賴譜富 翁敏劼 湯葆莎 李怡彬 吳 俐 陳君琛

(福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究所/福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究中心/國家食用菌加工技術(shù)研發(fā)分中心，福建 福州 350003)

海鮮菇(Hypsizygusmarmoreus)又名真姬菇、玉蕈、斑玉蕈、蟹味菇等，含有豐富的蛋白質(zhì)、多糖、黃酮、維生素、膳食纖維等營養(yǎng)及功能成分，在抗腫瘤、抗氧化及調(diào)節(jié)免疫等方面具有良好功效[1-3]。海鮮菇鮮品由于含水量高導(dǎo)致不耐貯藏，而干品貯藏期長、易保存，是常用的保存方式[4]。海鮮菇干品在烹飪前一般都要先進(jìn)行復(fù)水，復(fù)水海鮮菇的水分狀態(tài)及水分分布越接近鮮品，則復(fù)水效果越好，同時(shí)也反映了干品的品質(zhì)越好[5]。復(fù)水時(shí)間、溫度、浸泡液等均會(huì)對干品的復(fù)水效果產(chǎn)生一定的影響[6]，但干品的結(jié)構(gòu)形態(tài)及營養(yǎng)功能會(huì)隨干燥方式、工藝條件的變化而發(fā)生改變，干燥方式、工藝條件對復(fù)水效果的影響更大[7]。

低場核磁共振(low-field nuclear magnetic resonance，LF-NMR)是一種快速、無損檢測技術(shù)[8-11]，已廣泛應(yīng)用于食品干燥、貯藏、復(fù)水及品質(zhì)監(jiān)控等方面的研究[12-14]。在復(fù)水及品質(zhì)監(jiān)控方面，張文杰等[15]、程沙沙等[16]證實(shí)低場核磁共振及成像技術(shù)可為海參及干制蝦仁復(fù)水加工過程中品質(zhì)及物性研究提供一種有效方法，余銘等[5]、石芳等[17]、崔莉等[18]、王毓寧等[19]等利用低場核磁及成像技術(shù)研究不同干燥方式制備魷魚、香菇、木瓜片、金針菜復(fù)水過程中水分的遷移和變化規(guī)律，表明利用LF-NMR方法確定農(nóng)產(chǎn)品復(fù)水過程中水分狀態(tài)具有可行性。但鮮見不同干燥方式對海鮮菇復(fù)水及品質(zhì)特性變化的影響研究。

早期海鮮菇市場全部為鮮品銷售，近年來隨著產(chǎn)能過剩及價(jià)格下跌，大部分工廠或農(nóng)戶在價(jià)格低時(shí)開始進(jìn)行烘干，實(shí)際采取的烘干方式主要有真空冷凍干燥、熱泵干燥和熱風(fēng)干燥。本研究基于當(dāng)前海鮮菇干品的加工產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，采用LF-NMR技術(shù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測不同干燥方式的海鮮菇干品復(fù)水特性，結(jié)合復(fù)水率和質(zhì)構(gòu)變化構(gòu)建相關(guān)模型，探討不同干燥方式(加熱凍干、不加熱凍干、熱泵干燥、熱風(fēng)干燥)對海鮮菇干品的復(fù)水及品質(zhì)特性的影響，揭示干燥方式影響海鮮菇干品復(fù)水及品質(zhì)體系的機(jī)制，以期為干燥技術(shù)在海鮮菇的生產(chǎn)應(yīng)用中提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

原料系正常生長110～120 d后采收，達(dá)到商品要求，水分含量為88.2%，由福建省同興菌業(yè)有限責(zé)任公司提供。

1.2 儀器與設(shè)備

101A型恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海市實(shí)驗(yàn)儀器總廠； XF-5DWLD2型超低溫冰柜、ZWH-KFX-BT12型熱泵烘干機(jī)，福建雪豐制冷設(shè)備有限公司；103型高速中藥粉碎機(jī)，浙江瑞安市永歷制藥機(jī)械有限公司；SCIENTZ-30ND型冷凍干燥機(jī)，浙江寧波新芝凍干設(shè)備股份有限公司；TA.XT Express型質(zhì)構(gòu)儀，英國Stable Micro Systems公司；MesoMR23-60H中尺寸型核磁共振成像分析儀，蘇州紐邁分析儀器股份有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣品處理 將新鮮海鮮菇洗凈，去除表面雜質(zhì)，稱取12 kg，平均分成4份，分別在真空冷凍干燥機(jī)、恒溫鼓風(fēng)干燥箱、熱泵烘干機(jī)中進(jìn)行干燥。

熱風(fēng)干燥：將1份新鮮海鮮菇放置在60℃、風(fēng)速8 m·s-1的恒溫鼓風(fēng)干燥箱中干燥，干燥至水分含量5.3%左右。

熱泵干燥：將1份新鮮海鮮菇放置在50℃、循環(huán)風(fēng)量2 800 m3·h-1的熱泵烘干機(jī)中干燥，干燥至水分含量5.3%左右。

真空冷凍干燥：將2份新鮮海鮮菇先在-40℃下速凍12 h，其中1份在無輔助加熱條件下進(jìn)行干燥(不加熱凍干)，另1份在有輔助加熱條件下進(jìn)行干燥(加熱凍干)：第一階段在擱板溫度-10℃下干燥2 h，第二階段在擱板溫度30℃下干燥8 h，第三階段在擱板溫度60℃下干燥至水分含量5.3%左右。

1.3.2 水分含量的測定 水分含量按《GB 5009.3-2016食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測定》[20]中的直接干燥法測定。

1.3.3 復(fù)水率的測定 稱取5 g海鮮菇干品，常溫下置于純水中進(jìn)行復(fù)水試驗(yàn)，每隔2 min取出樣品，真空冷凍干燥取樣5次，熱泵干燥、熱風(fēng)干燥取樣10次。瀝干水分后稱重[21]。每個(gè)試驗(yàn)3個(gè)平行，取平均值。復(fù)水率為海鮮菇干品復(fù)水后質(zhì)量與復(fù)水前質(zhì)量之比。

1.3.4 質(zhì)構(gòu)的測定 海鮮菇樣品的硬度、咀嚼度采用質(zhì)構(gòu)儀測定。探頭采用A/mors，測前、測中及測后速度分別為2、1、10 mm·s-1。每個(gè)樣品分菇帽、中間段及菇腳進(jìn)行測定，重復(fù)測定15次，結(jié)果取平均值。

1.3.5 低場核磁共振檢測 參照Li等[22]的方法，海鮮菇的橫向馳豫時(shí)間采用自旋回波脈沖序列進(jìn)行測試，將海鮮菇菇帽、中部、菇腳分別置于25℃水浴中，分別在間隔2、4、6、8、10、12、14、16、18、20 min時(shí)取出，在空氣中擦干表面水分，用載床置于磁場中心位置的射頻線圈中心，利用自由感應(yīng)衰減脈沖序列信號(hào)調(diào)節(jié)低場核磁共振中心頻率，然后進(jìn)行自旋回波脈沖序列掃描試驗(yàn)，其中共振頻率為23 MHz，磁場強(qiáng)度為0.5 T ，線圈直徑為25 mm，磁體溫度為32℃，其他自旋回波脈沖序列試驗(yàn)參數(shù)如下：90度射頻脈沖11 μs，180度射頻脈沖21.52 μs，信號(hào)采樣點(diǎn)數(shù)150 004，接收機(jī)帶寬125 kHz，射頻延時(shí)0.08 ms，重復(fù)采樣等待時(shí)間3 000 ms，模擬增益30，數(shù)字增益1，重復(fù)采樣次數(shù)32，回波時(shí)間0.1 μs，回波個(gè)數(shù)8 000。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 20.0軟件進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)及線性回歸分析，Microsoft Excel 2010進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 干燥方式對海鮮菇復(fù)水過程中低場核磁共振圖譜的影響

由圖1可知，4種干燥方式制備的海鮮菇在不同復(fù)水時(shí)間中均存在3個(gè)峰，表示均存在3種狀態(tài)的水分，從左到右分別代表結(jié)合水(T21，與大分子物質(zhì)結(jié)合緊密的水)、不易流動(dòng)水(T22，蛋白質(zhì)和細(xì)胞內(nèi)部中結(jié)合相對較弱的水)和自由水(T23，蛋白質(zhì)和細(xì)胞外部以游離狀態(tài)存在的水)，加熱凍干和不加熱凍干的橫向弛豫時(shí)間分別為0.1～50 ms(T21)、50～300 ms(T22)、300～3 000 ms(T23)，熱泵干燥和熱風(fēng)干燥的橫向弛豫時(shí)間分別為0. 1～1 ms(T21)、1～100 ms(T22)、100～1 000 ms(T23)，每種干燥方式中菇帽、中部、菇腳的變化趨勢基本一致。

注：A1：加熱凍干海鮮菇菇帽，A2：加熱凍干海鮮菇中部，A3：加熱凍干海鮮菇菇腳；B1：不加熱凍干海鮮菇菇帽，B2：不加熱凍干海鮮菇中部，B3：不加熱凍干海鮮菇菇腳；C1：熱泵干燥海鮮菇菇帽，C2：熱泵干燥海鮮菇中部，C3：熱泵干燥海鮮菇菇腳；D1：熱風(fēng)干燥 海鮮菇菇帽，D2：熱風(fēng)干燥海鮮菇中部，D3：熱風(fēng)干燥海鮮菇菇腳。Note: A1: Hypsizygus marmoreus cap with heating vacuum freeze-drying, A2: Hypsizygus marmoreus middle with heating vacuum freeze-drying, A3: Hypsizygus marmoreus feet with heating vacuum freeze-drying. B1: Hypsizygus marmoreus cap with vacuum freeze-drying without heating, B2: Hypsizygus marmoreus middle with vacuum freeze-drying without heating, B3: Hypsizygus marmoreus feet with vacuum freeze-drying without heating. C1: Hypsizygus marmoreus cap with heat pump drying, C2: Hypsizygus marmoreus middle with heat pump drying, C3: Hypsizygus marmoreus feet with heat pump drying. D1: Hypsizygus marmoreus cap with hot air drying, D2: Hypsizygus marmoreus middle with hot air drying, D3: Hypsizygus marmoreus feet with hot air drying.圖1 海鮮菇復(fù)水過程中橫向弛豫時(shí)間 T2反演圖譜Fig.1 Refutation of transverse relaxation time T2 for Hypsizygus marmoreus during rehydration

4種干燥方式制備海鮮菇復(fù)水后，不易流動(dòng)水(T22)的信號(hào)幅度不斷增加，表明復(fù)水過程中進(jìn)入海鮮菇內(nèi)部的水迅速轉(zhuǎn)化為不易流動(dòng)水。同時(shí)4種干燥方式制備海鮮菇橫向弛豫圖譜均隨著復(fù)水時(shí)間的增加而向右遷移，表明復(fù)水過程中進(jìn)入海鮮菇內(nèi)部的水分束縛力逐漸降低，水分自由度逐漸增大，從而流動(dòng)性更佳，且不易流動(dòng)水(T22)的峰向右移動(dòng)幅度依次為熱風(fēng)干燥>熱泵干燥>加熱凍干>不加熱凍干，說明熱風(fēng)干燥海鮮菇復(fù)水過程中束縛水的能力最小，不加熱凍干最大。

圖2 海鮮菇復(fù)水過程中不同狀態(tài)水橫向弛豫時(shí)間的變化Fig.2 Transverse relaxation time changes of different states water for Hypsizygus marmoreus during rehydration

2.2 干燥方式對海鮮菇復(fù)水過程中不同狀態(tài)水橫向弛豫時(shí)間的影響

由圖2可知，4種干燥方式處理海鮮菇復(fù)水過程中結(jié)合水(T21)保持相對穩(wěn)定的狀態(tài)，表明結(jié)合水發(fā)生的變化不大，這可能是因?yàn)榻Y(jié)合水是海鮮菇細(xì)胞內(nèi)極性基團(tuán)與水分子以共價(jià)鍵緊密結(jié)合的水分子層，這與程沙沙等[16]、崔莉等[18]關(guān)于蝦仁、木瓜的研究結(jié)果一致，程沙沙等[16]利用低場核磁及成像技術(shù)對干制蝦仁復(fù)水過程中的水分含量、分布及狀態(tài)變化進(jìn)行研究，結(jié)果顯示隨著復(fù)水時(shí)間的延長，干制蝦仁T21變化較??；崔莉等[18]利用LF-NMR技術(shù)比較了不同干燥方式(真空冷凍干燥和熱風(fēng)干燥)制備的木瓜片復(fù)水過程中水分狀態(tài)的變化情況，發(fā)現(xiàn)復(fù)水過程中不易流動(dòng)水明顯增加，結(jié)合水和自由水變化不大。同時(shí)不易流動(dòng)水(T22)、自由水(T23)整體呈上升趨勢，表明不易流動(dòng)水、自由水的自由度不斷增加，流動(dòng)性增強(qiáng)。

2.3 干燥方式對海鮮菇復(fù)水過程中峰積分面積的影響

由圖3可知，海鮮菇干品復(fù)水前水分均以結(jié)合態(tài)存在為主，復(fù)水過程中結(jié)合水占比先緩慢增大后急劇增大，不易流動(dòng)水占比的變化趨勢則相反，最終不易流動(dòng)水和結(jié)合水占比分別為1%～8%和86%～97%。加熱凍干和不加熱凍干海鮮菇復(fù)水過程中不易流動(dòng)水占比明顯高于熱泵干燥和熱風(fēng)干燥，且不易流動(dòng)水占比從高到低依次為不加熱凍干、加熱凍干、熱泵干燥、熱風(fēng)干燥。

2.4 干燥方式對海鮮菇復(fù)水率的影響

復(fù)水率是最常用的復(fù)水特性參數(shù)，反映了干制品復(fù)水后恢復(fù)到鮮品的程度，是檢驗(yàn)干制品品質(zhì)的重要指標(biāo)[23]。由表1可知，不同干燥方式對海鮮菇復(fù)水率有顯著影響，熱泵干燥、熱風(fēng)干燥海鮮菇復(fù)水率與凍干處理存在顯著差異(P<0.05)，熱泵干燥、熱風(fēng)干燥處理海鮮菇復(fù)水率無顯著差異(P>0.05)，不加熱凍干、加熱凍干2種凍干處理海鮮菇復(fù)水率無顯著差異(P>0.05)。相同干燥方式處理海鮮菇菇帽、中部、菇腳在同一復(fù)水時(shí)間的復(fù)水率無顯著差異(P>0.05)。復(fù)水前期(0～2 min)海鮮菇干品快速吸水，復(fù)水率增加趨勢明顯，后期吸水緩慢，復(fù)水率增加趨勢不明顯；凍干處理海鮮菇復(fù)水在10 min趨于平衡，復(fù)水率較大(達(dá)8以上)，熱泵干燥、熱風(fēng)干燥處理海鮮菇則需20 min才達(dá)到復(fù)水平衡，復(fù)水率較小(2%～4%之間)。

表1 不同干燥方式海鮮菇的復(fù)水率Table 1 Rehydration ratio of Hypsizygus marmoreus by different drying methods

2.5 干燥方式對海鮮菇復(fù)水過程中質(zhì)構(gòu)特性的影響

由表2 可知，不同干燥方式對復(fù)水過程中海鮮菇質(zhì)構(gòu)特性有顯著影響，不加熱凍干、加熱凍干2種凍干處理海鮮菇的硬度、咀嚼度無顯著差異(P>0.05)。復(fù)水過程中凍干處理海鮮菇硬度、咀嚼度較小，熱風(fēng)干燥、熱泵干燥海鮮菇硬度、咀嚼度較大。

表2 不同干燥方式海鮮菇的質(zhì)構(gòu)特性Table 2 Texture properties of Hypsizygus marmoreus by different rehydration time

表2(續(xù))

2.6 海鮮菇復(fù)水過程中核磁參數(shù)與質(zhì)構(gòu)參數(shù)、復(fù)水率的相關(guān)性分析

由表3可知，熱風(fēng)干燥海鮮菇菇帽、中部、菇腳復(fù)水率與T21、A23均具有顯著相關(guān)性(P<0.05)，與A21、A22均呈現(xiàn)極顯著相關(guān)性(P<0.01)；熱泵干燥海鮮菇菇帽、中部、菇腳復(fù)水率與A23均具有一定的顯著相關(guān)性(P<0.05)，與A21、A22均呈現(xiàn)顯著相關(guān)性(P<0.01)；不加熱凍干海鮮菇菇帽、中部復(fù)水率與T21呈現(xiàn)極顯著相關(guān)性(P<0.01)，與T23、A21、A22、A23具有顯著相關(guān)性(P<0.05)；加熱凍干海鮮菇菇帽、中部咀嚼度與T23、A21、A22、A23具有顯著相關(guān)性(P<0.05)。

表3 海鮮菇復(fù)水過程中核磁參數(shù)與質(zhì)構(gòu)參數(shù)、復(fù)水率的線性回歸分析Table 3 Linear regression analyses between LF-NMR parameters and texture parameters，rehydration ratio for Hypsizygus marmoreus during rehydration

3 討論

橫向弛豫時(shí)間(T2)反映的是樣品中水分的自由程度和分布情況，其變化可以表征不同干燥方式制備的樣品各狀態(tài)水分的分布情況[24-25]。本試驗(yàn)利用LF-NMR研究4種不同干燥方式對海鮮菇復(fù)水過程中低場核磁共振圖譜的變化情況，結(jié)果顯示，4種不同干燥方式制備的海鮮菇均存在結(jié)合水(T21)、不易流動(dòng)水(T22)、自由水(T23)，但真空冷凍干燥(加熱凍干和不加熱凍干)海鮮菇與熱泵干燥、熱風(fēng)干燥的橫向弛豫時(shí)間范圍不同；真空冷凍干燥組的弛豫信號(hào)明顯強(qiáng)于熱泵干燥和熱風(fēng)干燥，復(fù)水效果最好，熱風(fēng)干燥弛豫信號(hào)相對最弱，復(fù)水效果最差。這可能是因?yàn)闊犸L(fēng)干燥導(dǎo)致海鮮菇內(nèi)部組織分布不均勻且結(jié)構(gòu)被破壞，復(fù)水時(shí)水分再進(jìn)入內(nèi)部組織的能力下降，而海鮮菇干制品在真空冷凍干燥過程中形成了疏松均勻的多孔結(jié)構(gòu)，有利于復(fù)水過程中水分的再次滲入。

圖3 海鮮菇復(fù)水過程中不同狀態(tài)水峰面積占比的變化Fig.3 Peak area ratio changes of different states water for Hypsizygus marmoreus during rehydration

本試驗(yàn)利用LF-NMR研究4種不同干燥方式海鮮菇在復(fù)水過程中水分狀態(tài)的變化情況，結(jié)果顯示海鮮菇在復(fù)水過程中不易流動(dòng)水占比從高到低依次為不加熱凍干、加熱凍干、熱泵干燥、熱風(fēng)干燥，且不易流動(dòng)水在海鮮菇干品中占比最大，表明真空冷凍干燥(不加熱凍干和加熱凍干)海鮮菇復(fù)水特性最好，熱風(fēng)干燥海鮮菇復(fù)水特性最差，這與余銘等[5]、崔莉等[18]關(guān)于魷魚干、木瓜片的復(fù)水研究結(jié)果一致。余銘等[5]通過低場核磁共振動(dòng)態(tài)分析發(fā)現(xiàn)真空冷凍干燥魷魚干的復(fù)水效果明顯好于自然曬干、熱風(fēng)干燥、熱泵干燥，熱泵干燥的效果與自然干燥的接近，熱風(fēng)干燥的效果最差。崔莉等[18]研究發(fā)現(xiàn)真空冷凍干燥的木瓜片在復(fù)水過程中不易流動(dòng)水比熱風(fēng)干燥增加更快，復(fù)水特性優(yōu)于熱風(fēng)干燥。這可能是由于真空冷凍干燥內(nèi)部組織較為均勻，有利于水分的再吸收和保持，而熱風(fēng)干燥海鮮菇在干燥過程中前期干燥速率較快，水分在內(nèi)部無法及時(shí)轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致密度不同，內(nèi)部密度不同使復(fù)水過程中效果較差[17]。

在干燥過程中，物料內(nèi)部細(xì)胞受溫度、失水等因素影響可能會(huì)導(dǎo)致不可逆的損傷，從而破壞物料細(xì)胞的完整性，導(dǎo)致物料的親水性下降[26]。本試驗(yàn)中復(fù)水前期海鮮菇干品的復(fù)水速率較快，隨后進(jìn)入穩(wěn)定的吸水階段并達(dá)到復(fù)水平衡，這可能是因?yàn)閺?fù)水前期水分快速滲入海鮮菇干品內(nèi)部，與海鮮菇菌絲緊密結(jié)合后以不易流動(dòng)水的形式存在，同時(shí)隨著復(fù)水時(shí)間的延長，海鮮菇菌絲水分達(dá)到飽和狀態(tài)，復(fù)水后期的復(fù)水率保持穩(wěn)定，與Giri等[27]研究干香菇的復(fù)水特性結(jié)果一致。真空冷凍干燥(加熱凍干、不加熱凍干)海鮮菇的復(fù)水率最大，熱泵干燥次之，熱風(fēng)干燥最小，這可能是因?yàn)檎婵绽鋬龈稍镏苽涞暮ｕr菇纖維結(jié)構(gòu)仍保持比較完整的狀態(tài)，擁有疏松的小孔結(jié)構(gòu)，使其復(fù)水及容納水分的能力較強(qiáng)，表現(xiàn)出較大的復(fù)水率[28]；熱風(fēng)干燥海鮮菇內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對緊密，復(fù)水過程中水分不易滲入，同時(shí)加熱不僅破壞海鮮菇細(xì)胞壁的滲透性，而且使蛋白質(zhì)發(fā)生變性進(jìn)而導(dǎo)致喪失再吸水的能力[24]。

不同干燥方式對海鮮菇的質(zhì)構(gòu)特性有顯著影響，熱風(fēng)干燥海鮮菇的硬度、咀嚼度均最大，凍干處理海鮮菇硬度、咀嚼度較小[29]。當(dāng)海鮮菇干品復(fù)水時(shí)，收縮的海鮮菇由于水分的滲入進(jìn)而部分回彈，不同程度地恢復(fù)原狀從而變軟。真空冷凍干燥海鮮菇復(fù)水后硬度、咀嚼度均較小，說明真空冷凍干燥海鮮菇泡水后易恢復(fù)到新鮮狀態(tài)，質(zhì)地較柔軟且食用時(shí)更好處理。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)采用LF-NMR技術(shù)研究不加熱凍干、加熱凍干、熱泵干燥、熱風(fēng)干燥4種干燥方式對海鮮菇復(fù)水及品質(zhì)特性的影響，結(jié)果表明4種干燥方式制備的海鮮菇在復(fù)水過程中均出現(xiàn)結(jié)合水、不易流動(dòng)水和自由水3個(gè)組分峰，隨著復(fù)水時(shí)間的增加，不易流動(dòng)水、自由水含量呈顯著上升趨勢，結(jié)合水含量變化不大。真空冷凍干燥(不加熱凍干和加熱凍干)海鮮菇復(fù)水特性最好，熱風(fēng)干燥海鮮菇復(fù)水特性最差。復(fù)水過程中凍干處理海鮮菇硬度、咀嚼度較小，熱風(fēng)干燥、熱泵干燥海鮮菇硬度、咀嚼度較大。不同干燥方式對海鮮菇復(fù)水及品質(zhì)特性的具有顯著影響，真空冷凍干燥有利于海鮮菇干制。