碾轧对香菇柄综合品质影响及工艺优化

王大为，戴 龙，徐 旭，张 旭

(吉林农业大学食品科学与工程学院，吉林 长春 130118)

摘 要：通过单因素试验和响应面试验分析研究物料含水量、辊间隙、碾轧次数对香菇柄吸附性、物性、空间构象及感官等综合性品质的影响。结果表明：当物料含水量64%、辊间隙3.5mm、碾轧2次时，香菇柄对复合调味液的吸附率为191.87%，与未经碾轧处理香菇柄比较，提高69.1%；另外硬度降低34.7%，咀嚼性降低44.7%；感官评分提高6.8%。由扫描电镜图可知，碾轧处理后香菇柄质地变得疏松，形成中空网络结构，说明碾轧处理可有效改善香菇柄对风味物质的容纳性及口感，有利于提高香菇柄综合品质。

关键词：香菇柄；碾轧；综合品质

Effect of Rolling-Over on Overall Quality of Lentinula edodes Stipe and Process Optimization

WANG Da-wei，DAI Long，XU Xu，ZHANG Xu

(College of Food Science and Engineering, Jilin Agricultural University, Changchun 130118, China)

Abstract：Single-factor design and response surface analysis were used to explore the effects of raw material moisture content, rolling gap and number of rolling cycles on the comprehensive quality of Lentinus edodes stipe such as adsorption capability, texture properties, spatial conformation and sensory quality. The results indicated that the adsorption capacity of Lentinus edodes stipe containing 64% water rolled over twice with a rolling gap of 3.5 mm was 191.87% for compound flavoring liquid, which was 69.1% higher than that of intact samples. In addition, the hardness and chewiness of Lentinus edodes stipe were reduced by 34.7% and 44.7%, respectively, and sensory evaluation score was increased by 6.8% after this treatment. The scanning electron micrograph of the rolled Lentinus edodes stipe showed more loose texture with a hollow network structure, suggesting that rolling-over is effective in enhancing the holding capacity of Lentinus edodes stipe for flavor compounds and thus improving the overall quality.

Key words：Lentinula edodes stipe；rolling-over；comprehensive quality

中图分类号：TS255.36 文献标志码：A 文章编号：1002-6630(2013)22-0033-07

doi:10.7506/spkx1002-6630-201322007

香菇(Lentinus edodes)，又名香蕈、香信，早在公元前239年《吕氏春秋》中便赞其“味之美者，越骆之菌”。香菇味道芳香浓郁，富含人体所需多种营养成分[1-2]。我国是香菇生产第一大国，年产量超过100万t，香菇柄约占香菇总质量的17%～30%[3]。分析结果显示香菇柄中的营养成分与菌盖基本相近[4-5]，而被称为人体必需的“第七大营养素”膳食纤维主要集中在菇柄中[6]。但由于香菇柄粗纤维含量高，口感不佳，多被废弃。对商品香菇形态的苛求及剪柄香菇干制品的畅销，产生大量的香菇柄，如不充分利用，将造成极大的食物资源浪费[7]。目前市场见少量香菇柄仿肉制品如菇干、香菇肉酱等产品，但口感及风味均存在一定缺陷。香菇柄综合品质的改善是充分、合理利用香菇柄资源的关键限制因素。碾轧技术是一种简单有效的组织改良技术，利用两辊的相向滚动，对物料进行摩擦、搓捻、压揉，料层之间发生位移，使致密的纤维组织变得疏松[8-9]，实现对物料微观组织结构的改善，进而提高其综合品质。该技术操作简便，不破坏物料的天然营养成分。本研究根据香菇柄的天然属性，对香菇柄进行碾轧处理，通过对碾轧前后香菇柄吸附性、硬度、口感等综合品质及其微观结构的变化进行对比，确定最佳碾轧条件，为香菇柄品质改善提供科学的指导与参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

干香菇柄 内乡县中东菌业加工厂；柠檬酸(优级) 青岛扶桑精制加工有限公司；绵白糖(优级) 宁安市镜泊湖糖业有限责任公司；锦珍生抽酱油 李锦记(新会)食品有限公司；料酒 北京二商王致和食品有限公司；味精 梅花生物科技集团股份有限公司；加碘精制食盐(优级) 中盐长江盐化有限公司；桂皮、陈皮、丁香、八角、姜粉等香辛调味料 市售。

1.2 仪器与设备

TA-XT2i物性测试仪 英国Stable Micro System公司；SSX-550型扫描电子显微镜 日本岛津公司；MF-288型揉压面机 广州恒联实业股份有限公司；SH10A水分快速测定仪 上海恒平科学仪器有限公司；JJ500型精密电子天平 美国双杰兄弟有限公司；T60-288E脱水机 深圳恒星有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工艺流程

干香菇柄→挑选→清洗→浸泡→软化→离心脱水→碾轧→吸附性、物性检测及感官品质评价

1.3.2 碾轧效果单因素试验

选择无霉变、无虫害的干香菇柄，流动水漂洗，去除草屑、泥沙，沥干，按料液比1:15(g/mL)加入质量分数1%柠檬酸溶液，在40℃条件下浸泡2h[10]，防褐变处理；取出沥干，用纯净水漂洗2～3次，沥水，投入沸水煮制30min进行软化处理[11]。软化后香菇柄离心脱水、碾轧处理，对碾轧前后香菇柄的吸附性、物性、感官评价、微观组织结构等进行检测。

1.3.2.1 物料含水量对香菇柄碾轧效果的影响

在辊间隙3.5mm、碾轧2次的条件下，以碾轧后香菇柄的感官评分及其对调味液的吸附率为考核指标，考察物料含水量分别为55%、60%、65%、70%、75%时香菇柄碾轧效果。

1.3.2.2 辊间隙对香菇柄碾轧效果的影响

在物料含水量65%、碾轧2次的条件下，以碾轧后香菇柄的感官评分及其对调味液的吸附率为考核指标，考察物料辊间隙分别为3.0、3.5、4.0、4.5、5.0mm时香菇柄碾轧效果。

1.3.2.3 碾轧次数对香菇柄品质的影响

在物料含水量65%、辊间隙3.5mm条件下，以碾轧后香菇柄的感官评分及其对调味液的吸附率为考核指标，考察碾轧次数分别为1、2、3、4时香菇柄碾轧效果。

1.3.3 碾轧工艺的优化

在单因素试验的基础上，以物料含水量(X1)、辊间隙(X2)、碾轧次数(X3)为响应因素，以碾轧后香菇柄感官评分(Y1)及其对调味液的吸附率(Y2)为响应值，根据Box-Behnken试验设计原理[12]，设计三因素三水平响应面试验，筛选最佳碾轧条件。试验设计因素水平见表1。

表 1 响应面试验因素水平及编码

Table 1 Factors and levels used in response surface experimental design

1.3.4 香菇柄综合品质评价

1.3.4.1 香菇柄感官品质鉴评

由10名有感官品评经验的专业技术人员组成鉴评小组，在专业感官品质鉴评室内按规定的评分标准对产品的感官品质进行评价，满分为100分，平行3次，取其平均值为最终结果[13-15]，评定标准见表2。

表 2 感官品质评分标准

Table 2 Criteria for sensory evaluation of Lentinus edodes stipe

1.3.4.2 香菇柄对复合调味液吸附性测定

复合调味液的配制[16]：将桂皮、陈皮、丁香、八角粉碎至粒度为0.125mm(120目)的粉末备用。称取生抽酱油120g、料酒60g、糖60g、盐6g、味精3g、桂皮粉3g、陈皮粉1.5g、丁香粉0.3g、八角粉6g、姜粉6g，将所有调味料混合，搅拌均匀后，加热，使糖、盐、味精完全溶化，室温条件下静置1h，使桂皮、八角等香辛调味料中风味成分充分浸出，然后通过0.105mm(140目)孔径筛过滤，收集滤液即为复合调味液。

准确称取待测干菇柄20g，浸于同等质量的复合调味液中浸泡2h后取出，置于80目筛网上，相对湿度75%、室温条件下静置20～40min，沥干至无液体滴下为止，测量浸泡前后香菇柄质量的变化。按下式计算香菇柄对复合调味液的吸附率[17]：

式中：m1为吸附复合调味液前样品质量/g；m2为吸附复合调味液后样品质量/g。

1.3.4.3 香菇柄物性测定

利用物性仪对最佳碾轧条件处理的香菇柄及未经碾轧处理香菇柄的硬度、弹性、咀嚼性等物性指标进行测定。测试采用P/36R-圆柱型平底探头，可保证测试样形态完整，避免造成边缘切割与剪切作用[18-19]。TPA(texture profile analysis)测试条件为：测前速率2.0mm/s，测试速率1.0mm/s，测后速率5.0mm/s，压缩程度60%，停留间隔2s，压迫强度5g。

1.3.4.4 香菇柄扫描电子显微镜(scanning electron microscope，SEM)观察

取最佳碾轧工艺条件处理的香菇柄及未经碾轧的香菇柄，剪切成直径小于1mm细丝，在105℃条件下烘至恒质量，干燥贮存。取适量香菇柄细丝固定于样品观察台上，经离子溅射仪喷金处理后送入扫描电子显微镜，对其微观结构进行观察，得到相应扫描电镜图。工作条件为：加速电压(AccV)为15kV，电子束(Probe)为4.0，放大倍数为100倍和2000倍，工作距离为17mm和18mm，探头为二次电子检测器(SE)。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 含水量对香菇柄碾轧效果的影响

图 1 物料含水量对香菇柄综合品质的影响

Fig.1 Effect of raw material moisture content on the comprehensive quality of Lentinula edodes stipe

含水量是影响香菇柄碾轧效果的重要因素。由图1可知，当香菇柄含水量在55%～65%变化时，香菇柄的感官评分及其对复合调味液的吸附率不断增大；当含水量达到65%时，香菇柄的感官评分及其对复合调味液的吸附率达到最高，含水量的继续增加，香菇柄的感官评分及其对复合调味液的吸附率减小。水分赋予香菇柄一定的湿润度，在碾轧过程中具有润滑的作用，过量的水分会大幅度减小物料与辊轴间的摩擦力，降低碾轧对物料的搓擦与碾磨作用，降低硬性纤维质原料组织间位移变化，不利于香菇柄柔性的增加。水分含量过低，香菇柄粗硬，抗摩擦力及抗撕裂能力增强，可变形性差，不利于对其进行组织改善，因此，综合考虑选取60%、65%、70%的物料含水量进行碾轧工艺优化试验。

2.1.2 辊间隙对香菇柄碾轧效果的影响

由图2可知，随着辊间隙的增大，香菇柄的感官评分随之增加，对复合调味液的吸附率也随之增大。当辊间隙为3.5mm时，香菇柄的感官评分及其对复合调味液的吸附率均达到最大。随着辊间隙的增大，香菇柄感官评分开始下降，对复合调味液的吸附率也随之减小。当辊间隙过小时，对香菇柄的撕裂与摩擦力过大，导致香菇柄的空间网络结构被严重破坏，对调味液的吸附及保持作用减弱，另外质地过于软烂，口感变劣，所以感官评分及对复合调味液的吸附率均减小。辊间隙过大，作用在香菇柄上的摩擦力、剪切力过小，不足以破坏香菇柄纤维天然的紧密结构，口感粗硬，因此对复合调味液的吸附率及感官品质均较差。因此，选取辊间隙为3.0、3.5、4.0mm进行碾轧工艺优化试验。

图 2 辊间隙对香菇柄综合品质的影响

Fig.2 Effect of rolling gap on the comprehensive quality of
Lentinula edodes stipe

2.1.3 碾轧次数对香菇柄综合品质的影响

图 3 碾轧次数对香菇柄综合品质的影响

Fig.3 Effect of number of rolling cycles on the comprehensive quality of Lentinula edodes stipe

由图3可知，随着碾轧次数的增加，香菇柄的感官评分及其对复合调味液吸附率随之增加，当碾轧2次后，香菇柄具有适当的疏密度及空间网络结构，柔韧度适当，对复合调味液的吸附率及感官评分均较高。第3次碾轧后，感官评分及其对复合调味液的吸附率的增加不明显，第4次碾轧后，香菇柄过于软烂，破坏其网络组织结构，香菇柄感官评分及其对复合调味液的吸附率反而减小。因此，从节能及简化操作角度考虑，选取碾轧次数为1、2、3进行碾轧工艺优化试验。

2.2 香菇柄碾轧工艺优化

2.2.1 Box-Behnken试验结果

通过响应面分析法对香菇柄碾轧工艺条件进行优化，在单因素试验基础上，以物料含水量(X1)、辊间隙(X2)、碾轧次数(X3)为响应因素，以碾轧后香菇柄感官评分(Y1)、碾轧后香菇柄对复合调味液的吸附率(Y2)为响应值，依据Box-Behnken试验设计原理，获得三因素三水平香菇柄碾轧工艺的优化工艺试验设计，试验方案及结果见表3。

表 3 响应面试验设计及结果

Table 3 Experimental design and results for response surface analysis

2.2.2 碾轧对香菇柄感官评分的影响

通过对试验结果进行回归分析，建立响应面回归模型，得出感官评分的回归方程为：Y1＝88.34－3.96X1－3.09X2＋1.09X3＋0.40X1X2－0.30X1X3－0.57X2X3－8.10X12－5.50X22－4.54X32。

表 4 回归模型方差分析

Table 4 Analysis of variance for the regression model for
sensory evaluation score

注：*.差异显著，P＜0.05；**.差异极显著，P＜0.01。下同。

表 5 回归模型可信度分析

Table 5 Reliability analysis for the regression model for sensory evaluation score

由表4、5可知，模型P＜0.0001，表明模型极显著，R2=99.95%，说明模型拟合程度良好，失拟性F=2.86，
P＝0.1682＞0.05，不显著，说明该方程能充分反映实际情况。该模型拟合程度良好，能够极显著拟合香菇柄含水量、辊间隙、碾轧次数对感官评分的影响。由方差分析结果可知，含水量X1及其二次项X12、辊间隙X2及其二次项X22、碾轧次数X3及其二次项X32以及辊间隙和碾轧次数的交互项X2X3对香菇柄的感官品质均有极显著的影响；含水量和辊间隙的交互项X1X2以及含水量和碾轧次数的交互项X1X3对香菇柄的感官品质有显著影响。

RSM的图形是特定的响应面值(Y)对自变量构成的一个三维空间图，可以直观地反映出自变量对响应变量的影响[20]。各因素及其交互作用对响应值的影响结果可通过该组图直观反映出来。等高线的形状可反映出交互效应的强弱。椭圆形表示两因素交互作用显著，而圆形则与之相反。根据回归方程绘出响应面及等高线见图4。

图 4 各两因素交互作用对感官评分影响的响应面及等高线图

Fig.4 Response surface and contour plots for the interactive effects of operating parameters on sensory evaluation score

2.2.3 碾轧对香菇柄吸附率的影响

通过对试验结果进行回归分析，建立响应面回归模型，得出对调味液吸附率的回归方程为：Y2＝190.48－13.69X1－5.76X2＋1.04X3＋2.00X1X2－2.39X1X3－4.21X2X3－20.97X12－11.80X22－8.69X32。

表 6 回归模型方差分析

Table 6 Analysis of variance for the regression model for adsorption capacity

表 7 回归模型可信度分析

Table 7 Reliability analysis for the regression model for adsorption capacity

由表6、7可知，模型P＜0.0001，表明模型极显著，R2=99.78%，说明模型拟合程度良好，失拟性F=1.31，P＝
0.3860＞0.05，不显著，说明模型拟合程度良好，该方程能充分反映实际情况，该方程拟合程度良好，能够极显著拟合香菇柄含水量、辊间隙、碾轧次数对香菇柄吸附率的影响。由方差分析结果可知，含水量X1及其二次项X12、辊间隙X2及其二次X22、碾轧次数的二次项X32及物料含水量和碾轧次数的交互项X1X3以及辊间隙及碾轧次数的交互项X2X3对香菇柄的吸附率均有极显著的影响；含水量和辊间隙的交互项X1X2对香菇柄的吸附率有显著影响。根据回归方程绘出响应面及等高线见图5。

图 5 各因素交互作用对吸附率影响的响应面及等高线图

Fig.5 Response surface and contour plots for the interactive effects of operating parameters on adsorption capacity

2.2.4 香菇柄碾轧工艺优化与验证

对二次多项回归方程求偏导得最佳工艺参数为物料含水量63.49%、辊间隙3.35mm、碾轧2.16次。在此最佳工艺条件下经碾轧后香菇柄感官品质的理论得分为89.3672；对复合调味液的吸附率的预测值为193.808%。为检验响应面法优化最佳碾轧条件的可靠性，进行验证实验。基于实际操作的可行性，将优化后的条件调整为物料含水量64%、辊间隙3.5mm、碾轧2次。在此修正条件下进行验证实验，取3次测定结果的平均值为最终结果，得到的香菇柄的感官评分为88.71，与未经碾轧处理香菇柄比较，提高6.8%。对复合调味液的吸附率为191.87%，与理论值较为接近，与未经碾轧处理香菇柄比较，提高69.1%。因此，采用响应面法优化得到的碾轧条件参数准确可靠。

2.3 物性指标测定结果

利用物性仪分别对最佳碾轧工艺条件处理的香菇柄及未经碾轧处理香菇柄的硬度、弹性、咀嚼性等物性指标进行测定，TPA测试曲线见图6。

a.碾轧后香菇柄TPA测试图

b.未碾轧香菇柄TPA测试图

图 6 香菇柄TPA测试图

Fig.6 TPA profile of Lentinula edodes stripe before and after rolling-over

通过相应软件分析得到具体物性参数指标，见表8，最佳碾轧工艺处理香菇柄硬度为4509.760g，低于未经碾轧的香菇柄硬度(6906.599g)，降低了34.7%；咀嚼性由未碾轧处理的5624.779g下降到3108.530g，降低了44.7%，香菇柄适口性得到明显改善。碾轧后香菇柄的黏着性为
－0.366g•s，优于未经碾轧处理的香菇柄；另外碾轧后香菇柄黏聚性、弹性及回复性均低于未经碾轧的香菇柄。物性指标测定数据及变化趋势与感官品质评定结果一致。

表 8 香菇柄TPA测试结果

Table 8 TPAparameters of Lentinula edodes stipe

2.4 香菇柄扫描电子显微镜(SEM)观察

a.未碾轧香菇柄(×100) b.未碾轧香菇柄(×2000)

c.碾轧后香菇柄(×100) d.碾轧后香菇柄(×2000)

图 7 香菇柄显微镜结构

Fig.7 SEM images of Lentinula edodes stipe before and after rolling-over

香菇柄的主要组成成分是膳食纤维。由图7可以看出，香菇柄纤维质表面略有褶皱，条理清晰。未经碾轧处理香菇柄组织结构紧密，碾轧处理后香菇柄组织结构疏松，有明显的中空网络，表面褶皱深度增加。证明碾压处理对香菇柄进行搓擦、揉捻及纵向撕裂和横向拉伸作用，使香菇柄天然的紧密结构疏松化，并形成适当的中空型网络结构，因此赋予香菇柄良好的柔韧性及容纳性，从而改善香菇柄的适口性及对液态物料的吸附性。

3 结 论

3.1 结合单因素试验，采用Box-Behnken设计和响应面分析法，以香菇柄含水量、辊间隙、碾轧次数为相应变量，以碾轧后香菇柄的感官评分及其对复合调味液的吸附率为响应值，对香菇柄碾轧工艺进行了优化，实现对香菇柄综合品质的改善，得到的最佳碾轧工艺条件为香菇柄含水量64%、辊间隙3.5mm、碾轧2次。按此条件碾轧处理香菇柄的感官评分为88.71，对复合调味液的吸附率为191.87%。

3.2 经检测，碾轧处理香菇柄的物性指标均优于未经碾轧处理香菇柄，具有良好的咀嚼性，硬度、弹性适当，适口性良好。

3.3 扫描电子显微镜观察结果表明，碾轧处理香菇柄较未经碾轧处理香菇柄具有明显的中空型网络，组织结构疏松，因而具有较好的柔韧性及吸附性。

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