干燥方式对银耳加工与贮藏过程中品质的影响

李亚欢1，田平平1，王杰1，杜冰1，姚松君2，孙恬2，马务迢2，刘伟贤2
（1华南农业大学食品学院；2无限极（中国）有限公司）
中国农业科学 2016年第6期

　　0　引言
　　【研究意义】银耳作为一种营养保健食品一直备受人们的青睐。由于新鲜银耳营养丰富，含水量较高，贮藏保鲜的难度较大。所以，脱水干制已成为银耳加工贮藏的一个重要环节。脱水干制是利用产品低水分活度抑制微生物的生产繁殖和酶的活性，同时可以赋予产品良好的品质特征，达到便于流通和长期贮藏的目的。为此，选择干燥技术时，不仅要关注食品物料在脱水干制过程中外观及营养品质的变化，同时要考虑干制产品在贮藏过程中的品质变化。因此，研究不同干燥技术对银耳加工与贮藏过程中品质变化的影响，可为高品质银耳的干制加工提供理论依据。【前人研究进展】银耳的干燥技术经历了一个较长的发展历程，目前已有热风干燥、真空干燥、微波真空干燥、冷冻干燥等技术，其中，热风干燥与真空干燥等技术的工艺参数优化方面有较多的报道。关于银耳干燥产品品质特性的研究，主要是从收缩率、复水比、感官质量、组织结构等方面对单一的干燥技术进行评价，仅有黄建立等比较了几种干燥方式对产品常见外观品质指标的影响。此外，黄艳还对银耳干燥的数学模型进行了研究，运用干燥动力学模型来预测银耳干燥过程的含水率及失水速率变化。研究表明，不同干燥方式对食品物料的理化特性和生物活性均有显著的影响。银耳兼备营养保健作用，在评价银耳干制产品品质特性时不仅要考虑其视觉和感官特性，更应该关注其营养保健功效。此外，干燥技术会影响到干制产品的组织结构和营养成分，这些相应会影响到干制产品在贮藏过程中理化品质的改变。【本研究切入点】银耳在贮藏过程中易滋生微生物，而微生物的生长代谢会消耗银耳中的营养成分，并相应产生一些代谢产物，这些变化亦会影响到贮藏过程中的品质特征。然而，目前关于干燥技术对银耳干制过程中品质研究仅从色泽、收缩率、组织结构等外观品质方面展开，而未考虑加工过程中营养保健功效的变化。银耳干品在贮藏过程中的品质变化也未见报道。【拟解决的关键问题】通过分析热风干燥、真空干燥和真空冷冻干燥3种干燥方式对银耳在加工与贮藏过程中质构品质、营养成分及抗氧化功效成分等，研究不同干燥方式对银耳加工与贮藏过程中品质的影响，为高品质银耳的生产提供理论依据。
　　1 材料与方法
　　1.1 试验材料与处理
　　试验所用银耳（雪白银耳9901号选育种），采摘自福建宁德古田县，采收时间为2014年11月，采收当天将银耳根部带培养基空运到实验室后立即处理；弃去根部培养基，选取无损伤、乳白色、胶质半透明、直径10—12cm的银耳，清洗、沥干后备用。
　　1.2 试验试剂
　　海砂：取洗净泥土的海砂或河砂，先用盐酸煮沸0.5h，用水洗至中性，再用氢氧化钠溶液煮沸0.5h，用水洗至中性，经105℃干燥备用。其他试剂均为国产分析纯。
　　1.3 主要试验仪器和设备
　　PL602-S型电子天平，梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；RT-02型二两装高速中药粉碎机，永康市屹立工具厂；TDL-5-A型低速台式离心机，上海安亭科学仪器厂；TU-1901紫外可见分光光度计，北京普析通用仪器有限公司；VO400型电热恒温真空干燥箱，德国MEMMENT公司；DHG-9140型电热恒温鼓风干燥箱，上海精宏实验设备有限公司；FD-1-50型真空冷冻干燥机，天津比朗实验仪器制造有限公司。
　　1.4 试验方法
　　1.4.1 干燥方法
　　热风干燥：称取预处理过的新鲜银耳300g，放入温度为60℃，风速为2.5m·s-1的电热恒温鼓风干燥箱内，直至含水率降至12%以下。
　　真空干燥：称取预处理过的新鲜银耳300g，放入温度为60℃，真空度均为0.09MPa的真空干燥箱内，直至含水率降至12%以下。
　　真空冷冻干燥：称取预处理过的新鲜银耳300g，置于-20℃冰箱冷冻干燥24h。物料冻实后，快速将其平铺于已预冷的真空冷冻干燥机腔体内的物料架上。冷阱温度-57℃，真空度200Pa下干燥，直至含水率降至12%以下。
　　1.4.2 样品贮藏将干制银耳装于密封袋中，放置于阴凉干燥通风良好的库房内贮藏（温度（15±2）℃，相对湿度45%—50%）。热风、真空、冷冻3种方式干制的银耳各设置9个重复，每贮藏30d取一次样，每次每个处理取样量为3个。
　　1.4.3 指标测定方法收缩率的测定采用置换法测体积，置换介质为大黄米。每组试验重复3次，结果取平均值.
　　复水比的测定称取干燥后的银耳样品，在40℃的恒温条件下复水，每隔5min取出银耳，沥干5min，并用吸水纸拭干银耳表面水分，称重。继续复水，5min后再进行称重。重复操作至银耳吸水呈饱和状态。每组试验重复3次，结果取平均值。银耳复水比的计算公式：R＝M2/M1
　　式中，R：复水比；M1：银耳复水前质量；M2：银耳复水后质量。
　　色泽感官测定：参考银耳卫生标准。
　　米酵菌酸的测定：参考GB/T5009.189—2003。
　　蛋白质的检测：采用考马斯亮蓝法。
　　总糖、还原糖和多糖含量的测定：总糖含量的测定采用苯酚硫酸法（用0.9的系数校正），还原糖含量的测定采用3,5-二硝基水杨酸法，多糖含量采用总糖与还原糖的差值表示。
　　超氧阴离子清除率和羟自由基清除率的检测超氧阴离子清除率采用水杨酸法，羟自由基清除率采用改良邻苯三酚法。
　　水分的检测将适量银耳试样粉碎置于101—105℃干燥箱中，干燥至恒重。
　　水分含量≥1g·100g-1时，计算结果保留3位有效数字；水分含量＜1g·100g-1时，结果保留两位有效数字。
　　微生物的检测无菌条件下，将银耳样品菌悬液梯度稀释，采用涂布平板法分别接种于牛肉膏蛋白胨培养基和PDA培育基上，分别培养2、4d后计数。
　　1.5 数据处理与分析
　　所有数据均平行测定3次，采用SPSS17.0软件进行方差分析（ANOVA），利用邓肯多重比较法对数据进行差异显著分析，并用Origin8.0软件作图。
　　2 结果
　　2.1 不同干燥方式对银耳品质的影响
　　热风干燥的银耳收缩率最大，冷冻干燥的最小，3种处理之间差异显著（P＜0.01）。随复水时间增加，3种方式干制的银耳复水比均呈先迅速上升后趋于平缓的趋势。在复水的前35min，复水比大小依次为热风干燥＞冷冻干燥＞真空干燥。复水50min后，复水比大小依次为冷冻干燥＞真空干燥＞热风干燥。复水60min时冷冻干燥复水显著高于真空干燥和热风干燥（P＜0.05），真空干燥和热风干燥差异不显著（P＞0.05）。从表1可以看出，冷冻干燥的银耳颜色最淡，有光泽，褐变程度最小。热风干燥的银耳颜色最深，光泽度小，褐变程度最大。
　　2.2 不同干燥方式对银耳理化指标的影响冷冻干燥的银耳水溶性蛋白含量显著高于真空干燥和热风干燥的（P＜0.05），真空干燥银耳的蛋白含量最低。冷冻干燥的银耳总糖含量显著高于真空干燥和热风干燥（P＜0.05）。真空干燥银耳还原糖含量显著高于其他两种方式（P＜0.05）。超氧阴离子和羟自由基清除率方面，从冷冻干燥的银耳中提取的多糖的清除率最高，从真空干燥的银耳中提取的多糖的清除率最低。
　　2.3 不同干燥方式对银耳贮藏期间营养成分理化指标变化影响，随着贮藏时间的延长，3种方式干制的银耳水分含量均有不同程度的升高，贮藏30d后，冷冻干燥银耳的含水量最高，真空干燥的最低；真空干燥的银耳水分含量显著低于冷冻干燥和热风干燥（P＜0.05）。比较3种方式干制的银耳在贮藏过程中含水量的斜率可以看出，0—30d，热风干燥的水分含量增幅最大；30—90d，冷冻干燥的增幅最大；真空干燥在整个贮藏期间增幅最小。
　　采用3种方式干制的银耳在贮藏期间蛋白质含量均不断下降。在试验的90d贮藏期内，银耳蛋白质含量均以冷冻干燥的最高，热风干燥的次之，真空干燥的最低；冷冻干燥的和热风干燥的差异不显著（P＞0.05），但二者与真空干燥的差异显著（P＜0.05）。从贮藏期间蛋白质含量降幅角度看，蛋白质含量降幅最小的是真空干燥的银耳，其次为热风干燥，降幅最大的是冷冻干燥。
　　贮藏期间3种方式干制的银耳多糖含量均呈不同程度的下降趋势。在整个贮藏期间内，银耳多糖含量均以冷冻干燥的最高，热风干燥的次之，真空干燥的最低，且3种干燥方式间差异显著（P＜0.05）。从贮藏期间银耳多糖含量降幅角度看，多糖含量降幅最小的是热风干燥的银耳，其次为真空干燥的，冷冻干燥的降幅最大。
　　3种方式干制的银耳在贮藏期间总糖含量均呈下降趋势。在试验的90d贮藏期内，冷冻干燥所得的银耳的总糖含量均显著高于真空干燥和热风干燥（P＜0.05）。真空干燥和热风干燥的总糖含量无显著差异（P＞0.05）。整个贮藏期内，冷冻干燥的银耳总糖含量降幅最大，真空干燥的次之，热风干燥的降幅最小。
　　贮藏期间3种方式干制的银耳还原糖含量均呈上升趋势。在整个试验期内，银耳还原糖含量均以真空干燥的最高。但在贮藏的0—30d内,冷冻干燥的还原糖含量稍高于热风干燥的，此后的60—90d内，热风干燥的显著高于冷冻干燥的含量（P＜0.05）。整个贮藏期内，还原糖含量增幅最小的是冷冻干燥的银耳，其次为真空干燥的，热风干燥的增幅最大。
　　2.4 不同方式干制的银耳贮藏期间微生物代谢产物变化比较
　　随着贮藏时间的延长，3种方式干制的银耳中细菌和真菌数量均显著增加。在试验的90d贮藏期内，冷冻干燥的银耳中细菌和真菌数量最多，热风干燥的次之，真空干燥的微生物数量最低（P＜0.05）。整个贮藏期间，真空干燥的银耳中微生物数量增幅最小，其次是热风干燥，冷冻干燥的增幅最大。
　　3种方式干制的银耳中米酵菌酸的含量在贮藏期间均呈上升趋势。在0—30d内，三类样品中米酵菌酸含量较低，差异不显著（P＞0.05）。此后，冷冻干燥的银耳米酵菌酸含量均显著高于另外两种（P＜0.05）。热风干燥的和真空干燥的含量在整个贮藏期间内均无显著差异（P＞0.05）。从贮藏期间银耳中米酵菌酸含量增幅角度看，冷冻干燥的增幅最大，其含量在第90天时显著高于银耳标准的限定值0.25mg·kg-1。其次是热风干燥，真空干燥的增幅最小。
　　贮藏期间3种方式干制的银耳过氧化氢含量均呈上升趋势。在试验的90d贮藏期内，冷冻干燥的银耳过氧化氢含量最高，热风干燥的最低（P＜0.05）。整个贮藏期内，真空干燥的银耳中过氧化氢含量增幅最小，其次是冷冻干燥的，热风干燥的增幅最大。
　　3种方式干制的银耳SO2含量在贮藏期间均呈上升趋势。在90d贮藏期内，热风干燥的银耳SO2含量最高，冷冻干燥的最低（P＜0.05）。整个贮藏期内，3种方式干制的银耳SO2含量增幅无显著差异（P＞0.05）。
　　3 讨论
　　3.1 不同方式干制的银耳质构差异
　　研究表明，植物组织内部因干燥脱水而造成的破坏程度及细胞的收缩范围取决于干燥方式及工艺参数。冷冻干燥产品因其细胞间冰晶的直接升华，组织结构较为完整，收缩率小且孔径多，因此冷冻干燥银耳收缩率最小，复水比最大。热风干燥的温度较高，而银耳的耳片薄，在热风处理下迅速干硬皱缩，组织结构破坏大，因此收缩率最大，复水比最低。真空干燥降低了水的沸点并使银耳细胞形成一定的内外压差，导致细胞组织收缩，在一定程度上保持了组织结构的完整性，因此其收缩率和复水比介于冷冻干燥和热风干燥之间。此外，3种方式干制的银耳均在后期复水速度降低，可能是因为时间长导致银耳中的胶质溶出，浸出液呈黏稠感，因此降低了复水速度。从黄色度来看，用3种干燥方式干燥的银耳黄色度均有增加，这与国外Krokida等的结论一致。银耳黄色度的增加主要是由非酶褐变及收缩变化所致，其中冷冻干燥色泽最浅，可能是因为在冷冻干燥条件下，抑制银耳组织的氧化褐变，减少了产品黄色度的增加。
　　3.2 不同干燥方法对银耳体内营养物质的影响
　　干燥方式对干制产品的营养成分具有一定的影响。冷冻干燥的温度低，样品组织细胞结构受损小，故其营养成分的保持度较好。真空干燥和热风干燥过程中温度较高，组织结构破坏度较大，从而导致其营养物质含量的大幅下降。本文的研究结果表明，冷冻干燥的银耳水分、糖类和蛋白质的含量变化最小，这跟徐洲等的报道一致。在本研究中，冷冻干燥的银耳总糖含量显著高于另外两种方式，这可能跟干燥的温度和时间有关。冷冻干燥温度低，银耳细胞结构较完整，美拉德等反应程度较低；而热风干燥和真空干燥对银耳的细胞结构破坏较大，加上干燥温度较高，时间长，糖类物质降解、局部焦糖化、美拉德等反应程度较高，导致总糖损失较大。此外，本研究还发现，真空干燥对银耳营养物质含量影响大于热风干燥，推测其可能原因为，真空干燥热传导速率慢，耗时长，加上干燥腔内温度高，蛋白质与糖类物质所发生的反应程度较高，故真空干燥的银耳营养物质含量下降较多。
　　3.3 不同干燥方式对银耳贮藏过程中劣变的影响
　　银耳在贮藏过程中易受周围环境的影响而发生品质劣变，特别是微生物的滋生，会导致营养成分含量下降，一些有害物质在其内积累。本研究结果表明，3种方式干制的银耳在整个贮藏期内营养成分与微生物含量及代谢产物的变化趋势一致。其中，蛋白质、总糖和多糖等含量均呈下降趋势，可能是因为银耳自身与微生物的代谢反应消耗了部分蛋白质和糖类物质。还原糖主要来自于总糖的分解，其含量与微生物等的代谢有关。本研究中还原糖的含量均呈上升趋势，其原因可能为贮藏期间银耳因呼吸作用或非还原糖转化等反应消耗的还原糖量少于增加的还原糖量。此外，冷冻干燥的银耳蛋白质、总糖和多糖等含量与微生物的数量、米酵菌酸、过氧化氢等含量的变化幅度最大，推测其原因可能是冷冻干燥的银耳水分和营养物质的保留程度最好，较适合微生物的繁殖，导致银耳营养物质含量降低、细胞结构破坏，从而产生有害代谢产物，增加过氧化氢等活性氧物质的积累。此外，真空干燥和热风干燥均是使用较高的温度，在其干制过程中可能杀死了银耳表面的部分微生物，减少了贮藏期间微生物生长所产生的劣变。另外，在3种干燥方式所得的银耳中均检测到二氧化硫，但其含量均远低于银耳行业标准规定的400mg·kg-1上限，推测其产生可能也跟营养物质分解和微生物代谢相关。
　　4 结论
　　热风干燥的银耳收缩率和褐变程度最高，复水比增幅低。冷冻干燥的银耳褐变程度低，具有最大的复水比增幅和最小的收缩率。
　　冷冻干燥的银耳中水溶性蛋白、总糖和多糖含量最高，从其提取的多糖的超氧阴离子和羟自由基清除率最高；真空干燥的银耳中水溶性蛋白质和多糖含量最低，还原糖含量最高，从其提取的多糖的超氧阴离子和羟自由基清除率最低；热风干燥银耳中还原糖含量最低。
　　贮藏90d后，热风干燥的银耳水分和还原糖含量的增幅最大，多糖含量降幅最小；冷冻干燥的银耳蛋白质和多糖含量降幅最大，还原糖含量增幅最小；真空干燥的银耳水分和蛋白质含量降幅最小。贮藏90d后，冷冻干燥的银耳中微生物数量和米酵菌酸含量增幅最大；热风干燥的银耳中过氧化氢含量增幅最大；真空干燥的银耳中微生物数量和过氧化氢含量增幅最小。
　　综合分析，若是短期贮藏，建议使用冷冻干燥方式，而长期贮藏不可避免会滋生微生物，并产生米酵菌酸、二氧化硫等有害代谢物，此时若从有害代谢物方面考虑，建议采用真空干燥方式。