不同干燥方式对刺芹侧耳疏蕾小菇加工品质的影响*

陈剑秋，李佳欢，孙美静，占观平，林成辉，孙淑静，金文松，陈利丁**，缪连芳

（1.福建农林大学生命科学学院，福建 福州 350002；2.福建正茸农业科技股份有限公司，福建 古田 352200）

刺芹侧耳（Pleurotus eryngii），属担子菌门（Basidiomycota） 层菌纲 （Hymenomycetes） 伞菌目（Agaricales） 侧耳科（Pleurotaceae） 侧耳属（Pleurotus）[1]，商品名杏鲍菇，是我国工厂化栽培的重要食用菌品种之一，因具有杏仁香味和鲍鱼口感而得名[2]。刺芹侧耳含有的多糖、蛋白质和膳食纤维等物质[3]，有降血脂、胆固醇、血糖，预防心血管疾病，提高免疫力、抗肿瘤、护肝和抗氧化等作用[4]。

在刺芹侧耳栽培过程中，为了提高商品菇的质量，需要进行人工疏蕾以控制菇蕾数量。通常采用专用疏蕾刀将劣质小菇蕾切掉，仅留下2个～3个健壮菇蕾，俗称疏蕾[5]。在刺芹侧耳菇蕾刚形成时，选位置好、菇形正、大小相近的菇蕾，每面留3个～5个；当子实体长至约2 cm时，再进行一次优选，每面留1个～3个健壮菇蕾。疏蕾切下的小菇蕾商品价值较低，难以鲜菇形式销售，在许多刺芹侧耳生产企业被当成废弃物丢弃或用于制作低价值农家肥。秦晓艺等[6]发现商品刺芹侧耳中，无论是大菇（菇体长度为15 cm～20 cm） 还是小菇蕾（菇体长度为10 cm～15 cm）均含有丰富的营养，如多糖、多酚、蛋白质、膳食纤维等，因此具有一定重量和大小的二次疏蕾小菇也有进一步开发利用的潜能。

但新鲜刺芹侧耳的水分含量较高，在空气中极易被氧化褐变及霉烂变质[7]，很难长期贮存，通常出现增产不增收的现象[8]。水分干燥作为一种廉价方便的初加工方式[9]，能很好地延长食用菌的保质期。目前用于新鲜食用菌的干燥方式主要包括，自然晾晒[10]、自然风干[11]、热风干燥[12]、真空干燥[13]、微波真空干燥[14]、远红外干燥[15]、真空冷冻干燥[16]以及不同干燥方式的组合使用[17]。

因此，研究以新鲜刺芹侧耳疏蕾小菇为原材料，采用热风干燥、真空干燥和冷冻真空干燥3种常用干燥工艺对其进行干制，测定处理后小菇蕾干制品的含水率、复水比、得率、营养成分及感官评价等相关指标，以确定不同干燥处理对小菇蕾品质的影响，探索了小菇蕾的干燥工艺流程，为刺芹侧耳疏蕾小菇再加工高价值利用提供借鉴。

1 材料与方法

1.1 试剂材料

新鲜刺芹侧耳疏蕾小菇（二次疏蕾）来自福建正茸农业科技股份有限公司，单株重约20 g～30 g，菇体长度约2 cm～8 cm，底部直径约1.0 cm～2.5 cm。

1.2 仪器设备

FZG-4真空干燥箱，潍坊市北方制药设备有限公司；LGJ-12真空冷冻干燥机，北京松源华兴科技发展有限公司；低碳节能烘干房，龙岩市向荣制冷设备有限公司（风机型号为YDK-35-6AH，功率35 W，转速900 r·min-1，广东志高空调有限公司）；DM-86L626立式超低温保存箱，青岛海尔特种电器有限公司；XY-110MW水分测定仪，常州幸运电子设备有限公司；WP-UP-Ⅲ-20精密超纯水机，四川特尔水处理设备有限公司。

1.3 原材料预处理

将新鲜的小菇蕾清洗，去除耳基，切成厚5 mm～8 mm的菇片，用吸水纸吸去表面多余水分后备用。

1.4 干燥处理

称取4 kg新鲜菇片，分别采用3种不同的干燥方法进行间歇分批干燥处理，称取成品的重量。获得成品后进行含水率、复水比、得率、感官指标以及营养成分的检测。

热风干燥：设定干燥温度为55℃，在高风速的条件下，干燥30 h[18]，得到热风干燥产品（hot-air drying product，HAP）。

真空干燥：设定干燥温度为55℃，真空度保持在-0.06 MPa～-0.04 MPa，放入小菇片，干燥30 h[19]，得到真空干燥产品（vacuum drying product，VDP）。间歇真空干燥过程：真空度-0.04 MPa～-0.06 MPa,20 s～40 s；真空度-0.06 MPa～-0.04 MPa，1 min～2 min。

真空冷冻干燥：将小菇片放入超低温保存箱（-80℃） 中速冻4 h～8 h，将冷冻的菇片放入真空冷冻干燥机中（冷阱温度≤-40℃、真空泵的极限真空度≤5 Pa）[20]，干燥30 h，得到真空冷冻干燥产品（vacuum freeze drying product，FDP）。

1.5 得率测定

待干燥过程完成后，计算干品重量M2与鲜品重量M1的比值，即为干燥产品的得率（Y，%），公式为：

式中：M1是鲜品重量（kg）；M2是干燥后的产品重量 （kg）。

1.6 含水率测定

分别称取3种干燥方式获得的刺芹侧耳小菇蕾干制品（5.00±0.03） g，采用XY-110MW型水分测定仪测定干制品的含水率，水分测定仪的干燥温度设为120℃。

1.7 复水比测定

通过测定复水比，可比较不同干燥产品恢复至原组织结构的速度和程度[19]。按照王教领[21]等的方法测定3种刺芹侧耳小菇干制品的复水比，称取（3.00±0.03） g 的干制品，放入 40℃恒温水槽中水浴30 min，取出后静置沥干20 min，用吸水纸吸干表面水分，称重。试验重复3次，取平均值。此时复水比（RR）的计算公式为:

式中：Mg为干制品的重量（g）；Mf为干品复水后的重量 （g）。

1.8 营养成分测定

根据GB 28050-2011食品安全国家标准预包装食品营养标签通则测定3种小菇干制品的能量、蛋白质、脂肪、碳水化合物、膳食纤维和钠的含量[22]；根据GB 5009.4-2016食品安全国家标准 食品中灰分的测定方法测定3种小菇干制品中的灰分含量[23]；根据GB/T 15672-2009食用菌中总糖含量的测定方法测定3种小菇干制品中的总糖含量（以葡萄糖计）[24]；根据GB 5009.7-2016食品安全国家标准 食品中还原糖的测定方法测定3种小菇干制品中的还原糖含量（以葡萄糖计）[25]。

1.9 氨基酸测定

根据GB 5009.124-2016食品安全国家标准 食品中氨基酸的测定方法测定3种小菇蕾干制品中的各类氨基酸含量[26]。

1.10 感官评价

按照赵文亚等[27]的方法稍作修改后，对3种小菇蕾干制品进行感官评价。由8名品评员分别对3种干制品的色泽、气味、质地和形态等感官指标进行评价，每个项目为2.5分，总分为10分，参考标准见表1。

表1 干制刺芹侧耳小菇蕾感官评价标准Tab.1 Standards of sensory evaluation on the dried products of Pleurotus eryngii buttons

1.11 3种干燥方式的经济概算

以1 kg新鲜小菇蕾为基准，通过经济概算的方式粗略估算单位设备的投资成本和单位能耗成本[28-29]。刺芹侧耳干制品的商品价格来源于古田食用菌批发市场（宁德、福建）的近期批发价格。

1.12 数据分析

运用SPSS Statistics 22软件进行数据统计分析，运用Origin 8.5软件作图。

2 结果与分析

2.1 不同干燥方式对小菇蕾干制品含水率的影响

3种干燥方式小菇蕾干制品的含水率统计见图1。

图1 不同干燥方式对刺芹侧耳小菇蕾干制品含水率的影响Fig.1 Effect of different drying methods on moisture content of the dried products of Pleurotus eryngii buttons

由图1可知，经过相同时间的干燥处理，FDP的含水率最大，为 （11.00±0.72）%，与 HAP 和 VDP的含水率相比存在显著差异。HAP和VDP的含水率近似，分别为 （7.35±0.52）%和 （7.37±0.48）%。

2.2 不同干燥方式对小菇蕾复水比的影响

3种干燥方式对小菇蕾复水比的影响统计见图2。

由图2可知，经相同时间的干燥处理后，VDP的复水比最小，为1.95±0.03，与FDP相比存在显著差异。HAP和FDP的复水比近似，分别为2.44±0.07和 2.60±0.16，约为 VDP 复水比的 1.3 倍。

图2 不同干燥方式对小菇蕾干制品复水比的影响Fig.2 Effect of different drying methods on the rehydration ratio of the dried products of Pleurotus eryngii buttons

2.3 不同干燥方式对小菇蕾干制品得率的影响

3种干燥方式的小菇蕾干制品得率统计见图3。

图3 不同干燥方式对小菇蕾干制品得率的影响Fig.3 Effect of different drying methods on the yield of the dried products of Pleurotus eryngii buttons

由图3可知，经过相同时间的干燥处理，VDP得率 （11.66±1.40）%显著低于 FDP 得率 （14.61±0.99）%。但HAP和VDP的得率分布在较大的区间，表明较冻干法而言，热风干燥法和真空干燥法对处于干燥盘上不同位置的小菇蕾干燥得较不均匀。

2.4 不同干燥方式对小菇蕾干制品营养成分的影响

3种干燥方式的小菇蕾干制品营养成分统计见表2。

表2 不同刺芹侧耳小菇蕾干制品的营养成分含量Tab.2 Nutritional components of the different dried products of Pleurotus eryngii buttons

由表2可知，不同干燥处理方式对小菇蕾干制品的营养成分含量有较大影响。总体而言，FDP干燥方式中的大多数营养成分含量（能量、蛋白质、碳水化合物、总糖、还原糖）均高于另外2种干制品。其中，FDP干燥方式的还原糖和碳水化合物含量比VDP高68%和13.33%。VDP干燥方式的蛋白质、还原糖、总糖和碳水化合物含量均为三者最低，仅在脂肪和膳食纤维的含量上为最高。HAP的营养成分含量则介于另外2种干制品之间。

2.5 不同干燥方式对其小菇蕾干制品氨基酸含量的影响

3种干燥方式的小菇蕾干制品氨基酸含量统计结果见表3。

表3 不同刺芹侧耳小菇蕾干制品的氨基酸含量Tab.3 Contents of the amino acids of different dried products of Pleurotus eryngii buttons

由表3可知，3种干燥方式对小菇蕾干制品的氨基酸含量也有较大影响。HAP、VDP和FDP的氨基酸总量分别为 750.2 mg·g-1蛋白质、775.2 mg·g-1蛋白质和761.2 mg·g-1蛋白质。在被检测的16种氨基酸中，FDP的12种氨基酸含量均大于另外2种干制品。在其余4种氨基酸中，VDP的谷氨酸、丙氨酸和苯丙氨酸含量最高；而HAP的缬氨酸含量最高。3种干制品的7种人体必需氨基酸（苏氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸） 的总量分别为 304.5 mg·g-1、322.3 mg·g-1和 315.6 mg·g-1。

2.6 不同干燥方式对小菇蕾干制品的外观和感官评价的影响

3种干燥方式所得小菇蕾干制品的外观形态见图4。

图4 不同刺芹侧耳小菇蕾干制品的实物照片Fig.4 Photoes of different dried products of Pleurotus eryngii buttons

由图4可知，真空冷冻干燥处理得到的干燥产品主体色泽亮白、结构完整，有轻微刺芹侧耳气味，表面有轻微褶皱，形状、大小、厚度与鲜菇相近，边缘未发生皱缩卷边；掰开后，断面孔隙分布均匀、疏松，呈海绵状；复水后出现与新鲜小菇蕾相似的气味，颜色、形状、质感与新鲜刺芹侧耳切片相近，水溶液无明显颜色。

热风干燥处理所得干燥小菇蕾主体呈米色、少许边缘部位呈黄褐色，边缘发生皱缩，出现轻微卷边，大小、厚度与鲜菇相比均偏小，质地偏硬；掰开后可看到清晰的片层结构、层与层之间有孔隙，但孔隙较小；成品带有轻微焦苦气味，复水后焦苦气味消失，但未出现新鲜小菇蕾气味，形状、厚度有所恢复，与鲜菇相近，但颜色依旧呈米白色，比鲜菇颜色更深，水溶液呈浅黄色。

真空干燥处理所得干燥菇蕾外表面出现较为严重褐变，成品表面的主体为黄色、米白色间接分布，颜色较深的部分呈黄褐色，边缘皱缩严重，出现卷边，大小、厚度均小于鲜菇，质地较其他干燥方式样品硬；掰开后，断面无孔隙，无明显片层结构；干燥产品有明显的焦苦气味；复水后焦苦气味减少，但未出现新鲜小菇蕾气味，形状、厚度有所恢复，但与鲜菇相比都更小，也小于其他2种干燥方式所得样品，颜色依旧黄色、米白色间接分布，水溶液呈黄色。3种干燥方式所得小菇蕾干制品的感官评价见表4。

表4 不同刺芹侧耳小菇蕾干制品的感官评价Tab.4 Sensory evaluation of different dried products of Pleurotus eryngii buttons

由表4可知，除气味得分外，不同干燥方式对小菇蕾干制品的感官评价影响较大（P＜0.05）。3种干燥处理所得干品在色泽、形态、质地的得分均存在显著差异，其中FDP在各感官评价项目所得的评分均为最高，HAP次之，VDP最低。

2.7 3种干燥方式的经济概算

本次试验中所用设备参数及价格见表5。

表5 3种干燥设备的主要参数及价格Tab.5 Main parameters and prices of the three kinds of drying equipments

由表5可知，从设备单价来看，热风干燥设备与真空冷冻干燥设备的单价近似，真空干燥设备最贵，约为另外2种干燥设备单价的1.5倍。虽然在赵文亚[27]等和本研究中均发现刺芹侧耳的冷冻干燥制品的品质都较热风干燥产品好，但在食用菌干货批发市场中，实际决定食用菌干制品价格的因素为干制品的品相和尺寸；HAP和FDP的品相与商品菇差别不大，因其个体仅为商品菇的一半，因此在经济概算中定价粗略定为商品刺芹侧耳干制品的一半（25元/kg）。而VDP因品相较差，定价为商品刺芹侧耳的1/3（17元/kg）。因此，统计单台设备每批生产量与产品价值见表6。

表6 单台设备每批生产量与产率Tab.6 Production and yield per batch of the Pleurotus eryngii buttons of a single equipment

由表6所示，虽然热风干燥的产率略低于真空冷冻干燥，但热风干燥产生的单位设备商品价值远高于真空冷冻干燥和真空干燥，分别是后两者的230倍和9倍，说明热风干燥在大宗货物生产过程中具有高产、高效和价高的优势，更适合日产量较大的食用菌工厂，经实地调查，以福建正茸股份有限公司为例，日产刺芹侧耳商品菇约6 t、小菇蕾约2 t。

以1 kg刺芹侧耳的新鲜小菇蕾为计算基准，3种干燥方式均为间歇分批干燥。已知每批干燥时间为30 h（包括装料、预热、冷却、卸料和清洁等辅助时间），福州市工业用电价格价格为每千瓦时0.595 9元。干燥1 kg新鲜小菇蕾所需的单位能耗和能耗成本见表7。

表7 干制1 kg新鲜刺芹侧耳小菇蕾所需的单位能耗和能耗成本Tab.7 Unit energy consumption and its cost for drying 1 kg fresh Pleurotus eryngii buttons

由表7所示，热风干燥在干燥处理过程中的单位能耗和单位能耗成本最低。真空冷冻干燥所需的单位能耗和能耗成本较大，约为热风干燥的约850倍。

3 讨论

疏蕾时采下的刺芹侧耳小菇与商品菇相比，虽然个头小，形态差[5]，但营养成分含量却与商品菇（大菇）相当甚至更高。秦晓艺[6]等的研究发现成熟刺芹侧耳的总糖含量略低于小菇蕾，而灰分、脂肪、总酚等成分的含量则高于大菇。研究中小菇蕾干制品的蛋白质含量范围在 23.8 g·100-1g-1～ 25.0 g·100-1g-1，比陈洪雨[30]等研究的5种市售刺芹侧耳中的 4 种的蛋白质含量更高 （19.05 g·100-1g-1～23.20 g·100-1g-1），且5种市售刺芹侧耳的氨基酸总量为112.40 mg·g-1～167.13 mg·g-1，显著低于小菇蕾的含量 （183.8 mg·g-1～190.3 mg·g-1）。

由于小菇蕾和成品菇在商品外观和营养成分上均有一定差异，为保持小菇蕾的商品外观形态，减少其在干燥过程的营养流失，提高商品的价值，研究采用刺芹侧耳栽培厂或深加工厂常用的3种干燥方式。结果表明，与热风干燥产品（HAP）和真空干燥产品（VDP） 相比，真空冷冻干燥产品（FDP）经真空冷冻干燥处理过程中营养成分流失最少，得率和感官评价得分最高。这是因为真空冷冻干燥技术的处理过程是将预冷冻的小菇片中的冰晶直接升华[31]，被升华冰晶原先所在的位置被空气取代，导致菇片内部结构多孔疏松，且菇片的外表不会皱缩，即在整个干燥过程中菇片形态几乎未发生改变。与此同时，-40℃的超低干燥温度下，小菇蕾的各种热敏性营养成分也均能很好地得以保留[8]。真空冷冻干燥产品复水时，水分能较易填充进菇片内部的孔隙中，恢复近似新鲜小菇蕾的形状、尺寸和质地，使该干燥处理得到的小菇蕾干制品的感官评价得分显著高于其他2种干燥方式，这与卜庆状[32]和李亚欢[33]等的研究结果一致。3种干燥处理所得的小菇蕾干制品在气味上的感官得分近似，可能是由于三者的鲜味氨基酸（天冬氨酸和谷氨酸）总量近似，即在一定程度上3种干燥处理方式均保留了小菇蕾的气味。

在研究中真空冷冻干燥产品的含水率为（11.00±0.72）%，比严启梅[34]所得冻干成熟刺芹侧耳干品的含水量高（5%）。这可能是因为本研究所采用的真空冷冻干燥机的干燥时间（30 h），远小于上述研究中的干燥时间（92 h）。虽然本次采用的极限真空度较高（5 Pa），菇片中的固态冰晶升华速度快，但是由于干燥时间只有前者的1/3，导致小菇蕾片中会残留更多水分。此外，本研究的真空冷冻干燥处理中未进行二次解析干燥[35]，可能导致干燥后的产品里存在一些未被冻结的结合水和吸附水[16]，提高了产品的含水率。虽然真空冷冻干燥产品的含水率较高，但符合GB 7096-2014食品国家安全标准食用菌及其制品（含水率≤12%）[36]。在严启梅的研究中，同样发现成熟刺芹侧耳的真空冷冻干燥能耗远大于其他干燥方式[34]；此前许多对冷冻干燥的研究均强调让产品获得更低的含水量[26-27]，更低的产品含水量意味着设备需要较大的真空度和较长的生产时间，导致配套设备（真空泵）成本增加、能耗增加、生产周转率降低；或通过购买多套设备满足生产周转来提高在生产效率，但会造成设备成本、场地成本、能耗和人工费用（操作、管理）的进一步增加，造成资源和经济上的极大浪费。相比之下，本研究只需较低的真空度和较短的干燥时间即可获得含水量符合国家标准的产品，这在生产上具有极大的经济优势，不仅节约了设备成本，而且提高了生产效率。

在热风干燥的过程中，菇片边缘的水分受热蒸发，使菇片内部水分浓度高于边缘，在浓度效应的作用下，水分从菇片内部扩散到边缘，随后被蒸发。当干燥蒸发产生的浓度差促进水分从菇片内部向表面迁移的过程中，会带着部分水溶性营养物质一起扩散。当水分在菇片表面蒸发后，这些营养物质留在菇片表面富集，导致菇片表面皱缩并形成坚硬的外壳、以及更加致密的内部结构[19]。在相同的干燥温度和时间下，热风干燥产品不论在复水比还是感官评价得分上均显著优于真空干燥产品。这可能是因为热风干燥设备所配的低碳节能烘干风机的功率较大（35W），接近普通家用空调外机的风机功率。大功率风机能产生较大流速的气流，能够更快、更多地带走菇片蒸发出来的水分。孟岳成[37]等研究了不同风速对熟化红薯的影响，也证明了风速越大，可使水分下降时间越短，干燥速度越快；说明了空气流速对菇片表面水分蒸发有一定影响。与之相反，本研究使用的间歇抽真空（每隔1 min～2 min抽真空20 s～40 s）的真空干燥处理过程在单位时间内抽出的蒸汽量相对热风干燥少得多，甚至少于刑亚阁等[8]研究的连续抽真空的真空干燥处理过程。这就导致每隔几十秒，就会有一定量携带丰富营养物质的水分在菇片表面积累和停留。在这个较长时间的停留过程中，不仅因为在干燥温度（55℃）下酶还具有催化水解活性，以致菇片因酶促反应反应发生褐变[27]；而且真空干燥产品中的氨基酸和还原糖含量的检测结果也表明，可能有相当大量的氨基酸与还原糖发生了美拉德反应[38]，导致菇片产生褐变。因此，在本研究的间歇真空干燥处理条件下，真空干燥产品的褐变程度和皱缩程度均远大于热风干燥产品。同理可知，由于真空干燥产品拥有比热风干燥产品更致密的内部结构，造成其较差的复水性。这一结果与赵文亚等的试验结果有所不同，主要原因可能是其使用的微波真空干燥设备具有微波膨化作用和较高的真空度（-0.09 MPa），使得菇片的蓬松结构得以保留[27]，复水比较高。因此，真空设备的功能及真空度对样品品质也有一定的影响，这一结论与陈君琛等的结论相一致[39]。同时，研究结果也表明除温度和干燥时间外，空气流速也是影响干燥产品质地和结构的十分重要的因素。

此外，除了采用单独的干燥方式，目前也出现了各种干燥方式组合使用的情况。Wang等[17]采用热风干燥、红外干燥和间歇微波辅助热风方式干燥香菇，对干燥动力学、颜色、复水比、多糖含量和芳香成分组成进行比较分析，发现间歇微波辅助干燥极大地缩短了干燥时间，提高了干燥速率。孙翠等[18]从降低能耗的角度，提出了热风-真空冷冻联合干燥的方式；陈健凯[28]发现热风-微波真空联合干燥刺芹侧耳品质比微波真空干燥的刺芹侧耳好，能耗也比热风干燥处理更低。由此可见联合干燥方式对于小菇蕾的干制也可能十分适用。

虽然从大部分的品质指标看，真空冷冻干燥产品都显著高于热风干燥产品，但由于2种产品均属于生菇干制品，因此在食用菌批发市场中，二者的价位并无明显差别。以干制1 kg新鲜小菇蕾为基准进行经济概算，发现真空冷冻干燥在所需单位能耗和能耗成本远远大于另外2种干燥方式。因此真空冷冻干燥因其设备成本和运营成本较高，不适用于初级工业加工生产。而热风干燥在保持相对较好的品质的情况下，能够有效地缩减生产成本、提高经济效益，因此更加适合大宗食用菌干制品的工业化生产。

4 总结

通过以新鲜的小菇蕾为原材料，比较了真空干燥、热风干燥和真空冷冻干燥3种干燥方式对小菇蕾干制品品质的影响。测定了小菇蕾干制品的含水率、复水比、得率、营养成分以及感官评价等品质指标，发现真空冷冻干燥在干制品的大部分品质指标较优。从试验设备的工作条件出发，分析了设备性能对于小菇蕾干制品的影响，粗略地提出了设备的真空度、工作方式、空气流速等条件对食用菌干制品品质的影响，为其他食用菌品种的初加工提供思路。在实际生产中采用更低功率的干燥方法足以获得品质优良的真空冷冻干燥产品，比前人研究方法显著降低了能耗，提高工厂生产的经济效益。此外，通过经济概算发现热风干燥方式能更好的节约成本、提高经济效益，更适用于工业生产。