低温漂烫联合超声浸渍预处理对预制菜肴中双孢蘑菇品质的影响

2021-06-18陶天艺方东路郑惠华赵立艳胡秋辉

食品工业科技 2021年10期

陶天艺，裴斐，方东路，郑惠华,3，陈惠,3，赵立艳，胡秋辉,

（1.南京财经大学食品科学与工程学院，农业农村部食用菌加工重点实验室，江苏南京 210023；2.南京农业大学食品科学技术学院，江苏南京 210095；3.江苏安惠生物科技有限公司，江苏南通 226009）

双孢蘑菇（Agaricus bisporus）是世界上产量最高的食用菌，它是一种优质的高蛋白、低脂肪食品[1]。然而双孢蘑菇易褐变、滋生微生物，所以货架期较短[2]，因此发展双孢蘑菇精深加工工艺对食用菌产业具有重要意义。然而，目前食用菌资源大部分以鲜食或干制品的初加工产品为主，占90%以上，因此，食用菌产品加工程度低仍是目前面临的主要问题。

预制菜肴（Ready-to-eat dishes，RTE dishes）是采用标准化的操作流程和定量机械自动化工艺加工生产的的菜肴产品[3]，目前食用菌用于预制菜肴的加工并不多见。双孢蘑菇加工成预制菜肴的过程中易褐变皱缩，而漂烫和浸渍预处理可以有效缓解这些问题。郭李萌等[4]研究发现0.7%柠檬酸、0.4%氯化钠、0.4%异抗坏血酸钠、0.1%氯化钙混合液、95 ℃、漂烫5 min，防止双孢蘑菇褐变效果好，一定程度维持硬度但效果不明显。Zhang等[5]研究发现温和热处理（40 ℃，5 min）可以钝化双孢蘑菇中的酶类，提高亮度值、延长货架期。以上研究表明，漂烫有助于提升新鲜双孢蘑菇的品质，然而高温漂烫虽然可以缓解褐变但是会损害质构，而低温漂烫可以保持果蔬加工的硬度[6-8]。另一方面，处理液浸渍存在难以渗透到食用菌内部的问题，而超声渗透能够增强预处理液的浸渍效果[9]，还能钝化引起褐变的酶类。现阶段国内外对双孢蘑菇预处理的研究集中在新鲜双孢蘑菇和其干制品。而预处理对新鲜双孢蘑菇产生的提质护色效果再经过高温翻炒后是否能够保持，以及是否会对风味产生不良影响等问题尚不清楚。

本实验在不同漂烫温度和漂烫时间下，对新鲜双孢蘑菇实施低温漂烫、超声、处理液浸渍和联合预处理，然后进行炒制加工，研究不同预处理对炒制后双孢蘑菇色值、质构的影响。通过正交试验优化联合预处理条件，并研究优化后的联合预处理对菜肴中双孢蘑菇品质挥发性风味的影响，以期缓解双孢蘑菇作为预制菜肴原料，在加工过程中的产生褐变和软化问题。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

双孢蘑菇、生姜、大蒜、青椒、食盐、猪肉华润苏果亚东新城区店。

AL1043电子天平瑞士梅特勒-托利多仪器有限公司；HH-6数显恒温水浴锅江苏国华电器有限公司；TA-XT2i质构仪英国Stable Micro Systems公司；CS-10手持式色差仪杭州彩谱科技有限公司；KQ-500E型超声波清洗器昆山超声仪器有限公司；爸爸小炒全自动炒菜机器人珠海酷客智能有限公司；PS-550真空包装机澳大利亚Perisor公司。

1.2 实验方法

1.2.1 样品前处理挑选新鲜无机械损伤的双孢蘑菇，表面呈乳白色无明显褐变，将其在流动的水中冲洗干净后，在室温下，切成（10.0±0.5）mm厚的双孢蘑菇片，30 min内需处理完成。

不同的处理组将作如下处理：A组切片后不漂烫，直接翻炒；B组切片后将其投入蒸馏水中，55 ℃低温漂烫10 min；C组切片后将其投入蒸馏水中，55 ℃低温漂烫10 min同时500 W超声；D组切片后，将其投入配制好的未优化的预处理液：柠檬酸（10 g/L）、氯化钙（10 g/L），55 ℃低温漂烫10 min；E组切片后，将其投入配制好的未优化的预处理液：柠檬酸（10 g/L）和氯化钙（10 g/L），55 ℃低温漂烫10 min同时500 W超声。以上各组料液比为均为1:4（m/V），处理完成后捞出在流动的水中冲洗3次，沥干表面水分。

1.2.2 预制菜肴的制备预制菜肴制备流程：将双孢蘑菇切成约10 mm的厚块，将其投入配制好的预处理液，放入可控温的超声波清洗仪，设置时间、温度，同时设置功率500 W，开始浸渍。浸渍完成后捞出清水冲洗3次，沥干；在自动翻炒机中倒入50 mL食用油，60 s升温到180 ℃。加入5 g生姜、5 g大蒜，维持转子温度180 ℃，翻炒90 s，再加入50 g青椒、150 g双孢蘑菇，同时加入5 mL酱油、5 g盐、5 g白砂糖，180 ℃继续翻炒4.5 min。翻炒完成后，冷却至室温，装入铝箔保鲜袋，使用真空包装机封口，真空时间45 s，封口时间5 s，冷却时间5 s，真空度0.01 MPa。将包装好的预制菜肴于90 ℃水浴杀菌10 min。将制备好的菜肴中的双孢蘑菇单独取出，待测。

1.2.3 预处理条件工艺优化固定条件为：柠檬酸（10 g/L）、氯化钙（10 g/L）、55 ℃低温漂烫、漂烫时间10 min，在此基础上，以硬度和L*值和综合评分为指标，按照表1进行单一预处理条件优化实验，参考黄文垒[10]的方法设置CaCl2浓度梯度、参考胡烨等[11]的方法设置柠檬酸浓度梯度，参考毕家钰等[12]的方法设置漂烫温度和漂烫时间，一般以80 ℃以下为低温漂烫，80 ℃以上为高温漂烫[13]；在单因素实验结果的基础上，以硬度、L*值和综合评分为指标，进一步利用表2的四因素三水平正交试验优化预处理条件。

表1 单一预处理条件优化设计Table 1 Optimization design for individual use on different pretreatment conditions

表2 预处理条件正交优化试验L9（34）设计因素水平Table 2 Factors and levels of orthogonal test L9(34) on different pretreatment conditions

1.2.4L*值及硬度测定使用色差仪对炒制以后的双孢蘑菇切面的L*值进行测定。为减小误差，每组样品进行8次平行实验。

使用质构仪对炒制以后的双孢蘑菇切面进行质构特性测定[14]，测定参数设置如下：选取P6探头，测定前速率2.00 mm/s，测定中速率1.00 mm/s，测定后速率2.00 mm/s，探头插入双孢蘑菇中心部位，深度50%。为减小误差，每组样品进行8次平行实验。

1.2.5 综合评分综合评分通过加权计算得到，见式（1）：

在正交优化试验中综合评分记为S；所有处理组中最大的L*值记为Lmax；第i组的L*值记为Li；所有处理组中最大的硬度值为Hmax；第i组的硬度值记为Hi。

1.2.6 挥发性风味成分分析按照夏季等[6]的方法稍作修改，采用HS-SPME-GC-MS 联用技术进行挥发性风味成分的测定；取冷却后菜肴中的双孢蘑菇样品，匀浆后取2.0 g，分别置于20 mL顶空瓶中，用带有聚四氟乙烯的盖子密封。

气相色谱条件：色谱柱：50/30 μm DVB/CAR/PDMS 毛细管色谱柱；升温程序：初始温度40 ℃，保持3 min，以4 ℃/min速率升至240 ℃，保持3 min；载气为氦气，流速0.8 mL/min,不分流进样。

质谱条件：电离方式为电子电离源，离子源温度为230 ℃，四级杆温度 150 ℃，接口温度250 ℃，能量70 eV；质量扫描范围m/z 25～450。

化合物定量方法：内标物为163.2 ng·mL-1的2-甲基-3-庚酮（标准品浓度为0.816 g mL-1，取2 μL标准品溶于10 mL色谱纯正己烷中即可得到浓度为163.2 ng·μL-1的2-甲基-3庚酮内标物）。

化合物含量计算见公式（2）：

式（2）中Sa为样品a的峰面积；Ss为内标物的峰面积；Cs为内标物的浓度。

1.3 数据处理

实验中各指标进行3次重复，每次重复进行至少3次平行，所得数据使用用SPSS 20.0、JMP10.0和Microsoft Excel 2010进行处理的统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同预处理条件对预制菜肴中双孢蘑菇品质的影响

2.1.1 不同漂烫时间下预处理对双孢蘑菇L*值的影响漂烫温度55 ℃，不同漂烫时间对预制菜肴中双孢蘑菇L*的影响如图1所示。同一漂烫时间下，B组的L*值在漂烫15 min及以后显著低于A组（P＜0.05），C组的L*值在漂烫10、15、30 min时显著低于A组（P＜0.05）。这是因为低温漂烫的温度和超声功率不足以钝化双孢蘑菇内耐热的POD酶[15]，双孢蘑菇产生了褐变，这表明单独实施低温漂烫或超声会降低双孢蘑菇的L*。D、E组的L*值高于A组，这是因为柠檬酸调节了pH，螯合了金属离子，控制了酶促褐变，而在翻炒过后，对美拉德反应产生的非酶褐变抑制更加明显[16]，这表明预处理液显著增加了预制菜肴中双孢蘑菇的L*值（P＜0.05）。在不同漂烫时间下，D、E组的L*没有显著差异（P＞0.05），这表明，经过这两种预处理后，漂烫时间对L*值影响较小，所以为了保护双孢蘑菇的L*值，要避免单独实施漂烫和超声处理，需要添加预处理液进行联合预处理。

图1 漂烫时间对预制菜肴中双孢蘑菇L*的影响Fig.1 Effects of different blanching time on L* of Agaricus bisporus in RTE dishes

2.1.2 不同漂烫时间下预处理对双孢蘑菇硬度值的影响漂烫温度55 ℃，不同漂烫时间对预制菜肴中双孢蘑菇硬度的影响如图2显示，10、15、20、25 min时，B组的硬度值低于A组，这表明在一定时间内，单纯的漂烫会降低双孢蘑菇硬度。E组的硬度值大于D组，C组的硬度值大于B组，这表明超声处理有利于提高双孢蘑菇硬度[17]。E组的硬度值普遍较高，说明预处理液有提高双孢蘑菇硬度值的效果，而超声可以加强处理液的渗透效果[18]。随着漂烫时间的增加，预制菜肴中双孢蘑菇的硬度呈先上升后下降的趋势，这表明漂烫时间对预制菜中双孢蘑菇的硬度影响较大，15 min时，E组有最大的硬度值。所以为了保护双孢蘑菇的硬度，也要避免单独实施漂烫和超声处理，需要添加预处理液后进行辅以超声进行联合预处理。

图2 漂烫时间对预制菜肴中双孢蘑菇硬度的影响Fig.2 Effects of different blanching time on hardness of Agaricus bisporus in RTE dishes

2.1.3 不同漂烫温度下预处理对双孢蘑菇L*的影响

漂烫时间10 min，不同漂烫温度对预制菜肴中双孢蘑菇L*的影响如图3所示。在同一漂烫温度下，B组的L*值在35、45、55、65 ℃时显著低于A组（P＜0.05），C组的L*值在45、55 ℃时显著低于A组（P＜0.05）。D、E组L*值大于A组，这得到了和图1相同的结果。在不同漂烫温度下，L*值随温度上升呈先上升后下降的趋势，这表明漂烫温度会影响双孢蘑菇L*值。45 ℃下E组有最高的L*值,而PPO酶活性在45 ℃时最强[19]，说明超声处理能对PPO产生钝化[20]，预处理液漂烫辅助超声组有最高的L*值，这表明超声协同能有效加强处理液的效果[21]。

图3 漂烫温度对预制菜肴中双孢蘑菇L*的影响Fig.3 Effects of different blanching temperature on L* of Agaricus bisporus in RTE dishes

2.1.4 不同漂烫温度下预处理对双孢蘑菇硬度的影响漂烫时间10 min，不同漂烫温度对预制菜肴中双孢蘑菇硬度的影响如图4显示， 35、45 ℃时B组的硬度值高于A组，65、75 ℃时B组的硬度低于A组，这表明随着漂烫温度的上升，双孢蘑菇的硬度会下降，质构变差。在45、55、65 ℃下，E组的硬度值高于D组、C组的硬度值大于B组，说明在此温度下，超声处理有利于提高双孢蘑菇硬度。在35、45、55、65 ℃下，预处理液有提高双孢蘑菇硬度值的效果，而超声有利于处理液的吸收，这得到而和图2、图3相同的结果。随着漂烫温度的增加，预制菜肴中双孢蘑菇的硬度呈先上升后下降的趋势，45 ℃时处理液漂烫辅助超声组有最大的硬度值。

图4 漂烫温度对预制菜肴中双孢蘑菇硬度的影响Fig.4 Effects of different blanching temperature on hardness of Agaricus bisporus in RTE dishes

综上，单独实施低温漂烫或者超声处理不但不会提升双孢蘑菇的品质，反而产生了不利的影响，造成L*和硬度值降低，而使用低温漂烫+超声+处理液浸渍的联合预处理工艺有助于提升双孢蘑菇的品质，而漂烫温度会显著影响双孢蘑菇的L*值，漂烫时间会显著影响双孢蘑菇的硬度值，所以按此结果实施单因素实验。

2.2 预处理工艺优化结果

2.2.1 单因素实验结果以综合评分为响应值实施的单因素实验结果如图5所示。图5A中，漂烫温度55 ℃，漂烫10 min，柠檬酸浓度10 g/L，随着氯化钙的质量浓度的增加，双孢蘑菇综合评分呈先上升后下降的趋势，综合评分的变化主要是由于硬度的变化，当氯化钙的质量浓度达到10 g/L时，经过翻炒处理的双孢蘑菇硬度最高，综合评分也最高，与其他组有显著差异（P＜0.05）。这可能是因为Ca2+能与细胞壁上的果胶酸作用形成果胶酸钙，维持细胞结构稳定性，有效降低细胞膜透性，保持硬度[20]，但氯化钙浓度过高时会使双孢蘑菇品质降低，口感苦涩[10]。

图5B中，氯化钙浓度10 g/L，漂烫温度55 ℃，柠檬酸浓度10 g/L，随着漂烫时间的增加，双孢蘑菇综合评分呈先上升后下降的趋势，综合评分的变化主要是由于硬度的变化，当漂烫时间达到15 min时，预制菜肴中双孢蘑菇硬度最高，综合评分也最高，与其他组有显著性差异（P＜0.05）。这可能是因为漂烫时间增加以后，双孢蘑菇吸收了更多的水分，导致硬度下降。

图5 不同预处理因素对预制菜肴中双孢蘑菇综合评分的影响Fig.5 Effects of different pretreatment factors on the comprehensive scores of Agaricus bisporus in ready-to-eat dishes

图5 C中，氯化钙浓度10 g/L，漂烫温度55 ℃，漂烫10 min，随着柠檬酸浓度的增加，双孢蘑菇综合评分呈先上升后下降的趋势，综合评分的变化主要是由于L*值的变化，当柠檬酸浓度达到10 g/L时，经过翻炒的双孢蘑菇L*最大，综合评分也最高，与其他组有显著差异（P＜0.05）。这可能是因为柠檬酸可提高预处理液酸度，使pH偏离多酚氧化酶和非酶褐变反应适合的pH，由此达到抑制褐变反应的目的，另外由于柠檬酸可螯合金属离子，可作用于多酚氧化酶的辅基，增强抗氧化作用，但是柠檬酸在一定浓度范围内有较好的效果，超过一定质量浓度后，双孢蘑菇自身发生非酶促褐变，褐变程度加深，抑制效果下降，且柠檬酸浓度过大会产生明显酸味。

图5D中，氯化钙浓度10 g/L，柠檬酸浓度10 g/L，漂烫10 min，随着漂烫温度的增加，双孢蘑菇综合评分值呈先上升后下降的趋势，硬度和L*值随漂烫温度的增加都有显著变化（P＜0.05），当漂烫温度达到45 ℃时，预制菜肴中双孢蘑菇L*最大，硬度也最大，这可能是因为漂烫可以降低酶活力，但当温度过高，会破坏双孢蘑菇细胞结构，使内部汁液流出，与外部空气接触后发生褐变，而且低温可以有效保护双孢蘑菇质构。

2.2.2 正交优化试验结果正交试验结果见表3，极差和均值越大，对综合评分影响越大，由表3极差和均值大小可知，4种处理因素对翻炒后双孢蘑菇的感官评分大小顺序为：柠檬酸（A）＞漂烫时间（D）＞氯化钙（B）＞漂烫温度（C），所测得的预处理最佳组合为A1B2C3D2，即5 g/L柠檬酸，10 g/L氯化钙，漂烫温度65 ℃，漂烫时间15 min，经验证该组合联合预处理的综合评分为99.05分。

2.3 联合预处理对预制菜肴中双孢蘑菇品质提升效果评价

对新鲜双孢蘑菇实施优化以后的联合预处理，再进行炒制。炒制以后双孢蘑菇的L*和硬度如图6所示。与A组相比，所有处理组的L*都有所提升。D、E组有较高的L*值，说明预处理液对L*值提升效果显著。其中，E组有最高的L*值，说明超声联合处理液浸渍预处理最有利于双孢蘑菇提高L*值，优化后的L*值相比空白组提升了40.77%（P＜0.05）。与A组相比，B、C硬度值低于A组， D、E组硬度值都有所上升，E组有最高的硬度值，优化后的硬度值相比空白组提升了43.24%（P＜0.05）。

2.4 不同预处理对预制菜肴中双蘑菇挥发性风味物质的影响

由表4可知，在预制菜肴中经过不同预处理的双孢蘑菇的挥发性风味物质检测中，共检测出31种挥发性成分，包括4种醇类、10种醛类、1种酸类、4种酮类、2种酯类、4种烷烃类、6种芳香族杂环类，与A组相比，D组八碳化合物、酮类显著增加（P＜0.05），醇类、醛类、脂类、杂环类物质显著减少（P＜0.05）。其中1-辛烯-3醇、2-辛烯醛、3-辛酮是具有蘑菇香气的特征挥发性风味成分，这些风味物质主要是不饱和脂肪酸降解生成的[19-20]，不同的预处理使预制菜肴中的双孢蘑菇的风味产生了变化，D、E组的1-辛烯-3醇最多，高于其他处理组（P＜0.05），这可能是经过预处理液浸渍后，双孢蘑菇的风味得到了保留。E组的3-辛酮含量最高（P＜0.05），这可能是由于联合预处理促进了不饱和脂肪酸降解。除此之外，主要挥发性成分还有苯甲醇、苯甲酸、苯甲醛。苯甲醇具有花香和果香[22]，苯甲醛有特殊杏仁味[23]，是双孢蘑菇中苯甲酸的降解产物[24]，它们是构成新鲜双孢菇的重要风味物质，不同处理组的苯甲醇含量有显著差异（P＜0.05），说明预处理能够影响预制菜肴中双孢蘑菇的苯甲醇含量，从而影响整体风味。C组的苯甲醇相对含量最高，达到59.65%，B组的苯甲醇相对含量最低，达到37.70%，A组苯甲醛含量最高，达到29.31%，D组苯甲醛含量最低，达到16.41%，所有处理组的苯甲醇和苯甲醛的相对含量之和都超过了50%，说明这两种物质是构成预制菜肴中双孢蘑菇的主要挥发性风味物。苯甲酸有安息香和类似苯甲醛的香味[22]，苯乙醛是美拉德反应的产物之一，有花香和果香、水杨酸甲酯有冬青油的特殊香气[25]，而且E组中检测出苯乙酮有山楂的味道。这说明，经过联合预处理，双孢蘑菇的风味更佳丰富。橙花醛具有柠檬香味，在各处理组中均有检出，说明相对于新鲜双孢蘑菇，经过炒制的双孢蘑菇风味更佳丰富。C组检测出了反，反-2,4-癸二烯醛，这是亚油酸或花生四烯酸氧化裂解的产物，有一定的致癌性[26-28]，而E组的反，反-2,4-癸二烯醛含量较低，说明联合预处理有利于减少一些致癌性风味物质生成，含有氯化钙和柠檬酸的预处理液并没有对预制菜肴产生过多不良风味，所以联合预处理是一种适合食用菌加工的预处理技术。

表3 双孢蘑菇提质护色正交实验结果表Table 3 Results of orthogonal tests on quality improvement and color pretection of Agaricus bisporus

图6 不同预处理对预制菜肴中双孢蘑菇L*和硬度的影响Fig.6 Effect of different pretreatment on L* value and hardness value of Agaricus bisporus in RTE dishes

3 结论

本实验研究发现对新鲜双孢蘑菇单独实施低温漂烫或超声浸渍，再进行炒制，会显著降低炒制以后双孢蘑菇的L*值和硬度值（P＜0.05）。确定了对新鲜双孢蘑菇进行5 g/L柠檬酸、10 g/L氯化钙、 65 ℃、超声浸渍15 min的联合预处理，能够显著提升炒制后菜肴中双孢蘑菇的色值和硬度（P＜0.05），联合预处理对经高温炒制后的双孢蘑菇仍然有效。菜肴中双孢蘑菇主要挥发性风味是苯甲醇、苯甲醛、苯乙醛、1-辛烯-3醇、3-辛酮等，联合预处理能显著增加特征挥发性成含量（P＜0.05），减少反,反-2,4-癸二烯醛等致癌性不良风味产生。综上，对新鲜双孢蘑菇实施该联合预处理再进行炒制能够有效提高炒制以后双孢蘑菇的品质，可以用于工业生产。本实验尚不能解决食用菌营养物质的流失问题，这是今后预处理技术研究的重点。