香菇脆片的研制及干燥方式对产品品质的影响

韩维，张林婷，许兴华，冯翠萍，云少君，程艳芬，程菲儿，吴珊珊，曹谨玲，2*

(1.山西农业大学 食品科学与工程学院，山西 晋中 030801；
2.山西农业大学 食品科学与工程学院黄土高原食用菌山西省重点实验室，山西 晋中 030801)

香菇(Lentinusedodes)又名北菇、香蕈、椎茸，属担子菌纲伞菌目侧耳科香菇属，是一种食用真菌[1]。我国是世界上的香菇生产大国，人工栽培历史已有800多年[2]。香菇营养丰富，含有多种蛋白、多糖、氨基酸、酶、维生素等营养物质,在香菇蛋白中，含有18种氨基酸，其中8种是人体必需氨基酸[3]，同时香菇含有的30余种酶对人体健康十分有益，其营养价值远高于牛肉，故营养学家把香菇誉为“植物性食品的顶峰”。香菇营养丰富，滋味鲜美，可被加工成香菇调味品、香菇茶、香菇酱等，开展香菇产品精加工具有深远意义[4]。

脆片通过适合的干燥工艺除去过多水分加工而成，具有质地酥脆、口感良好、携带方便等诸多优点，倍受消费者喜爱，成为研究开发的热点[5]。为了生产出营养更加丰富多样的脆片，其加工工艺仍在不断改进和创新。在食品工业中，脆片加工的主要方式有热风干燥、真空油炸膨化、真空冷冻干燥、真空微波干燥、气流膨化干燥等[6]。采用真空油炸的方式生产果蔬脆片，产量和品质均优，但与传统油炸方式相比，含油量虽然有所下降，但是依然会对产品的保藏造成影响[7]。热风干燥(hot air drying,HAD)是现代干燥方法之一，与低温油炸相比，其成本较低，操作简便，可以显著降低产品含油率[8-9]，但产品自身色泽、体积受损严重且干燥时间长。真空冷冻干燥(vacuum freeze drying, VFD)，也称升华干燥，目前应用领域较为广泛，虽然干燥时间长，但对所加工产品外形的破坏程度小，可长期保存，且不需添加任何防腐剂[10]。

因此，本研究以新鲜香菇为原料，添加食盐等辅料，以感官评分为指标，采用单因素试验和响应面设计对香菇脆片的配方进行优化，通过质构、复水率、色差和感官评分等指标对比热风干燥和真空冷冻干燥对香菇脆片品质的影响，选出适合加工香菇脆片的干燥方式。该研究不但降低了香菇脆片的含油率，保持了其营养成分与松脆的口感，而且为香菇脆片的研制及开发提供了理论依据，同时促进了食用菌产业的不断发展，具有广阔的市场前景。

1.1 试验材料

干香菇、食盐：购自山西省晋中市太谷区家家利超市；
麦芽糖：购自万康生物科技有限公司；
柠檬酸、L-半胱氨酸、麦芽糊精：购自河南万邦化工科技有限公司。

1.2 试验仪器

主要仪器与设备见表1。

表1 主要仪器与设备Table 1 Main instruments and equipment

1.3 工艺流程及操作要点

1.3.1 工艺流程

选料→清洗→热烫→护色→控水→浸渍→煮制→速冻→干燥→检测。

1.3.2 操作要点

根据文献[11-12]，修改如下。

1.3.2.1 选料

选取饱满、无杂质、外形完整、无不良气味的新鲜香菇。

1.3.2.2 清洗

在流动水下对其进行清洗，以除去灰尘和杂质。

1.3.2.3 热烫

将清洗后的香菇在95 ℃下热烫2 min，热烫后捞出，于室温下进行冷却。

1.3.2.4 护色

将热烫后的香菇于复合褐变抑制剂(柠檬酸、L-半胱氨酸)中浸泡10 min。

1.3.2.5 控水

将热烫冷却后的香菇置于空架子上控水，直至不滴水。

1.3.2.6 浸渍

配制不同浓度的麦芽糊精浸渍液，将控水后的香菇放入浸渍液中进行浸渍，浸渍温度50 ℃，浸渍时间40 min。

1.3.2.7 煮制

将一定量食盐、麦芽糖配制成香菇调味液，将浸渍后的香菇使用调味液进行煮制，使其入味，煮制时间10 min。

1.3.2.8 速冻

将煮制后的香菇放入-20 ℃冰箱中速冻12 h。

1.3.2.9 干燥

使用电热恒温鼓风干燥箱于60 ℃下干燥6 h，用于配方的优化。

1.4 香菇脆片配方的单因素试验

1.4.1 食盐添加量对香菇脆片感官品质的影响

在煮制工艺中加入食盐进行调味，研究食盐添加量对香菇脆片感官品质的影响。在其他加工条件均相同的情况下，研究不同食盐添加量(2%、4%、6%、8%、10%)对香菇脆片感官品质的影响。

1.4.2 麦芽糖添加量对香菇脆片感官品质的影响

在煮制工艺中加入麦芽糖进行调味，研究麦芽糖添加量对香菇脆片感官品质的影响。在其他加工条件均相同的情况下，研究不同麦芽糖添加量(5%、10%、15%、20%、25%)对香菇脆片感官品质的影响。

1.4.3 柠檬酸添加量对香菇脆片感官品质的影响

在护色过程中使用不同浓度的柠檬酸进行护色处理，研究柠檬酸添加量对香菇脆片感官品质的影响。在其他加工条件均相同的情况下，研究不同柠檬酸添加量(0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%)对香菇脆片感官品质的影响。

1.4.4 L-半胱氨酸添加量对香菇脆片感官品质的影响

在护色过程中使用不同浓度的L-半胱氨酸进行护色处理，研究L-半胱氨酸添加量对香菇脆片感官品质的影响。在其他加工条件均相同的情况下，研究不同L-半胱氨酸添加量(0.03%、0.06%、0.09%、0.12%、0.15%)对香菇脆片感官品质的影响。

1.4.5 麦芽糊精添加量对香菇脆片感官品质的影响

在其他加工条件均相同的情况下，在浸渍过程中使用不同浓度的麦芽糊精进行处理，研究不同麦芽糊精添加量(6%、8%、10%、12%、14%)对香菇脆片感官品质的影响。

1.5 响应面试验

通过单因素试验确定各因素较优的3个水平，确认最佳的配方组合。以柠檬酸、L-半胱氨酸、麦芽糊精、食盐和麦芽糖添加量作为主要因素，取各因素较优的3个水平，以感官评分为指标确定最佳配方，采用Box-Behnken模型，进行五因素三水平的优化试验，对香菇脆片工艺参数进行优化。

1.6 感官评分标准

根据文献[13]修改：由10名专业的食品专业教师组成感官评价小组，依据表2对香菇脆片的色泽、形态、风味、酥脆度进行感官评价，最终结果取其平均值。

表2 香菇脆片的感官评分标准Table 2 Sensory scoring standard of Lentinus edodes chips

1.7 不同干燥方式对香菇脆片品质的影响

1.7.1 热风干燥

利用电热恒温鼓风干燥箱在70 ℃，风速1.5 m/s的条件下，对经过最佳配方优化后的香菇脆片进行干燥，定期测定干基含水率，直至低于12%。

1.7.2 真空冷冻干燥

将香菇脆片放入-80 ℃冰箱中预冻12 h，再利用真空冷冻干燥机(真空度0.1 kPa，隔板温度60 ℃，冷阱温度-40 ℃)冷冻干燥，干燥时间为48 h，定期测定干基含水率，直至低于12%。

1.7.3 香菇脆片品质检测

1.7.3.1 质构测定

根据文献[14]修改：使用质构仪进行TPA检测。质构仪力量感应元量程100 N，选用0.08 mm探头，测试速度60 mm/min，触发力0.3 N，探头高度2.5 mm，下降深度5 mm，每个样品重复测定3次，产品硬度取每次第1次下压时所测数据，咀嚼性取平均值。

1.7.3.2 复水率测定

根据文献[15]进行测定。

1.7.3.3 色差测定

1.7.3.4 感官评定

参照GB 17401—2014《膨化食品》,从产品的色泽、形态、风味、酥脆度4个方面评价香菇脆片的感官品质。

1.8 统计学分析

试验数据采用Design-Expert 10.0.4软件中Box-Behnken进行响应面试验进行分析，采用Origin 2019b和GraphPad Prism 8绘图，采用最小显著极差法进行方差分析。

2.1 香菇脆片最佳配方的优化

2.1.1 单因素试验结果

2.1.1.1 食盐添加量对香菇脆片感官品质的影响

在食品中，食盐是起关键作用的调味剂，具有一定的防腐功能。加入食盐旨在平衡香菇本身独特的菇味，防止菇味过重。

图1 食盐添加量对香菇脆片感官品质的影响Fig.1 Effect of salt addition amount on the sensory quality of Lentinus edodes chips

由图1可知，香菇脆片的感官评分随着食盐添加量的增加呈先升高后降低的趋势，当食盐浓度在6%以下时，各呈味物质之间相互作用不协调，脆片风味不佳，在干燥处理后咸度较低，菇味较重，感官评分较低；
当食盐浓度在6%时，香菇脆片的感官评分最高，能带来良好的感官效果；
当食盐浓度超过6%时，香菇脆片咸味强烈，咸味遮盖了香菇本身独特的气味，导致滋味不佳，对脆片品质影响较大，感官评分下降较快，因此选取4%、6%、8%的食盐添加量作为响应面试验的3个最佳水平量。

2.1.1.2 麦芽糖添加量对香菇脆片感官品质的影响

麦芽糖是最早由植物淀粉制成的食品甜味剂，添加麦芽糖旨在增加产品甜度和脆片口感。

图2 麦芽糖添加量对香菇脆片感官品质的影响Fig.2 Effect of maltose addition amount on the sensory quality of Lentinus edodes chips

由图2可知,香菇脆片的感官评分随着麦芽糖添加量的增加呈先升高后降低的趋势。当麦芽糖浓度低于15%时，在干燥处理后甜味不明显，感官评分较低；
当添加浓度为15%时，甜度适中，能平衡各调味物质，脆片评分最高；
随着麦芽糖添加量的进一步增加，香菇脆片甜味过浓，消费者的接受程度较低，导致感官评分下降较快，因此选取10%、15%、20%的麦芽糖添加量作为响应面试验的3个最佳水平量。

2.1.1.3 柠檬酸添加量对香菇脆片感官品质的影响

在判定食品品质中，色泽是最重要的指标之一，柠檬酸有还原性，对抗氧化剂有增效作用，在预处理工艺中加入柠檬酸对香菇进行护色，可以尽可能使脆片保持香菇原有色泽，防止因多酚氧化酶的作用导致香菇褐变，增加脆片色泽品质。

图3 柠檬酸添加量对香菇脆片感官品质的影响Fig.3 Effect of citric acid addition amount on the sensory quality of Lentinus edodes chips

由图3可知,随着柠檬酸添加量的增加，香菇脆片的感官评分呈先升高后降低的趋势，当柠檬酸添加量在0.9%以下时，色泽较暗淡且不均匀，护色效果不佳；
当柠檬酸添加量在0.9%时，香菇脆片的色泽较好，整体呈淡黄色，感官评分最高；
当柠檬酸添加量高于0.9%时，脆片呈暗黑色，护色效果降低，因此选取0.6%、0.9%、1.2%的柠檬酸添加量作为响应面试验的3个最佳水平量。

2.1.1.4 L-半胱氨酸添加量对香菇脆片感官品质的影响

图4 L-半胱氨酸添加量对香菇脆片感官品质的影响Fig.4 Effect of L-cysteine addition amount on the sensory quality of Lentinus edodes chips

L-半胱氨酸能够与醌类成分反应生成稳定的无色化合物, 抑制醌类成分聚合成褐色物质[17]。由图4可知,随着L-半胱氨酸添加量的增加，香菇脆片的感官评分呈先升高后降低的趋势，当L-半胱氨酸添加量在0.09%以下时，抑制褐变效果较弱，护色效果较差；
当L-半胱氨酸添加量在0.09%时，抑制褐变效果加强，护色效果较好，感官评分最高；
当L-半胱氨酸添加量高于0.09%时，抑制褐变效果减弱，护色效果不佳，因此选取0.06%、0.09%、0.12%的L-半胱氨酸添加量作为响应面试验的3个最佳水平量。

2.1.1.5 麦芽糊精添加量对香菇脆片感官品质的影响

在预处理浸渍工艺中加入麦芽糊精可以提高产品脆性，增加其酥脆度，而且由于麦芽糊精持水性较高，也可提高香菇脆片的复水性，从而提高产品品质。

图5 麦芽糊精添加量对香菇脆片感官品质的影响Fig.5 Effect of maltodextrin addition amount on the sensory quality of Lentinus edodes chips

由图5可知,香菇脆片的感官评分随着麦芽糊精添加量的增加呈先升高后降低的趋势，当麦芽糊精浓度在10%以下时，脆片整体风味欠佳，脆度较小；
当麦芽糊精浓度在10%时，香菇脆片的感官评分最高，脆性较好，口感醇厚；
当麦芽糊精浓度在10%以上时，脆性较大，脆度减弱，脆片品质下降，因此选取8%、10%、12%的麦芽糊精添加量作为响应面试验的3个最佳水平量。

2.1.2 响应面优化试验的因素及水平

通过香菇脆片单因素试验，响应面试验设计因素水平表见表3，确定了对香菇脆片感官评分影响较大的因素分别为A(食盐添加量)、B(麦芽糖添加量)、C(柠檬酸添加量)、D(L-半胱氨酸添加量)和E(麦芽糊精添加量)，以感官评分作为响应值，利用Box-Behnken模型设计响应面试验对香菇脆片进行优化，确定各因素的合适用量。

表3 响应面试验设计因素水平表Table 3 Factors and levels of response surface experimental design

表4 Box-Behnken试验及结果Table 4 Box-Behnken experiment and results

续 表

对表4中的数据进行处理，可分析得到多元线性回归方程及显著性检验表，见表5和表6。

运用Design-Expert 8.0.6模型，以综合评分Y作为因变量，A、B、C、D和E作为自变量，可得到回归方程：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试验方差分析 1Table 5 Variance analysis 1 of Box-Behnken experiment

由表5可知，本试验所用模型的F值为 22.74，模型的P<0.0001，说明该模型极显著。失拟项的F值为3.59(P=0.0807>0.05)，说明失拟项不显著，表明该模型与实际情况相接近。因素A、B、E极显著，因素C显著，因素D不显著，交互项AC、AD、AE、BD极显著，交互项AB、BC、BE、CD、CE、DE不显著。所以影响香菇脆片综合评分的主次顺序为食盐添加量>麦芽糖添加量>麦芽糊精添加量>柠檬酸添加量>L-半胱氨酸添加量(A>B>E>C>D)。

表6 Box-Behnken试验方差分析 2Table 6 Variance analysis 2 of Box-Behnken experiment

由表6所知，方程的决定系数R2为0.9479，校正系数RAdj2=0.9062，变异系数C.V.为1.10%，所以试验较可靠，该模型能很好地反映实际情况，可用方程式来表示其感官程度以及确定最合适的配方比例。

2.1.3 各因素水平对香菇脆片影响响应面分析

图6 两两交互作用对香菇脆片感官评分的影响Fig.6 Effects of interaction of two factors on the sensory scores of Lentinus edodes chips

由图6可知，影响香菇脆片AC、AD交互作用中，三维曲线较陡，对香菇脆片感官评分存在极显著影响，等高线平面图近似椭圆形，当食盐添加量不变时，从等高线可以看出，等高线较密，所以食盐添加量对香菇脆片感官评分的影响较显著。影响香菇脆片的AE、BD交互作用中，三维视图中响应面曲线陡峭，其周线近乎椭圆形且变化密集，AE、BD之间的交互作用是显著的。影响香菇脆片的AB、BC、BE、CD、CE、DE交互作用中，三维视图中响应面曲线平缓，其周线接近圆形且变化疏松，AB、BC、BE、CD、CE、DE之间的交互作用是不显著的。

2.1.4 模型验证

通过响应面优化数据处理软件可得，香菇脆片最优配方为A(食盐添加量)6.48%,B(麦芽糖添加量)15.84%，C(柠檬酸添加量)0.94%，D(L-半胱氨酸添加量)0.09%，E(麦芽糊精添加量)10.17%。此配方制成的香菇脆片感官评分值最高,为92.6573。为了优化香菇脆片配方，结合具体试验操作，将配方定为食盐添加量6%、麦芽糖添加量15%、柠檬酸添加量0.9%、L-半胱氨酸添加量0.09%、麦芽糊精添加量10%。根据此配方做3次平行试验，所得感官评分为93.1分，试验结果与模型值92.6573分非常接近，说明该模型能很好地估计试验实际情况，香菇脆片优化工艺是可靠的。

2.2 不同干燥方式对香菇脆片品质的影响

2.2.1 不同干燥方式对香菇脆片硬度及咀嚼性的影响

图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质重要的结构特性。由图7可知，热风干燥产品的硬度值要高于真空冷冻干燥的产品，而真空冷冻干燥由于组织间空隙较大，易坍塌，使产品硬度较低[18]。真空冷冻干燥产品的咀嚼性高于热风干燥的产品。因热风干燥使产品结构致密，咀嚼性增加，经真空冷冻干燥的产品，松脆度增加，产品结构松散多孔，易咀嚼。综上可知，真空冷冻干燥得到的香菇脆片品质较优。

2.2.2 不同干燥方式对香菇脆片复水率的影响

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

复水率是脆片组织结构变化的重要指标，复水率越大，组织结构越完整。由表7可知,真空冷冻干燥工艺制得的香菇脆片复水率显著高于热风干燥，其原因是真空冷冻干燥处理的香菇脆片条件温和，组织结构较完整，水分吸收性较好，而经热风干燥处理的香菇脆片水分蒸发快，组织结构易皱缩，复水后难以复原，故复水率较低。

2.2.3 不同干燥方式对香菇脆片色差的影响

表8 不同干燥方式色差值分析结果Table 8 Analysis results of color difference of different drying methods

由表8可知，不同干燥方式处理香菇脆片对于L*、a*、b*均呈现显著性(P<0.01)，因真空冷冻干燥处理可减缓美拉德反应的速度，所以经真空冷冻干燥处理产品的L*值较高，a*、b*值较低，色泽偏亮，而热风干燥处理过程中，美拉德反应可造成脆片部分褐变，高温也可使香菇脆片发生非酶褐变，从而影响脆片色泽[19-20]，故L*值较低，a*、b*值较高，色泽偏暗。

2.2.4 不同干燥方式对香菇脆片感官品质的影响

真空冷冻干燥和热风干燥处理的香菇脆片成品见图8和图9。

图8 真空冷冻干燥产品Fig.8 Products prepared by vacuum freeze drying

图9 热风干燥产品Fig.9 Products prepared by hot air drying

表9 香菇脆片的感官评价Table 9 Sensory evaluation of Lentinus edodes chips

由表9可知，真空冷冻干燥处理香菇脆片的色泽、形态、酥脆度均高于热风干燥。因热风干燥时干燥速度快，产品风味浓厚，所以热风干燥处理产品的风味优于真空冷冻干燥。综上可知，真空冷冻干燥香菇脆片感官总分高于热风干燥。

本研究通过单因素和响应面试验，得出香菇脆片的最优配方为食盐添加量6%、麦芽糖添加量15%、柠檬酸添加量0.9%、L-半胱氨酸添加量0.09%、麦芽糊精添加量10%。根据此配方制备的香菇脆片的感官评分最高，为93.1分。在咀嚼度、复水率和色泽方面，真空冷冻干燥产品均优于热风干燥产品，表现出较高的感官评分。综合可知，真空冷冻干燥处理较大程度地提高了香菇脆片的品质，保持了香菇原有的营养价值和色泽，延长了食品的保质期。确定制备香菇脆片更为适宜的方法不仅为食用菌脆片类休闲食品的品质分析及开发利用提供了理论参考，以满足不同消费群体的需求，而且提高了食用菌产品的利用率和附加值。