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食用菌干燥技術(shù)的研究進展

2019-03-19 07:25李湘利劉靜魏海香趙敏薛麗萍
食品研究與開發(fā) 2019年6期
關(guān)鍵詞:干品雙孢菇冷凍干燥

李湘利,劉靜,魏海香,趙敏,薛麗萍

(濟寧學院生命科學與工程系,濟寧市特色農(nóng)產(chǎn)品高值化加工工程技術(shù)研究中心,山東曲阜273155)

食用菌(edible mushroom)俗稱“菇”“蕈”“蘑”“菌”“耳”“芝”“傘”等,是子實體肉質(zhì)或膠質(zhì)可供食用的一類大型真菌,富含多糖、蛋白質(zhì),維生素和礦物質(zhì),具有抗腫瘤、抗氧化、降血脂、增強免疫力等多種生理功能,F(xiàn)AO推薦21世紀最為合理均衡的膳食結(jié)構(gòu)為一葷一素一菌,在人類膳食中占有重要地位[1]。中國食用菌占全球食用菌工廠化總產(chǎn)量的43%,栽培最多的是金針菇,其次依次為杏鮑菇、雙孢菇、海鮮菇、香菇、蟹味菇等,且種類不斷豐富[2]。然而,生鮮食用菌含水量高達70%~95%,極易腐敗變質(zhì),不耐貯藏。近年來,一些名優(yōu)食用菌工廠化栽培技術(shù)日趨成熟,鮮菇產(chǎn)量高,但價格下滑嚴重,制約了食用菌產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。干燥可降低食用菌含水率,抑制微生物生長繁殖和生物酶活性,且干品便于長期保存、運輸和攜帶。本文就食用菌干燥前處理技術(shù)、干燥技術(shù)和研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢進行了簡要綜述,以期為食用菌干燥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供參考依據(jù)。

1 食用菌干燥前處理技術(shù)

1.1 熱燙處理

熱燙(conventional blanching,CB)是農(nóng)產(chǎn)品干燥前處理的方法之一,可軟化原料組織,鈍化酶活性,預防產(chǎn)品某些品質(zhì)的破壞,提高干燥效果。

Srivastava B等[3]采用熱水和熱蒸汽處理平菇,經(jīng)40、50、60、70、80 ℃熱風干燥后,干菇固形物損失分別降低了25.46%和3.32%,熱水處理平菇干燥速率最高,熱蒸汽處理干燥時間最長,Page模型的預測效果優(yōu)于Exponential模型,熱水處理擴散系數(shù)最大,活化能為25.324 kJ/mol;熱蒸汽處理的擴散系數(shù)最小,活化能為21.165 kJ/mol,且擴散系數(shù)隨溫度升高而增大。蘇倩倩等[4]對香菇進行燙漂(100℃沸水處理1 min、80℃燙漂3 min)和蒸氣(92℃蒸汽處理1 min)處理后,經(jīng)預處理恒溫和變溫熱風干燥的香菇甲醛含量和L值顯著低于直接熱風干燥(P<0.05),褐變度顯著增大(P<0.05),所得干品可溶性蛋白質(zhì)和糖含量較低,但收縮率和復水性與直接干燥差別不大。

熱燙多使用水蒸氣或熱水熱燙,可防止食用菌產(chǎn)品某些品質(zhì)的破壞,提高最終產(chǎn)品的可接受性,避免由于酶促反應(yīng)造成的褐變和風味改變及功能特性的改變,還可影響食用菌熱風干燥規(guī)律和復水特性等。

1.2 滲透脫水

滲透脫水(osmotic dehydration,OD)是借助高滲透壓溶液,除去原料中部分水分,抑制微生物生長,經(jīng)滲透脫水的產(chǎn)品仍具有原料原有風味、色澤、質(zhì)構(gòu)及營養(yǎng)。

江寧等[5]優(yōu)化了杏鮑菇滲透脫水聯(lián)合隧道式微波干燥工藝,認為浸漬時間、微波功率和傳送速率對產(chǎn)品的復水率、白度和多糖保持率影響顯著(P<0.05),浸漬時間對單位脫水能耗影響顯著(P<0.05),微波功率和傳送速率對能耗影響不顯著(P>0.05),最佳干燥條件為浸漬時間128 min,微波功率7.2 W/g,傳送速率480 r/min。Yasmin S等[6]研究平菇的熱風干燥特性,認為20%食鹽滲透干燥效果優(yōu)于直接干燥,且干燥速率為直接干燥的4倍左右,滲鹽干燥可預防干品腐敗變質(zhì)。Tolera K D等[7]采用5%~10%食鹽滲透處理平菇50 min,鮮菇粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、灰分和碳水化合物含量分別為 28.85%、2.47%、12.87%、9.76%和48.16%,干菇各成分含量分別為25.91%、2.18%、10.41%、10.91%和42.14%;熱風干燥所得干菇灰分和碳水化合物含量較高;滲鹽處理對干品成分組成影響顯著(P<0.05),且隨鹽濃度的提高,蛋白質(zhì)、脂肪和纖維含量逐步降低,但灰分和碳水化合物含量升高。

作為食用菌原料預處理技術(shù),將滲透脫水與諸多干燥方法有機結(jié)合,可提高干燥速率、干品理化與感官品質(zhì),降低能耗及生產(chǎn)成本。如何精確控制滲透液濃度、回收利用滲透液,避免滲透期間的微生物污染等是制約滲透脫水應(yīng)用與發(fā)展面臨的主要問題。

1.3 超聲波處理

超聲波處理(ultrasonic treatment,US)是應(yīng)用超聲波作為一種物理能量形式,可使介質(zhì)粒子振動,產(chǎn)生超聲空化效應(yīng),使原料組織產(chǎn)生一些微小孔道,可提高干燥速率、縮短干燥時間和降低能耗。

陳立夫等[8]對超聲輔助滲透處理冷凍干燥雙孢菇凍干效率和品質(zhì)的研究表明,超聲輔助滲透處理45 min后,樣品冷凍時間和冷凍干燥時間分別縮短了21.24%和28.62%,凍干產(chǎn)品的可滴定酸、總蛋白質(zhì)及多酚等營養(yǎng)物質(zhì)的保留率高于普通滲透120 min處理;與普通滲透120 min相比,超聲輔助滲透45 min處理組凍干樣品復水比、硬度更高,微觀結(jié)構(gòu)接近于直接凍干樣品。Zhang Z等[9]采用超聲頻率40 kHz和功率0.4 W/cm2處理雙孢菇切片5、10 min,經(jīng)熱風與遠紅外干燥的研究發(fā)現(xiàn),超聲處理可使干燥時間縮短9.5%,Logarithmic模型可用于干燥數(shù)據(jù)的預測,超聲處理顯著改變了切片硬度、易碎性、復水性、收縮性、微觀結(jié)構(gòu)與營養(yǎng)成分(P<0.05)。劉宗博[10]研究漂燙、超聲漂燙、常溫超聲預處理在遠紅外干燥條件下對雙孢菇干品硬度、脆度、色澤、VC含量和微觀結(jié)構(gòu)的影響,并應(yīng)用核磁共振技術(shù)分析雙孢菇內(nèi)部水分分布與變化規(guī)律,認為遠紅外干燥適用于雙孢菇干燥,Weibull模型最適合描述干品的復水特性。為縮短香菇冷凍干燥時間,段續(xù)等[11]采用超聲波功率300 W,處理時間10 min,脈沖5 s∶3 s,提高了香菇冷凍干燥速率,干燥時間縮短了29.4%,干菇復水性可提高約29%。

超聲波可減少食用菌表面汽化阻力,促進內(nèi)部水分擴散,提高干燥速率和干燥品質(zhì)。如何有效提高超聲能量在物料內(nèi)部的傳質(zhì)速率和利用率,將超聲處理與不同干燥技術(shù)組合使用是食用菌干燥的一個重要研究方向。

1.4 高壓電場處理

高壓電場技術(shù)(high voltage electric field,HVEF)是利用離子束與物料中水分子間的相互作用,使水分子由無規(guī)則運動轉(zhuǎn)為沿電場強度增加的方向做定向運動,干燥過程中物料溫度不升高,營養(yǎng)成分得以有效保留。

DuttaB等[12]認為Page方程可用于預測微波(5W/g、5 min)和高電場(430 kV/m、15 min)預處理雙孢菇冷凍干燥動力學模型,雖然凍干蘑菇速率較低,但綜合品質(zhì)和復水品質(zhì)較好。勵建榮[13]對超高壓處理(400 MPa、10 min)的香菇進行熱風干燥,干品甲醛含量為56.30 mg/kg,比對照低 83.62%(P<0.01),且樣品所含硫化合物成分顯著改變,二甲基二硫醚和二甲基三硫醚均未檢出,這說明超高壓處理可改變香菇代謝、抑制酶活性,對香菇甲醛含量的增長有顯著抑制作用(P<0.01)。

高壓電場輔助干燥技術(shù)是近年發(fā)展起來的一種新型干燥技術(shù),其最大特點是被干燥物料不升溫,可實現(xiàn)較低溫度范圍內(nèi)(20℃~45℃)干燥,提高干品色、香、味和生物活性成分保留率,效果接近冷凍干燥,能耗與設(shè)備成本低于真空冷凍干燥,但干燥速率相對較慢。

2 食用菌干燥技術(shù)

食用菌常見干燥技術(shù)有太陽能干燥、熱風干燥、流化床干燥、紅外干燥、微波干燥、真空冷凍干燥、微波冷凍干燥、微波真空干燥和聯(lián)合干燥等,不同干燥方法對產(chǎn)品品質(zhì)影響不同。

2.1 太陽能干燥

太陽能干燥(solar drying,SD)是以太陽能為能源,物料直接吸收太陽能或與太陽集熱器加熱的空氣進行對流換熱而獲得熱能,將能量傳至物料內(nèi)部,水分從物料內(nèi)部以液態(tài)或氣態(tài)形式擴散至表面,從而實現(xiàn)物料的干燥。

Rahman M等[14]采用太陽能干燥平菇,建立了一種基于收縮率的數(shù)學模型,模型相關(guān)系數(shù)高于改良的Page模型、Fick’s Diffusion模型和Brooker模型,所得干燥模型為食用菌干燥提供了重要參考。

與自然干燥相比,太陽能干燥提高了干燥溫度,縮短了干燥時間,可避免風沙、灰塵等污染;與普通能源干燥相比,太陽能干燥節(jié)能環(huán)保,運行費用低;但受外界氣候影響較大,可控性差、熱效率低、占地面積大,阻礙了其推廣與應(yīng)用。

2.2 熱風干燥

熱風干燥(hot air drying,HAD)是以熱空氣為干燥介質(zhì),利用煤、石油、天然氣等熱源提供熱量,熱空氣經(jīng)風機進入干燥室內(nèi),物料表面的水分受熱汽化而擴散至周圍空氣中,干燥期間傳質(zhì)、傳熱同時進行,但方向相反。

Rhim J W 等[15]研究 40、50、60、70 ℃熱風干燥香菇的特性,繪制了25℃和40℃下的吸附等溫線,所得單分子層水分含量分別為7.23 g/100 g和5.44 g/100 g,并采用Newton模型對干燥動力學參數(shù)進行預測,香菇整菇和切片的活化能分別為22.58 kJ/mol和20.48 kJ/mol。李艷杰等[16]所得香菇的熱風干燥參數(shù)為切片厚度4.99 mm、熱風溫度 55.21℃、裝載量7.88 g/dm2;香菇可溶性蛋白質(zhì)和游離氨基酸含量無顯著下降(P>0.05),而總酚含量及DPPH自由基清除率都較干燥前顯著降低(P<0.05),這說明熱風干燥可較好保留香菇可溶性蛋白質(zhì)和游離氨基酸含量,但對香菇總酚含量和抗氧化活性的破壞較大。劉麗娜等[17]認為隨熱風干燥溫度的升高和切片厚度的減小,香菇柄干燥時間縮短;在熱風溫度50℃干燥香菇柄,所得粗粉的營養(yǎng)成分保留率高,色澤較好;與粗粉相比,微粉色澤稍差,但流動性好,休止角和滑角降低,堆密度、持水力、水溶性指數(shù)、膨脹力和持油能力均有不同程度的提高;同時,膳食纖維、可溶性蛋白質(zhì)和多糖得率均有所增加。因此,經(jīng)過超微粉碎處理后,粉體的物理特性和營養(yǎng)成分得率均得到改善。Dogan N等[18]采用響應(yīng)面法優(yōu)化了平菇的熱風干燥條件,在50℃干燥269.02 min的最佳條件下干燥平菇的EC50、總酚和期望率分別為275.464、0.762和0.976。王明等[19]認為,60℃熱風干燥銀耳干制品有最佳的感官質(zhì)量,其復水比、收縮率及綜合評分僅次于冷凍干燥,且方法簡便,成本較低,是一種較優(yōu)的銀耳干燥方式。佟秋芳[20]探討黑木耳變溫變濕熱風干燥工藝,采用40℃熱風高濕干燥將水分降低到90%~92%,可防止木耳表面硬化;升溫至50℃降濕至85%可快速去除游離水,降低收縮率;升溫到55℃并降低濕度,干燥至原料水分66%左右,木耳收縮明顯;熱風溫度升高到60℃左右,將木耳水分降至安全含水率14%以去除膠體結(jié)合水,此工藝所得產(chǎn)品外觀形狀良好,品質(zhì)接近于自然晾曬。劉清斌等[21]認為復水黑木耳采用70℃熱風干燥效果較好,干燥溫度和風速提高,干燥能力提高,干燥溫度比熱空氣流速對干燥時間的影響更顯著(P<0.05)。

熱風干燥溫度過高或干燥時間較長,可引起物料色澤劣變和營養(yǎng)成分降解,且熱效率低,但因投資較低、操作方便、易于控制,仍是目前食用菌干燥的最常用方法之一。因此,依據(jù)物料特性,尋找適宜的熱風干燥條件是目前食用菌熱風干燥研究的關(guān)鍵問題。

2.3 流化床干燥

流化床干燥(fluidized bed drying,F(xiàn)BD)設(shè)備簡單,物料和干燥介質(zhì)接觸面積大、傳熱效果好、溫度分布均勻、干燥速率快,可在低溫條件下實現(xiàn)快速干燥,特別適用于顆粒狀和粉狀物料的干燥。

Darvishi H等[22]研究7%鹽水滲透與空氣循環(huán)對流化床干燥雙孢菇能耗的影響,研究表明滲鹽與空氣循環(huán)處理的能量利用率高達89.0%~96.4%,能耗顯著降低(P<0.05)。Arumuganathan T 等[23]研究流化床干燥乳菇切片的干燥條件,建立干燥動力學模型,認為Wang and Singh模型預測效果最佳,但60℃干燥活化能最低。

采用流化床干燥食用菌物料,傳熱系數(shù)較高、干燥時間短、能耗較低,可使物料在高溫熱風干燥的條件下短時間內(nèi)達到安全含水率。但如何有效地提高干燥過程中的傳熱、傳質(zhì)系數(shù)是獲得較好干燥效果的關(guān)鍵因素,也是提高干燥效率和干燥品質(zhì)的關(guān)鍵影響因素。

2.4 紅外干燥

紅外干燥(infrared radiation drying,IRD)可有效替代熱風干燥,紅外波長較長,穿透能力較強,可滲透到加熱物料內(nèi)部,使分子和原子之間高速摩擦而產(chǎn)生熱量,從而完成干燥過程,可減少干燥對干品質(zhì)量的破壞,干燥時間短且能耗低,更適合葉片類蔬菜的干燥。

劉宗博等[10]采用遠紅外干燥(50、60、70℃)方式研究切片厚度為3、5、7 mm雙孢菇切片干燥過程中內(nèi)部水分的變化,認為相同溫度條件下,切片厚度為3 mm的雙孢菇自由水和弱結(jié)合水去除所需的時間最短;隨著干燥溫度的升高,雙孢菇片中自由水和弱結(jié)合水含量逐漸降低,但3種切片厚度的雙孢菇在不同溫度下干燥時結(jié)合水含量無顯著下降趨勢(P>0.05)??梢姡Y(jié)合水含量對雙孢菇遠紅外干燥效果無明顯影響。郭玲玲等[24]確定中短波紅外干燥香菇片的最佳工藝條件為溫度55℃、切片厚度4.5 mm、輻照距離120 mm,此條件所得香菇脆片色澤L值為58.56、復水比5.32、硬度495.63 g、氨基酸含量818.12 mg/100 g、總糖含量281.37 mg/g,認為干燥溫度是影響香菇干燥品質(zhì)的主要因素,其次是切片厚度。吳振等[25]對銀耳紅外輻射干燥特性及其動力學模型進行研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),Midilli模型可用于描述銀耳紅外干燥過程。

利用紅外技術(shù)干燥食用菌,常常會因物料自身特性而無法保證各部分的干燥均勻性,易出現(xiàn)“未干透”、不均勻、焦糊色變等問題,對產(chǎn)品的干燥品質(zhì)影響極大。因此,一般采用將食用菌切片等形式進行干燥加工。采用與其他技術(shù)聯(lián)合干燥的方法,可用于解決食用菌干燥不均勻的問題,也是未來紅外干燥技術(shù)研究的重要方向。

2.5 微波干燥

微波干燥(microwave drying,MWD)是利用微波發(fā)生器將微波輻射到物料上,物料內(nèi)部水分子發(fā)生極化并沿著微波電場方向整齊排列,隨高頻交變電場方向的交互變化而轉(zhuǎn)動,水分子間產(chǎn)生摩擦熱,物料表面和內(nèi)部同時升溫,使大量水分子從物料排除而達到干燥的目的。

劉素穩(wěn)等[26]所得雙孢菇膨化工藝條件為微波功率540 W、菇片厚度8 mm、初始含水率38%,此條件下雙孢菇的膨化率可達195%,感官指標為9.5。李偉榮等[27]以干燥時間、色差為指標,微波強度、初始含水率、切片厚度為因素進行正交試驗,研究杏鮑菇微波干燥的失水規(guī)律,發(fā)現(xiàn)杏鮑菇微波干燥失水過程包括受熱升溫和快速失水2個階段,所得微波干燥工藝參數(shù)為初始含水率60%,微波強度32 kW/kg,切片厚度3 mm。

在微波干燥時,能量直接與食用菌物料耦合,物料周圍空氣不被加熱,能量利用率高,干燥速率快且加熱均勻,很少發(fā)生物料表面過熱與結(jié)殼現(xiàn)象。但微波干燥速率快也有可能使物料過度干燥,產(chǎn)生焦糊現(xiàn)象,故微波干燥應(yīng)注意干燥時間的控制。

2.6 真空冷凍干燥

真空冷凍干燥(vacuum freeze drying,VFD)是利用冰的升華原理,將物料中的水分先由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)再由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)的低溫干燥高新技術(shù),可最大限度地保持制品的色、香、味、形和營養(yǎng)成分,保證了食品的質(zhì)量。

Tarafdar A等[28]對雙孢菇的凍干條件進行了優(yōu)化,所得最適凍干壓力為9 Pa、切片厚度為0.36 cm、一次干燥和二次干燥溫度分別為-7.53℃和25.03℃,此條件下干品蛋白質(zhì)、VC和抗氧化成分含量分別為7.28 mg/g、26.92 mg/100 g和8.60 mg/g,二段凍干可縮短干燥時間,減少營養(yǎng)成分的損失。Nolle N等[29]對紫外照射(1.5 J/cm2、20 min、25 ℃)香菇、平菇干燥期間 VD2和色澤的研究發(fā)現(xiàn),熱風溫度升高對VD2無不良影響,但干燥溫度上升可使干品表觀色澤變黑;香菇經(jīng)凍干處理后,VD2含量最高為171.84 μg/g,而60℃熱風干燥香菇、平菇的 VD2含量分別為 169.00、121.96 μg/g。Sumic Z等[30]認為香菇真空干燥的最優(yōu)條件為溫度57.1℃,真空度10 kPa,所得香菇總固形物含量為85.4%,水分活度0.615。Zdravko S等[31]對真空干燥雞油菌的工藝條件進行了研究,在干燥溫度50℃,真空壓力10 kPa下所得干品水分活度為0.685,復水率為68.74%,但55℃和10 kPa時干品總酚含量最高可達346.37 mg GAE/100 g。張苗青等[32]對非硫護色杏鮑菇采用熱風、遠紅外和真空冷凍干燥3種方法進行干燥,發(fā)現(xiàn)護色處理后3種干燥方法對干品色澤無顯著影響(P>0.05);真空冷凍干燥所得杏鮑菇復水時間僅為2 min,但各干燥方法均可引起細胞變形,尤以真空冷凍干燥影響最小。卜慶狀[33]認為真空冷凍干燥能更好地保持猴頭菇的顏色和氣味,真空冷凍干燥和熱風干燥猴頭菇粗蛋白、碳水化合物、粗脂肪均有損失,但真空冷凍干燥產(chǎn)品的營養(yǎng)損失遠低于熱風干燥,可顯著降低碳水化合物的損失(P<0.05)。常虹等[34]認為真空冷凍干燥栗蘑的最佳工藝條件為真空度20 Pa、隔板溫度50℃、物料厚度5 mm、干燥時間12 h,所得干品復水性好,脆度適中。李亞歡等[35]的研究表明冷凍干燥的銀耳質(zhì)構(gòu)品質(zhì)和營養(yǎng)成分最佳,所得銀耳適宜短期貯藏,而長期貯藏不可避免會滋生微生物,并產(chǎn)生米酵菌酸、二氧化硫等有害代謝物,采用真空干燥方式可降低有害代謝物的累積。

真空冷凍干燥溫度低,可減少食用菌干燥時粗蛋白、多酚、維生素等熱敏性物質(zhì)的損失。與其他干燥方法相比,避免了物料可溶性物質(zhì)因內(nèi)部水分梯度擴散而向外移動,造成營養(yǎng)損失;所得產(chǎn)品呈海綿狀多孔結(jié)構(gòu),復水性好。但真空冷凍干燥的不足之處在于干燥時間長,能耗和成本很高。

2.7 微波冷凍干燥

微波冷凍干燥(microwave freeze drying,MFD)是在真空條件下,利用微波輻射凍結(jié)狀態(tài)下的物料,在高頻交變電磁作用下使水分子發(fā)生振動和相互磨擦,將電磁能轉(zhuǎn)化為水分子升華所需要的潛熱而達到干燥的目的,具有高效、低溫的特點。

Duan X等[36]采用微波冷凍干燥雙孢菇的研究表明,雙孢菇干燥期間會發(fā)生非酶褐變和酶促褐變,干燥初期采用低功率可顯著降低酶促褐變(P<0.05),干燥后期采用低功率可降低非酶褐變作用,微波干燥階段可用Page模型預測。Liu W C等[37]研究了雙孢菇的微波冷凍干燥特性,水分含量為0.25 g/g時,由于玻璃化相變,開孔轉(zhuǎn)變?yōu)殚]孔;水分含量低于0.17 g/g時,蘑菇多孔性變化不大,動態(tài)微波干燥可顯著提高干品質(zhì)量(P<0.05)。

微波冷凍干燥以微波為加熱源,能大幅縮短食用菌冷凍干燥的時間,產(chǎn)品質(zhì)量較高。但干燥室中的微波場分布不均,易出現(xiàn)物料加熱不均勻等問題。受微波場分布和物料質(zhì)熱傳遞的影響,食用菌會出現(xiàn)干層熱失速、凍結(jié)層冰融、回波損傷等現(xiàn)象。但因水凍結(jié)后介電常數(shù)大幅降低,吸收微波的能力下降,加之微波穿透能力有限,制約了其在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用。

2.8 微波真空干燥

微波真空干燥(microwave vacuum drying,MVD)結(jié)合了微波干燥和真空干燥的技術(shù)優(yōu)勢,能較好地保留物料原有色、香、味和熱敏性及生物活性成分,具有干燥速率快、時間短、物料溫度低等優(yōu)點。

Rodriguez R等[38]采用微波真空干燥雙孢菇,確定了真空和溫度參數(shù),建立了干燥模型,所得干品的微觀結(jié)構(gòu)與鮮品或凍干產(chǎn)品相似,但干燥成本明顯降低(P<0.05)。蘇麗娟等[39]對黑木耳脆片的微波真空干燥工藝研究表明,0.25%浸鹽煮制15 min后,于750 W下進行微波干燥15 min后可得一種咸淡適中、口感酥脆、風味較佳的黑木耳脆片。黃建立等[40]在鋪料密度10 W/g和真空度-90 kPa下進行微波真空干燥銀耳,認為Page模型可準確預測干燥過程中的含水率和失水速率變化,除色澤、亮度值較低外,其它品質(zhì)均較優(yōu),且干燥能耗低,是一種值得推廣使用的干燥方式。孫麗娟等[41]利用微波真空干燥靈芝,所得靈芝多糖和三萜酸的保留率接近于冷凍干燥產(chǎn)品,高于60℃~65℃真空干燥,且干燥時間為真空干燥的1/9。

微波真空干燥是一種較為理想的替代傳統(tǒng)干燥方法的食用菌干燥技術(shù),它克服了傳統(tǒng)干燥能耗高、效率低、干燥周期長等缺點,產(chǎn)品品質(zhì)接近于冷凍干燥。加熱的不均勻性和排濕困難是限制其應(yīng)用的主要技術(shù)難題。加之微波真空干燥的物料呈多孔結(jié)構(gòu),導熱性差,故對物料尺寸和形狀要求苛刻;且物料層不宜過厚,否則會引起微波加熱不均,一般料層越薄越均勻,干燥效果越好。

2.9 聯(lián)合干燥

聯(lián)合干燥(combined drying,CD)是根據(jù)物料特性,將2種或2種以上的干燥方法進行優(yōu)化組合,分階段進行干燥的一種復合干燥技術(shù),在提高原料干燥速率、降低能耗和提高成品質(zhì)量方面具有獨特優(yōu)勢。

Das I等[42]采用120 W微波和60℃熱風干燥雙孢菇切片的研究表明,微波熱風聯(lián)合干燥可顯著縮短干燥時間(P<0.05),成品水分活度低、色淺且復水效果好,所得最佳切片厚度為2.5 mm。陳健凱[43]系統(tǒng)研究了杏鮑菇在熱風和微波真空聯(lián)合干燥條件下的干燥特性和動力學模型,所得聯(lián)合干燥最佳工藝參數(shù)為熱風溫度73.55℃、轉(zhuǎn)換點含水率60%、微波功率2.65 kW。Pei F等[44]認為冷凍微波真空聯(lián)合干燥(freeze drying+microwave vacuum drying,F(xiàn)D+MVD)是一種適用于雙孢菇干燥的高效節(jié)能保質(zhì)的干燥方式,Page模型對FD過程水分曲線擬合最好,而Logarithmic模型對MVD過程水分含量曲線擬合最好;Peleg模型可用于預測FD和FD+MVD脫水雙孢菇片的復水特性,F(xiàn)D和FD+MVD兩種干燥方式生產(chǎn)的雙孢菇和不同干燥階段雙孢菇風味差異顯著(P<0.05)。

王洪彩[45]系統(tǒng)研究了香菇中短波紅外干燥(midinfrared drying,MIRD)的脫水特性及工藝條件,建立了干燥動力學模型,采用MIRD與冷凍干燥(FD)分段聯(lián)合干燥可提高MIRD產(chǎn)品品質(zhì)和降低FD干燥時間及能耗。郭玲玲等[46]對香菇中短波紅外-脈動壓差閃蒸聯(lián)合干燥(mid-infrared drying+explosion puffing drying,MIRD+EPD)工藝進行了研究,結(jié)果表明MIRD預干燥含水率為35.42%、抽空溫度為56.88℃、抽空時間為0.88 h,所得香菇干品口感酥脆、感官品質(zhì)好,營養(yǎng)成分保留高。Salehi F等[47]采用紅外真空干燥(infrared-vacuum drying,IVD)技術(shù)于 150 W~375 W、5 kPa~15 kPa、0~160 min下干制雙孢菇切片,探討了紅外干燥功率和真空度對干燥水分比(moisture ratio,MR)的影響,認為紅外干燥功率影響較大,并可用Page模型進行預測。

為提高黑木耳的干燥品質(zhì),董周永等[48]對熱風微波聯(lián)合干燥黑木耳的干燥特性進行了研究,發(fā)現(xiàn)黑木耳熱風干燥主要為降速階段,干燥曲線符合Page模型方程,70℃熱風聯(lián)合385 W微波干燥所需時間僅為同溫度熱風干燥所需時間的52%,且干品品質(zhì)較高,是黑木耳干制的較優(yōu)方法。張衛(wèi)鵬等[49]認為中短波紅外聯(lián)合氣體射流干燥方式,可縮短茯苓干燥時間,降低破碎率、提高浸出物收率,F(xiàn)ick第二定律適用于降速干燥,而Weibull分布函數(shù)、Dincer模型可應(yīng)用于非降速干燥,但僅適用于呈“指數(shù)式”擬合的干燥過程。邵平等[50]認為熱風真空聯(lián)合干燥是一種高品質(zhì)、低能耗的銀耳干燥方法,所得干品的微觀結(jié)構(gòu)呈立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),孔隙較多,干燥效果好,銀耳收縮率不低于60%,復水比可達12以上。

聯(lián)合干燥結(jié)合了不同干燥方法的優(yōu)點,避免了單一干燥的缺點,縮短了干燥時間,提高了產(chǎn)品品質(zhì),降低了能耗和生產(chǎn)成本。因此,聯(lián)合干燥必將成為食用菌干燥產(chǎn)業(yè)未來的發(fā)展趨勢,但如何最大限度地發(fā)揮各干燥技術(shù)的優(yōu)勢,使干燥產(chǎn)品品質(zhì)最優(yōu)和生產(chǎn)成本最低是當前食用菌聯(lián)合干燥研究的主要趨勢。

3 食用菌干燥技術(shù)發(fā)展趨勢

中國是食用菌生產(chǎn)大國,加強對食用菌干燥技術(shù)研究,開發(fā)節(jié)能高效的干燥工藝及裝備,不僅能夠大幅提高食用菌采后附加值,提升生鮮農(nóng)產(chǎn)品市場競爭力,而且能帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。因此,基于上述食用菌干燥技術(shù)的研究現(xiàn)狀,以下食用菌干燥技術(shù)方面的研究尚需進一步加強。

3.1 新型聯(lián)合干燥技術(shù)研究

食用菌種類繁多,組織狀態(tài)差異較大,不同種類的食用菌聯(lián)合干燥工藝并非固定不變,確定聯(lián)合干燥順序及轉(zhuǎn)換點含水率,發(fā)揮不同干燥技術(shù)的優(yōu)勢,提高干燥效率,縮短干燥時間,節(jié)能降耗。

3.2 基于食用菌干燥特性的研究

食用菌菌蓋和菌柄干燥速率不同,菌柄干燥時間較長,干燥容易導致菌蓋過度干燥,影響成品質(zhì)量。根據(jù)食用菌物料特性(如菌柄與菌蓋的干燥差異等),尋找適宜的干燥方法是值得深入研究的課題。另外,食用菌干品菌蓋易脫落,菌柄易焦糊,應(yīng)進一步優(yōu)化干燥工藝,尋找適宜的包裝方式以降低菌蓋脫落率。色澤和復水率是評價食用菌品質(zhì)的重要指標,應(yīng)著重對食用菌干燥過程中的褐變及品質(zhì)變化機制進行研究,為干制過程優(yōu)化控制提供理論依據(jù)。

3.3 食用菌干燥動力學研究

在食用菌干燥過程中,內(nèi)部水分的變化直接影響干燥速率和干品質(zhì)量,干燥數(shù)學模型擬合可廣泛應(yīng)用于分析食用菌干燥期間的水分變化規(guī)律。然而,不同食用菌干燥模型在指導其他食用菌實際生產(chǎn)上具有很大局限性,在開展常見食用菌干燥動力學研究的同時,加強對名、優(yōu)、稀食用菌干燥動力學研究也具有重要意義。

3.4 食用菌新型干燥設(shè)備研發(fā)

高效節(jié)能現(xiàn)已經(jīng)成為我國食品工業(yè)的主要發(fā)展趨勢之一,開發(fā)操作安全、綠色環(huán)保、自動化程度高的可再生能源干燥設(shè)備及多功能組合式干燥設(shè)備是未來的重要發(fā)展方向。借助溫、濕度傳感器和遠程控制技術(shù)對食用菌干燥過程進行自動化控制,必將促進我國食用菌干燥產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

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