香菇[Lentinus edodes(Berk.)Sing]是中国栽培面积和产量最大的食用菌,富含营养成分和活性物质[1]。新鲜香菇含水率高,呼吸旺盛,组织鲜嫩易腐,采后损耗高。此外,香菇生产上存在季节性、区域性等特征,导致了香菇丰产不丰收。这不仅制约了香菇产业的可持续性发展,而且造成了采后巨大的经济损失。因此,大力发展香菇精深加工技术是解决香菇采后保质问题的重要途径。

香菇脆是指经挑选、预处理后的香菇,运用各种脱水技术加工而成的一种休闲食品。目前,香菇脆加工方法包括油炸或真空油炸[2]、真空冷冻干燥(vacuum freeze drying,VFD)[3]、微波膨化[4]、螺杆挤压膨化[5]、变温压差膨化(varying temperature and pressure puffing,VTPP)[6-7]。油炸或真空油炸制品含油率高,容易氧化酸败,长期食用对人体健康不利[3]。VFD制品品质高,但设备投资和维护费用高[2]。微波膨化不均匀,产品容易焦煳,而且存在微波泄露等问题。螺杆挤压主要用于谷物类膨化食品的加工,物料挤压加工过程中呈粉碎状态,不能保持香菇原有形态。

VTPP又称气流膨化、爆炸膨化干燥(explosion puffing drying,EPD)、瞬时压差膨化(instant controlled pressure drop puffing,法文Détente Instantanée Contrlée,DIC)。DIC基本原理:物料在特定条件(温度、压力、含水率)下,瞬间由高压至真空状态,基于气体的瞬时相变和热压效应产生膨化动力,物料内部水分瞬时闪蒸,然后在真空状态下继续干燥,定型蓬松骨架,形成疏松、多孔的膨化制品[8]。DIC主要用于加工果蔬脆,如苹果[9]、枸杞[10]、黄桃[11]、萝卜[12]、南瓜[13]、山药[14]。已有研究对香菇脆制作工艺进行了优化[6-7],但研制的香菇脆均以切片后香菇为原料,未见有整个香菇DIC膨化方面的报道。此外,预干燥是DIC非常关键的工序,刘增强等[6]和郭玲玲等[7]研制的香菇脆片分别以VFD和中短波红外辐射为预干燥方式,但VFD能耗高,红外辐射加热不均匀且穿透深度有限[15]。因此,急需节能、高效、温和的预干燥方式。本团队预实验结果表明,香菇采用热风预干燥,然后再进行DIC,所得香菇干制品和单纯采用热风干燥相比,膨化效果不明显。

热泵干燥(heat pump drying,HPD)因参数容易控制、条件温和、节能与环境友好,适用于热敏性物料干燥[16]。渗透脱水(osmotic dehydration,OD)作为一种非热力预处理方式,可提高DIC苹果脆片品质[9]。林雯雯等[17]研究表明,麦芽糊精(maltodextrin,MD)渗透预处理可抑制VFD南美白对虾仁组织塌陷,提高虾肉持水力;乳清分离蛋白(whey protein isolate,WPI)渗透预处理可降低虾肉的表观密度和虾青素损失,提高虾仁的持水力。本研究以MD、WPI及MD+WPI为OD溶质,探究不同种类和质量分数的渗透剂OD预处理对香菇HPD-DIC品质特性的影响,以期为非油炸香菇脆DIC技术提供理论依据与技术参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜香菇,淄博众志农业科技有限公司,采摘后立即冷链运输至实验室,5 ℃冷藏备用。香菇初始湿基含水率为85%±2%,菌盖直径(5.0±0.5)cm。

MD(葡萄糖当量15),食品级,山东西王集团有限公司;WPI,食品级,山东谷康生物工程有限公司;无水亚硫酸钠,分析纯,天津市瑞金特化学品有限公司。

1.2 仪器与设备

1HP-5型热泵除湿干燥设备,青岛欧美亚科技有限公司;PHK600-1型果蔬低温气流膨化设备,天津市勤德新材料科技有限公司;PQ001型核磁共振分析仪,上海纽迈电子科技有限公司;TA.XT PLU型物性测试仪,英国Stable Micro Systems公司;WSC-S型测色色差计,上海仪电物理光学仪器有限公司;Sirion 200型扫描电子显微镜,美国FEI公司;Lecia EM CPD300型全自动临界点干燥仪,德国徕卡显微系统公司;AL204型分析天平,梅特勒-托利多科技(中国)有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 样品前处理

香菇去除菇柄、清洗,置于质量分数0.6%的亚硫酸钠溶液护色20 min,然后取出、沥干表面水分,进行OD预处理。

1.3.2 OD预处理

1.3.2.1 工艺顺序对DIC香菇脆品质特性的影响

HPD前OD预处理:护色后的香菇按料液比(g/mL)1∶3置于OD溶液(溶质为质量分数20%的MD和10%的WPI,记为MD20-WPI10)中,在温度25 ℃处理3 h,取出沥干后进行HPD、DIC。HPD后OD预处理:护色后的香菇HPD至含水率70%后放入MD20-WPI10溶液,在温度25 ℃、料液比(g/mL)1∶3条件下处理3 h,取出沥干后再次HPD,然后进行DIC。

HPD工艺条件:温度35 ℃、风速1.5 m/s、相对湿度40%～60%。香菇最终湿基含水率为35%±2%时,取出密封于铝箔袋中,置于4 ℃均湿24 h。

DIC工艺条件:膨化温度85 ℃,膨化压力0.3 MPa,停滞时间12 min,真空干燥温度65 ℃,直至样品湿基含水率≤7%。膨化后的香菇采用铝箔袋密封,用于指标分析。

1.3.2.2 渗透剂种类对DIC香菇脆品质特性的影响

护色后的香菇采用HPD后OD的预处理方法。OD溶液组成及质量分数:蒸馏水、10% MD、20% MD、30% MD、40% MD、10% WPI、20% MD-10% WPI,分别记为CK、MD10、MD20、MD30、MD40、WPI10、MD20-WPI10。OD预处理后的香菇取出沥干后继续进行HPD,然后进行DIC。

1.3.3 香菇与香菇脆品质指标测定

1.3.3.1 水分损失率和固形物增加率测定

香菇OD过程中,湿基含水率(MC,%)、水分损失率(WL,g/g)和固形物增加率(SG,g/g)计算方法见式(1)～式(3)[18]。

(1)

(2)

(3)

式(1)～式(3)中,m0和mt分别为OD前后香菇质量,g;md0和mdt分别为OD前后香菇固形物质量,g。

1.3.3.2 平均干燥速率测定

平均干燥速率Va[kg/(kg·h)]计算参考Sui等[19]方法,略加改动,计算方法见式(4)。

(4)

式(4)中,w0、wt分别为香菇初始和膨化后干基含水率,kg/kg;t1、t2和t3分别为OD、HPD和DIC干燥时间,h。

1.3.3.3 膨化度测定

采用比容法测定香菇的体积[19],膨化度(puffing degree,Pd)计算方法见式(5)。

(5)

式(5)中,V0和V分别为DIC前后香菇体积,mL。

1.3.3.4 复水比测定

采用称量法测定复水比(rehydration ratio,RR)[20],RR计算方法见式(6)。

(6)

式(6)中,m0和mr分别为香菇脆复水前后质量,g。

1.3.3.5 总色差测定

采用色差计测定香菇色泽参数。总色差(total color difference,ΔE)计算方法见式(7)[21]。

(7)

式(7)中,L*、a*、b*为新鲜香菇色泽参数;L、a、b为DIC香菇脆色泽参数。

1.3.3.6 硬度与脆度测定

参考王纯等[22]的方法,并略加改动,采用物性测试仪测定香菇脆硬度和脆度。选取P/75型柱形探头,设置形变量为50%,测试前、中、后的速度分别为2.0、1.0、1.0 mm/s,触发力0.98 N,2次压缩间隔时间为5.0 s,数据采集速率500次/s。测试峰最高值为硬度,峰的个数代表脆度。每组样品平行测定12次,结果取平均值。

1.3.3.7 水分组成及状态分布测定

参考Shi等[23]的方法,并略加改动。采用低场核磁共振(LF-NMR)测定OD后和HPD后香菇的水分组成及状态分布。采用Carr-Purcell-Meiboom-Gill脉冲序列确定样品横向弛豫时间(transverse relaxation time,T2)。LF-NMR测试参数:温度32 ℃,质子共振频率20 MHz,采样频率100 kHz,累加次数4次,等待时间3 000 ms,90°、180°脉宽分别为5.52、11.20 μs,回波数10 000,回波时间0.6 ms。

1.3.3.8 微观结构测定

参考Hu等[24]的方法,采用扫描电子显微镜(SEM)测定OD后香菇的微观结构。香菇切片(2 mm)采用临界点干燥仪脱水,加速电压10 kV电流下离子溅射法镀金处理,观察微观结构。

1.4 数据处理

所有实验平行重复3次,指标测定至少重复3次,数据表示为平均值±标准差。采用SPSS 19.0进行单因素方差分析,Duncan多重比较进行差异显著性分析,P<0.05表示差异显著,P<0.01表示差异极显著。使用OriginPro 2018绘图及进行Pearson相关性分析。

2 结果与讨论

2.1 OD预处理工艺顺序对香菇微观结构及DIC香菇脆品质特性的影响

OD预处理工艺顺序对香菇微观结构及DIC香菇脆品质特性的影响见图1、表1。相比于HPD前OD预处理,HPD后OD预处理所得的香菇脆硬度无显著差异(P>0.05)。但是,HPD后OD预处理可使香菇脆ΔE显著降低(P<0.05),Pd、RR和脆度显著增加(P<0.05)。其原因可能是预干燥后香菇失去少量水分,OD过程中,香菇组织内外环境渗透压差增大,香菇与渗透溶液间的溶质渗透更容易进行。进入香菇内部的MD和WPI作为大分子物质,对组织结构有良好的支撑作用,有效缓解OD后HPD过程中的细胞塌陷。这可由香菇OD后微观结构SEM结果证实(图1)。HPD前OD香菇组织空腔较多,而HPD后OD香菇菌丝体间的空腔被MD、WPI填充,MD、WPI进入组织内部,增强细胞膨胀压,维持菌丝体膨大的形状[25]。DIC瞬间泄压时,香菇内部水分子闪蒸形成的膨化力更容易实现,形成海绵状的多孔结构,提高Pd,样品内部结构越疏松,孔隙度越高,RR与脆度则越高。因此,香菇DIC优化OD预处理工序为热泵预干燥至湿基含水率70%,然后再进行OD预处理。

2.2 OD预处理对香菇水分损失率和固形物增加率的影响

WL和SG是衡量物料OD过程的重要参数,而渗透液质量分数及种类是影响WL和SG的主要因素[26]。渗透液溶质种类与质量分数对香菇WL和SG的影响见表2。由表2可知,WL均为负值,这是由于香菇在OD预处理前进行了预干燥,其表层内部水分损失严重,OD过程中,由于香菇内部液体相与外部渗透液间的水化学势差异较大,导致渗透液中进入香菇的水分高于香菇内部向溶液渗透的水分。随着MD质量分数增加,CK、MD10、MD20、MD30和MD40组样品的MC呈下降趋势;而WL与SG均呈上升的趋势,这是由于渗透液中溶质质量分数的增加导致香菇内外环境的渗透压差增大,在高渗透压差驱使下,渗透液中溶质与香菇内部水分间的交换更容易进行,进而SG增加,而SG的升高会在组织表面形成高固相层,限制了水分的流动,渗透液中进入香菇内部的水分大幅减少,导致WL升高。MD30与MD40组的SG差异不显著(P>0.05),这是因为随着MD质量分数增加,渗透液的黏度越来越大,在物料表面形成阻力,对物质的迁移有一定的阻遏作用[16]。WPI10组的MC处于较高水平,而WL与SG均处于较低水平,一方面是因为其OD溶质质量分数低,另一方面则是因为WPI具有良好的表面活性和成膜特性[27],随着OD过程的进行,会在香菇表面形成一层保护膜,进而阻止了香菇与渗透液间的物质交换。MD20-WPI10组具有相对较低的MC,但相对较高的WL与SG,这主要是由于渗透液具有较高的渗透压差和良好的成膜性能。

2.3 OD预处理对香菇脆平均干燥速率的影响

渗透液溶质种类与质量分数对香菇Va的影响见表3。与CK组相比,OD预处理显著降低了香菇脆Va。MD10、MD20、WPI10组与MD20-WPI10组之间Va差异不显著(P>0.05),而当MD质量分数大于20%时,随着MD质量分数的增加,Va显著降低(P<0.05)。其原因是OD预处理后香菇中SG的升高增加了干燥过程中水分子运动的内阻[28],使香菇内部水分更难迁移到外表面,干燥时间延长。

2.4 OD预处理对香菇脆品质特性的影响

渗透液溶质种类与质量分数对香菇ΔE影响见表4。相比于CK组,MD渗透预处理降低了样品的ΔE值,随着MD质量分数的增加,ΔE呈先降低后升高的趋势,在MD质量分数为20%时达到最小值21.38,表明适宜质量分数的MD渗透对香菇原有色泽具有一定的保护作用,而当MD质量分数过高时,HPD时间增加,样品表面褐变严重,对色泽造成不利影响。WPI10组的Va较高且ΔE值显著低于CK组(P<0.05),由此可知,10%WPI渗透在对Va影响较小的同时,能够较大程度地保持香菇色泽。相比于CK组,尽管MD20-WPI10组的Va显著降低,但其ΔE显著低于CK及其他处理组(P<0.05),说明20%MD+10%WPI渗透处理对保持香菇原有的色泽具有显著的效果。这主要是因为WPI具有良好的成膜性,干燥过程中香菇表层形成的膜可阻碍干燥介质中的氧气与香菇接触[16],而且WPI的高亲水性使得膜的阻隔水分子迁移性差,因此对干燥效率影响不大。

渗透液溶质种类与质量分数对香菇脆Pd和RR的影响如图2。与CK组相比,不同质量分数MD处理后香菇脆的Pd均增加。此外,MD20组的Pd显著高于其他组(P<0.05),但是MD质量分数过高(大于20%)时,Pd则呈降低趋势,这可能是由于MD质量分数过高,渗透压大,香菇组织内MD增加,DIC前体积增加,膨化后体积变化程度小。不同质量分数MD处理组的RR为1.70～1.95,均高于CK组,而且随MD质量分数的增加呈先升高而后降低趋势,MD质量分数为20%时达到最大值。RR可直接体现香菇脆的再水合能力,与Pd密切相关,Pd越高,说明样品内部孔隙结构越多,从而使RR增加[19]。WPI10组的Pd与RR均显著高于CK组(P<0.05)。MD20-WPI10组的Pd与RR均较高,分别为50.04%和1.98,与MD20组显著高于其他处理组(P<0.05)。膨化样品的体积与SG有关,一方面溶质会覆盖在细胞壁基质上,使细胞组织硬化,从而抑制了样品在预干燥过程中的收缩;另一方面大分子物质的渗入,一定程度上起到支撑香菇内部细胞骨架作用,有利于DIC过程中瞬时泄压时水分闪蒸带动香菇细胞的孔隙扩大,进而使得Pd增加[9,29]。MD20-WPI10组中适当的SG有利于提高DIC样品的Pd,从而提高RR。

渗透液溶质种类与质量分数对香菇硬度和脆度的影响如图3。香菇脆的硬度随着MD质量分数的升高而增加,当MD质量分数为40%时硬度最大(225.21 N)。香菇组织MD越多,结构越紧实,气孔率越低,硬度越高[20]。MD处理组香菇脆度均高于CK组,其原因可能是香菇基质的玻璃化转化温度由于MD渗入而提高,使香菇脆制品由橡胶态向玻璃态转变,因此脆度增加。Li等[9]研究表明,MD渗透预处理提高了DIC苹果丁的脆度,与本研究结论吻合。值得注意的是,脆度随MD质量分数的升高呈先增加后减少的趋势,MD质量分数过高脆度反而降低,其原因可能是:1)MD与香菇成分相互作用,提高了基质强度[30];2)溶质过多渗入细胞孔隙后黏附在内壁上,减少细胞孔隙,导致脆度降低。WPI10组硬度与CK组无显著差异(P>0.05),脆度高于CK组。MD20-WPI10组与MD20组脆度最高,但MD20-WPI10组硬度显著低于MD20组(P<0.05)。因此,20%MD+10%WPI渗透预处理可适当提高香菇硬度,显著改善脆度。

不同渗透剂预处理后香菇微观结构见图4。由图1(b)和图4可以看出,CK组香菇菌丝体收缩,形状不规则,空腔较多。与CK组相比,OD处理的样品在高渗透压的驱使下,大分子物质渗透到香菇组织内部,减少内部的空腔,形成饱满形态。WPI和MD为大分子物质,渗透是温和的渗透传质过程,没有观察到明显的菌丝体轮廓的收缩[31]。随着MD质量分数的增加,渗透压增大,组织内部的固形物含量增加,例如MD40样品明显观察到香菇内部空隙被大分子物质填充,这也解释了MD40组干燥样品硬度最大的原因。WPI10组的SG处于较低水平,较其他质量分数的处理组来说其内部空腔较多。

2.5 OD预处理对香菇水分组成及状态分布的影响

2.5.1 HPD前香菇水分组成及状态分布分析

表5为OD预处理后、HPD前香菇各水组分弛豫时间和所占比例。香菇组织中存在强结合水(T2b)、弱结合水(T21)、不易流动水(T22)和自由水(T23)4种组分。其中,T2b、T21、T22和T23的弛豫时间分别为0.18～0.27 ms、2.32～3.58 ms、41.85～55.82 ms和304.21～343.13 ms。

相比于CK组,各处理组T2值均有不同程度下降,OD过程中,香菇组织细胞与渗透液间在质量分数差异作用下发生物质交换,香菇液泡、原生质和细胞间隙等细胞空间中的水分迁移到渗透液中,渗透液中溶质迁移进入香菇内,并逐渐在细胞壁、细胞膜、原生质和液泡等结构中积累[图1(b)、图4],使各个空间中溶质与水分的比值增加[32],导致H+自由度降低,T2左移。OD处理后,T2b、T22、T23弛豫时间均随MD质量分数的升高而降低。因为MD质量分数越高,SG、WL越高,导致香菇组织中溶质与水分的比越高,H+自由度越弱。MD20-WPI10组T2b、T21、T22和T23(除MD40组外)的弛豫时间均为各组中的最小值,可见MD20-WPI10的OD效果最好,故其Va较高。

各状态水分的比例(mT2)可由各自峰面积除以总峰面积得到。与CK组相比,各处理组mT2b显著增加(P<0.05),说明OD处理强化了香菇组织中溶质与水分子的作用,增加了紧密结合水的比例。但是,各处理组之间,mT2b差异不显著(P>0.05)。与CK组相比,除了MD10和MD30组外,其余处理组mT21显著增加(P<0.05)。随着MD质量分数增加,MD处理组的mT21显著增加,但MD20和MD30组之间差异不显著(P>0.05),说明MD与水分子结合形成弱结合水的能力随着质量分数增加而增强。与CK组相比,除了MD10和WPI10组,其余处理组mT22显著增加。与CK组相比,除了MD10组和WPI10组外,其余处理组mT23显著降低(P<0.05)。MD处理组中,随着溶质质量分数增加,mT23显著降低(P<0.05),说明香菇液泡中存在的自由水比例随着MD质量分数增加而降低。此外,由表5可知,mT22与mT23受OD作用影响较大,其中MD20-WPI10组最为明显,相比于CK组,经20%MD+10%WPI渗透后,mT23由95.21%降至38.70%,mT22则由2.33%升至57.43%。

2.5.2 HPD后香菇水分组成及状态分布分析

OD预处理后香菇HPD至湿基含水率35%±2%,此时香菇各水组分弛豫时间和所占比例见表6。由表6可以看出,除了MD40 (T21、T22)、WPI10 (T23)、MD20-WPI10 (T21)外,CK组T21、T22和T23的弛豫时间显著高于其他组,表明CK组内部水分自由度高,故在DIC过程中容易去除,平均干燥速率较高。MD30和MD40存在T2b,因其与大分子基团结合紧密,流动性低,不利于水分的蒸发汽化,故Pd降低,使香菇组织紧密,脆度降低,硬度增大,而且平均干燥速率降低。

由表6可知,与CK组相比,除了WPI10组外,其余处理组mT23显著降低(P<0.05)。随着MD质量分数增加,mT23显著降低(P<0.05),但MD10和MD20组之间差异不显著(P>0.05),MD40组自由水消失,这是由于OD过程中部分自由水与MD形成氢键结合,导致自由水含量降低。与CK组相比,各处理组mT22显著降低(P<0.05)。随着MD质量分数增加,mT22呈降低趋势,但是MD10与MD20组之间,MD20、MD30和MD40组之间,无显著差异(P>0.05)。对于mT2b,仅有MD30和MD40组出现强结合水,说明预干燥过程中MD与香菇中水分子形成单分子层结合水。然而,OD预处理的香菇预干燥后,处理组显著提高了mT21。随着MD质量分数增加,mT21呈降低趋势,但是MD10与MD20组之间无显著差异(P>0.05)。与MD20和WPI10组相比,MD20-WPI10处理组的mT21显著低于MD20组,但显著高于WPI10组;然而,mT22和mT23变化趋势与之相反。香菇HPD后,mT23较小,且在DIC升温过程中便可能被除去,对DIC泄压瞬间水分闪蒸膨化香菇的贡献较小。较低的mT2b与较高的mT22意味着在干燥过程中水分容易蒸发汽化,可适当提高Pd,虽然CK与WPI10组的mT22较高,但由于预干燥后香菇组织细胞塌陷严重,难以实现高度膨胀,故Pd相对较低。MD20-WPI10组T2b消失,mT21显著低于MD10和MD20组,而mT22显著高于MD10和MD20组,且大分子物质的渗入可以支撑细胞内部骨架,水分闪蒸瞬间可以带动香菇组织膨胀,提高Pd,从而降低硬度,提高脆度,可以生产高品质膨化香菇脆。

2.6 LF-NMR弛豫特性与香菇脆品质特性的相关性分析

由于香菇HPD后,绝大部分处理组T2b消失,而且T23所占比例极小,故T2b、mT2b、T23、mT23与香菇脆品质的相关性不予讨论。表7展示了LF-NMR弛豫特性与香菇脆品质特性的相关性分析结果。

由表7可以看出,香菇OD处理后,T2b与ΔE呈显著正相关(P<0.05),与Pd呈显著负相关(P<0.05)。T21与Va呈显著正相关(P<0.05),但与Pd、硬度、脆度呈极显著负相关(P<0.01)。T22与Va呈极显著正相关(P<0.01),与ΔE呈显著正相关(P<0.05),但与Pd、硬度、脆度呈极显著负相关(P<0.01)。T23与Va呈显著正相关(P<0.05),但与硬度呈极显著负相关(P<0.01)。mT2b与RR和脆度呈显著正相关(P<0.05),但与Pd呈极显著正相关(P<0.01)。mT22与Va、ΔE呈极显著负相关(P<0.01),与Pd呈显著正相关(P<0.05),但与硬度、脆度呈极显著正相关(P<0.01)。mT23与各指标的相关性与mT22相反。此外,mT21与香菇脆品质特性间无相关性(P>0.05)。

香菇HPD后,mT21与Pd、RR呈极显著正相关(P<0.01)。mT22与Va呈极显著正相关(P<0.01),与Pd呈显著负相关(P<0.05),但与硬度、脆度呈极显著负相关(P<0.01)。此外,T21、T22与香菇脆品质特性间无相关性(P>0.05)。结果表明:相比于HPD过程,OD预处理对DIC香菇脆品质影响更大,而且与LF-NMR弛豫特性密切相关。香菇脆膨化动力的产生主要取决于滞化水和结合水,而与自由水无关。

3 结 论

本研究基于LF-NMR技术,探究不同渗透剂预处理对DIC香菇脆品质特性的影响,开发非油炸香菇脆(整果)制品,丰富香菇精深加工市场。温度35 ℃、风速1.5 m/s、相对湿度40%～60%条件下,香菇DIC优化渗透预处理工艺为热泵预干燥香菇至湿基含水率70%;采用质量分数20% MD+10% WPI渗透剂在温度25 ℃、料液比1∶3(g/mL)条件下预处理3 h;35 ℃、1.5 m/s、相对湿度40%～60%条件下,香菇继续HPD至湿基含水率35%±2%;干燥后的香菇在膨化温度85 ℃、膨化压力0.3 MPa、停滞时间12 min、真空干燥温度65 ℃条件下,DIC至湿基含水率小于等于7%。在优化后的OD预处理条件下进行DIC,不仅平均干燥速率高,而且香菇脆膨化度、色泽、复水比、质地等品质较优。OD预处理相比于预干燥工艺,对DIC香菇脆品质影响更大,并且与LF-NMR弛豫参数密切相关。此外,不易流动水和弱结合水是香菇脆膨化的主要驱动力,而自由水作用甚微。

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Effect of Osmotic Agents Pretreatment on Quality Characteristics of Lentinus edodes Crisps Produced by Instant Controlled Pressure Drop Puffing

ZHAO Ya, ZHANG Yuexiang, XU Yan, SHI Qilong*

(School of Agricultural Engineering and Food Science,Shandong University of Technology,Zibo 255000,China)

Abstract：In order to reduce the economic loss caused by postharvest deterioration of Lentinus edodes,based on instant controlled pressure drop puffing (Franch for Détente Instantanée Contrlée,DIC) technology,L. edodes was applied to develop non-fried L. edodes crisps.The effects of procedure sequence of osmotic dehydration (OD),osmotic agent types and mass fractions of OD solution,including 0,10%,20%,30%,40% maltodextrin (MD),10% whey protein isolate (WPI),and composite osmotic agents of 20% MD+10% WPI,on the average drying rate,total color difference,puffing degree,rehydration ratio,hardness and crispness of DIC dried L. edodes crisps were investigated.Low field nuclear magnetic resonance (LF-NMR) was used to investigate the effects of OD pretreatment on the water composition and status distribution of L. edodes.The results of procedure sequence of OD research showed that compared with the OD pretreatment before heat pump drying (HPD),OD pretreatment after HPD could significantly improve the puffing degree,rehydration ratio,crispness,and decrease the total color difference of L. edodes crisps (P<0.05).The results of osmotic agent types and concentration research showed that compared with the control group,OD pretreatment could significantly improve the puffing degree and rehydration ratio of L. edodes crisps (P<0.05),but the effects of OD pretreatment on the average drying rate,total color difference,hardness and crispness were dependent on the composition of osmotic solution.The optimal procedure was that L. edodes was firstly heat pump dried to moisture content of 70% in wet basis,and then OD pretreatment was performed with 20% MD+10% WPI.The OD treated L. edodes were subsequently pre-dried by HPD to moisture content of 35%±2%,and finally the equilibrated samples were performed by DIC.The quality characteristics of L. edodes crisps under aforementioned optimal procedure were superior.LF-NMR results revealed that after OD pretreatment,the transverse relaxation time (T2) was shifted to the left and the amplitude increased with the increase of mass fraction of solute in the osmotic solution.Whereas the proportion of the free water was decreased but the bound water and immobilized increased.After HPD,except for 30% and 40% MD pretreatment,water in L. edodes was mainly comprised of loosely bound water and immobilized water,but the proportion of free water was very low (0.41%-4.67%).Compared with the control group,after HPD the proportion of free water (with the exception of 10% WPI pretreatment) and immobilized water in L. edodes was significantly decreased,but the proportion of loosely bound water was significantly increased (P<0.05).Pearson correlation analysis indicated that the OD pretreatment had greater influence on the quality of L. edodes crisps than HPD process,and the quality characteristics were closely related to LF-NMR relaxation parameters.The puffing driving force of L. edodes depended mainly on the immobilized and bound water especially loosely bound water,but it had nothing to do with the free water.This study aimed to provide theoretical basis and technical reference for the DIC technology of non-fried L. edodes crisps.

Keywords：shiitake crisps; osmotic dehydration; instant controlled pressure drop puffing; low field nuclear magnetic resonance; quality characteristics

中图分类号：TS205.1

文献标志码：A

doi：10.12301/spxb202300044

文章编号：2095-6002(2023)05-0153-12

引用格式：赵亚,张越翔,徐燕,等.渗透剂预处理对压差膨化香菇脆品质特性的影响[J].食品科学技术学报,2023,41(5):153-164.

ZHAO Ya,ZHANG Yuexiang,XU Yan,et al.Effect of osmotic agents pretreatment on quality characteristics of Lentinus edodes crisps produced by instant controlled pressure drop puffing[J].Journal of Food Science and Technology,2023,41(5):153-164.

收稿日期：2023-01-29

基金项目：山东理工大学-沂源县产业技术研究院科技项目支持计划(3221005)。

Foundation:Science and Technology Project Support Plan of Shandong University of Technology &Yiyuan County Industrial Technology Research Institute (3221005).

第一作者：赵 亚,女,高级实验师,主要从事农产品加工与贮藏方面的研究。

*通信作者：石启龙,男,教授,博士,主要从事果蔬、水产品加工与贮藏方面的研究。

(责任编辑：张逸群)