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Tremella Quality of Combined Hot-air and Vacuum Drying and Its Effect on Micro-structure

热风真空联合干燥对银耳品质及其微观结构影响



全 文 :  核 农 学 报  2013ꎬ27(6):0805 ~ 0810
Journal of Nuclear Agricultural Sciences
收稿日期:2012 ̄09 ̄12  接受日期:2013 ̄01 ̄16
基金项目:浙江省重大科技专项(2009C12036)
作者简介:邵平(1980 ̄)ꎬ男ꎬ浙江龙游人ꎬ博士ꎬ副教授ꎬ主要从事食品资源利用及其过程工程研究ꎮ E ̄mail: pingshao325@ zjut. edu. cn
文章编号:1000 ̄8551(2013)6 ̄0805 ̄06
热风真空联合干燥对银耳品质及其微观
结构影响
邵  平  薛  力  陈晓晓  孙培龙
(浙江工业大学生物与环境工程学院ꎬ浙江 杭州  310014)
摘  要:研究热风———真空联合干燥对银耳品质的影响ꎮ 以银耳收缩率、复水比、色泽、多糖含量以及微
观结构等指标评价联合干燥效果ꎬ并与单独的热风干燥和单独的真空干燥进行对比ꎬ分析联合干燥的成
本优势ꎮ 结果表明ꎬ不同联合干燥条件热风 60℃———真空 50℃、热风 60℃———真空 60℃、热风
60℃———真空 70℃干燥效果均较好ꎬ干制后的银耳收缩率不低于 60% ꎬ复水比可达 12 以上ꎬ多糖含量
22%以上ꎬ并具有良好的微观组织结构ꎬ相比单一的真空干燥和冷冻干燥ꎬ联合干燥成本分别降低 19%
和 51% ꎮ 热风———真空联合干燥作为一种高品质、低能耗的干燥方式值得推广ꎮ
关键词:银耳ꎻ热风真空联合干燥ꎻ品质变化ꎻ微观结构
    银耳ꎬ又称白木耳、雪耳、银耳子等ꎬ含有多种矿物
质ꎬ在每 100g 银耳中ꎬ钙含量达 132mg、铁含量达
11mgꎮ 多糖是银耳的主要有效成分ꎬ具有增强机体免
疫功能ꎬ促进肝细胞糖原合成ꎬ抗肿瘤ꎬ抗氧化ꎬ清除自
由基ꎬ促进蛋白质和核酸合成ꎬ以及促进骨髓造血功能
等药理作用[1 - 3]ꎮ
新鲜银耳含水率高ꎬ一般为 75% ~ 80% ꎬ贮藏保
鲜难度很大ꎬ即使条件适宜ꎬ也仅能贮藏两周左右[4]ꎮ
脱水干制作为食品原料加工重要方法之一ꎬ已经广泛
应用于食品工业中ꎮ 目前ꎬ研究较多的干燥方法主要
有热风干燥、真空干燥、微波干燥等ꎮ 近年来ꎬ 联合干
燥成为众多学者的研究对象ꎮ 作为一种新兴的干燥方
法ꎬ范围广、灵活度高、干燥效果好等优点都预示着联
合干燥具有良好的发展前景ꎮ 邓宇等[5] 利用微
波———真空干燥技术干燥蕨菜ꎬ经过对比发现ꎬ微波真
空干燥的蕨菜品质明显优于热风干燥效果ꎻAlibas[6]
与 Gowen 等[7]对于微波———热风联合干燥的研究ꎬ主
要侧重于微波场均匀性、微波系统性能整体优化及热
风干燥节能工艺的研究ꎮ
干燥产品的品质特性是目前的研究热点[8]ꎬ不同
干燥方法对胡萝卜[9]、板栗[10]、莲子[11]等农产品品质
的影响都有较多的报道ꎮ 对于银耳干制技术研究ꎬ目
前基本集中于单一的冷冻干燥、真空干燥和微波干燥
等方法上ꎬ而对其品质及产品经济效益的影响研究均
不系统ꎮ 以银耳真空干燥为例ꎬ干燥过程中温度低ꎬ氧
气含量少ꎬ因此物料中营养成分不易分解和氧化ꎬ但也
存在干燥时间长、成本高ꎬ实际应用可操作性低等缺
点ꎮ 传统的热风干燥温度高ꎬ物料中的营养成分易被
破坏ꎬ干燥前后颜色变化大、干燥品质差ꎮ 本文将热风
干燥与真空干燥相结合ꎬ研究热风———真空联合干燥
对银耳干品收缩率、复水比、多糖含量等品质以及微观
结构影响ꎬ进行成本分析ꎬ探讨热风———真空联合干燥
的可行性ꎬ为实际应用提供理论依据ꎮ
1  材料与方法
1􀆰 1  试验原料与仪器设备
1􀆰 1􀆰 1  试验原料与试剂  新鲜银耳ꎬ由浙江庆元康元
食品有限公司提供ꎬ初始含水率为 77% ~ 82% (湿
基)ꎮ
大黄米(粒径介于 1mm ~1􀆰 50mm之间)ꎬ市售ꎮ
苯酚、浓硫酸ꎬ均为分析纯ꎬ95%乙醇ꎮ
1􀆰 1􀆰 2  主要仪器与设备   电热恒温鼓风干燥箱
(DHG -9070Aꎬ上海精宏实验设备有限公司)ꎻ真空干
燥箱(Binder vd53ꎬ德国宾德公司)ꎻ色差仪(HunterLab
ColorQꎬ美国 HunterLab公司)ꎻ扫描电镜(S - 4700 型ꎬ
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日本 Hitachi 公 司 )ꎻ 高 速 冷 冻 离 心 机 ( Hitachi
CR21GIIꎬ日本 Hitachi公司)ꎻ数显恒温水浴锅(HH -
4ꎬ江苏金坛江南仪器厂)ꎻ电子天平等ꎮ
1􀆰 2  试验方法
1􀆰 2􀆰 1  试验流程  新鲜银耳 → 预处理 → 干燥(热
风———真空联合干燥、热风干燥和真空干燥)→ 收缩
率、复水比、色泽和多糖含量等指标测定ꎮ
预处理:新鲜银耳 → 剔除耳基部培养基 → 清
洗、沥干 → 备用ꎮ
(1)热风 -真空联合干燥[12]:称取预处理新鲜银
耳 300gꎬ在 3 种不同的试验条件下进行干燥:热风
60℃———真空 50℃ꎬ热风 60℃———真空 60℃ꎬ 热风
60℃———真空 70℃ꎬ三者均经热风干燥 15hꎬ再经真空
干燥直至干基含水率降至 12%以下(下文中统一用 A
表示联合干燥中热风 60℃———真空 50℃的试验条件ꎬ
B表示热风 60℃———真空 60℃的试验条件ꎬC 表示热
风 60℃———真空 70℃的试验条件)ꎮ
(2) 热风干燥[13]:称取预处理过的新鲜银耳
300gꎬ分别放入 60、70、80℃ꎬ风速均为 2􀆰 5m􀅰s - 1的电
热恒温鼓风干燥箱内ꎬ直至干基含水率降至 12%以
下ꎮ
(3) 真空干燥[14]:称取预处理过的新鲜银耳
300gꎬ分别放入 50、60、70℃ꎬ 真空度均为 0􀆰 09MPa 的
真空干燥箱内ꎬ直至干基含水率降至 12%以下ꎮ
1􀆰 2􀆰 2  指标测定方法
(1)收缩率的测定
采用置换法测体积[15 - 16]ꎬ置换介质为大黄米ꎮ 每
组试验重复 3 次ꎬ结果取平均值ꎮ
银耳收缩率的计算公式:
S = (V2 - V1) / V2 × 100% (1)
    式中 S———收缩率ꎻ V1———银耳干燥后体积ꎻ
V2———银耳干燥前体积
(2)复水比的测定
称取干燥后的银耳干品ꎬ在 40℃的恒温条件下复
水ꎬ复水时间 5minꎬ取出后沥干 5minꎬ并用吸水纸拭干
银耳表面水分ꎬ称重ꎮ 每组试验重复 3 次ꎬ结果取平均
值ꎮ
银耳复水率的计算公式:
R = M2 / M1 (2)
    式中 R———复水比ꎻM1———银耳复水前质量ꎻ
M2———银耳复水后质量
(3)色泽的测定
将待测的银耳干品用剪刀绞碎后放入粉碎机粉
碎ꎬ再过 60 目筛ꎬ装入 10mm的比色皿中ꎬ用色差仪进
行测定ꎮ 每组试验重复 3 次ꎬ结果取平均值ꎮ 色泽参
数中 L∗值在 0 ~ 100 之间变化ꎬ0 为黑色ꎬ100 为白色ꎬ
b∗值在 - 80 ~ 100 之间变化ꎬ - 80 为蓝色ꎬ100 为黄
色ꎮ
银耳干品色泽的评价ꎬ参考银耳卫生标准[17]ꎬ采
用 10 分制ꎬ具体见表 1ꎮ
表 1  银耳干品色泽感官评分
Table 1  Values of color evaluation of dried Tremella
fuciformis
外观 Appearance 评分Value
叶片浅黄色ꎬ表面有光泽ꎬ耳基米黄色或橙色ꎬ无霉点 9 ~ 10
叶片黄色ꎬ光泽度小ꎬ耳基褐色 6 ~ 8
叶片黄褐色ꎬ无光泽ꎬ耳基深褐色ꎬ有霉点 3 ~ 5
叶片深褐色ꎬ子实体霉变严重 1 ~ 2
    (4)多糖含量的测定
采用热水浸提法提取银耳中的多糖ꎮ 具体操作:
取银耳干品 1gꎬ以料液比 1∶ 30 加水ꎬ热水浴(96℃ ~
100℃)3hꎬ静置离心ꎬ离心(10000r􀅰min - 1ꎬ10min)ꎬ保
留上清液ꎬ沉淀继续加水ꎬ相同条件水浴与离心ꎬ将 2
次的上清液合并ꎮ 以 1 ∶ 4加入乙醇ꎬ醇沉过夜ꎮ 第二
天ꎬ离心(10000r􀅰min - 1ꎬ10min)ꎬ弃去上清液ꎬ沉淀用
蒸馏水溶解ꎬ定容至 500mLꎬ即为待测液ꎮ
苯酚 -硫酸法测多糖的含量[18]ꎮ
(5)微观结构的测定[19]
在扫描电镜下放大 1000 倍进行观察并采集图谱ꎮ
2  结果与分析
2􀆰 1  联合干燥对银耳干品收缩率影响分析
将预处理的新鲜银耳分别用热风———真空联合干
燥、热风干燥、真空干燥进行干制ꎬ对比研究联合干燥
对银耳收缩率的影响(图 1)ꎮ
收缩率反映了干燥过程中银耳组织结构和细胞排
列的变化ꎬ是银耳干品品质评价的重要指标ꎮ 由图 1
可以看出ꎬ银耳经过联合干燥处理后收缩率明显高于
真空干燥的数值ꎬ接近热风干燥效果ꎮ 联合干燥在热
风烘干阶段ꎬ自由水首先被除去ꎬ此时银耳体积大幅缩
小ꎮ 转移至真空干燥阶段时ꎬ银耳处于真空环境中ꎬ内
外存在气压差ꎬ水分由银耳内部转移至表面及由表面
扩散至真空环境中ꎬ气压差作用起轻微的膨化效应ꎬ降
低银耳干品的收缩率ꎮ 因此联合干燥效果与热风干燥
608
  6 期 热风真空联合干燥对银耳品质及其微观结构影响
相比ꎬ存在微小差距ꎬ并且在联合干燥后期ꎬ除去的基
本都是结合水ꎬ膨化效应不如单独真空干燥明显ꎬ从图
中可以清楚看出. 3 种方法的差异ꎮ 联合干燥 3 个不
同试验水平中ꎬA、B、C 三者收缩率依次递增ꎬ与后期
干燥条件有关ꎬ温度升高ꎬ时间缩短ꎬ因此收缩率是 C
> B > Aꎮ
图 1  不同干燥方法对银耳干品收缩率影响分析
Fig. 1  Effects of different drying methods on
dried Tremella fuciformis shrinkage rate
2􀆰 2  联合干燥对银耳干品复水比影响分析
银耳干品通常是先复水再食用ꎬ因此复水性的好
坏也是衡量银耳干品的重要指标之一ꎮ 联合干燥和其
它方法对银耳干品复水比的影响见图 2ꎮ
由图 2 得出结论ꎬ热风真空联合干燥后银耳的复
水效果最好ꎬA、B、C三者的试验结果都明显优于其它
方法的干燥效果ꎬ整个复水过程中ꎬ不同方法干燥的银
耳复水速度均是先快后慢ꎮ 热风干燥温度高ꎬ银耳内
部转移至表面的水分会迅速蒸发到空气中ꎬ后期内扩
散的速度逐渐降低ꎮ 当低于外扩散时ꎬ由于水分缺失ꎬ
银耳表面会出现干瘪现象ꎬ影响复水效果ꎮ 为避免这
种现象ꎬ联合干燥中控制热风干燥时间处于 15h内ꎬ在
此期间银耳基本不会出现干瘪现象ꎻ真空干燥温度较
低ꎬ而且银耳内外存在压差ꎬ水分的内扩散到后期速度
下降缓慢ꎬ不会影响银耳结构ꎮ 因此联合干燥银耳在
复水的后半阶段越来越趋向于真空干燥复水效果ꎮ
通过对比收缩率和复水比发现ꎬ联合干燥效果兼
具热风干燥和真空干燥两者优势ꎮ 虽然联合干燥的收
缩率不及热风干燥ꎬ但是热风干燥复水性却是三者中
最差的ꎬ因此ꎬ从收缩率和复水比来看ꎬ联合干燥的效
果是三种方法中最好的ꎮ
图 2  不同干燥方法对银耳干品复水比影响分析
Fig. 2  Effects of different drying methods on dried
Tremella fuciformis rehydration ratio
2􀆰 3  联合干燥对银耳色泽影响分析
新鲜银耳在干燥过程中ꎬ由于脱水和高温作用ꎬ颜
色会发生较大变化ꎬ联合干燥与其它两种方法对银耳
颜色影响见表 2ꎮ
表 2  不同干燥方法对银耳颜色影响分析
Table 2  Effects of different drying methods
on dried Tremella fuciformis color
干燥方式
Drying method L
∗ b∗
感官评价
Sensory
evaluation
热风 -真空联合干燥 A
Hot ̄air and vacuum drying A
82􀆰 87 20􀆰 87 9
热风 -真空联合干燥 B
Hot ̄air and vacuum drying B
84􀆰 80 21􀆰 08 9
热风 -真空联合干燥 C
Hot ̄air and vacuum drying C
85􀆰 17 23􀆰 56 8
热风干燥 60℃
Hot ̄air drying 60℃
81􀆰 30 22􀆰 33 8􀆰 5
热风干燥 70℃
Hot ̄air drying 70℃
82􀆰 79 24􀆰 78 7􀆰 5
热风干燥 80℃
Hot ̄air drying 80℃
79􀆰 87 26􀆰 46 6􀆰 5
真空干燥 50℃
Vacuum drying 50℃
76􀆰 99 19􀆰 87 8􀆰 5
真空干燥 60℃
Vacuum drying 50℃
77􀆰 12 21􀆰 92 8
真空干燥 70℃
Vacuum drying 50℃
75􀆰 54 22􀆰 46 7􀆰 5
新鲜银耳
Fresh Tremella fuciformis
44􀆰 73 2􀆰 80
708
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    由表 2 看ꎬ联合干燥与其它两种方法的 L 和 b 之
间的区别较大ꎬ观察银耳干品颜色ꎬ联合干燥的效果最
好ꎬ从感官评价看ꎬA 和 B 的值高于 Cꎬ这和 C 的高温
环境有关ꎮ 相比干燥前ꎬA、B、C 的 L 值均有大幅提
高ꎬ其原因可能是干燥前银耳含水量高ꎬ影响到色差计
光线的检测结果ꎬ无法准确反映银耳的色泽ꎮ b 值增
加是因为在干燥过程银耳发生褐变ꎬ热风干燥造成的
褐变最为严重ꎬ联合干燥虽经过热风处理ꎬ但时间短ꎬ
样品发生轻微褐变ꎬ所以 b 值不如热风干燥 b 值变化
大ꎬ这与 Krodida等[20]的结论一致ꎬ除此之外ꎬ收缩率
也会影响 b值ꎬ不同方法的 b 值大小都与收缩率呈正
相关ꎮ 对比 3 种方法中各自 3 个水平不同试验结果ꎬ
发现热风干燥中 3 个数值差别最大ꎬ联合干燥中ꎬC 的
试验结果相比干燥前ꎬ变化幅度也是高于 A 和 Bꎮ 由
此可见ꎬ干燥过程中温度以及时间是造成银耳颜色变
化的主要因素ꎮ
2􀆰 4  联合干燥对银耳多糖含量影响分析
银耳中主要的功能成分是多糖ꎬ多糖含量是衡量
银耳干品品质的必不可少的指标ꎮ 银耳在干燥过程中
多糖由于分解作用含量会降低ꎬ联合干燥与其它两种
方法对银耳多糖含量影响见图 3ꎮ
图 3  不同干燥方法对银耳多糖含量影响分析
Fig. 3  Effects of different drying methods on
dried Tremella fuciformis polysaccharide content
从图 3 可以看到ꎬ联合干燥的试验结果介于热风
干燥和真空干燥数值之间ꎬ但是更接近效果最好的真
空干燥ꎬ其中ꎬA 和 B 较为接近ꎬC 试验结果偏低ꎮ 试
验结果发现ꎬ多糖含量的高低与干燥温度有关ꎮ 在干
燥过程中ꎬ高温会促使多糖分解ꎬ降解为寡糖ꎬ温度越
高ꎬ多糖降解的越多ꎮ 真空干燥由于温度低ꎬ干燥后产
品中多糖含量最高ꎻ在热风干燥后期ꎬ由于脱去的主要
是结合水ꎬ多糖更容易被分解ꎬ造成银耳干品中多糖含
量进一步减少ꎻ联合干燥前期为热风干燥ꎬ因此部分多
糖分解为寡糖ꎬ但是只要控制好热风干燥的时间ꎬ整个
干燥过程中不会造成银耳多糖过多损失ꎮ
2􀆰 5  银耳干品微观结构分析
银耳经过电镜扫描ꎬ得到以下微观结构的图片ꎬ见
图 4ꎮ 由图中可以看出ꎬ经过联合干燥处理过的银耳微
观结构状态较好ꎬ存在立体网状结构ꎬ空隙大ꎮ C 由于
是 60℃热风和 70℃真空联合干燥ꎬ脱水过程中ꎬ银耳内
部容易形成致密结构ꎬ部分区域出现挤压现象ꎬ因此干
燥效果不如温度较低的 A和 Bꎮ 真空干燥效果接近联
合干燥ꎬ热风干燥的效果最差ꎬ网状结构不明显ꎬ并且有
塌陷现象ꎮ 不同干燥方法试验得到的微观结构各不相
同ꎬ联合干燥和真空干燥因为存在真空环境ꎬ在干燥过
程中水分的逸出会形成多空隙结构ꎬ而且温度不高ꎬ对
组织破坏不严重ꎬ因此有网状疏松结构ꎮ 而在热风干燥
水分逸出银耳表面的过程中ꎬ内部的塌陷作用加上高温
环境造成的皱变、萎缩ꎬ内部结构很容易遭到破坏ꎮ
从银耳的微观结构图中也可以分析复水比和收缩
率ꎬ以联合干燥和热风干燥为例ꎬ联合干燥的微观结构
比起热风干燥孔隙多ꎬ“支架”结构丰富ꎬ因此ꎬ对经过
这两种方法干燥的银耳进行复水试验ꎬ随着时间延长ꎬ
前者耳片更容易伸展ꎬ体积增大ꎬ复水性好ꎻ相反对于
收缩率ꎬ由图中可以明显得出热风干燥的收缩率大于
联合干燥这样的结论ꎮ
2􀆰 6  联合干燥能耗分析
以上分析了热风———真空联合干燥对银耳收缩
率、复水比、色泽以及多糖含量等品质指标以及微观结
构的影响ꎬ除此之外ꎬ能耗高低也会影响干燥方法的应
用ꎮ 表 3 中列出了热风———真空联合干燥、热风干燥、
真空干燥与冷冻干燥的耗能对比情况ꎮ 与真空干燥和
冷冻干燥相比较ꎬ热风———真空联合干燥耗时最短ꎬ干
燥成本比真空干燥节省了 19%左右ꎬ甚至不到冷冻干
燥的一半ꎬ具有明显优势ꎮ 以上内容仅从实验室层面
进行比较分析ꎬ虽然不能完全应用于实际生产ꎬ但是有
一定程度上的借鉴意义ꎮ
3  结论
本试验中 3 组热风———真空联合干燥水平分别是
热风 60℃———真空 50℃、热风 60℃———真空 60℃、热
风 60℃———真空 70℃ꎬ在此条件下干制的银耳收缩率
不低于 60% ꎬ复水比可达 12 以上ꎬ多糖含量 22%以
上ꎬ颜色稍黄ꎮ
808
  6 期 热风真空联合干燥对银耳品质及其微观结构影响
图 4  不同干燥方法对银耳微观结构影响分析
Fig. 4  Electron micrographs of Tremella fuciformis dried by different drying methods
表 3  联合干燥与其它干燥方法成本对比
Table 3  Cost comparison between combined
hot ̄air and vacuum drying with other three drying methods
干燥方法
Drying method
时间
Time / h
成本
Cost /元􀅰500g - 1
热风 -真空联合干燥
Hot ̄air and vacuum drying
39􀆰 5 37􀆰 5
热风干燥
Hot ̄air drying
23 11􀆰 5
真空干燥
Vacuum drying
46 46
冷冻干燥[8]
Freezedrying
54 76􀆰 7
    注:所需成本以每度电 0􀆰 5 元计算ꎮ
Note: The cost per kilowatt hour is 0􀆰 5 yuan.
    银耳干品的微观结构呈立体网状结构ꎬ孔隙较多ꎬ
干燥效果好ꎬ不过 60℃热风和 70℃真空联合干燥的微
观结构稍有缺陷ꎻ从微观结构也能观察分析银耳干品
的收缩率和复水比ꎮ
通过与其它干燥方法相对比ꎬ同样具有良好干燥
效果的热风———真空干燥在实验室层面上成本低ꎬ比
真空干燥降低了 19% ꎬ比冷冻干燥降低了 51% ꎮ
综上所述ꎬ热风———真空联合干燥是一种高品质、
低能耗的干燥方法ꎮ
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Tremella Quality of Combined Hot ̄air and Vacuum
Drying and Its Effect on Micro ̄structure
SHAO Ping  XUE Li Chen  Xiao ̄xiao  SUN Pei ̄long
(College of Biological and Environmental EngineeringꎬZhejiang University of Technologyꎬ Hangzhou Zhejiang  310014)
Abstract:The effects of combined hot ̄air and vacuum drying on quality of dehydrated Tremella fuciformis were studied.
The dehydrated Tremella fuciformis shrinkage rateꎬ rehydration ratioꎬ colorꎬ polysaccharide content and microstructure
were studied and compared with those of single hot ̄air drying (AD) and vacuum drying (VD). The cost of combined
hot ̄air and vacuum drying was analyzed. When the temperatures of three combined drying levels are 60℃ (AD) and
50℃(VD)ꎬ 60℃(AD) and 60℃ (VD)ꎬ 60℃ (AD) and 70℃ (VD)ꎬ dehydrated Tremella fuciformis shrinkage rate
was not below 60% ꎬ rehydration ratio was more than 12ꎬ polysaccharide content was more than 22% and microstructure
was good. The cost of combined hot ̄air and vacuum drying was lowered by 19% and 51% ꎬ respectivelyꎬ compared with
those of single vacuum drying and freezing drying. The results showed combined hot ̄air and vacuum drying could be
generalized as a high quality and low energy drying method.
Key words:Tremella Fuciformisꎻ Combined Hot ̄air and Vacuum Dryingꎻ Quality Changeꎻ Microstructure
018