韓維，張林婷，許興華，馮翠萍，云少君，程艷芬，程菲兒，吳珊珊，曹謹(jǐn)玲，2*

(1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，山西 晉中 030801；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院黃土高原食用菌山西省重點實驗室，山西 晉中 030801)

香菇(Lentinusedodes)又名北菇、香蕈、椎茸，屬擔(dān)子菌綱傘菌目側(cè)耳科香菇屬，是一種食用真菌[1]。我國是世界上的香菇生產(chǎn)大國，人工栽培歷史已有800多年[2]。香菇營養(yǎng)豐富，含有多種蛋白、多糖、氨基酸、酶、維生素等營養(yǎng)物質(zhì),在香菇蛋白中，含有18種氨基酸，其中8種是人體必需氨基酸[3]，同時香菇含有的30余種酶對人體健康十分有益，其營養(yǎng)價值遠(yuǎn)高于牛肉，故營養(yǎng)學(xué)家把香菇譽為“植物性食品的頂峰”。香菇營養(yǎng)豐富，滋味鮮美，可被加工成香菇調(diào)味品、香菇茶、香菇醬等，開展香菇產(chǎn)品精加工具有深遠(yuǎn)意義[4]。

脆片通過適合的干燥工藝除去過多水分加工而成，具有質(zhì)地酥脆、口感良好、攜帶方便等諸多優(yōu)點，倍受消費者喜愛，成為研究開發(fā)的熱點[5]。為了生產(chǎn)出營養(yǎng)更加豐富多樣的脆片，其加工工藝仍在不斷改進和創(chuàng)新。在食品工業(yè)中，脆片加工的主要方式有熱風(fēng)干燥、真空油炸膨化、真空冷凍干燥、真空微波干燥、氣流膨化干燥等[6]。采用真空油炸的方式生產(chǎn)果蔬脆片，產(chǎn)量和品質(zhì)均優(yōu)，但與傳統(tǒng)油炸方式相比，含油量雖然有所下降，但是依然會對產(chǎn)品的保藏造成影響[7]。熱風(fēng)干燥(hot air drying,HAD)是現(xiàn)代干燥方法之一，與低溫油炸相比，其成本較低，操作簡便，可以顯著降低產(chǎn)品含油率[8-9]，但產(chǎn)品自身色澤、體積受損嚴(yán)重且干燥時間長。真空冷凍干燥(vacuum freeze drying, VFD)，也稱升華干燥，目前應(yīng)用領(lǐng)域較為廣泛，雖然干燥時間長，但對所加工產(chǎn)品外形的破壞程度小，可長期保存，且不需添加任何防腐劑[10]。

因此，本研究以新鮮香菇為原料，添加食鹽等輔料，以感官評分為指標(biāo)，采用單因素試驗和響應(yīng)面設(shè)計對香菇脆片的配方進行優(yōu)化，通過質(zhì)構(gòu)、復(fù)水率、色差和感官評分等指標(biāo)對比熱風(fēng)干燥和真空冷凍干燥對香菇脆片品質(zhì)的影響，選出適合加工香菇脆片的干燥方式。該研究不但降低了香菇脆片的含油率，保持了其營養(yǎng)成分與松脆的口感，而且為香菇脆片的研制及開發(fā)提供了理論依據(jù)，同時促進了食用菌產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，具有廣闊的市場前景。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

干香菇、食鹽：購自山西省晉中市太谷區(qū)家家利超市；麥芽糖：購自萬康生物科技有限公司；檸檬酸、L-半胱氨酸、麥芽糊精：購自河南萬邦化工科技有限公司。

1.2 試驗儀器

主要儀器與設(shè)備見表1。

表1 主要儀器與設(shè)備Table 1 Main instruments and equipment

1.3 工藝流程及操作要點

1.3.1 工藝流程

選料→清洗→熱燙→護色→控水→浸漬→煮制→速凍→干燥→檢測。

1.3.2 操作要點

根據(jù)文獻[11-12]，修改如下。

1.3.2.1 選料

選取飽滿、無雜質(zhì)、外形完整、無不良?xì)馕兜男迈r香菇。

1.3.2.2 清洗

在流動水下對其進行清洗，以除去灰塵和雜質(zhì)。

1.3.2.3 熱燙

將清洗后的香菇在95 ℃下熱燙2 min，熱燙后撈出，于室溫下進行冷卻。

1.3.2.4 護色

將熱燙后的香菇于復(fù)合褐變抑制劑(檸檬酸、L-半胱氨酸)中浸泡10 min。

1.3.2.5 控水

將熱燙冷卻后的香菇置于空架子上控水，直至不滴水。

1.3.2.6 浸漬

配制不同濃度的麥芽糊精浸漬液，將控水后的香菇放入浸漬液中進行浸漬，浸漬溫度50 ℃，浸漬時間40 min。

1.3.2.7 煮制

將一定量食鹽、麥芽糖配制成香菇調(diào)味液，將浸漬后的香菇使用調(diào)味液進行煮制，使其入味，煮制時間10 min。

1.3.2.8 速凍

將煮制后的香菇放入-20 ℃冰箱中速凍12 h。

1.3.2.9 干燥

使用電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱于60 ℃下干燥6 h，用于配方的優(yōu)化。

1.4 香菇脆片配方的單因素試驗

1.4.1 食鹽添加量對香菇脆片感官品質(zhì)的影響

在煮制工藝中加入食鹽進行調(diào)味，研究食鹽添加量對香菇脆片感官品質(zhì)的影響。在其他加工條件均相同的情況下，研究不同食鹽添加量(2%、4%、6%、8%、10%)對香菇脆片感官品質(zhì)的影響。

1.4.2 麥芽糖添加量對香菇脆片感官品質(zhì)的影響

在煮制工藝中加入麥芽糖進行調(diào)味，研究麥芽糖添加量對香菇脆片感官品質(zhì)的影響。在其他加工條件均相同的情況下，研究不同麥芽糖添加量(5%、10%、15%、20%、25%)對香菇脆片感官品質(zhì)的影響。

1.4.3 檸檬酸添加量對香菇脆片感官品質(zhì)的影響

在護色過程中使用不同濃度的檸檬酸進行護色處理，研究檸檬酸添加量對香菇脆片感官品質(zhì)的影響。在其他加工條件均相同的情況下，研究不同檸檬酸添加量(0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%)對香菇脆片感官品質(zhì)的影響。

1.4.4 L-半胱氨酸添加量對香菇脆片感官品質(zhì)的影響

在護色過程中使用不同濃度的L-半胱氨酸進行護色處理，研究L-半胱氨酸添加量對香菇脆片感官品質(zhì)的影響。在其他加工條件均相同的情況下，研究不同L-半胱氨酸添加量(0.03%、0.06%、0.09%、0.12%、0.15%)對香菇脆片感官品質(zhì)的影響。

1.4.5 麥芽糊精添加量對香菇脆片感官品質(zhì)的影響

在其他加工條件均相同的情況下，在浸漬過程中使用不同濃度的麥芽糊精進行處理，研究不同麥芽糊精添加量(6%、8%、10%、12%、14%)對香菇脆片感官品質(zhì)的影響。

1.5 響應(yīng)面試驗

通過單因素試驗確定各因素較優(yōu)的3個水平，確認(rèn)最佳的配方組合。以檸檬酸、L-半胱氨酸、麥芽糊精、食鹽和麥芽糖添加量作為主要因素，取各因素較優(yōu)的3個水平，以感官評分為指標(biāo)確定最佳配方，采用Box-Behnken模型，進行五因素三水平的優(yōu)化試驗，對香菇脆片工藝參數(shù)進行優(yōu)化。

1.6 感官評分標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)文獻[13]修改：由10名專業(yè)的食品專業(yè)教師組成感官評價小組，依據(jù)表2對香菇脆片的色澤、形態(tài)、風(fēng)味、酥脆度進行感官評價，最終結(jié)果取其平均值。

表2 香菇脆片的感官評分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory scoring standard of Lentinus edodes chips

1.7 不同干燥方式對香菇脆片品質(zhì)的影響

1.7.1 熱風(fēng)干燥

利用電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱在70 ℃，風(fēng)速1.5 m/s的條件下，對經(jīng)過最佳配方優(yōu)化后的香菇脆片進行干燥，定期測定干基含水率，直至低于12%。

1.7.2 真空冷凍干燥

將香菇脆片放入-80 ℃冰箱中預(yù)凍12 h，再利用真空冷凍干燥機(真空度0.1 kPa，隔板溫度60 ℃，冷阱溫度-40 ℃)冷凍干燥，干燥時間為48 h，定期測定干基含水率，直至低于12%。

1.7.3 香菇脆片品質(zhì)檢測

1.7.3.1 質(zhì)構(gòu)測定

根據(jù)文獻[14]修改：使用質(zhì)構(gòu)儀進行TPA檢測。質(zhì)構(gòu)儀力量感應(yīng)元量程100 N，選用0.08 mm探頭，測試速度60 mm/min，觸發(fā)力0.3 N，探頭高度2.5 mm，下降深度5 mm，每個樣品重復(fù)測定3次，產(chǎn)品硬度取每次第1次下壓時所測數(shù)據(jù)，咀嚼性取平均值。

1.7.3.2 復(fù)水率測定

根據(jù)文獻[15]進行測定。

1.7.3.3 色差測定

1.7.3.4 感官評定

參照GB 17401—2014《膨化食品》,從產(chǎn)品的色澤、形態(tài)、風(fēng)味、酥脆度4個方面評價香菇脆片的感官品質(zhì)。

1.8 統(tǒng)計學(xué)分析

試驗數(shù)據(jù)采用Design-Expert 10.0.4軟件中Box-Behnken進行響應(yīng)面試驗進行分析，采用Origin 2019b和GraphPad Prism 8繪圖，采用最小顯著極差法進行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 香菇脆片最佳配方的優(yōu)化

2.1.1 單因素試驗結(jié)果

2.1.1.1 食鹽添加量對香菇脆片感官品質(zhì)的影響

在食品中，食鹽是起關(guān)鍵作用的調(diào)味劑，具有一定的防腐功能。加入食鹽旨在平衡香菇本身獨特的菇味，防止菇味過重。

圖1 食鹽添加量對香菇脆片感官品質(zhì)的影響Fig.1 Effect of salt addition amount on the sensory quality of Lentinus edodes chips

由圖1可知，香菇脆片的感官評分隨著食鹽添加量的增加呈先升高后降低的趨勢，當(dāng)食鹽濃度在6%以下時，各呈味物質(zhì)之間相互作用不協(xié)調(diào)，脆片風(fēng)味不佳，在干燥處理后咸度較低，菇味較重，感官評分較低；當(dāng)食鹽濃度在6%時，香菇脆片的感官評分最高，能帶來良好的感官效果；當(dāng)食鹽濃度超過6%時，香菇脆片咸味強烈，咸味遮蓋了香菇本身獨特的氣味，導(dǎo)致滋味不佳，對脆片品質(zhì)影響較大，感官評分下降較快，因此選取4%、6%、8%的食鹽添加量作為響應(yīng)面試驗的3個最佳水平量。

2.1.1.2 麥芽糖添加量對香菇脆片感官品質(zhì)的影響

麥芽糖是最早由植物淀粉制成的食品甜味劑，添加麥芽糖旨在增加產(chǎn)品甜度和脆片口感。

圖2 麥芽糖添加量對香菇脆片感官品質(zhì)的影響Fig.2 Effect of maltose addition amount on the sensory quality of Lentinus edodes chips

由圖2可知,香菇脆片的感官評分隨著麥芽糖添加量的增加呈先升高后降低的趨勢。當(dāng)麥芽糖濃度低于15%時，在干燥處理后甜味不明顯，感官評分較低；當(dāng)添加濃度為15%時，甜度適中，能平衡各調(diào)味物質(zhì)，脆片評分最高；隨著麥芽糖添加量的進一步增加，香菇脆片甜味過濃，消費者的接受程度較低，導(dǎo)致感官評分下降較快，因此選取10%、15%、20%的麥芽糖添加量作為響應(yīng)面試驗的3個最佳水平量。

2.1.1.3 檸檬酸添加量對香菇脆片感官品質(zhì)的影響

在判定食品品質(zhì)中，色澤是最重要的指標(biāo)之一，檸檬酸有還原性，對抗氧化劑有增效作用，在預(yù)處理工藝中加入檸檬酸對香菇進行護色，可以盡可能使脆片保持香菇原有色澤，防止因多酚氧化酶的作用導(dǎo)致香菇褐變，增加脆片色澤品質(zhì)。

圖3 檸檬酸添加量對香菇脆片感官品質(zhì)的影響Fig.3 Effect of citric acid addition amount on the sensory quality of Lentinus edodes chips

由圖3可知,隨著檸檬酸添加量的增加，香菇脆片的感官評分呈先升高后降低的趨勢，當(dāng)檸檬酸添加量在0.9%以下時，色澤較暗淡且不均勻，護色效果不佳；當(dāng)檸檬酸添加量在0.9%時，香菇脆片的色澤較好，整體呈淡黃色，感官評分最高；當(dāng)檸檬酸添加量高于0.9%時，脆片呈暗黑色，護色效果降低，因此選取0.6%、0.9%、1.2%的檸檬酸添加量作為響應(yīng)面試驗的3個最佳水平量。

2.1.1.4 L-半胱氨酸添加量對香菇脆片感官品質(zhì)的影響

圖4 L-半胱氨酸添加量對香菇脆片感官品質(zhì)的影響Fig.4 Effect of L-cysteine addition amount on the sensory quality of Lentinus edodes chips

L-半胱氨酸能夠與醌類成分反應(yīng)生成穩(wěn)定的無色化合物, 抑制醌類成分聚合成褐色物質(zhì)[17]。由圖4可知,隨著L-半胱氨酸添加量的增加，香菇脆片的感官評分呈先升高后降低的趨勢，當(dāng)L-半胱氨酸添加量在0.09%以下時，抑制褐變效果較弱，護色效果較差；當(dāng)L-半胱氨酸添加量在0.09%時，抑制褐變效果加強，護色效果較好，感官評分最高；當(dāng)L-半胱氨酸添加量高于0.09%時，抑制褐變效果減弱，護色效果不佳，因此選取0.06%、0.09%、0.12%的L-半胱氨酸添加量作為響應(yīng)面試驗的3個最佳水平量。

2.1.1.5 麥芽糊精添加量對香菇脆片感官品質(zhì)的影響

在預(yù)處理浸漬工藝中加入麥芽糊精可以提高產(chǎn)品脆性，增加其酥脆度，而且由于麥芽糊精持水性較高，也可提高香菇脆片的復(fù)水性，從而提高產(chǎn)品品質(zhì)。

圖5 麥芽糊精添加量對香菇脆片感官品質(zhì)的影響Fig.5 Effect of maltodextrin addition amount on the sensory quality of Lentinus edodes chips

由圖5可知,香菇脆片的感官評分隨著麥芽糊精添加量的增加呈先升高后降低的趨勢，當(dāng)麥芽糊精濃度在10%以下時，脆片整體風(fēng)味欠佳，脆度較??；當(dāng)麥芽糊精濃度在10%時，香菇脆片的感官評分最高，脆性較好，口感醇厚；當(dāng)麥芽糊精濃度在10%以上時，脆性較大，脆度減弱，脆片品質(zhì)下降，因此選取8%、10%、12%的麥芽糊精添加量作為響應(yīng)面試驗的3個最佳水平量。

2.1.2 響應(yīng)面優(yōu)化試驗的因素及水平

通過香菇脆片單因素試驗，響應(yīng)面試驗設(shè)計因素水平表見表3，確定了對香菇脆片感官評分影響較大的因素分別為A(食鹽添加量)、B(麥芽糖添加量)、C(檸檬酸添加量)、D(L-半胱氨酸添加量)和E(麥芽糊精添加量)，以感官評分作為響應(yīng)值，利用Box-Behnken模型設(shè)計響應(yīng)面試驗對香菇脆片進行優(yōu)化，確定各因素的合適用量。

表3 響應(yīng)面試驗設(shè)計因素水平表Table 3 Factors and levels of response surface experimental design

表4 Box-Behnken試驗及結(jié)果Table 4 Box-Behnken experiment and results

續(xù) 表

對表4中的數(shù)據(jù)進行處理，可分析得到多元線性回歸方程及顯著性檢驗表，見表5和表6。

運用Design-Expert 8.0.6模型，以綜合評分Y作為因變量，A、B、C、D和E作為自變量，可得到回歸方程：Y=92.44+0.95A+0.99B+0.39C+0.077D+0.69E+0.42AB+3.07AC-3.23AD-2.04AE+0.043BC+0.85BD+0.36BE-0.82CD-0.21CE-0.92DE-2.57A2-2.64B2-5.24C2-2.40D2-2.30E2。

表5 Box-Behnken試驗方差分析 1Table 5 Variance analysis 1 of Box-Behnken experiment

由表5可知，本試驗所用模型的F值為 22.74，模型的P<0.0001，說明該模型極顯著。失擬項的F值為3.59(P=0.0807>0.05)，說明失擬項不顯著，表明該模型與實際情況相接近。因素A、B、E極顯著，因素C顯著，因素D不顯著，交互項AC、AD、AE、BD極顯著，交互項AB、BC、BE、CD、CE、DE不顯著。所以影響香菇脆片綜合評分的主次順序為食鹽添加量>麥芽糖添加量>麥芽糊精添加量>檸檬酸添加量>L-半胱氨酸添加量(A>B>E>C>D)。

表6 Box-Behnken試驗方差分析 2Table 6 Variance analysis 2 of Box-Behnken experiment

由表6所知，方程的決定系數(shù)R2為0.9479，校正系數(shù)RAdj2=0.9062，變異系數(shù)C.V.為1.10%，所以試驗較可靠，該模型能很好地反映實際情況，可用方程式來表示其感官程度以及確定最合適的配方比例。

2.1.3 各因素水平對香菇脆片影響響應(yīng)面分析

圖6 兩兩交互作用對香菇脆片感官評分的影響Fig.6 Effects of interaction of two factors on the sensory scores of Lentinus edodes chips

由圖6可知，影響香菇脆片AC、AD交互作用中，三維曲線較陡，對香菇脆片感官評分存在極顯著影響，等高線平面圖近似橢圓形，當(dāng)食鹽添加量不變時，從等高線可以看出，等高線較密，所以食鹽添加量對香菇脆片感官評分的影響較顯著。影響香菇脆片的AE、BD交互作用中，三維視圖中響應(yīng)面曲線陡峭，其周線近乎橢圓形且變化密集，AE、BD之間的交互作用是顯著的。影響香菇脆片的AB、BC、BE、CD、CE、DE交互作用中，三維視圖中響應(yīng)面曲線平緩，其周線接近圓形且變化疏松，AB、BC、BE、CD、CE、DE之間的交互作用是不顯著的。

2.1.4 模型驗證

通過響應(yīng)面優(yōu)化數(shù)據(jù)處理軟件可得，香菇脆片最優(yōu)配方為A(食鹽添加量)6.48%,B(麥芽糖添加量)15.84%，C(檸檬酸添加量)0.94%，D(L-半胱氨酸添加量)0.09%，E(麥芽糊精添加量)10.17%。此配方制成的香菇脆片感官評分值最高,為92.6573。為了優(yōu)化香菇脆片配方，結(jié)合具體試驗操作，將配方定為食鹽添加量6%、麥芽糖添加量15%、檸檬酸添加量0.9%、L-半胱氨酸添加量0.09%、麥芽糊精添加量10%。根據(jù)此配方做3次平行試驗，所得感官評分為93.1分，試驗結(jié)果與模型值92.6573分非常接近，說明該模型能很好地估計試驗實際情況，香菇脆片優(yōu)化工藝是可靠的。

2.2 不同干燥方式對香菇脆片品質(zhì)的影響

2.2.1 不同干燥方式對香菇脆片硬度及咀嚼性的影響

圖7 不同干燥方式下香菇脆片的硬度和咀嚼性Fig.7 Hardness and chewiness of Lentinus edodes chips under different drying methods

硬度和咀嚼性是脆片品質(zhì)重要的結(jié)構(gòu)特性。由圖7可知，熱風(fēng)干燥產(chǎn)品的硬度值要高于真空冷凍干燥的產(chǎn)品，而真空冷凍干燥由于組織間空隙較大，易坍塌，使產(chǎn)品硬度較低[18]。真空冷凍干燥產(chǎn)品的咀嚼性高于熱風(fēng)干燥的產(chǎn)品。因熱風(fēng)干燥使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)致密，咀嚼性增加，經(jīng)真空冷凍干燥的產(chǎn)品，松脆度增加，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)松散多孔，易咀嚼。綜上可知，真空冷凍干燥得到的香菇脆片品質(zhì)較優(yōu)。

2.2.2 不同干燥方式對香菇脆片復(fù)水率的影響

表7 不同干燥方式下香菇脆片的復(fù)水率Table 7 Rehydration rates of Lentinus edodes chips under different drying methods

復(fù)水率是脆片組織結(jié)構(gòu)變化的重要指標(biāo)，復(fù)水率越大，組織結(jié)構(gòu)越完整。由表7可知,真空冷凍干燥工藝制得的香菇脆片復(fù)水率顯著高于熱風(fēng)干燥，其原因是真空冷凍干燥處理的香菇脆片條件溫和，組織結(jié)構(gòu)較完整，水分吸收性較好，而經(jīng)熱風(fēng)干燥處理的香菇脆片水分蒸發(fā)快，組織結(jié)構(gòu)易皺縮，復(fù)水后難以復(fù)原，故復(fù)水率較低。

2.2.3 不同干燥方式對香菇脆片色差的影響

表8 不同干燥方式色差值分析結(jié)果Table 8 Analysis results of color difference of different drying methods

由表8可知，不同干燥方式處理香菇脆片對于L*、a*、b*均呈現(xiàn)顯著性(P<0.01)，因真空冷凍干燥處理可減緩美拉德反應(yīng)的速度，所以經(jīng)真空冷凍干燥處理產(chǎn)品的L*值較高，a*、b*值較低，色澤偏亮，而熱風(fēng)干燥處理過程中，美拉德反應(yīng)可造成脆片部分褐變，高溫也可使香菇脆片發(fā)生非酶褐變，從而影響脆片色澤[19-20]，故L*值較低，a*、b*值較高，色澤偏暗。

2.2.4 不同干燥方式對香菇脆片感官品質(zhì)的影響

真空冷凍干燥和熱風(fēng)干燥處理的香菇脆片成品見圖8和圖9。

圖8 真空冷凍干燥產(chǎn)品Fig.8 Products prepared by vacuum freeze drying

圖9 熱風(fēng)干燥產(chǎn)品Fig.9 Products prepared by hot air drying

表9 香菇脆片的感官評價Table 9 Sensory evaluation of Lentinus edodes chips

由表9可知，真空冷凍干燥處理香菇脆片的色澤、形態(tài)、酥脆度均高于熱風(fēng)干燥。因熱風(fēng)干燥時干燥速度快，產(chǎn)品風(fēng)味濃厚，所以熱風(fēng)干燥處理產(chǎn)品的風(fēng)味優(yōu)于真空冷凍干燥。綜上可知，真空冷凍干燥香菇脆片感官總分高于熱風(fēng)干燥。

3 結(jié)論

本研究通過單因素和響應(yīng)面試驗，得出香菇脆片的最優(yōu)配方為食鹽添加量6%、麥芽糖添加量15%、檸檬酸添加量0.9%、L-半胱氨酸添加量0.09%、麥芽糊精添加量10%。根據(jù)此配方制備的香菇脆片的感官評分最高，為93.1分。在咀嚼度、復(fù)水率和色澤方面，真空冷凍干燥產(chǎn)品均優(yōu)于熱風(fēng)干燥產(chǎn)品，表現(xiàn)出較高的感官評分。綜合可知，真空冷凍干燥處理較大程度地提高了香菇脆片的品質(zhì)，保持了香菇原有的營養(yǎng)價值和色澤，延長了食品的保質(zhì)期。確定制備香菇脆片更為適宜的方法不僅為食用菌脆片類休閑食品的品質(zhì)分析及開發(fā)利用提供了理論參考，以滿足不同消費群體的需求，而且提高了食用菌產(chǎn)品的利用率和附加值。