不同热风干燥技术对羊肚菌品质的影响

羊肚菌(Morchella spp.)隶属子囊菌门Ascomycota、盘菌纲Pezizomycetes、盘菌目Pezizales、羊肚菌科Morchellaceae[1],是世界上最珍贵的食用菌之一[2],因其鲜美的口感和丰富的营养价值而备受关注[3-5],市场需求也不断增加[6]。但其鲜品含水量高,代谢旺盛,容易受到污染和损坏[7],为其贮存和运输带来诸多不便。目前已有的保存技术有干燥保存、冷冻保存、真空包装、气调保鲜、辐照保鲜、生物保鲜等[8-10],但受制作成本、操作难度以及保存时间等限制,热风干燥仍为实际生产应用中的主要技术,市场上干品占据在90%以上份额[11]。

干燥过程中羊肚菌的品质会受到温度、湿度、干燥时间等多种因素的影响[12-14],热风干燥技术的研究显得尤为重要[15]。顾可飞等[16]对羊肚菌烘干前后营养成分和风味物质进行了对比,发现烘干对羊肚菌基本营养价值影响不大,但烘干前后风味各具特色。卢营蓬等[17]研究了变温烘干对羊肚菌品质的影响,发现设置间歇干燥时间,能同时得到较好的干品品质,达到干燥品质、干燥时间和能耗的平衡,提高羊肚菌干燥的经济性。李果等[18]研究发现,羊肚菌在不同水分含量阶段的烘干温度对其饱满度、色泽方面的影响较大。笔者通过调研发现,甘肃省羊肚菌干燥方法多样,干品商品性差异大,干燥方法均由实际经验值获取、缺乏科学的理论依据和支撑。

为了规范我省羊肚菌干燥技术,提升干品商品性,促进种植户增收,本研究查阅相关研究报道,综合考量实际生产中的干燥技术,扬长避短,设置不同烘干流程,以期筛选出优异的热风干燥技术指导生产。

1 材料与方法

1.1 实验材料

样品:采用大小均一,菇形饱满的新鲜羊肚菌(Morchella sextelate)子实体,购置于甘肃省甘南藏族自治州舟曲县。

1.2 仪器与设备

Master-D实验室超纯水仪,上海和泰仪器有限公司;DHG-9123A电热恒温鼓风干燥箱,上海精宏实验设备有限公司;BT-125D电子天平,北京赛多利斯科学仪器有限公司;HWS28型电热恒温水浴锅,上海一恒科技有限公司;CR-400色差仪,日本KNOICA MINOLTA公司;CT3质构仪,美国BROOKFIELD公司;PEN3 电子鼻系统,德国AIRSENSE公司。

1.3 实验方法

本试验设6个处理,分别为处理A、处理B、处理C、处理D、处理E、处理F,其分段式干燥温度、干燥时间见表1。每处理取30份样品逐个平铺于烘干架中,烘干架设置上中下3层,层间距10 cm,于干燥箱中烘干至恒重,水分含量低于12%,参照GB 7096—2014《食品安全国家标准食用菌及其制品》,干燥后的子实体与处理编号一一对应,其中鲜品编号为X。

1.3.2.1 含水率测定

每处理随机选取30个样品,称取其质量后采用不同方法干燥,干燥过程中每隔0.5 h称重1次、直至干燥流程结束,按照公式(1)计算含水率:

式中:MR,含水率,%;Mt,羊肚菌干燥t h后的质量,g;Mi,羊肚菌干燥前质量,g;Me,羊肚菌干燥至恒重的质量,g。

1.3.2.2 收缩率测定

每处理随机选取30个样品,用游标卡尺分别测量不同处理子实体干燥前后的菌盖长度、菌盖宽度,按照公式(2)计算收缩率:

式中:S,收缩率;d0、d1,羊肚菌菌盖干燥前后的长度或宽度。

1.3.2.3 色泽测定

每处理随机选取30个样品,采用色差仪测定不同处理子实体干燥前后的菌盖中部L*、a*、b*值,以鲜样为色差测定的标准物,按照公式(3)计算色差值:

式中:ΔE,色差值;L*,明暗指数;a*,红绿指数;b*,黄蓝指数。

1.3.2.4 复水比与复水速率

经不同干燥方法处理后的30份羊肚菌干品,置于40 ℃的去离子水中复水,每隔20 min将其取出并沥干称重,按照公式(4)计算复水比:

式中:RR,复水比,g/g;mt,羊肚菌复水t min后质量,g;m1,羊肚菌复水前质量,g。

复水速率的计算如公式(5)所示:

式中:VR,复水速率,g/(g/min);nt+1,t+1时刻羊肚菌的质量,g;nt,t时刻的羊肚菌的质量,g;20,t+1时刻和t时刻的时间间隔,min。

1.3.2.5 复水后羊肚菌的质构特性

每处理随机选取30个样品,利用质构仪压缩试验测定不同处理子实体干燥前后TPA质构特性,具体采用直径6 mm 圆形探头测定,测试参数设定为:触发力0.07 N;测试速度0.5 mm/s;距离15 mm,循环次数2次。

1.3.2.6 电子鼻检测

分别精确称取复水后的各处理组羊肚菌样品1 g,置于20 mL顶空瓶内。将样品瓶放入磁力搅拌器中,于50 ℃水浴条件下进行旋转搅拌,持续5 min。搅拌完成后,将样品瓶取出,放置于室温环境中平衡15 min,随后将进样针头插入密封顶空瓶进行检测。电子鼻测定参数设定如下:检测环境温度为25 ℃;传感器自动清洗时长为120 s,归零持续时间为10 s;样品准备阶段时长为8 s;单次样品测定时间为240 s;测定时间间隔为1 s;进样流量设置为400 mL/min。每个样品平行测定3次。PEN3型电子鼻各传感器的响应物质及检测范围见表2。

1.4 数据处理

采用SPSS Statistics 23和 Origin 2022对数据进行统计学分析和试验结果绘图。利用Winmuster分析软件对电子鼻数据进行分析及绘图。使用隶属函数法进行综合评价,隶属函数值计算方法如公式(6)、公式(7)所示:

式中:X,羊肚菌某一指标的测定值;Xmax 和Xmin,所有参试材料中该指标的最大值与最小值。若某一指标与羊肚菌干燥品质呈正相关,则公式为公式(6),若某一指标与羊肚菌干燥品质呈负相关,则公式为公式(7),以各指标的平均隶属值作为综合评价值。

2 结果与分析

2.1 热风干燥特性

2.1.1 不同干燥处理羊肚菌干燥时间

不同热风干燥方法对羊肚菌含水率动态影响如图1所示,干燥速率B处理>F处理>D处理>C处理>E处理>A处理,A处理起始干燥温度低,为35 ℃,羊肚菌干燥速度最慢,干燥时间相较B处理长2.5 h;D处理相较C处理末端干燥温度高10 ℃,整体干燥时间快0.5 h,表明干燥温度是影响干燥过程的主要因素之一。E处理干燥时间也较C处理长0.5 h,可见间歇处理会使羊肚菌子实体表面水分散失减缓,延长干燥时间。

2.1.2 不同干燥处理羊肚菌收缩率

羊肚菌的菌盖是其食用价值与经济价值的核心所在,羊肚菌采摘时,主要针对菌盖进行采收。不同热风干燥方法对羊肚菌菌盖收缩率的影响如图2所示。F处理菌盖长度、菌盖宽度收缩率最小,分别为15.8%、31.8%;其次为E处理和A处理。B处理的菌盖长收缩率最大,C处理菌盖宽收缩率最大,分别为28.3%、44.1%。

2.2 复水特性

2.2.1 不同干燥处理羊肚菌复水比

不同干燥方法下的羊肚菌干品复水曲线如图3所示。复水比反映了干制品复水后的吸水程度,是食用菌的重要品质指标。良好的复水比能让食用菌干制品在复水后恢复原有的形状和色泽。如果复水比不足,食用菌可能会出现干瘪、皱缩的情况,影响其商品价值。各处理组的复水比在80 min后复水比趋于平稳,B处理羊肚菌复水比最高,A处理次之,分别为5.16和4.62,明显优于其他处理组。可能因为B处理和A处理的初期干燥温度较为温和,避免了失水过程中对物料内部结构不可逆的破坏。

2.2.2 不同干燥处理羊肚菌复水速率

不同干燥处理的羊肚菌干品复水速率如图4所示。复水20 min时的羊肚菌的复水速率E处理>A处理>F处理>B处理>D处理>C处理,E处理羊肚菌在20 min时复水速率最高,各处理随着复水时间的延长,复水速率逐渐降低,F处理羊肚菌在60 min时复水率最先趋近于0,子实体的复水速度最快,80 min后各处理组羊肚菌复水率均趋于0,子实体的质量不再明显增加。

2.3 不同干燥处理对羊肚菌复水后色泽的影响

不同干燥方法下的羊肚菌复水后色度值如表3所示。亮度值(L*)方面,各处理组的亮度 L*值均有所降低,其中处理C、E、F处理的亮度降低较为明显,分别降低33.48%、38.17%、38.48%,且与新鲜羊肚菌相比差异显著(P<0.05),说明这些干燥方法可能导致羊肚菌产生美拉德反应,颜色加深[19],影响了其外观的明亮度。在红绿值(a*)方面,各干燥处理组的 a*值在(4.24±1.03)～(5.97±3.46)波动,且各处理组与新鲜羊肚菌之间无显著差异(P>0.05),这表明不同的干燥处理方法对羊肚菌的红绿色调影响较小,复水后羊肚菌的红绿色调基本保持稳定。在黄蓝值(b*)方面,经过干燥处理后,各处理组的 b*值均有所降低,其中处理C、E、F处理与与新鲜羊肚菌相比差异显著(P<0.05),说明这些干燥处理方法使羊肚菌的黄色调明显减弱,颜色更偏向蓝色或灰度方向。

色差值ΔE是衡量不同干燥处理组与新鲜羊肚菌之间颜色差异的综合指标。羊肚菌复水后的色差值ΔE顺序为A处理>B处理>C处理>F处理>E处理>D处理,A、B、C 处理的色差值ΔE与新鲜羊肚菌X无显著性差异(P>0.05),说明这几种干燥处理方法对羊肚菌的颜色影响相对较小,能够保证羊肚菌复水以后的外观色泽,有利于商品性的提升。

2.4 不同干燥处理对羊肚菌质构特性的影响

不同干燥方法下的羊肚菌复水后质构特性如表4所示。经不同干燥处理后羊肚菌硬度均显著降低(P<0.05),降幅在75.9%～86%。可能由于干燥使水分散失导致细胞结构发生收缩和塌陷,内部疏松多使得组织变得疏松,复水后硬度下降[20]。羊肚菌弹性受干燥处理影响较小,A、B、D处理与新鲜羊肚菌无显著性差异(P>0.05),可以更好地保留其弹性特征。经不同干燥处理后羊肚菌胶着性均显著降低(P<0.05),E处理下降最大,为81.9%,可能因为水分散失和成分改变致细胞黏附力及结构受损,抵抗变形能力减弱[21]。新鲜羊肚菌咀嚼性为(4.13±0.57) mJ,经不同干燥处理后下降约74.3%～83%,热风干燥在一定程度上能降解羊肚菌组织结构,使其内部纤维结构遇水变软,咀嚼性降低。

2.5 不同干燥处理下羊肚菌样品电子鼻分析

2.5.1 不同干燥处理羊肚菌电子鼻雷达

羊肚菌的风味是影响其品质和消费者接受度的重要因素[22]。挥发性风味物质是食用菌香味的主要组成物质,使食用菌具有特殊风味[23]。如图5所示,复水后,在W2W、W5S这2个传感器上,新鲜羊肚菌样品和各干燥处理有不同程度响应,在W1C、W3C、W6S、W5C、W1S、W1W、W2S、W3S这8个传感器上,新鲜羊肚菌样品和各干燥处理的样品的响应值差别较小。在不同的分段式干燥处理中,C处理和F处理的羊肚菌复水后与鲜样中的挥发性气味物质最为接近,其他处理在干燥后对芳香成分、有机硫化物、氮氧化物等挥发性气味物质损失较大。

2.5.2 不同干燥处理羊肚菌电子鼻主成分分析(principal component analysis,PCA)

由电子鼻对不同干燥处理羊肚菌气味的PCA(图6)可知,第一主成分(PC1)和第二主成分(PC2)的贡献率分别为95.36%、3.77%,累计贡献率能代表羊肚菌样品挥发性气味化合物的主要信息。新鲜羊肚菌样品与不同干燥处理的羊肚菌样品均无重叠,在 PC1维度上,差异显著,表明干燥处理后羊肚菌的风味物质发生了明显改变[23]。C和F处理在保留新鲜羊肚菌原有气味化合物方面效果更佳,相比其他干燥方法更具优势,而B处理则损失了更多风味物质。

2.6 不同干燥处理羊肚菌品质的综合评价

因不同干燥处理下的羊肚菌复水后对电子鼻W1C、W3C、W6S、W5C、W1S、W1W、W2S、W3S这8个传感器的响应值差异性不显著,为排除评价指标对综合评价值的影响,本研究对不同干燥处理羊肚菌的干燥时间、菌盖长收缩率、菌盖宽收缩率、复水比、复水时间、色差值、硬度、弹性、胶着性、咀嚼性、W2W、W5S共12项指标的隶属函数值计算。其中,干燥时间、菌盖长宽收缩率、复水时间、色差值用正隶属函数公式(6)计算;复水比、硬度、弹性、胶着性、咀嚼性、W2 W、W5S用反隶属函数公式(7)计算。通过对各指标的隶属函数值取算术平均,获得综合评价值。研究结果表明,综合评价值越高,表明该干燥方法对羊肚菌品质的保持效果越佳。根据实验结果(表5),不同干燥处理方法对羊肚菌品质的影响程度排序为:F(0.57)>B(0.56)>D(0.51)>A(0.40)>C(0.39)>E(0.26)。表明,F处理更适宜羊肚菌的干制加工。

3 结论与讨论

本试验利用6种分段式变温干燥方法对羊肚菌进行干燥,以羊肚菌干燥时间、收缩率、色泽、复水特性、质构特性、电子鼻检测为评价指标进行综合评价。干燥时间及复水比B处理最优;收缩率及复水速率F处理最优,复水后色泽方面A处理最优,复水后质构特性D处理最优,复水后风味物质保留方面C处理最优。复水比是干制羊肚菌的重要指标,其与干燥过程中的水分迁移速度和干燥后物料的孔隙结构密切相关。B处理复水比最高,可能由于其干燥过程中形成了多孔状的内部结构,可以更好地保留水分[24]。F处理组在收缩率、复水速率方面表现优异,这可能与F处理组采用的分段变温干燥技术有关,该处理前期能够更温和地去除水分,减少了水分迁移导致的细胞结构塌陷[25],有利于形态保持。色差分析显示,F处理组因其更好保留天然色素,减少干燥过程中的色素降解,所以白度值较高;A处理则因快速干燥过程中高温导致的氧化作用加剧,色泽偏暗,白度值明显下降。质构测试显示D处理在保持羊肚菌原有口感方面有优势,而F处理组可能由于其后期高温干燥过程对羊肚菌细胞壁和膜结构造成了破坏,影响了质构特性。电子鼻分析表明C处理组挥发性化合物与新鲜样品最为接近,这对于保持羊肚菌的烹饪价值至关重要[26]。

本研究利用隶属函数法对羊肚菌12个品质指标进行综合评价,结果表明F处理是羊肚菌干燥的最优方案,得益于其更好地保持细胞结构与风味,但需进一步优化提高其复水比和质构特性。未来研究可结合传统和新兴保鲜技术,利用传统技术的稳定性和成熟度和新兴技术的创新和效率,注重质量控制、能源效率和环境友好性,推动食用菌干制技术的发展。

[1] HIBBETT D S,BINDER M,BISCHOFF J F,et al.A higher-level phylogenetic classification of the fungi[J].Mycological Research,2007,111(5):509-547.

[2] SAMBYAL K,SINGH R V.A comprehensive review on Morchella importuna:Cultivation aspects,phytochemistry,and other significant applications[J].Folia Microbiologica,2021,66(2):147-157.

[3] TIETEL Z,MASAPHY S.True morels (Morchella)-nutritional and phytochemical composition,health benefits and flavor:A review[J].Critical Reviews in Food Science and Nutrition,2018,58(11):1888-1901.

[4] WU H S,CHEN J,LI J L,et al.Recent advances on bioactive ingredients of Morchella esculenta[J].Applied Biochemistry and Biotechnology,2021,193(12):4197-4213.

[5] YUE Y H,HAO H B,WANG Q,et al.Comparative transcriptome profiles of the response of mycelia of the genus Morchella to temperature stress:An examination of potential resistance mechanisms[J].Journal of Fungi,2024,10(3):178.

[6] 贺立虎,李娟丽,王文光.羊肚菌研究与利用现状[J].陕西农业科学,2021,67(5):93-96.HE L H,LI J L,WANG W G.Current situation of research and utilization of Morchella esculenta in China[J].Shaanxi Journal of Agricultural Sciences,2021,67(5):93-96.

[7] GAO J,FANG D L,MUINDE KIMATU B,et al.Analysis of umami taste substances of morel mushroom (Morchella sextelata) hydrolysates derived from different enzymatic systems[J].Food Chemistry,2021,362:130192.

[8] MENG A L,GAO P,XU P,et al.Effects of gamma irradiation on the nutritional quality and physicochemical properties of Morchella angusticeps[J].Food Bioscience,2023,56:103214.

[9] LIU T H,WU X,LONG W W,et al.The effects of different postharvest drying temperatures on the volatile flavor components and non-volatile metabolites of Morchella sextelata[J].Horticulturae,2024,10(8):812.

[10] CAO Y P,WU L,XIA Q,et al.Novel post-harvest preservation techniques for edible fungi:A review[J].Foods,2024,13(10):1554.

[11] 曾小峰,高伦江,曾顺德,等.羊肚菌保鲜与加工研究进展[J].南方农业,2022,16(9):224-227.ZENG X F,GAO L J,ZENG S D,et al.Research progress in the preservation and processing of Morel mushroom[J].South China Agriculture,2022,16(9):224-227.

[12] 田义明,徐纯,杨桥,等.干燥方式对食用菌中二氧化硫含量的影响及内源性转化因素初探[J].食品工业科技,2025,46(5):248-254.TIAN Y M,XU C,YANG Q,et al.Effect of drying method on sulfur dioxide content in edible mushrooms and endogenous transformation factors[J].Science and Technology of Food Industry,2025,46(5):248-254.

[13] 翁小祥,奚小波,史扬杰,等.基于热风-太阳能-中短波红外的菌类多能干燥装备设计与试验[J].东北农业大学学报,2023,54(4):73-85.WENG X X,XI X B,SHI Y J,et al.Design and experiment of multi-energy drying equipment based on hot air,solar energy,medium and short wave infrared[J].Journal of Northeast Agricultural University,2023,54(4):73-85.

[14] 倪旭东,周化斌,杨海龙.食用菌干燥技术及其干制品的储藏研究进展[J].食品安全质量检测学报,2020,11(14):4685-4692.NI X D,ZHOU H B,YANG H L.Research progress on the drying technology of edible fungus and the storage of its dried products[J].Journal of Food Safety &Quality,2020,11(14):4685-4692.

[15] ZHANG Y,LI X B,LI X,et al.Effects of different drying methods on the product quality and key non-volatile compounds of Morchella sextelata[J].LWT,2025,223:117709.

[16] 顾可飞,周昌艳.烘干对羊肚菌营养成分影响[J].食品研究与开发,2019,40(6):47-51.GU K F,ZHOU C Y.Effects of drying on nutritional components of morel[J].Food Research and Development,2019,40(6):47-51.

[17] 卢营蓬,王春霞,易文裕,等.羊肚菌分段式变温热风干燥试验研究[J].中国农机化学报,2020,41(4):111-116.LU Y P,WANG C X,YI W Y,et al.Experimental study on hot-air drying of Morchella under stages-varying temperatures process[J].Journal of Chinese Agricultural Mechanization,2020,41(4):111-116.

[18] 李果,李承承,王小娟,等.羊肚菌烘干工艺技术流程探索[J].安徽农业科学,2020,48(14):181-183.LI G,LI C C,WANG X J,et al.Study on the drying technology process of Morehella esculenta (L.) Pers[J].Journal of Anhui Agricultural Sciences,2020,48(14):181-183.

[19] 葛冬冬,陈静,李海东,等.陈皮体外预处理对柑橘黄酮含量和感官指标的影响[J].饲料工业,2024,45(1):49-54.GE D D,CHEN J,LI H D,et al.Effects of in vitro pretreatment of tangerine peel on citrus flavone content and sensory indexes[J].Feed Industry,2024,45(1):49-54.

[20] 张艳珍,谢永康,王菲,等.不同干燥方式对羊肚菌品质特性的影响[J].农业工程学报,2024,40(6):111-119.ZHANG Y Z,XIE Y K,WANG F,et al.Effects of different drying methods on quality characteristics of Morchella esculenta[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering,2024,40(6):111-119.

[21] 张群,刘伟,袁洪燕.不同温度热风干燥对蓝莓果干品质的影响[J].湖南农业科学,2018(6):79-83.ZHANG Q,LIU W,YUAN H Y.Effects of hot-air-drying at different temperatures on blueberry quality[J].Hunan Agricultural Sciences,2018(6):79-83.

[22] 杨宁,张沙沙,周锫,等.兰茂牛肝菌酶解产物调味油美拉德反应增香工艺优化及电子鼻分析[J].食品工业科技,2024,45(5):177-186.YANG N,ZHANG S S,ZHOU P,et al.Optimization of Maillard reaction for flavor enhancement and electronic nose analysis of Lanmaoa asiatica enzymatic hydrolysate seasoning oil[J].Science and Technology of Food Industry,2024,45(5):177-186.

[23] 陈俊宇,凌建刚,杜丽慧,等.基于GC-IMS技术分析不同干燥方式花菇的挥发性风味成分差异[J].食品与机械,2024,40(6):43-52.CHEN J Y,LING J G,DU L H,et al.Differences in volatile components between different drying methods of Lentinus edoeds analyzed by GC-IMS[J].Food &Machinery,2024,40(6):43-52.

[24] 李倩钰,曹雪慧,禚秋辰,等.香菇复水过程中质地及风味变化[J].食品科学,2025,46(3):46-55.LI Q Y,CAO X H,ZHUO Q C,et al.Changes in texture and flavor of dehydrated shiitake mushroom during rehydration[J].Food Science,2025,46(3):46-55.

[25] KARAM M C,PETIT J,ZIMMER D,et al.Effects of drying and grinding in production of fruit and vegetable powders:A review[J].Journal of Food Engineering,2016,188:32-49.

[26] 刘宗博,李大婧,李德海,等.3种预处理方式对双孢菇干制品品质的影响[J].食品科学,2015,36(19):72-76.LIU Z B,LI D J,LI D H,et al.Effects of different pretreatments on the quality of dried Agaricus bisporus products[J].Food Science,2015,36(19):72-76.