不同干燥方式制备海鲜菇物性及营养品质的灰色关联分析

赖谱富 汤葆莎 李怡彬 吴 俐 翁敏劼 陈君琛

(福建省农业科学院农业工程技术研究所/福建省农业科学院农产品加工研究中心/国家食用菌加工技术研发分中心，福建 福州 350003)

海鲜菇(Hypsizygus marmoreus)又名蟹味菇、真姬菇，富含蛋白质、黄酮、多糖、酚类以及微量元素等成分，具有抗氧化、消炎、抗肿瘤、降血脂、调节免疫等功效[1－3]。鲜食海鲜菇的含水量高达85%以上，其呼吸强度高，贮藏保鲜难度大。干燥保存具有贮藏期长、便于流通等优点，是目前食用菌的常用保存方式[4]。食用菌在干燥过程中存在营养及风味成分变化等问题，且不同干燥方式对产品品质影响程度也不同[5－6]。唐秋实等[7]研究发现不同干燥工艺对杏鲍菇品质和挥发性风味成分有显著影响；李亚欢等[8]研究发现冷冻干燥的银耳质构品质和营养成分最佳，其次是真空干燥，热风干燥的银耳品质最差；石芳等[9]研究发现真空冷冻干燥能更好地保持松茸的色泽，微波真空干燥可较好地保留鲜松茸的风味物质；黄劲松等[10]研究发现真空冷冻干燥比热风干燥能更好地保留双孢蘑菇的营养成分；苏倩倩等[11]研究发现热风－微波真空联合干燥处理可提高香菇品质以及控制甲醛含量。

当前农产品品质综合评价常用的方法主要有聚类分析法、主成分分析法、模糊矩阵法等，但上述评价方法均不能全面地分析各方面品质。灰色关联分析是一种针对灰色系统来决定因素主次及其关联程度的评价方法，因其具有评价全面、合理、计算简单等优势，已广泛应用于农产品品质评价[12]。目前，关于海鲜菇的干燥研究主要是热风干燥[13]，尚鲜见不同干燥方式对海鲜菇营养及品质性状的系统对比研究。本研究采用加热冻干、不加热冻干、热泵干燥、热风干燥4 种常用干燥方式对海鲜菇进行干燥处理，采用灰色关联度分析法比较不同干燥方式对其营养成分、功能成分、色差、质构及微观结构的影响，以期获得较佳的干燥方式，为海鲜菇的进一步加工利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

海鲜菇系正常生长110～120 d 后采收，达到商品要求(含水率88.2%)，由福建省同兴菌业有限责任公司提供。

氯化钠、柠檬酸、蔗糖、硝酸、考马斯亮蓝G250 等均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

ZWH-KFX-BT12 热泵烘干机、XF－5DWLD2 超低温冰柜型，福建雪丰制冷设备有限公司；101A 型恒温鼓风干燥箱，上海市实验仪器总厂；SCIENTZ－30ND 冷冻干燥机，浙江宁波新芝冻干设备股份有限公司；103高速中药粉碎机，浙江瑞安市永历制药机械有限公司；L－8800 型氨基酸自动分析仪，日本日立高新技术公司；TA.XT Express 质构仪，英国Stable Micro Systems公司；NS810 分光测色仪，深圳市三恩时科技有限公司；AMARA-KYKY－1000B 扫描电镜，中国科学院科学仪器厂；IB－5 离子溅射仪，日本EIKO 公司。

1.3 试验方法

1.3.1 样品处理 将新鲜海鲜菇洗净，去除表面杂质，各称取4 份，每份3 kg，分别进行热风干燥、热泵干燥、真空冷冻干燥。

热风干燥:新鲜海鲜菇均匀铺散在干燥箱搁板上，设置温度60℃，干燥至水分含量5.3%左右。

热泵干燥:新鲜海鲜菇均匀铺散在干燥箱搁板上，设置温度50℃，干燥至水分含量5.3%左右。

真空冷冻干燥:新鲜海鲜菇均匀铺散在托盘上，置于－40℃冰箱预冻12 h，然后放入真空冷冻干燥机中干燥。真空冷冻干燥分加热冻干和不加热冻干2 种方式，其中不加热冻干即搁板不进行辅助加热的真空冷冻干燥，加热冻干即在真空冷冻干燥过程中设置如下搁板温度进行辅助加热:第一阶段设置搁板温度－10℃加热2 h，第二阶段设置搁板温度30℃加热8 h，第三阶段设置搁板温度60℃加热至水分含量5.3%左右。

1.3.2 营养活性成分指标测定

水分含量按GB 5009.3－2016[14]中的直接干燥法测定。

蛋白质含量按GB 5009.5－2016[15]中的凯氏定氮法测定。氨基酸含量按GB 5009.124－2016[16]测定。

还原糖含量按GB 5009.7－2016[17]中的直接滴定法测定。脂肪含量按GB 5009.6－2016[18]中的索氏抽提法测定。灰分含量按GB 5009.4－2016[19]测定。

粗纤维含量按GB/T 5009.10－2003[20]测定。

粗多糖含量按SN/T 4260－2015[21]测定。

总黄酮含量采用芦丁比色法测定[22]。

总多酚含量采用酒石酸亚铁比色法测定[23]。

1.3.3 色差值测定 通过测色仪测定不同干燥方式下海鲜菇的色泽变化，采用L*、a*、b*值表示色泽，其中L*值为明度指数，反映白度和亮度的综合值；a*、b*值为彩度指数，正a*值表示偏红，负a*值表示偏绿，正b*值表示偏黄，负b*值表示偏蓝[24]。每个样品进行8 次平行测定，每个样品测菇帽、中间段及菇脚3 个位置，取平均值。ΔE为总色差值，表示干燥后样品与对照间的颜色差值；BI(browing index)为褐变指数。

式中，L0、a0、b0分别表示新鲜海鲜菇的白度值、红绿值和蓝黄值；L*、a*、b*分别表示干燥后海鲜菇的白度值、红绿值和蓝黄值；x ＝(a*＋1.750×L*)/(5.645×L*＋a*－3.012×b*)。

1.3.4 质构测定 用质构仪测定样品的硬度、咀嚼度。选择A/MORS 探头，设定测定参数为触发力15 g，测前速度2 mm·s－1，测中速度1 mm·s－1，测后速度10 mm·s－1。每种干燥方式取15 个样品进行重复测定，每个样品测菇帽、中间段及菇脚3 个位置，结果取平均值。

1.3.5 微观结构观察 取不同干燥方式的海鲜菇，用刀片将其切成合适大小，取其横截面分别装盘处理并固定在样品台上，经离子溅射仪2 次喷金镀膜后，置于扫描电子显微镜下观察显微结构。

1.3.6 综合评价 采用变异系数法确定蛋白质、还原糖、脂肪、粗灰分、粗纤维、总黄酮、总多酚、粗多糖、氨基酸、色差值△E、褐变指数BI、硬度、咀嚼度等13 个指标的影响因子权重，再参照文献[25]进行的灰色关联分析，通过数据无量纲化、参考序列与比较序列间绝对差值的计算，以及灰色关联系数计算加权关联度进行综合评价，将加权关联结果作为最终综合评价参照依据。

1.4 数据处理

采用统计分析软件SPSS 22.0 对试验数据进行方差分析，采用Duncan’s 法进行多重比较，显著性水平P<0.05。

2 结果与分析

2.1 不同干燥方式对海鲜菇主要营养成分的影响

果蔬细胞由于细胞膜渗透压变化及相关酶作用，其蛋白质、淀粉及糖类物质等营养成分在干燥过程中会分解成小分子物质，从而引起相关成分含量的变化[26]。由表1 可知，不同干燥处理对海鲜菇蛋白质、还原糖、脂肪、灰分、粗纤维含量的影响均不显著，其含量分别达19.10%、1.70%、2.60%、6.70%、6.10%以上，表明海鲜菇是一种高蛋白、低脂肪菌类。

表1 不同干燥方式对海鲜菇主要营养成分的影响Table 1 Effects of different drying methods on the nutritional composition of Hypsizygus marmoreus /%

2.2 不同干燥方式对海鲜菇主要活性成分的影响

由表2 可知，不加热冻干海鲜菇的总多酚、粗多糖显著高于加热冻干、热泵干燥和热风干燥样品，加热冻干及热泵干燥海鲜菇的总黄酮含量较高。可见干燥方式对干制海鲜菇活性成分含量具有一定的影响。

表2 不同干燥方式对海鲜菇主要活性成分的影响Table 2 Effects of different drying methods on the active composition of Hypsizygus marmoreus /%

2.3 不同干燥方式对海鲜菇氨基酸组成的影响

氨基酸是构成蛋白质的基本组成单位，也是人体必需的重要营养元素[27]。由表3 可知，不同干燥处理海鲜菇氨基酸总量(total amino acid，TAA)、必需氨基酸(essential amino acid，EAA)总量、非必需氨基酸(nonessential amino acids，NEAA)总量差异均不显著；4 种干燥方式海鲜菇均含有17 种氨基酸(色氨酸未检测)，主要的氨基酸成分均为蛋氨酸、谷氨酸、天冬氨酸。不加热冻干、加热冻干、热泵干燥和热风干燥处理海鲜菇的谷氨酸、天冬氨酸、精氨酸、组氨酸、脯氨酸、甘氨酸、丙氨酸7 种鲜味氨基酸[28]总量分别达6.40%、6.37%、7.26%、7.11%，分别占氨基酸总量的45.65%、44.89%、47.54%、47.18%。研究表明，鲜味氨基酸的组成及含量决定了样品的鲜美可口程度[29]，海鲜菇也因此得名，这与王丽等[30]的研究结果一致。不同干燥处理海鲜菇必需氨基酸总量与氨基酸总量之比(EAA/TAA)分别为0.46、0.46、0.44、0.45，必需氨基酸总量与非必需氨基酸总量之比(EAA/NEAA)均大于0.7。均符合世界粮农组织和世界卫生组织提出的参考蛋白质模式[31]，是优质蛋白质的良好来源。可见海鲜菇可作为人类膳食“一荤一素一菇”的主要品种。

表3 不同干燥方式对海鲜菇氨基酸组成的影响Table 3 Effects of different drying methods on the aminoacid composition of Hypsizygus marmoreus

2.4 不同干燥方式对海鲜菇色泽的影响

色泽是影响产品消费者接受度和市场价值度的重要品质属性之一[32]。由表4 可知，热泵干燥和热风干燥海鲜菇L*、a*、△E值及BI 与冻干干燥均存在显著差异，且加热冻干与不加热冻干2 种冻干处理之间海鲜菇L*、a*、△E值及BI 均无显著差异。热风干燥海鲜菇a*、b*、△E值及BI 明显高于冻干和热泵干燥，在彩度上更接近红色和黄色，冻干海鲜菇L*值显著高于热泵干燥和热风干燥，冻干海鲜菇色度与新鲜海鲜菇色泽更接近。

表4 不同干燥方式海鲜菇的色泽指标Table 4 Color indices of Hypsizygus marmoreusby different drying methods

2.5 不同干燥方式对海鲜菇质构特性的影响

由表5 可知，热泵干燥、热风干燥海鲜菇的硬度、咀嚼度与冻干处理存在显著差异(P<0.05)，不加热冻干、加热冻干2 种冻干处理海鲜菇同一部位的硬度、咀嚼度均无显著差异(P>0.05)。热风干燥海鲜菇硬度、咀嚼度均最大，冻干处理海鲜菇硬度、咀嚼度较小。

表5 不同干燥方式海鲜菇的质构特性Table 5 Texture properties of Hypsizygus marmoreus by different drying methods

2.6 不同干燥方式对海鲜菇微观结构的影响

由图1 可知，不加热冻干海鲜菇横截面空隙很大，组织蓬松，呈现出均匀的疏松多孔蜂窝状结构；加热冻干海鲜菇横截面组织结构疏松、多孔，空隙较大，局部有轻微的塌陷现象；热泵干燥海鲜菇横截面组织松散，有一点空隙；热风干燥海鲜菇横截面结构致密，组织萎缩变形严重。

2.7 不同干燥方式对海鲜菇品质影响的综合评价

2.7.1 各项指标权重分析 为了避免等权分配的不客观性及消除各指标的量纲差异，利用变异系数法确定海鲜菇干品13 个评价指标的不同权重。第i项变异系数CVi＝第i项变异系数/第i项算术平均数，权重Wi＝第i项变异系数/总变异系数。

各项指标权重分析如表6 所示，蛋白质、还原糖、脂肪、灰分、粗纤维、总黄酮、总多酚、粗多糖、氨基酸、ΔE 值、BI、硬度、咀嚼度赋予的权重分别为0.5%、1.7%、1.1%、0.8%、1.6%、5.9%、3.3%、5.8%、1.3%、22.7%、27.4%、13.8%和14.1%。

表6 各项指标权重分析Table 6 Weights of various indicators used in comprehensive evaluation of Hypsizygus marmoreus

2.7.2 无量纲化处理 根据各指标数据构造参考数列R0。为了避免各量纲的指数差异，按灰色系统理论方法统一对原始数据进行无量纲化处理:其中，i＝1，2，3，4……13，n＝1，2，3，4，结果见表7。

2.7.3 灰色关联分析 根据表7 数据及Δn(i) ＝｜R0(i)－Rn(i) ｜求出参考数列R0与比较数列Ri各对应点的绝对差值，结果如表8 所示。最大差值Δn(i)max＝6.386，最小差值Δn(i)min＝0.000，关联系数ξn(i)＝[Δn(i)min＋0.5Δn(i)max]/[Δn(i)min＋0.5Δn(i)max]，关联度结果如表9、表10 所示。

表7 无量纲化结果Table 7 Results of nondimensionalization

表8 参考序列与比较序列间的绝对差值Table 8 Absolute value between reference sequence and comparative sequence

表9 参考序列与比较序列的灰色关联系数Table 9 Grey relational coefficients between reference sequence and comparative sequence

表10 加权关联度计算结果Table 10 Results of weighted incidence degree

根据灰色关联分析原则，关联度越大表示比较序列与参考序列越接近。4 种干燥方式下海鲜菇的加权关联度由大到小排序为:不加热冻干>加热冻干>热泵干燥>热风干燥，不加热冻干与加热冻干之间的加权关联度差异不显著，但与热泵干燥、热风干燥差异性显著，说明不加热冻干与加热冻干对海鲜菇品质的影响不显著，且不加热冻干与加热冻干2 种冻干处理海鲜菇品质明显优于热泵干燥、热风干燥，同时加热冻干比不加热冻干在耗时、耗能明显更有优势，所以选择加热冻干作为海鲜菇较合适的备选干燥工艺。

3 讨论

研究表明，干燥方式及工艺参数决定了植物干燥脱水而造成的组织细胞收缩范围及内部破坏程度[33]。样品品质会受干燥过程中温度、真空度等因素的影响，高温条件下样品成分发生化学或物理变化，色泽和质构上也发生相应变化，而低温条件下各种化学反应速率降低，真空条件则因无氧可抑制相关的氧化反应。本研究比较了不加热冻干、加热冻干、热泵干燥、热风干燥4 种干燥方式对海鲜菇质构、色泽等物性品质特性的影响。

物料干燥过程中影响硬度的主要因素是干燥过程中的水分迁移速率。水分在干燥过程中迅速去除，物料形成网络结构，造成组织纤维收缩。热风干燥时海鲜菇物料表面水分蒸发速度大于内部水分转移速度，表面形成一层干硬膜使海鲜菇样品硬度较大[8]；海鲜菇热泵干燥过程中，在热膨化的作用下产品内部的孔道扩充，质地更加酥脆；海鲜菇在冻干过程中因其细胞间冰晶的直接升华，组织结构较为完整，收缩率小且孔径多，因而硬度较小；这与高琦等[25]研究不同干燥方式对芜菁脆片的结果一致。

物料在干燥过程中随着水分的迁移，产生毛细管收缩、细胞破碎等现象，进而导致组织结构塌陷。Krokida 等[34]研究了香蕉、胡萝卜、马铃薯和苹果容积密度及孔隙率在不同干燥方式下的差异，发现真空冷冻干燥物料容积密度最低、孔隙率最高；陈鑫[35]用扫描电镜观察发现松茸姬组织结构在热风干燥、真空干燥后均发生了明显的皱缩和塌陷，真空冷冻干燥能保持松茸姬良好的网状结构，与本研究关于不同干燥方式对海鲜菇微观结构的影响结果基本一致。

从色泽来看，4 种干燥方式干燥的海鲜菇均有发生一定程度的褐变，这与Krokida 等[36]的研究结论一致；冻干海鲜菇L*值显著高于热泵干燥和热风干燥，冻干海鲜菇色度与新鲜海鲜菇色泽更接近，表明冻干方式能更好地保持海鲜菇原本颜色，这可能是因为真空条件下酶钝化而使样品不易发生美拉德反应，能较好地保持样品原有的色泽[37]。

干燥方式对干制产品的功能成分具有一定的影响。不加热冻干海鲜菇的总多酚、粗多糖显著高于加热冻干、热泵干燥、热风干燥，这可能是因为不加热冻干过程中由于隔绝氧气减缓了海鲜菇中多酚、糖类物质生化反应的发生，减少了多酚、糖类物质的消耗，这与韩姝葶等[38]的研究结果一致，即铁皮石斛中的多糖类物质在真空冷冻干燥下可较好地保存。研究表明，果蔬在干燥过程中黄酮类化合物会累积，热处理能使组织细胞中的黄酮类物质释放出来，但也会使氧化酚类物质的多酚氧化酶失活[39]；另外，热处理可促进海鲜菇细胞破碎和共价键断裂而使黄酮类物质更多溶出，但当干燥温度升高至60℃(热风干燥温度)，过高的温度使释放出的黄酮发生了分解反应，所以加热冻干及热泵干燥海鲜菇的总黄酮含量较高，这和宋慧慧等[40]的研究结果一致。

4 结论

本研究结果表明，海鲜菇中蛋白质、氨基酸、还原糖、脂肪、灰分、粗纤维等营养成分受干燥方式的影响较小；不加热冻干可以更好地保留海鲜菇中的多糖和多酚等功能成分；热泵干燥可以更好地保留总黄酮成分；加热冻干、不加热冻干可以更好地保持色泽，使海鲜菇具有良好的质构及更加疏松的组织结构；利用灰色关联分析法对其营养成分、功能成分、色泽、质构及微观结构等多项指标进行综合分析，结果显示不加热冻干与加热冻干的加权关联度明显高于热泵干燥、热风干燥，且两者之间加权关联度相差较小。综上，加热冻干是海鲜菇较合适的干燥方式。