劉素穩(wěn)，常學(xué)東，趙希艷，王振

（河北科技師范學(xué)院食品科技學(xué)院，河北昌黎 066600）

雙孢菇（Agaricus bisporus）具有食用、保健功效。其菌肉肥嫩，味道鮮美，營養(yǎng)豐富，既是一種高檔的菌類蔬菜，又是一種有保健作用的營養(yǎng)食品[1]。享有“保健食品”和“素中之王”美稱。深受市場，尤其是國際市場的青睞。

果蔬脆片是近年來開發(fā)的一種果蔬加工的新形式。目前果蔬脆片的加工多采用真空油炸的方法，油炸不僅要耗費大量的食用油，而且脆片含油量高達(dá)20%以上，長期食用會給人們的健康帶來問題，同時油炸處理會造成油脂的酸敗，貨架期短。微波是食品加工的一種重要手段，物料在微波加熱過程存在膨化效應(yīng)，能產(chǎn)生巨大的膨壓使果蔬物料組織膨脹，形成多孔的海綿狀果蔬脆片，同時還具有殺菌、利于保持食品營養(yǎng)素及色香味、省時節(jié)能等特點[2-3]。前人對果蔬微波膨化方面做了一些研究，如韓清華[4]對膨化蘋果脆片進(jìn)行了研究。畢金峰等[5-8]對菠蘿、哈密瓜，柑橘，馬鈴薯等進(jìn)行了變溫壓差膨化干燥工藝優(yōu)化，胡曉浩[9]對荸薺片進(jìn)行了微波膨化。Sullivan[10-11]確定了馬鈴薯和胡蘿卜的膨化干燥最佳生產(chǎn)工藝。

目前尚未發(fā)現(xiàn)對雙孢菇進(jìn)行微波膨化方面的的系統(tǒng)研究。本試驗主要運用微波干燥技術(shù)對雙孢菇的膨化工藝進(jìn)行試驗，通過研究發(fā)現(xiàn)微波膨化結(jié)果的各種指標(biāo)對工藝的參數(shù)優(yōu)化要求有差別，針對此問題，應(yīng)用模糊綜合評判法對雙孢菇微波膨化結(jié)果的各種指標(biāo)進(jìn)行多目標(biāo)綜合優(yōu)化，得到同時兼顧膨化的各種指標(biāo)較優(yōu)的工藝參數(shù)[12－15]。從而為生產(chǎn)出高品質(zhì)的雙孢菇的膨化脆片提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料

雙孢菇：購于農(nóng)貿(mào)市場，要求新鮮、完整、結(jié)構(gòu)緊湊，無損傷，無腐爛，成熟度和大小均勻，鮮菇含水率為（93.23±2）%。

1.2 儀器

WLD07S－11型微波設(shè)備：南京三樂微波技術(shù)發(fā)展有限公司；101－1－BS電熱鼓風(fēng)干燥箱：2400 W：上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠；PB3002－N電子天平：上海梅特勒公司；FA－200切片機(jī)：廣東省南海市德豐電子設(shè)備廠；食品物性分析儀：美國FTC，TMS－PRO。

1.3 方法

工藝流程：雙孢菇→清洗→切片→護(hù)色→預(yù)處理→微波干燥膨化。

用清水沖洗蘑菇表面，去除泥沙及雜質(zhì)，去掉菌柄，切成厚度4 mm～12 mm的薄片。因新鮮雙孢菇片在空氣中放置極易發(fā)生褐變，需進(jìn)行護(hù)色處理。護(hù)色液由質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.3%檸檬酸、0.5%亞硫酸氫鈉、0.5%氯化鈣、0.2%食鹽配置成，浸泡時間為2 h[16]。取出，沖洗干凈。將瀝干的雙孢菇片放入烘箱，溫度保持在40℃～80℃干燥2 h～4 h后取出，于密閉容器中放置12 h，均水處理使雙孢菇片的水分均勻一致。將處理后的雙孢菇片進(jìn)行微波干燥膨化，膨化終點時雙孢菇片含水率小于10%。測試在不同微波功率、物料厚度和初始含水率的條件下，雙孢菇片的膨化指標(biāo)。

1.4 測定方法

1.4.1 膨化度的測定

膨化度反映了雙孢菇片的膨化效果，測定雙孢菇片膨化前的體積和干燥膨化到含水率小于10%的體積，雙孢菇片體積測定采用細(xì)沙排除法，以細(xì)沙為置換介質(zhì)，粒度大小控制在0.3 mm～0.6 mm范圍內(nèi)[17]。

式中：V1為細(xì)沙加物料體積；V2為細(xì)沙體積。

式中：Va為膨化后體積；Vb為膨化前體積。

1.4.2物性的測定

質(zhì)構(gòu)測定參數(shù)：采用TPA模式測定膨化后產(chǎn)品的硬度、脆度和咀嚼性（適口性），采用直徑2 mm的圓柱形平底探頭，測定速度2 mm/s，壓縮60%，2次壓縮間隔2 s，觸發(fā)力0.5 N。質(zhì)構(gòu)參數(shù)及定義見表1。

表1 質(zhì)構(gòu)分析參數(shù)及定義Table 1 Parameters and definition of texture analysis

1.4.3 雙孢菇片感官評定

按照感官評定標(biāo)準(zhǔn)（詳見表2）進(jìn)行打分，采用排序檢驗法。

表2 膨化雙孢菇片感官評定標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Graded standard of sense quality for Agaricus bisporus

1.4.4 多目標(biāo)綜合評判法

要同時得到較高品質(zhì)的雙孢菇脆片，不能只考慮一個指標(biāo)。所以通過模糊綜合評判法對雙孢菇微波膨化的膨化度、硬度、脆度、感官和咀嚼性等各指標(biāo)進(jìn)行多目標(biāo)綜合評判，尋找比較合理的膨化工藝參數(shù)組合。

1.4.5 雙孢菇微波膨化工藝優(yōu)化試驗

根據(jù)Box－Behnken中心組合試驗設(shè)計原理，綜合單因素試驗結(jié)果，選取影響雙孢菇片的主要因素，初始含水量（X1），切片厚度（X2），微波功率（X3）作為輸入變量，膨化度（Y1）、硬度（Y2）、脆度（Y3）、感官得分（Y4）、咀嚼度（Y5）為輸出指標(biāo)，以評價函數(shù) D 為響應(yīng)值，進(jìn)行3因素5水平響應(yīng)面分析試驗，優(yōu)化雙孢菇脆片的工藝條件。試驗設(shè)計見表3。

表3 響應(yīng)面分析因子及水平表Table 3 Factors and levels of response surface method（RSM）analysis

1.5 數(shù)據(jù)分析

所有試驗均進(jìn)行三次重復(fù)，數(shù)據(jù)分析用design expert 7.0進(jìn)行二次多項式回歸分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗方案及結(jié)果

應(yīng)用響應(yīng)面法進(jìn)行過程優(yōu)化，采用Box－Behnken中心組合試驗設(shè)計方案以 X1、X2、X3為自變量，Y1、Y2、Y3、Y4和Y5及模糊綜合評判結(jié)果D為響應(yīng)值，試驗方案及結(jié)果見表4。

表4 Box-Behnken試驗設(shè)計方案及結(jié)果Table 4 Design and results of Box-Behnken experiments

2.2 模糊綜合評判

2.2.1 建立評判對象集

U={u1，u2，…，un}，即為 Box－Behnken 中心組合試驗的20組試驗。

2.2.2 建立評判因素集

以雙孢菇微波膨化的膨化度、硬度、脆度、感官和咀嚼性等指標(biāo)為評判因素，建立評判因素集X={x1，x2，…，xn}={x1，x2，x3，x4，x5}，式中：x1為膨化度，x2為硬度，x3為脆度，x4為感官評分，x5為咀嚼性。

2.2.3 建立隸屬函數(shù)模型

2.2.3.1 特征指標(biāo)膨化度的隸屬函數(shù)

當(dāng)雙孢菇微波膨化的膨化度越大時，其產(chǎn)品品質(zhì)越好。結(jié)合表4，此時隸屬函數(shù)符合梯形分布下限型，構(gòu)造膨化度的隸屬函數(shù)如下：

2.2.3.2 特征指標(biāo)硬度的隸屬函數(shù)

當(dāng)雙孢菇微波膨化的硬度越小時，其產(chǎn)品品質(zhì)越好。結(jié)合表4，此時隸屬函數(shù)符合梯形分布上限型，構(gòu)造硬度的隸屬函數(shù)如下：

2.2.3.3 特征指標(biāo)脆度的隸屬函數(shù)

當(dāng)雙孢菇微波膨化的脆度越小時，其產(chǎn)品品質(zhì)越好。結(jié)合表4，此時隸屬函數(shù)符合梯形分布上限型，構(gòu)造脆度的隸屬函數(shù)如下：

2.2.3.4 特征指標(biāo)感官的隸屬函數(shù)

當(dāng)雙孢菇微波膨化的感官評分越大時，其產(chǎn)品品質(zhì)越好。結(jié)合表4，此時隸屬函數(shù)符合梯形分布下限型，構(gòu)造感官評分的隸屬函數(shù)如下：

2.2.3.5 特征指標(biāo)咀嚼性的隸屬函數(shù)

當(dāng)雙孢菇微波膨化的咀嚼性越小時，其產(chǎn)品品質(zhì)越好。結(jié)合表4，此時隸屬函數(shù)符合梯形分布上限型，構(gòu)造咀嚼性的隸屬函數(shù)如下：

2.2.4 建立權(quán)重集

為了進(jìn)行合理的評價,還必須對評價因素集合的各因素的各個水平賦以一個合理的權(quán)重因子（重要程度因子）。權(quán)重因子通過試驗結(jié)果來確定，根據(jù)德爾菲法（Delphi technique）[13－18]，并綜合考慮試驗指標(biāo)的重要程度，確定評判中的權(quán)重分配為：A={a1，a2，…，an}={a1，a2，a3，a4，a5}={0.23，0.18，0.18，0.23，0.18}。其中，

2.2.5 模糊評判的計算

分別將表4試驗結(jié)果帶入隸屬函數(shù)中得到評價矩陣，選取評價函數(shù)為

式中：D為模擬評判結(jié)果；aj為權(quán)重系數(shù)；j為權(quán)重編號，j=1，2，3，4，5；x 為評判因素；i=1，2，3，…，20。其結(jié)果見表4。

2.3 回歸方程及其參數(shù)分析

初始含水量X1、切片厚度X2、膨化功率X3為自變量，經(jīng)統(tǒng)計軟件分析，建立模糊綜合評判D的回歸模型，回歸方程為：

回歸分析與方差分析見表5，臨界值優(yōu)化見表6。

進(jìn)一步對回歸方程進(jìn)行分析，其系數(shù)顯著性結(jié)果見表5。

表5 回歸模型及方差分析Table 5 Regression model and Analysis of variance（ANOVA）

由表5可知，此模型的P＜0.01，響應(yīng)面回歸模型達(dá)到極顯著水平。相關(guān)系數(shù)R2=0.963 6，說明此方程在本試驗中有意義,模型能夠反應(yīng)響應(yīng)值變化，試驗誤差小，可以用此模型進(jìn)行分析和預(yù)測。各項數(shù)據(jù)分析表明該模型失擬不顯著，說明殘差由隨機(jī)誤差引起，因此該二次方程能夠較好地擬合真實的響應(yīng)面。由F檢驗可以得到因子貢獻(xiàn)率為：X3＞X1＞X2，即微波功率＞初始含水量＞切片厚度。

通過計算機(jī)模擬，臨界優(yōu)化結(jié)果為：膨化度208%，硬度2.74 N，脆度2.48 N，感官指標(biāo)9.4，咀嚼性0.5 mJ，其綜合評判指標(biāo)為0.989 4。各項指標(biāo)的回歸方程為：

相關(guān)系數(shù)R2=0.903 9，表明膨化度90.39%的數(shù)據(jù)可以用這個方程解釋。相關(guān)系數(shù)R2=0.932 5，表明硬度93.25%的數(shù)據(jù)可以用這個方程解釋。相關(guān)系數(shù)R2=0.952 0，表明脆度95.20%的數(shù)據(jù)可以用這個方程解釋。相關(guān)系數(shù)R2=0.935 8，表明感官93.58%的數(shù)據(jù)可以用這個方程解釋。相關(guān)系數(shù)R2=0.962 5，表明咀嚼性96.25%的數(shù)據(jù)可以用這個方程解釋。因此該二次方程能夠較好的擬合真實的響應(yīng)面。

2.4 優(yōu)化工藝參數(shù)確定及驗證

為了進(jìn)一步確證計算機(jī)模擬得到最佳點的值，對所得的回歸方程取一階偏導(dǎo)等于零并整理換算成試驗條件：微波功率360 W切片厚度10 mm初始含水率36.63%。結(jié)合實際生產(chǎn)，如表6。

表6 D的臨界值優(yōu)化結(jié)果Table 6 Critical value optimization for D

取最佳反應(yīng)條件微波功率為，360 W、切片厚度10 mm、初始含水率36.6%，取3次驗證試驗平均值，測得膨化度206%，硬度2.72 N，脆度2.46 N，感官指標(biāo)9.5，咀嚼性0.56 mJ，與模擬計算機(jī)值基本接近，表明預(yù)測值和真實值之間有很好的擬合性，進(jìn)一步驗證了模型的可靠性。產(chǎn)品綜合品質(zhì)良好，達(dá)到了較為理想的效果，通過對指標(biāo)綜合評比優(yōu)化，達(dá)到了多目標(biāo)同時優(yōu)化的目的。

3 結(jié)論

1）應(yīng)用模糊綜合評判法對雙孢菇微波膨化工藝參數(shù)進(jìn)行多目標(biāo)綜合優(yōu)化，即同時兼顧膨化度（Y1）、硬度（Y2）、脆度（Y3）、感官得分（Y4）、咀嚼度（Y5）等指標(biāo)。并建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。

通過Box－Behnken中心組合響應(yīng)面設(shè)計，初始含水量（X1），切片厚度（X2），微波功率（X3）作為輸入變量，模糊評判結(jié)果D為綜合指標(biāo)，進(jìn)行3因素的回歸模型（P＜0.01）。比較分析了3個因素對雙孢菇膨化影響大小，依次為微波功率（X3）＞初始含水量（X1）＞切片厚度（X2）并對模型檢驗，證明該模型在本試驗條件下能反映雙孢菇膨化過程的內(nèi)部規(guī)律。

2）通過計算機(jī)模擬，結(jié)合實際生產(chǎn)情況得出雙孢菇脆片的最佳膨化工藝為，切片的厚度10 mm，微波功率360 W，初始含水量36.6%，此時膨化度206%，硬度2.72 N，脆度2.46 N，感官指標(biāo)9.5，咀嚼性0.56 mJ，重復(fù)性試驗結(jié)果較好。在最佳工藝下獲得的雙孢菇片色澤較好，表面平整；片薄質(zhì)松，入口即溶，口感細(xì)膩無雜質(zhì)，具有雙孢菇特有的濃香氣味。

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[1]趙行文.雙孢菇的營養(yǎng)價值及栽培技術(shù)[J].中國林副特產(chǎn),2006,(3)51－52

[2]彰化,梅婷,曉龍.微波加工白薯脆片的研究[J].食品科學(xué),1995,16(11):20－23

[3]李清明,譚興和,申雙貴,等.食品微波膨化技術(shù)研究進(jìn)展[J].包裝與食品機(jī)械,2003,21(4):13－19

[4]韓清華,李樹君,馬季威.微波真空干燥膨化蘋果脆片的研究[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報,2006,37(8):155－158

[5]畢金峰,方蕾,丁媛媛,等.菠蘿變溫壓差膨化干燥工藝優(yōu)化[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2009,25(10):334－339.

[6]畢金峰,魏益民,王杕,等.哈密瓜變溫壓差膨化干燥工藝優(yōu)化研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2008,24(2):232－237

[7]畢金峰.影響柑橘變溫壓差膨化干燥的因素研究[J].中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2008,13(5):40－47

[8]畢金峰.響應(yīng)面分析法優(yōu)化馬鈴薯變溫壓差膨化干燥工藝研究[J].食品科學(xué),2007,28(11):236－240

[9]胡曉浩,荸薺片熱風(fēng)及微波膨化干燥加工工藝的研究[D].合肥工業(yè)大學(xué)碩士論文,2007:6

[10]Sullivan J F,Konstance R P,Dellamonica E S,et al.Carrot dehydration－optimization process studies on the explosion－puffing process[J].Journal of Food Science,1981,46:1537－1542

[11]Sullivan J F,Konstance R P,Aceto N C,et al.Continuous explosion of potatoes[J].Food Sci,1977,42:1462

[12]李楊,江連洲,張兆國,等.模糊評判優(yōu)化水酶法提取膨化大豆油脂和蛋白[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2010,26(2):375－380

[13]彭幫柱,岳田利,袁亞宏,等.基于模糊綜合評判的蘋果酒酵母優(yōu)選技術(shù)研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2005,21(12):163－166

[14]謝守勇,宋亞杰,陳翀.金蓮花生長發(fā)育需水模糊評判模型研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2008,24(1):64－67

[15]戴天紅,曹崇文.谷物干燥研究中的模糊數(shù)學(xué)方法[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,1996,12(3):46－51

[16]何俊萍,李建中,苑社強(qiáng),雙孢菇加工前變色反應(yīng)及其色澤控制[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2002,25(3):54－56

[17]Sham P W Y,Scaman C H,Durance T D.Texture of vacuum microwave dehydrated apple chips as affected by calcium pretreatment,vacuum level,and apple variety[J].Journal of Food Science,2001,66(9):1 341－1 347

[18]Williams P L,Webb C.The Delphi technique:a methodological discussion[J].Journal of a dvanced n ursing,1994,19:180－186