现象；当真空度为0.070 MPa 时，膨化率为1.19%，感官得分为6分；当真空度为0.085 MPa时，膨化率为1.40%，感官得分为8.5分；当真空度为0.090 MPa时，膨化率达比0.085 MPa时高3.57%，感官得分降低了11.76%，这是由于在较高的真空度下，水的沸点降低，促使水分能较快集中蒸发，可使杏鲍菇获得较大的膨化率，表面出现少许焦糊现象，且真空度越大(如 0.090 MPa)，对真空微波设备的致密性要求越高，并且还会出现打火现象。综合考虑可知，杏鲍菇进行真空微波预膨化工艺优化时，将真空度固定在0.085 MPa。

2.5 工艺优化

根据中心组合设计(central composite design，简称CCD)试验方案进行3因素3水平试验，结果见表4。

将试验数据用Design Expert 7.0 软件进行多元回归拟合，试验因子对响应值的影响可用回归方程表示：

y1=1.46-0.16x1+0.10x2+0.093x3+0.010x1x2+0.015x1x3-0.022x2x3-0.13x12-(9.857×10-3)x22-(6.321×10-3)x32；

(3)

y2=6.45+1.22x1+0.41x2+0.36x3+1.01x1x2+0.74x1x3-0.012x2x3-0.94x12-0.23x22-0.85x32。

(4)

式(3)、式(4)中，初始含水率x1、微波强度x2和微波时间x3在设计中均经量纲线性编码处理，方程各项系数大小反映各因素对响应值的影响程度。

表4 真空微波干燥杏鲍菇中心组合设计试验结果

为检验方程的有效性，对上述回归方程进行方差分析，由表5可知，在膨化率回归模型方程(3)中，一次项x1、x2极显著(P<0.000 1)，x3极显著(P=0.000 2)；二次项x12极显著(P<0.000 1)，x22、x32不显著；交互项x1x2(P=0.649 5)、x1x3(P=0.498 3)、x2x3(P=0.316 7)均不显著。剔除不显著项，得到的模型方程为y1=1.46-0.16x1+0.10x2+0.093x3-0.13x12。回归模型确定系数R2=0.959 1，显示该模型良好。回归方程失拟检验不显著，说明未知因素对该试验结果影响较小。因此，该回归方程能较好地预测杏鲍菇膨化率随初始含水率、微波强度和微波时间的变化规律。

表5 回归模型方差分析结果

感官得分回归模型方程(4)中，一次项x1极显著(P<0.000 1)，x2、x3显著(P<0.05)；二次项x12、x32极显著(P<0.000 1)，x22不显著(P=0.099 5)；交互项x1x2、x1x3极显著，x2x3(P=0.944 0)不显著。剔除不显著项，得到的模型方程为y2=6.45+1.22x1+0.41x2+0.36x3+1.01x1x2+0.74x1x3-0.94x12-0.85x32。回归模型确定系数R2=0.960 3，达到较好水平，回归方程失拟检验不显著，说明该模型和实际情况拟合程度高，因而可用此模型对感官得分与初始含水率、微波强度、微波时间的变化关系进行分析和预测。

2.6 响应曲面分析

2.6.1 膨化率的响应面分析 根据回归方程(3)给出的膨化率响应面分析结果可以综合反映各因素的交互作用对杏鲍菇干制品膨化率的影响。由图5可见，各因素的交互作用对杏鲍菇干制品的膨化率均有一定的影响，但并不明显。

2.6.2 感官得分的响应面分析 根据回归方程(4)给出的感官得分的响应面分析结果可以综合反映各因素的交互作用对杏鲍菇干制品感官品质的影响。由图6可以看出，初始含水率与微波强度的交互作用以及初始含水率与微波时间的交互作用对杏鲍菇干制品的感官品质影响明显，而微波强度与微波时间的交互作用对感官品质的影响不明显。

2.7 优化工艺参数

为综合考虑初始含水率、微波强度和微波时间对杏鲍菇干制品质量的影响，须要将产品膨化率、感官得分2个指标进行综合优化，从而确定真空微波预膨化杏鲍菇的最适工艺。本试验采用线性型功效系数法[11]将各指标进行规划化，然后利用综合评分法，将各指标统一为综合指标。其中：

(5)

(6)

式中：Yimax、Yimin(i=1，2)分别为试验中各指标的最大值、最小值。这样用Y1′、Y2′的最小值分别表示Y1、Y2的最小值。综合评分计算公式：Q=λ1Y1′+λ2Y2′，其中λ1、λ2分别为Y1′、Y2′的加权系数，满足λ1>0，λ2>0，且λ1+λ2= 1。

从膨化休闲食品角度来说，膨化食品最先考虑的是产品的口感，即酥脆度，最终反映在产品的膨化率上；其次是感官，直接影响消费者的购买欲[12]。鉴于以上分析，本试验取 λ1=0.6，λ2=0.4，得出最佳真空微波预膨化杏鲍菇工艺：杏鲍菇初始含水率75%，微波强度20W/g，微波时间105s。

2.8 杏鲍菇干制品品质指标

将杏鲍菇预先用65 ℃热风干燥至初始含水率75%左右，然后在真空度0.085MPa、微波强度20W/s条件下真空微波105s，最后在膨化温度95 ℃条件下停滞5min、抽空 60min完成气流膨化。对最终产品进行指标测定表明：膨化率(1.45±0.01)%，水分含量(5.11±0.25)%，L*=85.54±1.48，硬度(3 348.67±263.21)g，脆度(1 169.33±134.84)g。在此条件下获得的杏鲍菇干制品形状规则，表面平整，基本无褐变现象，且硬度适中，口感酥脆，杏鲍菇味浓郁，符合膨化食品要求。

3 结论

本研究分析了真空微波参数对杏鲍菇干制品膨化率、感官品质的影响，分别建立了杏鲍菇干制品膨化率、感官得分与杏鲍菇初始含水率、微波强度、微波时间的数学回归模型，回归方程分别为y1=1.46-0.16x1+0.10x2+0.093x3-0.13x12、y2=6.45+1.22x1+0.41x2+0.36x3+1.01x1x2+0.74x1x3-0.94x12-0.85x32。经工艺优化可知，杏鲍菇真空微波干燥最佳工艺为初始含水率75%、 微波强度20W/g、微波时间105 s。

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10.15889/j.issn.1002-1302.2017.02.051

2015-11-16

公益性行业(农业)科研专项(编号：201303080)。

刘春菊(1979—)，女，辽宁鞍山人，硕士，助理研究员，主要从事果蔬加工与质量控制研究。E-mail：cjliu0306@163.com。

李大婧，博士，研究员，主要从事果蔬加工与综合利用研究。E-mail：lidajing@163.com。

TS255.3

A

1002-1302(2017)02-0169-04

刘春菊，江 宁，严启梅，等. 杏鲍菇真空微波干燥工艺[J]. 江苏农业科学，2017，45(2)：169-173.