王海鷗 高穎宇 陳守江 扶慶權(quán) 張 偉 王蓉蓉 華 春
(1. 南京曉莊學(xué)院食品科學(xué)學(xué)院,江蘇 南京 211171;2. 江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所,江蘇 南京 210014)
真空冷凍干燥生產(chǎn)食用菌粉狀食品,可最大程度上減少果蔬營養(yǎng)成分的損失,物料在低溫和低壓條件下干燥,避免了物料在干燥過程中的氧化變質(zhì)現(xiàn)象,從而使干制品的色、香、味、形和營養(yǎng)成分能得到最大限度的保留。杏鮑菇含有17種氨基酸,并且賴氨酸、精氨酸的含量很高,研究發(fā)現(xiàn)干制杏鮑菇中的蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)含量明顯高于人們生活中常食用的干制銀耳、黑木耳、香菇等,具有很高食用藥用價值[1-3]。由于杏鮑菇富含蛋白質(zhì)、纖維素等大分子物質(zhì),水溶液中這些成分在重力作用下易發(fā)生沉降,所以水溶后易出現(xiàn)析水分層、聚結(jié)和絮凝沉淀現(xiàn)象,致使產(chǎn)品感官品質(zhì)降低[4-6]。杏鮑菇通過深加工制成粉體,風(fēng)味物質(zhì)得以保存,口感細(xì)膩,不僅利于保藏及運輸,還可以用于人們?nèi)粘I钪械娘嬍?,其營養(yǎng)成分更加容易被人體吸收。如何提高杏鮑菇凍干粉水溶性相關(guān)品質(zhì),是其冷凍干燥加工亟待解決的問題。
增稠劑可以在粉體顆粒表面形成一層很薄的親水性薄膜,復(fù)水時親水性薄膜迅速吸水,從而增強(qiáng)了粉體的潤濕性和分散性,待粉完全復(fù)水后,含有親水性膠體的固體飲料黏度較高,可使其長時間放置不發(fā)生分層、沉淀等現(xiàn)象[7-9]。因此,探索不同種類增稠劑在杏鮑菇凍干粉上的應(yīng)用效果具有非常重要的現(xiàn)實意義。麥芽糊精、黃原膠、羧甲基纖維素鈉是食品工業(yè)中應(yīng)用較為廣泛的食品增稠劑,而目前未見有關(guān)不同增稠劑對杏鮑菇凍干粉影響的研究報道。本試驗在前人研究的基礎(chǔ)上,擬以新鮮杏鮑菇為原料,選取麥芽糊精、黃原膠、羧甲基纖維素鈉作為配料,采用單因素和正交試驗相結(jié)合,研究這3種增稠劑及其添加量對杏鮑菇凍干粉堆積密度、吸濕性、速溶性等品質(zhì)的影響,以期為杏鮑菇凍干粉加工技術(shù)創(chuàng)新和品質(zhì)提升提供參考。
新鮮杏鮑菇:購于南京蘇果超市;
麥芽糊精、黃原膠、羧甲基纖維素鈉(CMC-Na):食品級,市售;
氯化鈉:分析純,國藥集團(tuán)江蘇有限公司;
冷凍干燥機(jī):SCIENTZ-50F型,寧波新芝生物科技股份有限公司;
料理機(jī):JYL-C010型,九陽股份有限公司;
電子天平:XY2000-2C型,常州市幸運電子設(shè)備有限公司;
高剪切分散乳化機(jī):F6型,上海涵今儀器儀表有限公司;
電熱恒溫水浴鍋:HHS型,上海博迅實業(yè)有限公司;
搖擺式粉碎機(jī):HK-0413型,濟(jì)南旭眾機(jī)械設(shè)備有限公司;
高品質(zhì)電腦色差儀:3nh型,深圳市三恩時科技有限公司。
1.2.1 原料處理 挑選新鮮、硬挺、無機(jī)械損傷的杏鮑菇,表面去雜、清洗瀝干,切去頂部和底部,取中段為試驗材料,并按照斜切(與生長方向呈30~45 ℃,切成橢圓狀)方式切片,切片厚度約為3 mm,在沸水中燙漂1 min后立即取出,用自來水冷卻至室溫[10],便于打漿。
1.2.2 打漿 經(jīng)前期試驗摸索,杏鮑菇和蒸餾水按照質(zhì)量比的1∶1比例放入料理機(jī)中,打漿時間約為3 min,獲得均細(xì)料漿。
1.2.3 調(diào)配 取上述杏鮑菇原漿,分別加入不同量的麥芽糊精、黃原膠、羧甲基纖維素鈉3種增稠劑,增稠劑的添加量以漿料的質(zhì)量計算。
1.2.4 均質(zhì) 調(diào)配好的漿料在常溫下進(jìn)行均質(zhì),時間3 min,均質(zhì)2次。
1.2.5 預(yù)凍 提前開啟真空冷凍干燥機(jī)制冷機(jī)組,在冷阱溫度達(dá)到-40 ℃后。將上述均質(zhì)好的杏鮑菇漿料裝入料盤中,并同一批次送進(jìn)冷阱中,將測溫探頭插入料液中心測定物料溫度,密封后預(yù)凍4 h。
1.2.6 真空冷凍干燥 將預(yù)凍結(jié)后的杏鮑菇漿料從冷阱中迅速轉(zhuǎn)入真空冷凍干燥機(jī)工作倉,繼續(xù)進(jìn)行真空冷凍干燥。密閉后開啟真空泵,啟動加熱器進(jìn)入凍干過程,通過前期試驗摸索,加熱隔板采用漸進(jìn)式溫升程序,“溫度-時間”控制程序設(shè)定為:-30 ℃ -1 h,-20 ℃ -1 h,-10 ℃ -1 h,0 ℃ -1 h,10 ℃ -2 h,20 ℃ -2 h,30 ℃ -2 h,40 ℃ -2 h,50 ℃-至干燥終點,干燥倉壓力控制在50 Pa以下,經(jīng)前期多次杏鮑菇漿冷凍干燥試驗測定表明,在冷凍干燥后期當(dāng)物料溫度升至(35.0±0.5) ℃,實測物料濕基含水率在5%以下,因此監(jiān)測物料溫度達(dá)到(35.0±0.5) ℃就判斷冷凍干燥結(jié)束,此時解除真空狀態(tài)、出料,獲得真空凍干杏鮑菇漿塊狀樣品。
1.2.7 粉碎、篩分及包裝 將獲得的干料立即粉碎,篩分為粉狀,粉末過80目篩,取篩上物進(jìn)一步細(xì)磨后,再次過80目篩后進(jìn)行真空包裝,待測定指標(biāo)。
1.3.1 單因素試驗設(shè)計 在杏鮑菇漿料中加入不同濃度的添加劑,研究不同添加量對真空冷凍干燥杏鮑菇粉品質(zhì)的影響。每組處理樣品量100 mL,進(jìn)行3次平行試驗,選出較優(yōu)添加量進(jìn)行復(fù)配研究。
(1) 麥芽糊精質(zhì)量分?jǐn)?shù):改變麥芽糊精質(zhì)量分?jǐn)?shù)(0%,5%,10%,15%,20%,25%,30%),以堆積密度、吸濕性、溶解性為指標(biāo),確定麥芽糊精添加量較優(yōu)水平。
(2) 黃原膠質(zhì)量分?jǐn)?shù):改變黃原膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)(0.00%,0.05%,0.10%,0.15%,0.20%,0.25%,0.30%),以堆積密度、吸濕性、溶解性為指標(biāo),確定黃原膠添加量較優(yōu)水平。
(3) CMC-Na質(zhì)量分?jǐn)?shù):改變CMC-Na質(zhì)量分?jǐn)?shù)(0.0%,0.2%,0.4%,0.6%,0.8%,1.0%,1.2%),以堆積密度、吸濕性、溶解性為指標(biāo),確定CMC-Na添加量較優(yōu)水平。
1.3.2 正交試驗設(shè)計 在單因素的基礎(chǔ)上,對上述3個因素各選出3個較優(yōu)水平進(jìn)行L9(33)正交試驗,不考察交互作用,綜合研究杏鮑菇凍干粉的品質(zhì),以堆積密度、吸濕性、溶解性為指標(biāo)綜合考察分析,進(jìn)行3次平行試驗,確定最佳復(fù)合增稠劑配方。但各項指標(biāo)的分析結(jié)果以及因素水平對各項指標(biāo)的影響均各不相同。所以從各方面考慮,平衡兼顧各項指標(biāo)在判斷杏鮑菇凍干粉品質(zhì)中的重要性,以優(yōu)化篩選出使各項指標(biāo)都盡可能好的條件。在本試驗中,堆積密度指標(biāo)越大越好,吸濕性和速溶性都是越小越好,根據(jù)各指標(biāo)的重要程度對試驗結(jié)果進(jìn)行綜合評分,使用隸屬度來表示指標(biāo)的分?jǐn)?shù),隸屬度按式(1)計算:
(1)
式中:
R——指標(biāo)隸屬度;
X——指標(biāo)值;
Xmin——指標(biāo)最小值;
Xmax——指標(biāo)最大值。
指標(biāo)最大值的隸屬度為1,指標(biāo)最小值的隸屬度為0,0≤指標(biāo)隸屬度≤1。采用綜合加權(quán)評分法進(jìn)行分析??紤]到各個指標(biāo)的重要程度,堆積密度、吸濕性、速溶性指標(biāo)的權(quán)重比例分別為30%,35%,35%,采用綜合加權(quán)評分法進(jìn)行分析。加權(quán)綜合評分值=堆積密度隸屬度×30%+吸濕性隸屬度×35%+速溶性隸屬度×35%。
在實際工作過程中,相關(guān)黨員干部由于行政屬性和上下級領(lǐng)導(dǎo)關(guān)系,對于一些工作的開展存在一定的迫于無奈情形特別是針對垂直領(lǐng)導(dǎo)關(guān)系(如稅務(wù)系統(tǒng)、工商系統(tǒng)、食品藥品監(jiān)督管理系統(tǒng)、檢察系統(tǒng)、監(jiān)察系統(tǒng)等垂直領(lǐng)導(dǎo)關(guān)系部門)的公務(wù)員行政系統(tǒng)人員。如果過于苛求其違反政策規(guī)定來抵制違法的行為,可能對這些黨員干部提出了不現(xiàn)實的要求。因此需要結(jié)合實際情況,進(jìn)行具體問題具體分析,而不能簡單地一刀切處理。
1.4.1 堆積密度 取2.000 g杏鮑菇粉裝入10 mL量筒中,輕輕振蕩,待樣品的體積恒定,此時讀出量筒的刻度,即為杏鮑菇粉的體積[11],杏鮑菇質(zhì)量與體積的比即為堆積密度。平行測定3次。
1.4.2 吸濕性 稱取1 g杏鮑菇粉于已稱重的干玻璃平皿中,將玻璃平皿放置于底部盛有飽和NaCl溶液(環(huán)境相對濕度75.5%)的玻璃干燥器中,密封保存7 d[12]。平行測定3次,按式(2)計算吸濕性,取均值。
(2)
式中:
W——吸濕率%;
md——原干物質(zhì)吸收水分的重量,g;
m0——原干物質(zhì)質(zhì)量,g。
1.4.3 速溶性的測定 稱取5 g杏鮑菇粉,置于裝有100 mL 60 ℃蒸餾水的燒杯中,并用玻璃棒輕輕攪拌,測定杏鮑菇粉完全溶解所需的時間[13]。
所有試驗進(jìn)行3次重復(fù),所得數(shù)據(jù)采用SPSS 17.0統(tǒng)計分析軟件進(jìn)行描述性分析、顯著性分析及方差分析等,顯著水平為0.05,采用Duncan法進(jìn)行多重比較。結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示。
麥芽糊精對杏鮑菇凍干粉3個指標(biāo)影響的測試結(jié)果見表1。堆積密度是果蔬粉質(zhì)量的體現(xiàn),經(jīng)麥芽糊精處理的和未經(jīng)處理的堆積密度之間存在顯著差異(P<0.05)。未經(jīng)麥芽糊精處理樣品的堆積密度最低,僅為0.313 g/mL,而20%處理的樣品堆積密度最高,為0.523 g/mL。這可能是麥芽糊精均勻地分布于粉體內(nèi)部,使杏鮑菇粉末顆粒形成規(guī)則的微觀形態(tài),粉末的粒徑分布較均勻,使結(jié)構(gòu)更為緊密,堆積密度變大。而后隨著麥芽糊精添加量增大,堆積密度減小,可能是添加量過高導(dǎo)致黏度較高,使粉末聚集,顆粒變大。
表1麥芽糊精添加量對杏鮑菇凍干粉堆積密度、吸濕性、速溶性的影響?
Table 1 Effects of maltodextrin addition on the bulk density, hygroscopicity and instant solubility ofPleurotuseryngiipowder
麥芽糊精添加比例/%堆積密度/(g·mL-1)吸濕性/%速溶性/s00.313±0.007c23.67±0.64a113.50±1.10a50.411±0.009b18.83±0.46b100.50±0.79b100.449±0.008b17.83±0.31c88.00±1.10c150.483±0.008a14.50±0.42d75.00±1.30d200.523±0.007a15.50±0.50cd82.00±1.50cd250.500±0.010a16.67±0.64cd82.50±0.80cd300.480±0.007a18.25±0.60b89.00±1.40c
? 同列上標(biāo)字母不同表示差異顯著(P<0.05)。
加入麥芽糊精制得的杏鮑菇凍干粉的吸濕性均顯著降低,15%組的降低最明顯,說明在相對濕度為75.5%的環(huán)境下,加入麥芽糊精的杏鮑菇粉吸濕性比純杏鮑菇粉吸濕性小,且存在顯著性差異(P<0.05),未加入麥芽糊精的粉表面粗糙,多數(shù)呈現(xiàn)孔狀結(jié)構(gòu),更加容易吸收大量外界的水分,吸濕率較高;加入麥芽糊精使得粉體分散性提高,不易吸潮,利于杏鮑菇粉的保存。由此可初步推斷,麥芽糊精添加比例為15%的粉品質(zhì)最好,其次為20%,25%的。
顆粒的溶解性是測定粉體品質(zhì)的重要指標(biāo),不同處理下的產(chǎn)品溶解性比較見表2,可以看出隨著麥芽糊精添加量的增大,溶解時間先減小后部分呈較小程度的增大。在15%添加比例時,溶解時間最短,效果最好,為75.00 s。添加量為20%,25%時效果次之,分別為80.00,82.50 s,說明在此條件下溶解性提高。溶解時間最長的是0%處理組,可能是粉體結(jié)構(gòu)緊密,疏松度不夠,不易吸水溶解。這與麥芽糊精易溶于水,增加產(chǎn)品的溶解性能及能調(diào)整產(chǎn)品的組織結(jié)構(gòu)有關(guān)[7]。綜合麥芽糊精添加量對杏鮑菇凍干粉的影響,選擇添加15%,20%,25%進(jìn)行正交試驗。
黃原膠對杏鮑菇凍干粉3個指標(biāo)影響的測試結(jié)果見表2。經(jīng)黃原膠處理的和未經(jīng)處理的凍干粉堆積密度之間存在顯著差異(P<0.05)。其中0.05%處理組樣品的堆積密度最低,僅為0.244 g/mL,而0.00%處理組樣品的堆積密度最高,為0.314 g/mL。黃原膠的添加使得堆積密度減小,可能是黃原膠具有較高的黏度,使粉末聚集,顆粒變大,導(dǎo)致粉末堆積密度較??;黏度變大會增大粒子之間附著結(jié)塊的傾向,附著在一起的顆粒增大,而變得粗糙且間隙增大,增大了堆積的體積導(dǎo)致堆積密度較低。并且粉體空隙的大小與多少是引起粉體堆積體積差異的主要原因[14],空隙較大有利于親水基與水分子間的吸附溶解,這又導(dǎo)致了粉體分散性的不同[15]。
表2黃原膠添加量對杏鮑菇凍干粉堆積密度、吸濕性、速溶性的影響?
Table 2 Effects of xanthan gum addition on the bulk density, hygroscopicity and instant solubility ofPleurotuseryngiipowder
黃原膠添加比例/%堆積密度/(g·mL-1)吸濕性 /%速溶性/s0.000.314±0.003a25.44±0.45a113.50±1.10a0.050.244±0.004c12.00±0.29c50.02±0.73b0.100.259±0.002b12.89±0.20c56.86±1.20b0.150.265±0.003b11.22±0.32c61.33±1.05b0.200.251±0.004c16.00±0.57b68.37±1.27b0.250.270±0.004b11.50±0.19c55.00±0.89b0.300.266±0.005b11.89±0.26c48.33±0.95c
? 同列上標(biāo)字母不同表示差異顯著(P<0.05)。
杏鮑菇凍干粉即使密封包裝在貯藏過程中也會從空氣中吸收一定量水分,而引起粉體的潮解變質(zhì)。在75.5%的相對濕度環(huán)境下,加入黃原膠的杏鮑菇粉吸濕性比純杏鮑菇粉吸濕性小,存在顯著性差異(P<0.05)。且加入黃原膠制得的杏鮑菇凍干粉的吸濕性均顯著降低,其中0.15%的吸濕率最低,與0.00%對照相比降低得最為明顯。由此可初步推斷0.15%的粉品質(zhì)最好,其次為0.25%,0.30%,0.05%,0.10%,0.20%的。
黃原膠添加量的增加,使得溶解時間均比0.00%處理組小很多,且差異顯著(P<0.05)。在黃原膠添加量為0.30%時,溶解時間最短(48.33 s),溶解性最好。添加量為0.05%,0.25%的效果次之,分別為50.02,55.00 s,在此條件下溶解性提高。黃原膠具有良好的親水性和穩(wěn)定性,添加到杏鮑菇漿料中可以使杏鮑菇漿料中分子形成弱凝膠結(jié)構(gòu),并保持良好的持水能力。從單一增稠劑的不同添加使用量來看,為了同時確保杏鮑菇粉體的品質(zhì),黃原膠的添加量可選擇0.15%,0.25%,0.30%進(jìn)行正交試驗。
CMC-Na對杏鮑菇凍干粉3個指標(biāo)測試結(jié)果見表3。堆積密度隨著CMC-Na的增加,呈先增大后下降的趨勢。0.6% 與0.0%處理間存在顯著差異(P<0.05)。因CMC-Na優(yōu)良的流變特性及凝膠穩(wěn)定作用特性,可防止脫水收縮并提高膨松度,使粉體顆粒更為均勻,改善結(jié)構(gòu),另外容易控制水分。在CMC-Na的作用下杏鮑菇粉體表面會呈光滑球狀,顆粒均一,粒度小,杏鮑菇凍干粉體的堆積密度就會增大。堆積密度增大說明粉體在水中的分散性越好越均勻一致。
隨著CMC-Na添加量的增加,粉體的吸濕率呈先減小后增大的趨勢,但加入CMC-Na制得的杏鮑菇凍干粉的吸濕性均顯著降低,0.6%處理的降低最明顯,說明在相對濕度為75.5%的環(huán)境下,加入CMC-Na的杏鮑菇粉吸濕性比純杏鮑菇粉吸濕性小,且存在顯著性差異(P<0.05),未加入CMC-Na的粉體表面粗糙導(dǎo)致孔狀結(jié)構(gòu)較多,易吸收水分,使得吸濕率較大,加入CMC-Na利于杏鮑菇粉的保存。由此可初步推斷0.6%處理的粉品質(zhì)最好,其次為0.8%,1.0%的。CMC-Na能夠在粉體表面形成一層保護(hù)膜,對杏鮑菇凍干粉體形成包埋作用,從而阻擋了其與外界氣體等物質(zhì)的交換作用,延長了儲藏時間。
由CMC-Na分子結(jié)構(gòu)式可知,在分子鏈中大量的—OH、—COONa是親水性基團(tuán),所以CMC是高吸水性物質(zhì),具有很好的親水性,能吸水膨脹。杏鮑菇粉在水中易于分層、形成沉淀,CMC-Na可提高穩(wěn)定性。除0.0%對照處理組外,其他處理的溶解時間隨著CMC-Na添加量的增加而增加。在CMC-Na添加量為0.2%的時候,溶解時間最短,溶解性最好;添加量為0.4%及0.6%時效果其次。溶解時間最長的是1.2%處理組,可能是CMC-Na過量添加使得顆?;ハ囵じ浇Y(jié)塊的趨勢更大,水分子難以進(jìn)入使其溶解。綜合CMC-Na添加量對杏鮑菇凍干粉的影響,選擇添加0.6%,0.8%,1.0%進(jìn)行正交試驗。
在前期單因素的基礎(chǔ)上,對上述3個因素各選出3個較優(yōu)水平進(jìn)行正交試驗L9(33),不考察交互作用,以堆積密度、吸濕性、速溶性為指標(biāo),進(jìn)行3次平行試驗,確定最佳復(fù)合增稠劑配方。試驗按表4方法進(jìn)行,正交試驗方案、各項指標(biāo)結(jié)果見表5。
表3 CMC-Na添加量對杏鮑菇凍干粉堆積密度、吸濕性、速溶性的影響?
Table 3 Effects of CMC-Na addition on the bulk density, hygroscopicity and instant solubility ofPleurotuseryngiipowder
CMC-Na添加比例/%堆積密度/(g·mL-1)吸濕性 /%速溶性/s0.00.313±0.005b25.80±0.35a113.50±1.10c0.20.320±0.006b18.60±0.50b86.39±1.17d0.40.326±0.005b17.24±0.44b96.57±1.06d0.60.357±0.007a14.30±0.50c148.06±0.96b0.80.341±0.004a16.23±0.57b189.00±0.79a1.00.330±0.004b16.55±0.55b195.83±0.82a1.20.291±0.003b18.00±0.54b204.00±1.45a
? 同列上標(biāo)字母不同表示差異顯著(P<0.05)。
表4 試驗因素水平及其編碼表Table 4 Experimental factors and levels %
表5 不同增稠劑復(fù)配杏鮑菇凍干粉正交試驗設(shè)計及結(jié)果Table 5 The orthogonal design and results of vacuum freeze-drying Pleurotus eryngii powder with different thickeners
由表5可知,各因素對杏鮑菇凍干粉堆積密度、吸濕性、速溶性3個綜合指標(biāo)的影響程度依次為麥芽糊精>黃原膠>CMC-Na;正交優(yōu)化配方為麥芽糊精15%、黃原膠0.15%、CMC-Na 0.8%。
對正交設(shè)計綜合評分結(jié)果進(jìn)行方差分析,結(jié)果見表6。由表6可知,3種因素綜合評分方差分析的P值各不相同,表明3種因素對杏鮑菇凍干粉綜合指標(biāo)的影響程度各不相同,比較P值結(jié)果,麥芽糊精的濃度對杏鮑菇凍干粉的綜合指標(biāo)影響最為顯著(顯著水平為0.014),但黃原膠、CMC-Na的影響不顯著,與表5中的結(jié)論一致。
表6 綜合評分方差分析?Table 6 Variance analysis in comprehensive score
? P<0.05表示差異顯著,P>0.05表示差異不顯著。
在最優(yōu)條件下調(diào)配杏鮑菇凍干粉,測定指標(biāo)做驗證實驗,結(jié)果見表7。在最優(yōu)條件下,得到杏鮑菇凍干粉堆積密度為0.753 g/mL、吸濕性為11.40%、速溶性為41.02 s,與正交試驗表中的第1組試驗作對比,可知該方案最優(yōu)。
表7 增稠劑最佳組合驗證實驗Table 7 Validation testing for best combination of thickeners
本試驗采用單因素和正交試驗相結(jié)合,研究了麥芽糊精、黃原膠、羧甲基纖維素鈉3種增稠劑及其添加量對杏鮑菇凍干粉堆積密度、吸濕性、速溶性品質(zhì)的影響。研究表明,杏鮑菇凍干粉增稠劑的最佳組合為麥芽糊精15%、黃原膠0.15%、羧甲基纖維素鈉0.8%,可有效增強(qiáng)粉體的潤濕性和分散性,水溶液無分層、沉淀。
本試驗僅僅探究了3種常用增稠劑對杏鮑菇凍干粉品質(zhì)的影響,而增稠劑種類繁多,其他種類增稠劑的應(yīng)用效果還有待繼續(xù)探索,且各類增稠劑對杏鮑菇凍干粉品質(zhì)影響的物理和化學(xué)作用機(jī)制還有待深入研究,以期為該類產(chǎn)品的加工技術(shù)創(chuàng)新提供更多基礎(chǔ)理論支持。