红托竹荪(Dictyophora rubrovalvata)隶属于担子菌门(Basidiomycota),腹菌纲(Gasteromycetes),鬼笔目(Phallales),鬼笔科(Phallaceae),竹荪属(Dictyophora),素有“雪裙仙子”,“山珍之花”,“菌中皇后”,“真菌之花”的美称[1]。研究表明,红托竹荪含有丰富的营养物质,其中可溶性蛋白质含量约为181.05 mg/100 g,游离氨基酸含量约为308.780 mg/100 g FW,谷氨酸含量约为133.576 mg/100 g FW,类黄酮含量约为22.5 mg/100 g,维生素C含量约为106.77 mg/100 g,总糖含量约为285.59 mg/100 g,可以看出,红托竹荪是优质的植物蛋白和营养源,是竹荪中珍品,属药食两用真菌,具有很好的开发前景[2-5]。
红托竹荪含水量非常高,平均含水量约为90%,导致红托竹荪极不容易保存,因此,红托竹荪干品已经成为其主要的销售方式之一。目前关于干燥方式对红托竹荪品质的影响鲜有报道,然而先前的研究已表明不同干燥方式能够影响香菇内部水分从冻结状态向非冻结状态的转化速率以及水分从内部向表面的迁移速率,这一方面能够影响香菇的干燥速率,另一方面水分的动态迁移也会直接影响干香菇的内部品质[6-7]。而红托竹荪含水量极高,内部结构疏松多孔,干燥方式势必会直接影响其质地和结构。由于红托竹荪中酚类物质含量较高,多酚氧化酶活性较高,在干制和贮藏过程中极易发生酶促褐变,也会直接影响红托竹荪干品的外观和风味,降低其商品性。此外还有研究证明了不同干燥温度对竹荪的挥发性成分及风味成分有很大的影响[8]。干燥方式的不同势必对红托竹荪色泽、质地以及风味有着明显的影响,从而直接影响红托竹荪的商品价值,这在其他食用菌方面已经进行了大量的验证[9-15]。
因此,本研究旨在采用不同的干燥方式来探讨其对红托竹荪感官品质(包括色泽、质地及香气)的影响,为红托竹荪加工产业提供一定的理论支持及技术指导,从而提高红托竹荪商品价值和经济效益。
1 材料与方法
1.1 试验材料
红托竹荪鲜品,贵州美味鲜竹荪产业有限公司。
1.2 试验器材
KL-FAFU微波真空干燥机,贵阳新奇微波有限责任公司;SCIENTZ-18N冷冻干燥机,宁波新芝生物科技股份有限公司;101-2电热鼓风干燥箱,天津市泰斯特仪器有限公司;YS3020色差仪,上海卡罗卡超仪器有限公司;TA-XT plus质构分析仪,超技仪器有限公司;PEN 3.5电子鼻,日本日立公司;7890B安捷伦气相色谱网络分析仪、5977B安捷伦质谱网络检测器,美国安捷伦科技有限公司;GC-MS系统配备NIST光谱库(NIST 17.L),美国国家标准与技术研究所。
1.3 试验方法
1.3.1 不同干燥方式红托竹荪的制备
热风干燥:将红托竹荪鲜品挑选分级之后,平铺在鼓风干燥箱中,温度45 ℃,风速2 m/s,干燥至红托竹荪含水量在5%以下。
微波干燥:将红托竹荪鲜品挑选分级之后,平铺在微波干燥机内的托盘中,微波强度2 W/g,时间3 h,干燥至红托竹荪含水量在5%以下。
真空冷冻干燥:将红托竹荪鲜品挑选分级之后,在-80 ℃下预冻12 h,在真空冷冻干燥机冷冻4 h后立即取出,放置于真空冷冻干燥机的干燥室内,设置冻干加热板温度40 ℃,真空压力100 Pa,真空度37 Pa,冷阱温度-49 ℃,干燥24 h,至红托竹荪含水量在5%以下。
1.3.2 红托竹荪色差的测定
分别随机选取红托竹荪鲜品、热风干燥干品、微波干燥干品以及真空冷冻干燥干品各10只,采用色差仪测其明度指数(L)、红绿指数(a)和黄蓝指数(b),测量10次取平均值。L值越大说明颜色越白,a值越大说明颜色越接近纯红色,b值越大说明颜色越接近纯黄色,最后按公式(1)计算总色差值ΔE。
(1)
式中:ΔE,总色差值;L,鲜品的明度值;L0,干品的明度值;A,鲜品的红绿值;a0,干品的红绿值;b,鲜品的黄蓝值;b0,干品的黄蓝值。
1.3.3 红托竹荪质构的测定
分别随机选取红托竹荪鲜品、热风干燥、微波干燥、冷冻干燥红托竹荪干品各10只,进行穿刺和剪切力试验,剪切力试验条件为:TA/LKB切到探头下,试验参数设置为:探头预测试速率2 mm/s,测试速度2 mm/s,测试后速度2 mm/s,剪切深度60 nm,触发点负载10 g,等待时间0 s。穿刺试验条件:测前速度2 mm/s,测中速度1 mm/s,测后速度2 mm/s,穿刺深度6 mm。测量10次取平均值。
1.3.4 红托竹荪电子鼻的测定
采用便携式电子鼻分别对红托竹荪鲜品,热风干燥、微波干燥、冷冻干燥红托竹荪干品进行电子鼻测定。实验室温度20 ℃,相对湿度55%。空跑运行时间2 h,连续采样10次。将电子鼻与电脑连接好后,运行软件WinMuster,首先设置好保存路径,每个样品重命名,设置各项参数,清洗容器等,再称量红托竹荪的质量,空跑2 h后即可开始,每次设置采样时间为50 s,传感器空跑间隔为220 s。
1.3.5 红托竹荪GC-MS分析
采用安捷伦7890B气相色谱网络和安捷伦5977B质谱网络检测器分别对红托竹荪鲜品,热风干燥、微波干燥、冷冻干燥红托竹荪干品进行挥发性化合物检测。GC-MS系统配备NIST光谱库(NIST 17.L)。
GC-MS条件:HP-5 ms安捷伦石英毛细管柱(30 m×0.32 mm,0.25 μm);载气He(99.999%),2 mL/min,无分流;喷油器温度250 ℃;初始温度在35 ℃下保持3 min,然后在3 ℃/min下升高到45 ℃,在2 ℃/min下升高到120 ℃,最后在6 ℃/min下升高到240 ℃,并保持6 min。
1.4 数据处理
数据采用OriginPro2017软件进行统计分析,采用SPSS 19.0软件的Duncan氏新复极差法进行数据差异显著性分析(P<0.05为差异显著,P>0.05为差异不显著)。
2 结果与分析
2.1 红托竹荪色差的测定
由表1可知,冷冻干燥ΔE明显低于热风干燥和微波干燥,这可能是由于冷冻干燥属于低温干燥,在干燥过程中较大保留了竹荪的挥发性色素和营养物质,因此色泽变化相对较小,而热风干燥温度较高,竹荪体中还原糖和氨基酸在烘干脱水过程中,因高温高湿的影响,非常容易发生非酶褐变,这种状况一般是在竹荪体颜色没有固定之前,即在临界含水点之上,温度太高促使着这种非酶褐变的发生。此外红托竹荪中含有多酚氧化酶,冷冻干燥温度低,相对应酶活性较低,而微波和热风干燥温度较高,酶活性相对较高,酶促褐变严重,相对于微波干燥,热风干燥耗时最长,酶促褐变最为严重[16]。结合图1,热风干燥的红托竹荪与鲜品相比颜色发黄,品质没有冷冻干燥和微波干燥的好,其中冷冻干燥的红托竹荪干品的色泽最接近鲜品。此外,微波干燥的红托竹荪干品的L值最小,a值最大,先前的研究已经表明高温更能够导致香菇褐变的发生,使其白度值变小,红度值变大[17],与本文微波干燥的红托竹荪干品色泽最差一致。
表1 红托竹荪色差的测定
Table 1 Determination of D. rubrovalvatacolor difference
干燥方法LabΔE热风干燥77.92±6.830.87±0.8918.76±7.1610.163 6微波干燥58.46±4.053.49±1.6725.04±2.7824.106 0冷冻干燥76.50±7.780.018±0.8014.53±5.9965.701 8鲜品75.92±3.60-0.35±0.868.78±2.300
a-鲜品;b-冷冻干燥;c-热风干燥;d-微波干燥
图1 红托竹荪鲜品及不同干燥方式红托竹荪干品
Fig.1 Fresh products of D. rubrovalvataand dried products of D. rubrovalvatawith different drying methods
2.2 红托竹荪质构的测定
2.2.1 红托竹荪硬度的测定
硬度是指样品固体坚硬的程度,主要是反映物体在受外力的作用下,使样品达到设定的形变量多需要的力,其值为质构分析压缩时第1次的峰值,是评价食品感官品质的重要指标之一。图2为不同干燥方式得到的红托竹荪干品的硬度,鲜品的硬度最小(565.494 g),与鲜品相比,3种干燥方式得到的干品的硬度显著增大(P<0.05)。3种干燥方式中,热风干燥干品的硬度最小,冷冻干燥样品次之,微波干燥样品硬度最大。根据食品的干制机理分析,干燥温度越高,物料初期表面的水分蒸发越快,内部的水品迁移到表面的速度小于表明水分蒸发的速度,导致在食品表面形成一层硬壳,引起食品的硬度增加[18-19]。因此可以看出,3种干燥方式对红托竹荪干品的硬度均有显著影响,其中,热风干燥的影响最小,微波干燥的影响最大。
图2 红托竹荪硬度的测定
Fig.2 Determination of D. rubrovalvatahardness 注:不同小写字母代表差异显著(P<0.05)(下同)
2.2.2 红托竹荪弹性的测定
弹性为样品经过第1次压缩以后能够再恢复的程度,图3为不同干燥程度的红托竹荪的弹性,鲜品样品的弹性最高,与鲜品相比,3种干燥方式得到的干品的弹性均显著降低(P<0.05),其中热风干燥和微波干燥样品的弹性最小分别为1.198和1.256 mm,二者之间没有显著差异(P>0.05),与热风干燥和微波干燥样品相比,冷冻干燥样品的弹性显著增加(P>0.05)。可以看出3种干燥方式都对鲜品的弹性产生显著的影响,其中冷冻干燥的影响效果最小。这可能是由于冷冻干燥方式水分蒸发对红托竹荪内部的结构影响较小,而热风干燥和微波干燥在使内部水分蒸干的同时,对红托竹荪内部结构的影响较大。
图3 红托竹荪弹性的测定
Fig.3 Determination of D. rubrovalvataelasticity
2.2.3 红托竹荪韧性的测定
韧性是物体受外力作用时,产生变形而不易折断的性质。由图4可知,与红托竹荪鲜品相比,不同干燥红托竹荪样品的韧性均不相同。其中,微波干燥的红托竹荪的韧性最高(389.192 g),其次是热风干燥(260.31 g),韧性较低的是鲜品,韧性仅为63.654 g。由显著性分析可知,微波干燥样品的韧性显著高于热风干燥、冷冻干燥以及鲜品(P<0.05),其中冷冻干燥的韧性最接近鲜品的韧性。一方面可能由于韧性与硬度有着直接的关系,另一方面也可能由于水分的迁移所导致的红托竹荪内部结构的变化有关,内部结构疏松,韧性较小,内部结构紧密,韧性较大。
图4 红托竹荪韧性的测定
Fig.4 Determination of D. rubrovalvata toughness
2.3 红托竹荪香气的测定
2.3.1 红托竹荪电子鼻的测定
如图5所示,W1C、W3C和W5C传感器对芳香成分灵敏,W6S传感器对氢气灵敏,W5S传感器对氮氧化合物灵敏,W1S传感器对甲烷灵敏,W1W传感器对含硫化合物灵敏,W2S传感器对乙醇灵敏,W2W传感器对芳香族化合物和有机硫化物灵敏,W3S传感器对烷烃灵敏。10条曲线分别代表10个传感器不同的响应值。伴随着红托竹荪样品挥发的气体富集在传感器表面,响应值不断增大并逐渐到达平稳,这与曾辉等[20]对苹果香气的研究一致。
a-鲜品;b-热风干燥;c-微波干燥;d-冷冻干燥
图5 红托竹荪电子鼻测定
Fig.5 Determination of electronic nose of D. rubrovalvata
从图5可以看出,与其他样品相比,冷冻干燥结果中传感器W1C、W3C、W5C的响应值较高,均高于2,而其他干燥方式对应传感器均接近于1,说明芳香成分为红托竹荪的特征风味物质,冷冻干燥红托竹荪干品芳香成分相对于鲜品有所增加。此外4种样品中W6S和W3S两种传感器均接近于1,说明氢气和烷烃类物质也可能是红托竹荪中的特征风味物质,并且不同加工方式对这2类物质的影响较小。此外,鲜品中W1S、W2S、W5S、W1W、W2W等5种传感器均小于1,对比3种干燥方式得到的样品,W1S、W5S、W1W以及W2W等4种传感器也均小于1,这说明氮氧化合物、甲烷、含硫化合物、芳香族化合物以及有机硫化合物可能不是红托竹荪的特征风味物质,进一步采用GC-MS来检测4种样品中的风味物质。
2.3.2 红托竹荪GC-MS检测
如电子增强出版附表1(https://doi.org/10.13995/j.cnki.11-1802/ts.029910)可知,真空冷冻干燥样品检测得到88种挥发性成分,其中醛类4种。酚类6种,以丙二醇甲醚、乙烯基乙醚为主。醇类21种,以4-戊烯-2-醇、丙二醇、3-甲基-3-丁烯-1-醇、2,3-丁二醇、(2R,3R)-(-)-2,3-丁二醇、(R)-(-)-3-甲基-2-丁醇、DL-3-甲基-2-丁醇、(2S,3S)-(+)-2,3-丁二醇、4-甲基-2-戊醇、2-己醇、(R)-(-)-2-己醇、(R)-1,2-丙二醇及2-辛醇为主。酯类14种,以乙酸乙烯酯、乳酸乙酯、甲酸异丙酯为主。烃类16种,以3-氨基吡咯烷、1-戊烯、顺-2-戊烯、2-戊烯、反2-戊烯、2-甲基-1-丁烯、3-甲基-1-丁烯、1-己烯、4-甲基-1-己烯、异丁烯为主。胺类14种,以甲酰胺、甲基乙基丙胺为主。其他类13种,以2,3-丁二酮、3-甲基-2-丁酮、氨基乙腈为主。总体来看,真空冷冻干燥样品主要以醇类、烃类、酯类为主。
由附表2可知,热风干燥样品中共有挥发性成分106种。其中醛类6种,以丙醛二乙基乙缩醛为主。醇类23种,以(2R,3R)-(-)-2,3-丁二醇、(2S,3S)-(+)-2,3-丁二醇、(R)-(-)-3-甲基-2-丁醇、3-甲基-2-戊醇、DL-3-甲基-2-丁醇、L-2-辛醇、4-戊烯-2-醇、6-十一烷醇、2-甲基-2-庚醇、3-氯-2-甲基-2-戊醇、3-甲氧基丁醇、1,4-戊二烯-3-醇为主。酯类11种,以乳酸乙酯、甲酸异丙酯、2-肼基乙酸乙酯、2-甲氧亚氨基乙酰乙酸乙酯为主。醚类2种,酮类6种,以2,3-丁二酮、2-戊酮、3-甲基-2-丁酮、乙酰氧基-2-丙酮为主。烃类13种,以1,1,2,2-四甲基环丙烷、乙基环己烷为主。胺类24种,以环丁基胺为主。其他类21种,以草酸为主。总体来看,热风干燥样品主要以醇类、酯类、烃类为主。
由附表3可知,微波干燥共有84种挥发性成分。其中醛类3种,以丙酮醛为主。醇类12种,以4-甲基-2-戊醇、2-己醇为主。烃类11种,以2-乙酰环氧乙烷为主。醚类5种,以丙二醇甲醚为主。酯类8种,以乙酸乙烯酯、乳酸乙酯、2-肼基乙酸乙酯、(S)-(-)-乳酸异丙酯为主。胺类24种,以环丁基胺、甲酰胺为主。酮类4种,以2-戊酮、丙酮酸、3-甲基-2-丁酮、2,3-丁二酮为主。其他类16种,以迭氮化氢为主。总体来看,微波干燥样品以酯类及酮类为主。
由附表4可知,鲜品共有116种挥发性成分。其中醛类3种,以丙醛二乙基乙缩醛为主。醇类35种,以异戊醇、庚醇、异戊醇、1-戊醇、4-甲基-1-戊醇、5-甲基-1,5-己二烯-3-醇、2-乙基丁醇、6-十一烷醇、8-甲基-1,8-壬二醇、1,4-戊二烯-3-醇为主。醚类3种,胺类10种,以环丁基胺为主。酯类13种,以乙酸乙酯、乙酸乙烯酯、甲酸辛酯、3-甲氧基丁基乙酸酯为主。酮类7种,以2,3-丁二酮、丙酮酸、3-甲基-2-丁酮、乙酰氧基-2-丙酮、1-(1,3-二氧戊环-2-基)-2-丙酮、2,3,3-三甲基环丁酮、3-乙基环丁酮为主。烃类28种,以2-乙酰环氧乙烷、1,2-二甲基-,(1R,2R)-rel-环丙烷、6-十一烷醇、乙基环己烷、异丙基环己烷、n-丁基环己烷为主。其他类17种,以1-乙酰基胍、乙酸银为主。总体来看,鲜品中醇类、酯类、酮类以及烃类都是其主要风味物质。
通过对比分析,其中热风干燥(电子版增强附表2),微波干燥(电子版增强附表3)相较于鲜品(电子版增强附表4)和真空冷冻干燥胺类物质较多,其中热风干燥中有3-羟基-a-[(甲胺基)甲基]-苯甲醇、11-溴十一胺、2-十一胺、N-甲基辛胺、5-甲基-2-庚胺、N,N′-二甲基乙二胺,而在微波干燥中a-甲基-苯甲酰胺、二乙烯三胺、1-金刚烷乙胺、N-甲基-2,2-二氨基二乙胺、2-氯-2,2-二氟乙酰胺、1,3-二甲基丁胺、(R)-N-甲基-3-(2-甲基苯氧基)苯丙胺、丙酰胺,2-氨基-N-(3,4,4a,5,6,7-六氢-5,6,8-三羟基-3-甲基-1-氧代-1H-2-苯并吡喃-4-y、N-甲基-1-十六胺、N-(2-甲氧基乙基)甲基胺,除以上罗列出的成分不同外,2种干燥的胺类成分含量大致相同,2种干燥方式与鲜品和冷冻干燥对比又产生了许多新的差异胺类物质,说明温度可能是影响红托竹荪中胺类物质的一个因素。
酯类是红托竹荪香气的主要成分之一,鲜品相较于冷冻干燥酯类相对含量较高,然而通过电子鼻检测冷冻干燥中酯类物质含量比鲜品高,微波干燥、热风干燥对比鲜品有着同样的特点。可以看出,真空冷冻干燥、微波干燥和热风干燥3种干燥方式对鲜品酯类物质有一定的影响,其中冷冻干燥影响最小,但是,3种方式均可以突出酯类香气物质[21]。
醇类也是红托竹荪香气的主要成分之一,鲜品中醇类最多但是相较于冷冻干燥含量较低,香气要淡一些。3种干燥方式对醇类物质都有一定的损失,微波和烘箱相较于冷冻干燥醇类物质少,含量低。电子鼻的检测结果也印证了冷冻干燥的醇类物质比其他3种中的浓度高。这可能是由于微波干燥及热风干燥都是通过加热干燥的方式,因此对醇的破坏较大[22],此外,醇是水溶性物质所以在鲜品当中香气较淡,没有冷冻干燥后的香味浓。冷冻干燥醇类虽然有损失但是含量相较于微波干燥和热风干燥多[23]。
3 结论与讨论
通过研究真空冷冻干燥、微波干燥及热风干燥等3种干制方式对红托竹荪感官品质的影响。结果表明,不同的干制方式在一定程度上改变了红托竹荪干品的感官品质,其中真空冷冻干燥方式在维持原有红托竹荪鲜品的色差、质地以及香气方面效果最好,从而能够更好地提高红托竹荪干品的商品价值。此外,热风干燥使含硫化合物种类和数量增加,对红托竹荪风味的改良和增香也起到一定的作用,以至于能够更好地促使红托竹荪干品特殊风味物质的形成。因此,在红托竹荪干制方法的选择上可以适当选择热风干制和真空冷冻干制方法的结合,这种联合干制的方法值得进一步的研究。
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