張明，馬百惠，吳茂玉，王崇隊(duì)，張博華，馬超*

（1.中華全國供銷合作總社濟(jì)南果品研究院，山東濟(jì)南 250014；2.山東農(nóng)業(yè)工程學(xué)院，山東濟(jì)南 250100）

金針菇（Flammulina velutipes）又名冬菇、樸菇、構(gòu)菌、青杠菌、毛柄金錢菌，隸屬擔(dān)子菌亞門、層菌綱、傘菌目、口蘑科、金錢菌屬[1]。金針菇菇根是工廠化金針菇生產(chǎn)包裝環(huán)節(jié)切除的下腳料，占原料的30%～40%。金針菇菇根干品中，主要以糖類、蛋白質(zhì)、膳食纖維等成分為主，其中不溶性膳食纖維含量可達(dá)60%～80%[2]。金針菇菇根中還含有多糖、多肽等多種功能成分，具有降低膽固醇[3]、增強(qiáng)免疫力[4]、保胃護(hù)肝[5]和抗腫瘤[6-7]等功效。由于缺乏適宜的綜合利用途徑和技術(shù)，這些下腳料除少部分作為飼料外，絕大部分被直接丟棄，不僅造成了資源的極大浪費(fèi)，同時(shí)污染了環(huán)境。目前對(duì)金針菇菇根的利用研究主要以提取多糖為主，多糖提取后的殘?jiān)饕獮椴蝗苄源掷w維，可溶性膳食纖維含量較低，品質(zhì)較差，需對(duì)其進(jìn)行改性處理，提高可溶性膳食纖維含量，提升其品質(zhì)及附加值。目前膳食纖維改性主要有化學(xué)方法、生物技術(shù)方法和物理方法等，化學(xué)方法主要以酸法、堿法等為主，對(duì)膳食纖維結(jié)構(gòu)和功能特性破壞較為嚴(yán)重，且存在化學(xué)試劑殘留等問題。生物技術(shù)方法主要包括酶法、發(fā)酵法等，具有處理?xiàng)l件較為溫和，膳食纖維損失較少，但生產(chǎn)效率較低，成本較高。目前常用的物理改性方法包括超微粉碎技術(shù)、擠壓技術(shù)、超高壓技術(shù)等，該方法改性效果好，生產(chǎn)效率高，且無化學(xué)試劑殘留，被廣泛應(yīng)用于膳食纖維等物質(zhì)的改性處理[8-10]。

蒸汽爆破技術(shù)是一種物理化學(xué)相結(jié)合的纖維處理工藝，物料在高壓環(huán)境下采用蒸汽加熱至180～235 ℃，并維持一段時(shí)間高壓。期間，物料在高溫、高濕條件下發(fā)生熱降解和半纖維素自催化作用。之后突然釋壓噴放，產(chǎn)生二次蒸汽，體積猛增，在機(jī)械力的作用下，破壞固體物料結(jié)構(gòu)。該方法具有處理量大、處理時(shí)間短、無化學(xué)殘留、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，是一種非常理想的膳食纖維改性處理技術(shù)[11-12]。目前尚未見蒸汽爆破技術(shù)在金針菇菇根膳食纖維改性方面的相關(guān)報(bào)道。本研究以金針菇菇根水提殘?jiān)鼮樵?，采用蒸汽爆破技術(shù)對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)處理，并通過單因素和正交試驗(yàn)對(duì)蒸汽爆破技術(shù)的工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化，以期為金針菇菇根綜合利用提供理論和技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮金針菇下腳料由山東鄒城友和菌業(yè)有限公司提供。α-高溫淀粉酶（活力40 000 U/g）、中性蛋白酶（活力50 000 U/g）、淀粉葡萄糖苷酶（100 000 U/g），均購于北京索萊寶科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

蒸汽爆破試驗(yàn)機(jī)KQ-80，鶴壁正道啟寶生物科技有限公司；熱風(fēng)循環(huán)烘箱RXH-B-1，江陰市宏達(dá)粉體設(shè)備有限公司；標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)篩60 目，浙江上虞市金鼎標(biāo)準(zhǔn)篩具廠；高速臺(tái)式離心機(jī)TGL-10B，上海安亭科學(xué)儀器廠；高速粉碎機(jī)RH-600A，永康市榮浩工貿(mào)有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 金針菇菇根膳食纖維鮮渣制備

將鮮金針菇菇根按照料液比1:10 加蒸餾水，于90 ℃恒溫條件下提取1.5 h，冷卻至室溫，料液用尼龍布包裹置于帶孔鋼桶中進(jìn)行壓榨，至無水分榨出為止。渣餅用自封袋封裝，置于-18 ℃待用，蒸汽爆破前拿出解凍即可。

1.3.2 金針菇菇根膳食纖維改性單因素試驗(yàn)（1）料腔比對(duì)金針菇菇根膳食纖維改性的影響

按照料腔比為1:4、2:4、3:4、4:4 分別取金針菇菇根鮮渣，置于料腔中，蒸汽爆破壓強(qiáng)1.5 MPa，爆破時(shí)間90 s，物料經(jīng)蒸汽爆破處理后，置于60 ℃熱風(fēng)干燥箱中烘干至水分含量10%以下，冷卻后采用高速粉碎機(jī)打粉，粉體過60 目篩用于測(cè)定分析。以SDF 含量為評(píng)價(jià)指標(biāo)，分別考察不同的料腔比對(duì)金針菇菇根膳食纖維改性的影響。以未經(jīng)蒸汽爆破處理的菇根纖維作為對(duì)照。

（2）保壓時(shí)間對(duì)金針菇菇根膳食纖維改性的影響

按照料腔比為4:4 分別取金針菇菇根鮮渣，蒸汽爆破壓強(qiáng)1.5 MPa，蒸汽保壓時(shí)間設(shè)置為30、90、150、210、270 s，考察對(duì)金針菇菇根膳食纖維改性的影響。

（3）蒸汽爆破壓強(qiáng)對(duì)金針菇菇根膳食纖維改性的影響

按照料腔比為4:4 分別取金針菇菇根鮮渣，保壓時(shí)間90 s，蒸汽爆破壓強(qiáng)設(shè)置為0.5、1、1.5、2 MPa，考察對(duì)金針菇菇根膳食纖維改性的影響。

1.3.3 正交試驗(yàn)

選用料腔比、保壓時(shí)間、蒸汽爆破壓強(qiáng)三個(gè)因素進(jìn)行正交優(yōu)化試驗(yàn)，從而確定最佳工藝條件。正交試驗(yàn)因素與水平如表1 所示。

表1 正交試驗(yàn)因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experimental

1.4 測(cè)定指標(biāo)與方法

SDF 含量參照GB5009.88-2014《食品中膳食纖維的測(cè)定》所述方法進(jìn)行測(cè)定。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

數(shù)據(jù)均采用Microcal Origin 8.0 軟件進(jìn)行處理，采用SPSS 20.0 進(jìn)行ANOVA 單因素方差分析和Ducan’s 多重檢驗(yàn)（P＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 料腔比對(duì)金針菇菇根膳食纖維SDF 含量的影響

料腔比對(duì)金針菇菇根膳食纖維SDF 含量的影響如圖1 所示。由圖可知，在不同料腔比條件下，與對(duì)照相比，各類蒸汽爆破改性處理均能不同程度地提高金針菇菇根膳食纖維中SDF 的含量。在一定范圍內(nèi)，隨著料腔比的上升，SDF 含量呈先上升后下降的趨勢(shì)，當(dāng)料腔比為2:4時(shí)，SDF 含量最高，為6.42%?？赡苁怯捎谶m宜的料腔比更有利于蒸汽與物料間充分接觸作用，當(dāng)加料量過大時(shí)，蒸汽不易滲透到物料內(nèi)部，導(dǎo)致SDF 含量減少；當(dāng)加料量過小時(shí)，瞬間釋壓過程中纖維相互撞擊作用力減弱，導(dǎo)致SDF 含量減少。因此，初步確定最適料腔比為2:4。

2.1.2 保壓時(shí)間對(duì)金針菇菇根膳食纖維SDF 含量的影響

保壓時(shí)間對(duì)金針菇菇根膳食纖維SDF 含量的影響如圖2 所示。由圖可知，在不同保壓時(shí)間下，與對(duì)照相比，蒸汽爆破改性處理均能不同程度地提高金針菇菇根膳食纖維中SDF 的含量。在一定范圍內(nèi)，隨著保壓時(shí)間的延長，SDF 含量呈先上升后緩慢下降的趨勢(shì)，當(dāng)保壓時(shí)間為90 s 時(shí)，SDF 含量最高，為6.66%?？赡苁且?yàn)殡S著保壓時(shí)間延長，蒸汽與物料能更好地接觸和作用，從而使SDF含量增加。但當(dāng)保壓時(shí)間過高時(shí)，物料發(fā)生焦糖化等反應(yīng)，導(dǎo)致部分可溶性成分被降解，不能被乙醇沉淀，從而使SDF 含量降低[13]。因此，最適保壓時(shí)間為90 s。

2.1.3 汽爆壓強(qiáng)對(duì)菇根膳食纖維SDF 含量的影響

蒸汽爆破壓強(qiáng)對(duì)金針菇菇根膳食纖維SDF 含量的影響如圖3 所示。由圖可知，在不同蒸汽爆破壓強(qiáng)下，與對(duì)照相比，蒸汽爆破改性處理均能不同程度地提高金針菇菇根膳食纖維中SDF 的含量。在一定范圍內(nèi)，隨著蒸汽爆破壓強(qiáng)的增大，SDF 含量呈先上升后緩慢降低趨勢(shì)，當(dāng)爆破壓強(qiáng)為1 MPa 時(shí)，SDF 含量最大，為6.71%。可能是因?yàn)樵诟邷馗邏簵l件下，隨著蒸汽爆破壓強(qiáng)的增大，大分子聚合物降解為小分子物質(zhì)，糖類溶出并重新聚合為半乳糖醛酸等物質(zhì)，使SDF 含量上升；蒸汽爆破壓強(qiáng)過高，引起焦糖化等反應(yīng)，使可溶性糖類發(fā)生降解，從而導(dǎo)致SDF 含量下降[14-15]。因此，蒸汽爆破壓強(qiáng)選擇1 MPa。

2.2 正交優(yōu)化試驗(yàn)

由表2 極差結(jié)果可以看出，各因素對(duì)金針菇菇根膳食纖維的SDF 含量影響大小依次為C＞B＞A，即蒸汽爆破壓強(qiáng)＞保壓時(shí)間＞料腔比。最佳工藝參數(shù)組合為A3B3C2，即料腔比5:8，保壓時(shí)間105 s，蒸汽爆破壓強(qiáng)1 MPa。經(jīng)進(jìn)一步試驗(yàn)驗(yàn)證，在此條件下，金針菇菇根膳食纖維的SDF含量最高可達(dá)7.08%，均高于其他試驗(yàn)組，SDF 含量較改性前提高了31.35%。

3 結(jié)論

本研究針對(duì)金針菇菇根膳食纖維SDF 含量低、品質(zhì)差等問題，采用蒸汽爆破技術(shù)對(duì)金針菇菇根膳食纖維進(jìn)行改性，并通過單因素和正交試驗(yàn)對(duì)改性條件進(jìn)行了優(yōu)化。極差分析結(jié)果表明各因素對(duì)金針菇菇根膳食纖維的SDF 含量影響大小依次為蒸汽爆破壓強(qiáng)＞保壓時(shí)間＞料腔比。金針菇菇根膳食纖維的蒸汽爆破改性的最佳工藝為料腔比5:8、保壓時(shí)間105 s、蒸汽爆破壓強(qiáng)1 MPa；在此條件下，SDF 含量為7.08%，較改性前提高了31.35%。通過改性處理，提高了金針菇菇根膳食纖維的品質(zhì)和附加值，為金針菇菇根的綜合利用提供借鑒和指導(dǎo)。

表2 金針菇菇根膳食纖維蒸汽爆破工藝的正交試驗(yàn)Table 2 Orthogonal experiment on steam explosion technology of dietary fiber from Flammulina velutipes root