大球盖菇变温热风干燥工艺研究

史依沫，王丽，崔晓瑞，李淑荣，汪慧华，马长路，宿晓旭，刘小飞，潘妍

（1.北京农业职业学院，北京 102442；2.内蒙古伊利实业集团股份有限公司）

大球盖菇（Strorharia rugosoannuata）别名为皱环球盖菇、皱球盖菇等，属于担子菌门，层菌纲，伞菌目，球盖菇科，球盖菇属[1]。由于其栽培技术简单，营养丰富，产量大，消费者可接受性强，所以在欧美国家的菇类交易市场占相当大的比重，同时也是联合国粮农组织（FAO）向发展中国家推荐栽培的蕈菌之一。大球盖菇色泽艳丽，品质优良，菇体饱满，口感极佳，富含人体所需的多种矿物质和蛋白质，食用价值高，其与一般食用菌相比营养价值相对较高，深受广大消费群体的喜爱。它还具有预防冠心病，助消化，缓解疲劳的功效[4]。因其新鲜时湿基含水率较高，导致在其进行加工储藏时易发生腐烂和褐变，所以需对其进行干制加工来提高大球盖菇的保藏性。

传统的干燥方法一般是晒干和热风干燥[5]，但是晒干一般耗费时间比较长，产品品质不容易控制，所以工业生产不选用晒干方法来处理整菇。热风干燥是现在应用比较广泛的一种方法，从工艺和成本来讲，符合我国国情和人们的消费水平。热风干燥是利用热空气强制对流使物料表面水分蒸发从而达到干燥的目的。目前已有娄正、陈君琛、张黎骅[6-8]分别利用热风干燥技术对金银花、杏鲍菇、银杏果进行了工艺优化；李静、郭晓龙、段鹍[9-11]分别利用变温干燥技术对苹果、小白杏、烟丝进行了处理，均取得较好的效果，但未见将变温分段干燥技术运用于大球盖菇整菇的加工的研究。

单纯的热风干燥技术还存在一定的缺陷，比如干燥时间长，干燥效率差，干制成品色泽劣变严重，生产成本相对提高。研究是基于热风干燥技术，将变温热风干燥应用于大球盖菇的干制加工，通过分析在干制过程中样品的含水率的变化规律，以及不同干燥过程中对大球盖菇干制品品质的影响，进行大球盖菇变温干燥工艺研究，确定其干燥时的最佳工艺参数，为实现节能环保和得到高品质产品提供理论保证。

1 材料与方法

1.1 试验材料

大球盖菇，采购于北京新发地中央农产品批发市场。通过人工选取新鲜完整，大小均一的，保证原材料的品质，采购后的大球盖菇放置于泡沫箱，低温储藏于冰箱内备用。参考GB 5009.3-2016 利用直接干燥法对大球盖菇进行水分测定得其平均干基含水率89%～92%[12]。

1.2 仪器与设备

实验型烘烤设备（北京华珍烘烤系统设备工程有限公司，型号SY-4），PLC 全自动控制，可以分段控制干燥工况，温度控制精度为±1 ℃，相对湿度控制精度为±5%；测色色差计（上海精密科学仪器有限公司，型号WCS-S）；分析天平（深圳优米仪器设备有限公司，型号JT-3003B）。

1.3 试验设计

1.3.1 原料预处理

将大球盖菇去除根部，用清水清洗，去除泥沙，直至清水不再变浑浊，将大球盖菇放置于筛子中沥干多余水分，再放置于通风阴凉处2 h 备用。

1.3.2 试验设计

取相同质量的大球盖菇6 份，分别在30、35、40、45、50、55 ℃干燥8 h，期间每隔30 min 测量一次大球盖菇的质量，前后2 次测量质量相差不超过10 g为干燥结束点。绘制干基含水率随干燥时间变化的曲线，干燥速率随时间变化的曲线。

干燥结束后以3 个温度组合为一组进行分析，分为4 组，评价其感官、复水比、干燥速率、干基含水率，获得每组干燥温度条件下感官和质量最优的组合来确定大球盖菇的干燥条件。

1.4 大球盖菇的质量评价方法

1.4.1 感官评定方法

参考其他菌类评分标准基础上制定大球盖菇的感官评定规则[13]。对干制的大球盖菇进行随机3 位数编码，取等量样品，请北京农业职业学院10 位同学在单独环境下进行感官评价，记录得分进行分析。大球盖菇感官评分规则，见表1。

表1 大球盖菇感官评分规则Table 1 The Sensory evaluation rules of Strorharia rugosoannuata

1.4.2 干基含水率测定方法

干基含水率测定参考尹旭敏[14]的方法，即：

其中m0为物料初始质量，mg为物料干制之后质量。

1.4.3 复水比评价方法

参考胡晓浩[15]荸荠片复水测定方法，对烘干的大球盖菇进行复水性实验，将烘干的大球盖菇放在烧杯里，加入150 mL 水，放入60 ℃水浴，之后捞出放置于筛子中沥干称重。

物料复水后沥干重（G复）与干制品试样重（G干）的比值，即：

1.4.4 色泽评价方法

明度L* ：指颜色的明暗程度。物体表面对光的反射率越高，人感受到的亮度就越高，这表明物体的明度就越高（L*的取值范围是0～100，0 代表黑，100代表白）。

红度和黄度：红度a*和黄度b*是主要表征大球盖菇菇柄表面颜色的参数。红度表征颜色由红到绿的程度；黄度表征由黄到蓝的程度[9]。

1.5 数据分析

对原始数据利用Excel 表格进行统计制图，用SPSS 软件进行显著性分析。

2 结果与讨论

2.1 大球盖菇变温干燥分析

2.1.1 大球盖菇第一组变温干燥分析

图1 是大球盖菇在30、35、40 ℃进行干燥的曲线图。由图可以看出，同一温度下，随着时间的增加，大球盖菇的含水率在逐渐下降，曲线呈现整体下降的趋势；同一时间段内，温度越高，干基含水率越低，说明升温可以加快干燥速率。由此可知，温度影响干燥进程。

图1 大球盖菇第一阶段变温干燥曲线图Fig.1 The first group of variable temperature drying curve of Strorharia rugosoannuata

图2 是大球盖菇在30、35、40 ℃进行干燥的速率曲线图。由图可以看出，30、35、40 ℃三条干燥速率曲线都呈现先上升后下降的趋势，且三者在1 h 前速率均急剧上升，1～5 h 开始下降，5～8 h 趋于平缓且速率相差不大。40 ℃的干燥速率显著大于30、35，30、35 ℃的干燥速率相差不大。物料在开始干燥时温度是低于干燥温度箱内温度的，所以前期干燥过程的目的是让物料提升到与干燥箱相同的温度，加快后续干燥的进程。通过软件分析，2 h 后干燥速率显著下降（P＜0.05）。所以取2 h 为干燥节点，结束第一段干燥。

图2 大球盖菇第一阶段变温干燥速率曲线图Fig.2 The first group of variable temperature drying curve rate of Strorharia rugosoannuata

2.1.2 大球盖菇第二阶段变温干燥分析

图3 是大球盖菇在35、40、45 ℃进行干燥的曲线图。与图1 相比，其趋势是相似的。由图可以看出，同一温度下，随着时间的增加，大球盖菇的干基含水率在逐渐下降，曲线呈现整体下降的趋势；同一时间段内，温度越高，干基含水率越低，说明升温可以加快干燥速率。

图3 大球盖菇第二阶段变温干燥曲线图Fig.3 The second group of variable temperature drying curve of Strorharia rugosoannuata

图4 是大球盖菇在35、40 ℃和45 ℃进行干燥的速率曲线图。由图可以看出，35、40、45 ℃三条干燥速率曲线都呈现先上升后下降的趋势，且三者在0.5 h前速率均急剧上升，而后开始下降。前0.5 h 物料处于调整状态，所以0.5 h 各温度速率差异不显著；随着时间的延长，35 ℃的干燥速率曲线显著低于45 ℃的曲线，与40 ℃的曲线差异不显著。35℃曲线2 h 后速度下降显著，2～4 h 速度变化不显著（P＞0.05）；40 ℃曲线1.5 h 速递下降显著，1.5～3.5 h 速度变化不显著（P＞0.05）；45 ℃曲线2 h 后速度下降显著，2～4 h 速度变化不显著（P＞0.05）。为提高干燥效率，取2 h 为干燥节点，进行下一步干燥。

图4 大球盖菇第二阶段变温干燥速率曲线图Fig.4 The second group of variable temperature drying rate curve of Strorharia rugosoannuata

2.1.3 大球盖菇第三阶段变温干燥分析

图5 是大球盖菇在40、45、50 ℃进行干燥的曲线图。由图可以看出，同一温度下，随着时间的增加，大球盖菇的干基含水率在逐渐下降，曲线呈现整体下降的趋势；同一时间段内，温度越高，干基含水率越低，说明升温可以加快干燥速率。50 ℃的干基含水率明显低于40 ℃和45 ℃，40 ℃和45 ℃差别不显著（P＞0.05）。

图6 是大球盖菇在40、45、50 ℃进行干燥的速率曲线图。由图可以看出，40、45、50 ℃三条干燥速率曲线都呈现先上升后下降的趋势，且三者在0.5 h 前速率均急剧上升，速率差异不显著，0.5～8 h 开始下降。40 ℃在2、3 h 和4 h 的干燥速率曲线显著低于45 ℃和50 ℃的曲线，但通过比较半成品发现，45 ℃和50 ℃干燥样品出现表皮过干现象。这可能由于升温间隔过大，且内部水分聚集现象。因此，选择40 ℃和5.5 h 进行后续实验。

图5 大球盖菇第三阶段变温干燥曲线图Fig.5 The third group of variable temperature drying curve of Strorharia rugosoannuata

图6 大球盖菇第三阶段变温干燥速率曲线图Fig.6 The third group of variable temperature drying rate curve of Strorharia rugosoannuata

2.1.4 大球盖菇第四阶段变温干燥分析

图7 是大球盖菇在45、50、55 ℃进行干燥的曲线图。由图可以看出，同一温度下，随着时间的增加，大球盖菇的干基含水率在逐渐下降，曲线呈现整体下降的趋势；同一时间段内，温度越高，干基含水率越低，55 ℃的曲线明显要比其他两条下降趋势显著，干基含水率较低，达到了对大球盖菇的干制效果。

图8 是大球盖菇在45、50、55 ℃进行干燥的速率曲线图。由图可以看出，45、50、55 ℃三条干燥速率曲线都呈现先上升后下降的趋势，且三者在0.5 h 前速率均急剧上升，0.5～5.5 h 开始下降，5.5～8 h 趋于平缓且速率相差不大。整个图呈现明显的三段式结构。分析其显著性可知，6 h 时，三者差异不显著（P＞0.05）；45 ℃，5.5～6 h 速率变化不显著；50 ℃，5.5～6.5 h 速率变化不显著（P＞0.05）；55 ℃，5.5～6.5 h 速率变化不显著（P＞0.05）。且同时其干基含水率以达到干燥目的，所以取5.5 h 为干燥节点，结束干燥。

图7 大球盖菇第四阶段变温干燥曲线图Fig.7 The fourth group of Variable temperature drying curve of Strorharia rugosoannuata

2.2 大球盖菇干燥过程的品质分析

表2 中给出了大球盖菇第四段干燥完毕之后经过感官评定小组的评分，可以看出45 ℃时的感官得分最高，55 ℃的感官得分最低，其主要原因就是在经过干燥之后表面发生了褐变，颜色加深，外形皱缩，且伴随令人不愉快的气味，导致在感官上品质较差。

表2 大球盖菇分段干燥特性评分表Table 2 Strorharia rugosoannuata segment drying characteristic score table

2.3 大球盖菇干燥过程的复水率分析

分析第三第四段温度对复水率的影响，由表2 可以看出不同干燥温度对复水率是有影响的，且随着温度的升高，复水率也在升高，但是在55 ℃时复水率较50 ℃略有下降，其原因可能是大球盖菇在55 ℃的干燥过程中蛋白发生了不可逆的变性，说明在其干制过程中温度不宜超过55 ℃。

2.4 大球盖菇干燥过程的色泽分析

L*值是表征大球盖菇的亮度的数值，是在干燥过程中较重要的评价指标，与产品外观有较强的相关性[17]。食品往往会因酶促褐变、非酶促褐变导致色泽发生异常变差。由表2 可看出各段L*值随着温度的升高而降低，在第一段时候L*变化较大，在第二三四段变化相对较小，说明L*值在后续干燥过程中对产品品质影响较小，所以在第一段干燥时温度选取30 ℃可以提高产品L*值。

2.5 讨论

在干燥过程中物料表面水分受热蒸发，然后水蒸气向周围空气介质中散发，此时物体表面水分较物体内部低，所以存在水分梯度。因为存在水分梯度，水分就从水分含量高的部位向水分含量低的部位扩散。与此同时物料表面受热高于它的中心，因而在物料内部会建立一定的温度梯度，温度梯度会促进水分从高温处向低温处进行转移。在热风干燥过程中，水分梯度和温度梯度同时存在，二者方向正好相反，要保证干燥的进行就要保证水分梯度大于温度梯度。若温度梯度大于水分梯度，就会干扰干燥的进行且会造成成品品质降低。柳丽萍等[18]报道通过晒干方法可以去除84.4%水分，通过烘干的方法可以去除91.5%的水分，与研究的变温干燥效果相类似。王鑫[19]采用振动远红外干燥方式，使萝卜干燥时间缩短了0.67 h，脱水速率提高了40.58%；张建强[20]在80 ℃热风干燥燕麦其复水性最好效果，与研究侧重点不同，但选择干燥方式较多，未来可以结合不同干燥方式，研究分段干燥对其干制品的影响。

研究发现，整个干燥过程中分为三个阶段：升温阶段、降速干燥阶段、恒速干燥阶段。刚开始干燥时，在升温阶段，热量向物料传递，一部分用于使物料温度升高，建立物料内部与外部的水分梯度，加强水分向外扩散速度；一部分热量用于汽化物料外部的水分，为水分向外扩散提供空间。在恒速干燥阶段，是由于当前温度无法使水分快速蒸发，提高温度可以加快干燥速率。干燥过程主要发生在降速阶段，在第二第三段干燥过程中没有恒速阶段，恒速阶段干燥速率降低是因为大球盖菇自身含水量降低所致，所以在降速阶段提升温度可以使进程不到恒速阶段直接进入下一步干燥过程，从而使干燥进程加快。

3 结论

温度和时间是影响大球盖菇的干燥效果的主要因素，利用变温干燥方法对大球盖菇进行干制，可以显著的去除其水分。温度影响大球盖菇的干燥速率，复水率随温度升高而升高，但温度过高会导致蛋白变性使其复水率反而降低，所以要在保证复水率的基础下进行干制。大球盖菇在干制过程中易发生酶促或者非酶促褐变，所以要在褐变临界时间点改变干燥条件或者停止干燥，来保证大球盖菇干制品的品质。

大球盖菇的变温热风干燥过程主要发生在降速阶段，为加快干燥过程需要提升温度，来保证其过程不进入恒速干燥阶段。在此条件，大球盖菇变温干燥温度与时间的最佳组合为30 ℃下干燥2 h、35 ℃下干燥4 h、40 ℃下干燥5.5 h、45 ℃下干燥5.5 h，得到的干制品在感官状态和复水性均较好，达到实验干制品的目标要求。