真空冷冻干燥香菇普通粉和超微粉物理特性研究

吴翔 董军 伍玉菡 万娅琼 尤逢惠

摘要 [目的]研究香菇超微粉的物理特性。[方法]对比香菇普通粉和超微粉的色差、水溶性、流动性、堆密度、持水性和膨胀度等物理性质，并辅以粒度分析和扫描电镜验证。[结果]香菇经真空冷冻干燥后制成超微粉，平均粒度降至22.247 μm，较普通粉亮度L*值提高6.24，水溶性、流动性和堆密度分别提高30.5%、30.6%、40.9%，持水性和堆密度分别降低24.1%、25.9%。[结论]超微粉碎技术在一定程度上改善香菇粉的物理性质。

关键词 香菇;真空冷冻干燥;超微粉碎;物理性质

中图分类号 TS255.3文献标识码 A文章编号 0517-6611（2018）34-0152-03

香菇（Lentinus edodes）是源于我国的珍贵食用菌，被誉为“蘑菇皇后”，不仅风味独特、香气浓郁，而且营养丰富，同时具有明显的药效和滋补功效[1-2]。2015年我国香菇产量约为767万t，占食用菌总产量的22%，是我国的第二大菇;每年我国的香菇出口贸易量约占世界香菇总贸易量的80%，我国是香菇第一大输出国[3-6]。近年来，将新鲜果蔬干燥制成果蔬粉，是果蔬加工的一种新趋势。果蔬粉具有贮藏稳定性好、运输成本低、综合利用效率高等优点[7]。新鲜香菇水分含量高，质地柔嫩，生理生化活动剧烈，干制能极大地提高其贮存期;将干制后的香菇制成粉，其用途得到极大的丰富。

超微粉碎是利用机械力或流体动力的方法将毫米级别（3mm以上）的物料颗粒粉碎至粒径10～25 μm的粉碎加工技术，是现阶段生产加工果蔬粉较为常见的方法，是食用菌深加工的重要方向。利用超微粉碎技术制备的超微粉因其颗粒大小呈现微细化，比表面积、破碎程度及孔隙率增大，故粉体的分散性、吸附性和溶解性等物理性质均有较大程度地提升;超微粉碎产生的破壁效应，使得有效物质溶出率及化学活性等也获得了提高，感官特性亦有一定的改善，产品质量随之提高[8-11]，因此，超微粉碎技术在果蔬粉加工中得到了广泛应用。

该研究目的在于将超微粉碎技术应用到香菇深加工中，对粉碎至微米级的香菇超微粉进行流动性、松密度、润湿性、溶解性等物理特性进行比较研究，并利用扫描电镜对其微观結构进行观察，为超微粉碎技术运用于香菇深加工及新产品研发方面提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂 香菇购于安徽省周谷堆市场;所用水为三重蒸馏水。

1.2 仪器与设备 JA1003电子天平，上海越平科学仪器有限公司;数显恒温水浴锅，江苏金坛市金城国胜实验仪器厂;FD5-4冷冻干燥机，美国SIM;DGF-9070A型干燥箱，慧科电子有限公司;中草药粉碎机，天津市泰斯特仪器有限公司; BM500冷冻研磨机，奥地利安东帕;CR-400色差仪，日本KONICA  minOLTA;S-4800冷场发射扫描电子显微镜，日本日立;MS2000激光粒度仪，英国马尔文。

1.3 方法

1.3.1 真空冷冻干燥香菇粉的制备。将香菇清洗去杂后，捞出沥水至表面无水，放至-18 ℃冰箱中冷冻过夜，用真空冷冻干燥机干燥至水分8%以下。烘干后的香菇，先用中药粉碎机粉碎得到普通粉，过60目筛，再将普通粉加入超微粉碎机碾磨，采用不同的粉碎频率和时间组合，得到的粉末采用激光粒度仪进行粒度（湿法）测定，把得到中位粒径在10～30 μm的粉碎组合作为香菇超微粉制备方法，从而得到香菇超微粉。

1.3.2 电镜扫描和粒度分析。分别对香菇普通粉和超微粉进行电镜扫描和粒度分析（湿法分散）。

1.3.3 色差的测定。

在标准光源对色灯箱内，用色差计分别对不同的样品进行色差测定，结果用L*（亮度）值表示，L*值越大，表明粉体的亮度越高。

1.3.4 水溶性指数（WSI）。取一定量的样品，记为S 按水∶粉末为50∶1的比例添加对应量的蒸馏水，于80 ℃恒温水浴锅中保持30 min，再以5 000 r/min转速离心10 min，然后将上清液置于已恒重好的蒸发皿中，蒸发皿重量记为S 将其置于（105±1） ℃下干燥至恒重，蒸发皿和残渣重量记为S3。按以下公式计算：

1.3.5 流动性的测定。采用固定漏斗法测定休止角以比较颗粒的流动性：将3只漏斗竖直方向连续固定，漏斗置于其最底端距下面水平放置的坐标纸1 cm处，将样品自漏斗壁倒入最上面的漏斗中，由最下端流出形成圆锥体，样品加入量以形成的圆锥体尖端接触到漏斗底端为准。然后由坐标纸测出圆锥底部直径（2R）、3个漏斗的高度，按以下公式计算：

1.3.6 堆密度（pb）的测定。准备称取一定量（W）的样品置于10 mL的量筒中，放在摇摆振荡器上振荡1 min，使得样品的体积恒定，根据量筒的刻度计算出香菇粉的体积（V）、堆密度（pb），按以下公式计算：

1.3.7 持水性（WHC）的测定。

将离心试管洗净、称重，记为M，取约0.5 g样品于试管中，具体重量记为M 按20∶1的水∶粉比例加入相对应的水使香菇粉分散，分散液在60 ℃的恒温水浴锅内恒温40 min，随后冷水冷却30 min，在4 000 r/min的转速下离心20 min，弃去上清液，称离心管的质量，记为M3。计算公式如下：

1.3.8 膨胀度（SC）的测定。准确称取约1 g的样品，记为M，将其加入量筒中，使其所占的体积记为V 加入10 mL蒸馏水，振摇使其均匀分散，置于25 ℃的水浴锅恒温24 h，使样品充分膨胀后记录其体积V 并按以下公式计算：

2 结果与分析

2.1 粒度分析

经激光粒度分布仪进行粒度分析，由图1可看出，香菇普通粉的中位粒径D50为348.438 μm;由图2可看出，香菇超微粉的中位粒径D50为22.247 μm。经过超微粉碎后的香菇普通粉平均粒径降低15.8倍，且粒径范围较为集中。

2.2 香菇普通粉与香菇超微粉色差比较

经色差仪测定，香菇普通粉的L*值为68.67，香菇超微粉的L*值为74.9 两者之间存在显著性差异（P<0.05），表明香菇粉粒度越小，粉体的亮度越高。在实际生产中，可以通过减小香菇粉粒度提高其色泽。

2.3 香菇普通粉与香菇超微粉水溶性比较

将产品溶解于水，其中的可溶性部分就会溶解到水中，水溶性指数即反应产品中可溶性物质的数量。食品的可溶性指数越大，表明该产品越容易被人体吸收消化。由图3可见，普通粉和超微粉的水溶性指数存在显著性差异（P<0.05）。经过超微粉碎后的香菇粉，其分子变小，由于破壁效应，大分子转变为易被人体吸收消化的小分子，因而水溶性指数增大。

2.4 香菇普通粉、超微粉流动性比较

通过比较粉体的休止角可以判断其流动性，一般休止角越小，流动性越好。由图4可知，香菇普通粉的休止角大于香菇超微粉的休止角，说明香菇普通粉比香菇超微粉的流动性差。这是因为随着粒度的充分细化，颗粒间产生的摩擦力、静电吸附力与分子间作用力等增大，因此容易发生团聚而形成大颗粒。这些大颗粒在重力等的作用下更容易滑下，使得粉体的流动性增大。

2.5 香菇普通粉、超微粉堆密度比较

粉末的堆密度与颗粒的大小、形状即表面积有密切关系，由图5可知，香菇普通粉比超微粉堆密度小。这是因为随着粉体颗粒的粒径减小，表面积增大，因此堆密度增大。这也可能是经过超微粉碎使得粉体均一性变好，其与外界接触面积增大，使得粉体的空隙率减小，从而导致堆密度增大。

2.6 香菇普通粉、超微粉持水性比较

由图6可见，香菇普通粉和超微粉的持水性指数存在显著性差异（P<0.05）。这是因为随着粉体粒径的减小，粉体分子变小，其对水分子的束缚力也变小，因而持水能力下降。此外，超微粉碎后粉末，由于破壁效应，水溶性分子变多，也会使持水能力下降。

2.7 香菇普通粉、超微粉膨胀度比较

由图7可见，香菇普通粉和超微粉的持水性指数存在显著性差异（P<0.05）。与粉体变小持水性降低的原因一样，小分子对于水分子的束缚力小，从而导致香菇超微粉比普通粉的膨胀度差。也可能是香菇在超微粉碎过程中，纤维组织被破坏，从而导致膨胀度下降。

2.8 電镜扫描

如图8所示，香菇普通粉颗粒差异较大，形态各异，均匀度较差;超微粉粒径较普通粉减少明显，颗粒间差异不大，均匀度和细胞破碎程度等较为均一，颗粒间团聚变多，反应到宏观表现，与其物理特性的变化相一致。

3 结论

香菇经真空冷冻干燥后制成超微粉，平均粒度（D50）降至22.247 μm，且粒径范围较为集中，分布均匀。经超微粉碎后的香菇粉末，亮度有明显提高，L*值提高了6.24;水溶性、流动性和堆密度亦有明显提高，分别提高了30.5%、30.6%、

40.9%;而持水性和堆密度却有明显降低，分别降低了24.1%、25.9%。通过扫描电镜观察，这些现象的发生在微观表现为粉末粒径减小，均匀性增加，细胞破碎程度均一，颗粒间团聚变多，加之粉碎过程中所产生的破壁效应等，使得香菇粉末物理性质发生改变。研究结果表明，超微粉碎技术对于改善香菇粉性质效果显著[12-13]，通过对其物理性质进行测定表明超微粉碎技术在一定程度上改善了香菇粉的物理性质。

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