超高压处理与热处理对杏鲍菇片性质的影响

王琦，张平平，陈三娜，欧可可，杨华

（1.天津市食品研究所有限公司，天津301609；2.天津市食品工业生产力促进中心，天津301609；3.天津农学院食品科学与生物工程学院天津300384；4.天津鸿滨禾盛农业技术开发有限公司，天津300000）

杏鲍菇（Pleurotus eryngii）别名刺芹侧耳，属于口蘑科，菇体雪白，肉质肥厚，质地脆嫩，具有“平菇王”、“干贝菇”、“草原上的牛肝菌”的美誉[1]。并且因其具有可被人接受的杏仁和鲍鱼的风味[2]，且具有降低血脂、胆固醇、增强免疫、抗癌等药用功效[3]，而成为一种很有发展前景的药食兼用的菌类。杏鲍菇是我国近些年来食用菌中的一个研究热点，主要集中在新品种的选育、栽培[4]，杏鲍菇的干制[5]、保鲜、营养成分的分析[6-7]，以及多糖的提取及功能特性[8-12]的研究上，但对于杏鲍菇即食产品的研究较少，加工方式主要为传统的热加工方式。超高压技术的研究始于一个世纪以前，Bert Hite 利用超高压技术分别对牛奶[13]和果蔬进行处理[14]，发现利用超高压技术可以延长食品的货架期[15]。超高压技术的加工特点明显，在食品行业的应用越来越广泛。相比于传统的加工技术，超高压处理的食品既能达到灭菌的效果，又能避免辐照、微波等加工方式的缺陷[16]，并且可以使加工产品更接近于食品原来的风味，具有爽脆、营养价值高、口感好等特点，可替代部分传统加工方式。与日、美、英、法等国家相比，我国对于超高压技术的研究起步较晚，已经面世的超高压产品较少，且利用超高压技术对杏鲍菇进行处理加工成即食产品的研究很少。

本文主要以杏鲍菇为原材料，利用低场核磁共振（low field nuclear magnetic resonance，LF-NMR）、差示扫描量热仪（differential scanning calorimeter，DSC）、电子鼻等技术对经过普通热炒与超高压（ultra high pressure，UHP）处理的杏鲍菇片的感官、质构、水分迁移等进行研究，分析不同处理对杏鲍菇片的影响，并研究经过不同处理后杏鲍菇片各项指标间是否具有相关性，为研究超高压低温熟化特性打下一定基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

杏鲍菇、食用盐、白砂糖、酱油、姜、蒜、八角：天津红旗农贸市场；鲁花5S 压榨花生油：天津人人乐超市；铝箔袋、复合塑料包装袋：市购；8.5%的生理盐水，营养琼脂，三氯甲烷，冰乙酸，石油醚，硫代硫酸钠，可溶性淀粉，无水乙醇，碘化钾。

1.2 仪器与设备

HPP.L 1-600MPa/3 型超高压设备：天津华泰森淼公司；TA XT Plus 型质构仪：英国Stable Micro System公司；CR-400 型色差仪：日本美能达公司；PQ001 型台式核磁共振分析仪：上海纽迈电子科技有限公司；200F3 差示扫描量热仪（DSC）：德国耐驰热分析仪；电子鼻（PEN3 AIRSENSE）：德国 Airsense 公司；FA4000精密电子天平：天津天马衡基仪器有限公司；C21-SDHC15X 电磁炉：苏泊尔公司；DZ1100 真空包装机：诸城市美川机械有限公司；Gsp-9160 MBE 隔水式恒温培养箱：上海博迅安业有限公司医疗设备厂；SW-CJ-1FD 超净工作台：苏州净化设备有限公司；KQ3200B 超声波清洗仪：上海右一仪器有限公司；DHG-9240A 型电热恒温鼓风干燥箱：上海精密试验设备有限公司。

1.3 方法

1.3.1 杏鲍菇片制作的工艺流程

操作要点：

杏鲍菇的挑选：挑选新鲜、色泽正常，无发黄、霉变、异味，无机械损伤、开伞、病虫害污染的杏鲍菇；

清洗：自来水清洗过后，用蒸馏水清洗；

预处理：清洗后，将杏鲍菇柄基部的杂质去掉，并使基部平整光滑；将菇体切成厚1 cm、宽3 cm 的片状，在含有0.3%柠檬酸和0.05%VC的护色液中浸泡30 min 进行护色；

调味：将护色后的杏鲍菇片按50 g/袋的标准进行装袋，并按5∶1 的比例加入浓缩调味汁，然后进行真空包装；

超高压处理：将真空包装后的杏鲍菇片在固定温度为常温、450 MPa 的压力下保压处理10 min，其中升压时间为90 s，泄压时间为15 s；

热炒：将预处理后的杏鲍菇片直接大火爆炒3min。

1.3.2 感官评价标准

从食品专业的老师和同学中选出对风味有较强辨别力和较高灵敏度的10 个人组成评判小组，在每次品尝前需漱口，对样品色泽、气味、滋味分别采用目测、鼻嗅、口尝的方式逐一进行。感官评定标准见表1。

表1 即食杏鲍菇片的感官评价标准Table 1 The standards in evaluating sense organ of Pleurotus eryngii

1.3.3 气味测定

取样品约2.5 g 置于25mL的顶空瓶中，加盖密封后于室温下平衡30 min，然后插入探针（不可与样品接触），用电子鼻自动进行样品挥发性成分的顶空采集，测试时间为60 s，Winmuster 软件每秒自动记录一次数据，样品准备时间为5 s，传感器归零时间为10 s，样品的进样流量为200 mL/min，清洗时间为120 s，每完成1 次检测后，都需要对系统进行清零和标准化，然后才可进行第2 次采样测定。每个样品做5 次平行试验。

1.3.4 色差测定

将冷藏在0 ℃冰箱中的样品取出，在室温下放置平衡2 h 后进行色差分析，每个样品测定8 次，去掉其中的最大值和最小值，然后取其平均值。采用CR400型色差仪对杏鲍菇切片进行L/A/B 的测定。光源D65，直径 3 mm。以鲜样（L=67.49，a=-2.36，b=3.76）为标准进行校准，其中L 表示的是黑白度，也就是亮度，其值主要取决于待测样品表面的反射率。L 值的范围是从0 到100，其值越大则表示所测定样品的亮度越大，颜色越白，也即样品的褐变度较低；A 表示是红绿色，A值的范围一般是从-128 到+128，值越大则表明样品越接近于红色，而值越小就越接近于绿色；B 值表示的是蓝黄色，B 值的范围也是在-128 到+128 之间，值越大就越接近于黄色，值越小就越接近于蓝色；ΔE 为总色差，表示被测样品与标准品之间的接近程度，|ΔE|越小，则表示被测样品的颜色与标准越接近。

1.3.5 质构测定

将冷藏在0 ℃冰箱中的样品取出，在室温下放置平衡2 h，采用英国Stable Micro System 公司的TA XT Plus 型质构仪对切成1 cm 厚的杏鲍菇片进行质构分析，每个处理取3 个平行，而每个样品测定4 次，剔除其中差异很大的曲线，取平均值。测定采用TPA 模式，加载P/2 探头，配置圆形平板底座，对杏鲍菇的横切面进行测试。测试条件为：探头下降速度即测试前的速度为2 mm/s；测试速度1 mm/s；探头返回速度即测后速度为5 mm/s；下压距离以压缩程度表示，为80%；设置两次压缩间的停留时间为5 s；触及力为5 g。由TPA模式获得硬度（hardness）、胶黏性（gumminess）、共聚性（cohesiveness）、弹性（springiness）、咀嚼性（chewiness）和回复性（resilience）共 6 个 TPA 参数。

1.3.6 LF-NMR 横向弛豫时间（T2）的测定

将在4 ℃冰箱中放置1 d 的样品，在室温下平衡2 h。取2.5 g 左右的样品切碎置于直径为15 mm 样品管的底部，用封口膜封口防止水分的蒸发散失，然后将样品管放入核磁分析仪的永久磁场中心位置的射频线圈的中心，利用硬脉冲自由感应衰减信号（free induced decay，FID）调节共振中心频率，然后进行多脉冲回波序列（carr-purcell-meiboom-gill，CPMG）的扫描试验，轮流采样，每个样品测试3 遍，在PQ-001 型核磁共振分析仪进行LF-NMR 自旋-自旋弛豫时间（T2）的测定。质子的共振频率是22 MHZ，磁体温度为32 ℃。T2的测定采用 CMGP 序列，所用的参数为：SF1（MHZ）=22，O1（KHZ）=961.8241，P90（μs）=13.5，P180（μs）=27.0，TD=440010，SW（KHZ）=200.000，D3（μs）=75，TR（ms）=4000，RG1 （db）=2.0，RG2=3，NS=4，τ （μs）=200.00，EchoCnt=5500，Pwak Radius=0，Pulse Seq：Hard pulse FID。最后通过核磁共振弛豫时间反演拟合软件得到T2图像。

1.3.7 DSC 测定

称取10 mg～15 mg 左右的样品，小心放入铝质坩埚，盖上坩埚盖后用压样机压盖密封，在氮气气氛的保护下，将试样皿放入200F3 差示扫描量热仪中，以空气为对照进行扫描测试。测试条件为：初始温度-10 ℃，平衡 2 min，从-10 ℃升温至 150 ℃，平衡 2 min 后结束程序，然后结束等待至温度平衡到20 ℃。

1.4 数据处理

试验数据主要采用 SPSS17.0、EXCEL、Origin 9.0数据处理软件进行处理。电子鼻测定结果由仪器自带软件进行处理分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理条件下感官评定

感官品质是食品评定中的一项重要的内容，它影响并反映消费者对于这种食品的喜好程度。不同处理条件对样品感官的影响见表2。

表2 不同处理条件对样品感官的影响Table 2 Sensory evaluation of Pleurotus eryngii at different processing

2.2 不同处理后电子鼻分析

食品的香气，是对食品进行评价的一个重要的指标。一般对于香气的评价是依靠有经验的专业人员来进行鉴别和判断的，但是这种以人为媒介的评断具有较强的主观性，容易因为嗅觉疲劳而影响判断结果。而HPLC、GC-MS、GC 等仪器分析虽然也用于模拟“嗅觉系统”，但是由于它测定时会对样品造成破坏[17]，因而很难代表整体。因此采用可以对人的嗅觉进行模拟的电子鼻，对不同处理后杏鲍菇片的气味进行感知、判断和分析，PEN3 主要有10 种不同传感器，10 种不同传感器的性能见表3。

表3 10 种不同传感器的性能Table 3 Details of 10 sensors for PEN3 protable electronic nose

从表2 可以看出，两种处理方式总的感官评分都在8 分以上，感官状态都较好。但是通过数据分析，发现二者感官差异还是显著的，并且传统热炒处理的杏鲍菇片比超高压处理的杏鲍菇片感官效果好。

电子鼻数据的处理主要是用仪器自带软件Winmuster 进行，分析方法主要是主成份分析法（principal component analysis，PCA）、线性判别分析法（linear discriminant analysis ，LDA）以及传感器区分贡献率法（Loadings）这3 种。10 个传感器对杏鲍菇片气味的响应图见图1，杏鲍菇片在不同处理后的LDA 分析见图2，杏鲍菇片香气的负载图见图3。

图1 10 个传感器对杏鲍菇片气味的响应图Fig.1 Response charts of ten sensors to the odor of Pleurotus eryngii slices

图2 杏鲍菇片在不同处理后的LDA 分析Fig.2 LDA analysis of odour of Pleurotus eryngii slices at different processing

图3 杏鲍菇片香气的负载图Fig.3 Loading analysis of odour of Pleurotus eryngii slices

无论是采用PCA 法还是采用LDA 法对超高压处理的杏鲍菇片、普通热炒处理的杏鲍菇片以及未经处理的杏鲍菇片进行分析，两种主要成分的总的贡献率都达到了90%以上，均大于85%。说明这两种主要成分能够很好的代替样品的主要特征。而在进行PCA 分析时，两种主要成分的贡献率达到99%以上，说明在分析的过程中没有遇到干扰成分[18]。通过PCA 分析发现，鲜样和普通热处理的杏鲍菇片可以很好的进行区分，它们之间的区分度达到了0.66；而超高压处理的杏鲍菇片与鲜切的杏鲍菇片以及普通热炒出来的杏鲍菇片的气味区分度并不大，分别为0.387、0.369，一方面说明超高压处理出来的杏鲍菇片与热炒出来的杏鲍菇片气味较接近，另一方面超高压处理与鲜样较低的区分度也说明了超高压技术的优点，可以很好的保持样品的固有气味。

由图3 可知，各传感器在模式识别中，其负载参数越接近于0，说明其贡献率越小，相反其负载相对参数越偏离0 点，其贡献率就越大。从图3 中可以清楚看到，2 号、8 号传感器偏离0 点最远，因此这两个传感器在此种模式下的贡献率是最大的，而2 号、8 号管分别是对氮氧化合物、醇类化合物敏感，其次是6 号传感器的贡献率也相对较大，其主要是对甲烷敏感。这与谷镇对杏鲍菇进行顶空固相微萃取结合气相色谱-等离子体质谱法等离子体质谱法的研究中杏鲍菇中的主要香气成分包括2-甲基-1-丁醇以及己酸苯甲醛的结果一致[19]，而造成传感器对氮氧化合物敏感的原因，可能是由于食用油或其它香料物质的使用。

2.3 色差仪测定不同处理后杏鲍菇片颜色的变化

不同处理后样品的色差见表4。

表4 不同处理后样品的色差Table 4 Color of sample at differert processing

从表4 可以看出，经过热炒和UHP 处理后，样品的L、A、B 值都有所上升，并且从整体来看，热炒处理杏鲍菇片的各个色差指标变化要高于UHP；从ΔE 来看，UHP 处理的杏鲍菇片的整体色泽要比热炒的杏鲍菇片的整体色泽更接近于鲜样。对这些数据进行统计分析可知，这两种处理方式都与鲜样有显著差异，而两种处理之间除了L 值差异不显著之外，A、B 值都呈现出显著的差异。造成这种现象的原因可能是，与测定所采用的反射模式有关，由于食用油的使用，导致样品表面亮度增加，降低了L 值的差异；而代表红绿的A、B 值在经过两种不同处理后，分别往红、蓝色方向偏移，并且热炒处理的偏移程度要大于UHP，这个可能是由于在炒的过程中发生了美拉德反应，以及在较高的温度下蛋白质的变性所产生的焦化现象[20]导致菇体的色泽加深。

2.4 质构仪测定不同处理后杏鲍菇片质地的变化

质构仪测定不同处理后杏鲍菇片质地的变化见表5。

表5 不同处理后质构的比较Table 5 Analysis textural date of sample at different processing

从表5 可以看出来，经过不同的处理之后，杏鲍菇片的质构与鲜样比较都有较为明显的变化。鲜杏鲍菇片具有硬度大，而弹性、共聚性、胶黏性、咀嚼性、回复力小的质地特点，而经过热炒和UHP 处理后的杏鲍菇片，硬度变小，共聚性、胶黏性、咀嚼性和回复力都大幅度增加。造成此种现象的原因一方面是由于热炒和UHP 处理能够脱除一部分水分，使原本松散的、具有较大空隙的样品的组织结构变得紧密，另一方面是由于蛋白质变性程度的不同（热炒处理的样品蛋白质变性更为完善），以及随着水分流失而流逝的部分可溶性蛋白，使样品成分有一定变化，而组织的质构与样品的成分有关[21]。

2.5 LF-NMR测定不同处理后杏鲍菇片中水分弛豫时间的变化

鲜样、热炒、UHP 处理杏鲍菇片横向弛豫时间T2变化的三维图见图4。

从图4 可以看出来，反演后得到杏鲍菇片的NMR谱图有4 个峰，代表杏鲍菇片中有4 中不同状态的组分水。不同处理后样品的4 种组分水的弛豫时间见表6。弛豫时间 T2范围分别为：T21（0.5 ms～1.3 ms），T22（2.6 ms～17 ms），T23（49 ms～152ms），T24（174 ms～404 ms）。根据它们弛豫时间的长短，可以把它们分别看作：结合水，中度结合水，不易流动水以及自由水。

图4 鲜样、热炒、UHP 处理杏鲍菇片横向弛豫时间T2变化的三维图Fig.4 Three-dimensional plot of transverse T2of Pleurotus eryngii slices at different processing

表6 不同处理下杏鲍菇片LF-NMR 弛豫时间的变化Table 6 T2relaxation time of water molecular from Pleurotus eryngii slices at different processing

从表6 可以看出来，经过不同的处理之后，样品中的水分的结合程度有不同的变化。与鲜样比较除了T21结合水的弛豫时间是往慢弛豫时间方向移动外，另外3 种状态的水的弛豫时间都是向快弛豫时间移动。说明经过热炒和UHP 处理后，结合水的弛豫速度下降，弛豫时间增加，即结合度下降，自由度增强；而中度结合水、不易流动水以及自由水的弛豫速度增加，弛豫时间减少，即此3 种状态的水的结合度增加，自由度降低。表7 为不同处理后各样品中不同状态水的峰面积百分比。

表7 不同处理下杏鲍菇片LF-NMR 弛豫峰面积的变化Table 7 Changes of T2peak area fraction of water from Pleurotus eryngii slices at different treatment

弛豫峰面积的百分比可以用来估算氢质子的相对含量，从而反应各状态水的相对含量[22]，也可以用来反映经过不同处理后各状态水含量的变化。通过表7可以看出，经过不同处理后，各状态水的峰面积均有所变化，最明显的是T23、T24的峰面积的变化，即不易流动水含量下降，自由水含量增加。造成此种现象，是由于经过不同的加工处理后，细胞膜遭到破坏，以及菇体中蛋白质的变性及结构的变化，导致与蛋白质结合的不易流动水游离变成自由水，从而使自由水含量的增加。而从整体水分所占比例来说，经过热炒和UHP 处理的样品的水分峰面积都要低于鲜样的水分峰面积，是由于在处理过程中分别经历了水分的蒸发以及水分的外渗，导致菇体中的水分整体的含量下降。

2.6 不同处理的杏鲍菇片的蛋白质的DSC-温度变性曲线的变化

DSC 是一种使用非常方便，精确度比较高的仪器，可反映出很多信息，例如在蛋白分子变性过程中分子间作用、溶剂条件等的影响。在蛋白质的DSC 图谱中，温度和变性温度（Td）、变性焓（△H）分别以图谱中最高峰和峰面积表示。峰高用于表示蛋白的热稳定性，而峰面积可间接反映蛋白质的亲、疏水性，蛋白分子聚集程度。DSC 图谱中峰的宽窄亦可反应此种蛋白变性是否是协同关系，若峰是位于在一个较小的范围内，说明此种蛋白变性协同性较好[23]。对经过不同处理的杏鲍菇片进行DSC 测试，结果如图5 所示。

图5 不同处理方法的杏鲍菇片DSC-温度曲线Fig.5 DSC-temperature curve of Pleurotus eryngii at different processing

通过DSC 测试得到杏鲍菇蛋白的变性温度分别为鲜样为120.6 ℃，热炒处理为120.0 ℃，而UHP 处理为123.7 ℃。出现这么高的变性温度，可能与测试时所采用的升温速率以及菇体所含有的水分有关[24]。从图5 可以看出，鲜样和UHP 的峰面积较大，峰面积表示了蛋白变性所需要吸收的热量，所以相对热炒的杏鲍菇片来说，由UHP 处理所引起的蛋白变性量较少，并且经过高压处理后蛋白的亲水性增加，这也与低场核磁测定结果中结合水含量上升相吻合；而UHP 处理的峰面积大于鲜样的峰面积，其原因可能在于，经过UHP 处理后，只是破坏了蛋白质的高级结构，而使一些活性基团暴露出来并聚集形成新的聚集体，而这些新的聚集体的形成就需要吸收更多的热量[25]，从而导致UHP 处理后的峰面积要大于鲜样的峰面积。而峰形的宽窄表示了蛋白变性的协同性，从图中可以看出来，相较于鲜样说来，经过热炒和UHP 处理的样品的峰形相对较窄，也即说明处理后的杏鲍菇片的蛋白质具有较好的变性协同性。

3 结论

通过低场核磁、DSC、电子鼻等技术对经过普通热炒与超高压处理的杏鲍菇片的感官、质构、水分迁移等进行研究，分析两种处理对杏鲍菇片性质的影响，经过超高压处理的杏鲍菇片的总体感官评分要稍低于热炒处理的杏鲍菇片，主要是在气味、质地、滋味方面低于热炒杏鲍菇片，说明超高压处理食品并不能没有产生烹饪食品所具有的浓郁的香气；利用PEN3 电子鼻对不同处理和鲜切杏鲍菇片的气味进行测定，发现超高压处理同热处理间的杏鲍菇片的气味区分度不大，仅为0.369，同鲜切杏鲍菇片的区分度为0.387，说明经过两种处理后的杏鲍菇片的气味较为相似；色差仪显示两种处理之间除了L 值差异不显著之外，A、B 值都呈现出显著的差异，分析可能由于热炒中食用油的使用，导致样品表面亮度增加和美拉德反应的发生。经质构发现，经过热炒和UHP 处理后的杏鲍菇片具有相似的变化，硬度变小，共聚性、胶黏性、咀嚼性和回复力都大幅度增加；利用LF-NMR 对杏鲍菇片中的水分的弛豫时间和弛豫峰面积进行分析，发现无论是超高压处理还是热炒处理，都会使结合水结合度降低，不易流动水的含量下降而自由水含量升高；利用DSC 对杏鲍菇片中蛋白质的变性程度进行测定，发现超高压处理的杏鲍菇片的峰面积要大于热炒处理和鲜切杏鲍菇片的峰面积，说明超高压处理而引起的蛋白质变性较少。