不同干燥方式对香菇品质影响的研究

王娅，姚利利，王颉，郭雪霞，马艳莉，牟建楼，*

（1.河北农业大学食品科技学院，河北保定071000；2.农业部规划设计研究院农业部农产品产后处理重点实验室，北京100125）

香菇（Lentinus edodes）是第二大食用菌，其产量仅次于双孢蘑菇[1]。中国是最早种植香菇的国家，也是世界上最大的香菇生产国和消费国[2]。香菇是一种食药同源，营养价值高的食用菌[3]，具有延缓衰老、防癌抗癌的作用，在我国民间被称为“山珍海味”中的“山珍”[4-8]。鲜香菇的含水率一般在85%～95%（湿基），如果不进行及时干制处理，容易腐败变质，影响风味和价值[9-10]。

食用菌的脱水和干燥是一个复杂的传热传质过程[11]，干燥方法、干燥设备和干燥工艺参数都对干燥特性和干制品品质产生一定的影响[12]。食用菌的干燥过程是通过干燥技术降低食用菌的水分含量，从而增加可溶性物质的浓度，使得微生物无法利用，从而达到了杀菌的目的，使食用菌不易腐烂变质[13]。干燥可以抑制酶活性，使食用菌保存期增加[14]。干燥还可以促进香菇内部芳香物质的挥发，增加风味[15]。传统干燥香菇的方式是热风干燥[16]。李艳杰等[17]对香菇的热风干燥工艺进行了优化，最佳干燥工艺为：切片厚度4.99 mm，干燥温度55.21 ℃，装载量7.88 g/dm2。王安建等[18]对香菇的真空冷冻干燥工艺进行了优化，最佳工艺条件为：冷冻干燥室压力80 Pa，加热板温度40 ℃。Maia C B等[19]利用巴西小型太阳能升流塔对香蕉干燥过程的热力学进行了分析，结果表明：太阳能辐照度越高，负荷越多，最终效率越高。Anum R 等[20]对混合式太阳能干燥机的干燥特性及性能评价进行了探究。结果表明：产品初始的高水分含量利用早期的太阳能除去，与常规干燥相比，使用备用能源除去剩余的少量水分，成本较低。

该研究旨在通过真空冷冻干燥、热风干燥、太阳能干燥3 种方式对香菇进行干燥，探讨不同干燥方式对香菇干制品多糖含量、蛋白质含量、氨基酸含量和种类以及收缩率、复水率和硬度的影响，并结合干燥时间和干燥能耗，以期获得香菇的理想干燥工艺，为香菇的深加工提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鲜香菇：保定市工农路蔬菜果品批发市场，放置在低温冷库（0 ℃）中贮存备用。

硫酸铜、硫酸钾、硼酸、葡萄糖、氢氧化钠：国药集团化学试剂有限公司；甲基红指示剂、溴甲酚绿指示剂：天津市福晨化学试剂厂；无水乙醇、苯酚：天津市风船化学试剂科技有限公司；以上试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

混联式太阳能干燥设备（HLSD-18 型）：张家口泰华机械厂；电热鼓风干燥箱（OH6-914385-Ⅲ型）：广州新苗医疗仪器制造公司；真空冷冻干燥设备（LG-1.5型）：新阳速冻设备制造有限公司；高相液相色谱仪（Agilent 1200 型）：美国Agilent 公司；紫外可见分光光度计（752 型）：上海菁华有限公司；高速冷冻离心机（Neofuge 15R 型）：力康生物医疗科技控股有限公司；食品物性分析仪（TMS-Pro 型）：美国 FTC 公司。

1.3 方法

1.3.1 试验方法

1.3.1.1 太阳能干燥

使用混联式太阳能干燥设备，干燥条件设置如下：干燥温度为55 ℃，干燥风速为8 m/s，干燥量为6 kg，以香菇含水率13%（湿基）为干燥终点，记录干燥时间和干燥能耗，并测定干制品的收缩率、复水比、硬度、多糖含量、蛋白质含量和氨基酸含量。试验重复3 次。

1.3.1.2 热风干燥

使用电热鼓风干燥箱设备，干燥条件设置如下：干燥温度为55 ℃，干燥风速为2 m/s，干燥量为6 kg，以香菇含水率13%（湿基）为干燥终点，记录干燥时间和干燥能耗，并测定干制品的收缩率、复水比、硬度、多糖含量、蛋白质含量和氨基酸含量。试验重复3 次。

1.3.1.3 真空冷冻干燥

使用真空冷冻干燥设备，干燥条件设置如下：预冻温度为-35 ℃，预冻时间为10 min，干燥温度为55 ℃，真空度在100 Pa 以下，干燥量为6 kg，以香菇含水率13%（湿基）为干燥终点。干燥完成后，记录干燥时间和能耗，并测定干制品的收缩率、复水比、硬度、多糖含量、蛋白质含量和氨基酸含量。试验重复3 次。

1.3.2 指标测定方法

1.3.2.1 干燥能耗的测定

太阳能干燥能耗的测定：干燥能耗为干燥量1.0 kg时的能耗，记录电表的总耗电量，再转换成干燥量为1.0 kg 的耗电量。

其他干燥方式能耗的测定：实时记录试验过程中设备各组分的工作时间，设备功率和干燥时间计算干燥能耗，能耗同样为干燥量1.0 kg 时的能耗。

1.3.2.2 收缩率的测定

尺寸收缩率[21]（shrinkage）采用游标卡尺测定香菇的菌盖直径，干燥结束后测定相应位置的香菇菌盖的直径尺寸，试验重复测定3 次。计算公式：

式中：d0和dt分别为干燥前后香菇尺寸大小，mm。

1.3.2.3 复水比的测定

复水比[22]即准确称取一定质量的干制品，在室温（25 ℃）的水中保持4 h 取出沥干，擦去多余水分并称重，每组重复测定3 次。

式中：K 为复水比；m0和 m干分别为复水后和复水前的物料重量，g。

1.3.2.4 复水后硬度的测定

干香菇复水后的质构大小采用质构分析仪测定，仪器校准使用1 kg 重量元件，用P25 的圆柱形平底探头测试，操作模式为压力测试，测前速度1.0 mm/s，测试速度0.5 mm/s，测试后返回速度10.0 mm/s，测试压缩比40%，最大峰值即为样品硬度，每组样品重复测定3 次。

1.3.2.5 粗多糖含量的测定

参照NY/T1676-2008《食用菌中粗多糖含量的测定》，每组样品重复测定3 次。

1.3.2.6 粗蛋白质含量的测定

参照GB 5009.5-2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》，每组样品重复测定3 次。

1.3.2.7 游离氨基酸含量和种类的测定

参照王伟华等[23]通过高效液相色谱法测定香菇中氨基酸含量和种类方法，并略作修改，每组样品重复测定3 次。

1.3.3 试验结果统计分析方法

试验结果用平均值±标准差（Mean±SD）表示，试验数据采用SPSS 17.0 软件进行统计学分析，差异显着性水平为0.05。

2 结果与分析

2.1 不同干燥方法对香菇干燥时间和干燥能耗影响

不同干燥方法（太阳能干燥，热风干燥，真空冷冻干燥）对香菇干燥能耗和干燥时间的影响如表1 所示。

表1 不同干燥方法对干燥时间和干燥能耗的影响Table 1 The influence of different drying ways on drying time and drying energy consumption

由表1 可知，太阳能干燥的干燥时间最短，热风干燥次之，真空冷冻干燥的干燥时间最长，并且两两差异显著（p＜0.05）。真空冷冻干燥的干燥能耗最大，热风干燥次之，太阳能干燥的干燥能耗最小，并且两两差异显著（p＜0.05）。真空冷冻干燥的设备功率较大，设备需要具有制冷装置、制热装置和真空装置，并且产品需要预冻，所以香菇真空冷冻干燥的干燥能耗高。热风干燥的风扇和电加热一直开启，设备没有除湿功能，使香菇长时间热风干燥，干燥能耗高。太阳能加热以太阳能为主要能源，以电加热和热泵加热为辅助能源，有显著地节能功效，热泵具有除湿功能，使香菇太阳能干燥的干燥时间缩短。

2.2 不同干燥方法对香菇物理特性影响

不同干燥方法（太阳能干燥，热风干燥，真空冷冻干燥）对香菇干制品品质的影响如表2 所示。

表2 不同干燥方法对物理特性的影响Table 2 The influence of different drying ways on physical characteristics

从表2 中可以看出，真空冷冻干燥的干香菇产品具有最小的收缩率，最大的复水比和最小的硬度；热风干燥香菇干制品的品质较差，收缩率大、复水比小、复水后的硬度大；太阳能干燥香菇干制品的品质居于二者中间，并且两两差异显著（p＜0.05）。从感官上可以看出，热风干燥的香菇表面硬化结壳、皱缩严重，阻碍香菇内部水分的散失，造成不均匀的收缩，使香菇的收缩率增加，不利于复水，使咀嚼性增加，所以复水后香菇的硬度增加。冻干过程中冰直接升华，所以温度较低的真空冷冻干燥维持了香菇在干燥过程中的低温状态，避免了高温对香菇的影响，能够最大限度的保持原料的色泽、形态和风味，冻干后的香菇呈多孔结构，具有很好的复水能力，复水后硬度小，太阳能干燥具有热泵除湿功能，缩短了香菇的干燥时间，在复水后，香菇的收缩率降低，复水能力增加，香菇的硬度增加。

2.3 不同干燥方法对香菇化学特性影响

香菇是一种营养丰富的食用菌，尤其是香菇多糖具有良好的抗癌作用[24]。然而，在干燥过程中，香菇中营养素的损失可能是由加热温度和其他因素引起的。不同干燥方法（太阳能干燥，热风干燥，真空冷冻干燥）对香菇的化学性质的影响如表3 所示。

表3 不同干燥方法对化学特性的影响Table 3 The influence of different drying ways on chemical characteristics

从表3 可以看出，从多糖含量的角度来看，真空冷冻干燥的香菇干制品具有最少的香菇多糖损失，热风干燥的香菇干制品具有最多的香菇多糖损失，并且太阳能干燥和真空冷冻干燥之间的差异不显著，热风干燥和真空冷冻干燥之间的差异是显著的（p<0.05）；从蛋白质含量来看，真空冷冻对香菇蛋白质的损失的影响最小，太阳能干燥次之，热风干燥对香菇蛋白质损失的影响最大，太阳能干燥和真空冷冻干燥之间的差异不显著，热风干燥和太阳能干燥之间的差异显著，热风干燥和真空冷冻干燥之间的差异显著（p<0.05）。从总氨基酸含量的角度来看，太阳能干燥在香菇中氨基酸损失最少，热风干燥的香菇中氨基酸损失最多，两者之间差异显著（p<0.05）。综上所述，真空冷冻干燥与太阳能干燥对香菇化学特性影响较小，均能较好地保持其营养成分。

2.4 不同干燥方法对香菇氨基酸种类影响

不同干燥方法（太阳干燥、热风干燥、真空冷冻干燥）对香菇氨基酸组成的影响，见表4。

表4 氨基酸组成分析Table 4 Amino acid composition analysis

通过对比发现，在3 种干燥方式下香菇干燥前后的氨基酸组成没有明显变化，共测出13 种游离氨基酸，但不同干燥方法的氨基酸含量均有不同程度的降低。太阳能干燥香菇氨基酸含量最高，真空冷冻干燥次之，热风干燥香菇氨基酸含量最低。新鲜香菇中必需氨基酸含量为5.6 g/kg，总氨基酸含量为18.25 g/kg，其中精氨酸含量最高；热风干燥香菇的必需氨基酸含量为12.85 g/kg，总氨基酸含量为58.94 g/kg；真空冷冻香菇的必需氨基酸含量为16.21 g/kg，总氨基酸含量为74.00 g/kg；太阳能干燥香菇的必需氨基酸含量为14.46 g/kg，总氨基酸含量为104.66 g/kg。由此可见，与真空冷冻干燥和热风干燥相比，太阳能干燥的香菇干制品的氨基酸含量具有很大优势。

3 结论

比较真空冷冻干燥、热风干燥和太阳能干燥3 种不同干燥方法对香菇品质的影响，研究表明：真空冷冻干燥的香菇干制品品质最好，复水比大，硬度较小，营养损失少，多糖的保留率高，但真空冷冻干燥需要预冻，干燥时间最长为14.25 h，干燥能耗最高为11.65 kW·h，且该设备需制冷装置、制热装置和真空装置，干燥成本高；热风干燥的香菇干制品品质最差，从感官上可以看出热风干燥的香菇干制品表面皱缩严重，而且复水比小，复水后硬度较大，营养损失过多；太阳能干燥的香菇干制品营养损失较少，与真空冷冻干燥方法相比，多糖和蛋白质含量无明显差异，氨基酸含量最多为104.66 g/kg，而且太阳能干燥具有节能环保的优点，面对日益严峻的环境污染问题和能源短缺问题，利用太阳能进行干燥，是大规模制备香菇干制品的最佳方式。