《食品科学》：南昌大学李俶教授等：高压射流磨处理对全组分香菇浆品质的影响

香菇是世界上第二大食用菌，它含有多种功能活性物质和风味物质，如香菇多糖、香菇多酚、游离氨基酸、5’-核苷酸、有机酸、鲜味肽等。香菇多糖是香菇中重要的功能性成分，香菇多糖能够通过对T-细胞、细胞因子、巨噬细胞、自然杀伤细胞和半胱天冬酶的激活作用参与抗肿瘤作用，同时还具有提高免疫力、抗氧化、抗病毒等作用。香菇多酚也是香菇中重要的功能性成分，包括没食子酸、儿茶素、咖啡酸、芦丁、阿魏酸和槲皮素等，具有抗氧化、抑菌、抗肿瘤等作用。

因此，南昌大学食品科学与资源挖掘全国重点实验室的廖崇印、邓利珍、李俶*等研究采用高压射流磨系统制备全组分香菇浆，研究高压射流磨对全组分香菇浆理化性质（粒径、微观结构、Zeta电位、黏度、不稳定性指数、表观稳定性、可溶性固形物和浊度）、活性成分（粗多糖溶出量和多酚含量）和感官品质的影响，为实现香菇全组分利用，以及解决香菇浆稳定性差、香菇多糖和多酚损失提供新思路。

1 高压射流磨对香菇浆理化性质的影响

1.1 粒径分析

香菇浆颗粒粒径直接影响浆体悬浮颗粒的沉降速率及产品口感，根据斯托克定律，粒径越小沉降速率越慢，口感越细腻。D[4,3]代表体积平均直径，D50和D90代表累计粒径分布数达到50%、90%的粒径，经高压射流磨处理后，浆体粒径下降，且D[4,3]、D50和D90均随着高压射流磨处理压力的增加而降低，这与高压射流磨处理芒果汁的粒径变化结果相似。如表1所示，0 MPa样品的D[4,3]值为92.07 μm，而120 MPa处理样品D[4,3]值为23.93 μm，粒径显著降低。0 MPa样品D50和D90值分别为68.10 μm和204.67 μm，经过高压射流磨120 MPa处理后，分别降至18.07 μm和45.33 μm。这可能是香菇浆经过高压射流磨处理后，细胞发生了破裂及组织被破碎所致。图1显示了高压射流磨处理压力对香菇浆样品粒径分布的影响。0 MPa样品呈现双峰分布的特征，在3～30 μm和30～1000 μm处出现峰。有文献报道，3～30 μm范围内的颗粒为蛋白质聚集体，30～1000 μm范围内的颗粒由细胞壁组织和纤维构成。经过高压射流磨处理后双峰分布变成了单峰分布，且颗粒在3～100 μm分布的比例不断增加，这可能是纤维和细胞壁结构被破坏所致。对于工业生产香菇调味汁，采用高压射流磨处理的香菇浆制备香菇调味汁口感更细腻，由于粒径降低会减缓香菇颗粒的沉降，提高香菇调味汁的稳定性，外观状态更佳。

1.2 微观结构分析

微观结构反映了香菇细胞破碎情况以及浆体颗粒大小的变化。图2是经高压射流磨不同压力处理后香菇浆的微观结构，香菇细胞的细胞质被染色为红色。0 MPa样品中的细胞呈现完整的长条状，经过高压射流磨处理后，细胞由初始的长条状变成了短条状的碎片，随着处理压力增加，聚集的细胞被分散、细胞破裂程度增大、浆体颗粒变小。说明高压射流磨处理能有效破碎香菇细胞，且破碎效果随处理压力增大而增加。Ke Yingying等研究结果表明高压射流磨处理能够破坏小球藻的细胞膜和细胞壁。

1.3 Zeta电位分析

Zeta电位是影响胶体悬浮液稳定性的重要因素，其绝对值常用来表征悬浮液中相邻且带有相同电荷颗粒之间的排斥力大小。通常，Zeta电位绝对值越高排斥力越强，颗粒之间的排斥力越能够防止颗粒聚集，越有利于提高胶体悬浮液的稳定性。香菇浆是一个复杂的体系，主要由多糖和蛋白质组成，高压射流磨强烈的机械力作用可能引起多糖和蛋白质等构成的胶体颗粒的表面电荷发生改变，将直接影响香菇浆的物理稳定性。如图3所示，香菇浆Zeta电位为负数，这主要是由于香菇细胞壁为阴离子多糖，带有负电荷。随着射流磨压力提高，香菇浆的Zeta电位绝对值呈现逐渐上升的趋势，说明悬浮液中带有相同电荷相邻的胶体颗粒之间的静电排斥程度增强，这有益于提高体系的稳定性。Yu Zhenyu等通过高压均质芋头制备芋头浆，同样发现处理后的芋头浆颗粒表面整体呈现负电荷，同时Zeta电位的绝对值得到了提高。

1.4 流变分析

根据斯托克定律，黏度与体系中悬浮颗粒的沉降速率有关。此外，黏度还影响产品外观品质。如图4所示，香菇浆样品的黏度随着剪切速率的增加而降低，表现出剪切变稀的现象，表明全组分香菇浆是非牛顿流体。经过高压射流磨30 MPa处理的香菇浆黏度与0 MPa样品比较发生了明显的下降，可能是由于在高压射流磨强烈的剪切、空化、湍流的机械力作用下，香菇浆中细胞壁多糖构成的凝胶网络结构被破坏，水的流动性增强，同时大分子多糖被降解，从而降低了体系的黏度，加速了悬浮颗粒的沉降速率。而60、90、120 MPa处理的香菇浆黏度与30 MPa香菇浆相比有略微上升但变化幅度不大，这可能是因为随着压力的增加，多糖溶出的含量提高，增加了体系的黏度。Leite等也发现经过高压均质后，橙汁的黏度发生下降。

1.5 不稳定性指数分析

不稳定性指数可以反映体系的稳定性，不稳定性指数越低代表体系的稳定性越好。如图5所示，随着高压射流磨压力的提高，香菇浆不稳定性指数呈现先增加后降低的趋势。根据斯托克定律，粒径的降低和黏度的增加有利于降低颗粒的沉降速率，同时Zeta电位的增加能够增强颗粒之间的排斥力防止颗粒聚集沉淀。与0 MPa样品比较，30 MPa处理的样品Zeta电位没有显著性变化，粒径虽然降低，但黏度发生了明显的下降，导致不稳定性指数增加。随着压力的提高，60、90 MPa和120 MPa处理后的样品与30 MPa样品相比黏度变化不大，但香菇颗粒粒径不断下降，Zeta电位绝对值增加，导致不稳定性指数下降，稳定性呈现上升趋势。陈若辰等通过高压射流磨制备全组分燕麦浆，120 MPa处理后不稳定性指数也发生了下降。

1.6 表观稳定性分析

1.7 可溶性固形物含量和浊度分析

如图7所示，香菇浆可溶性固形物含量随着处理压力的提高呈现增加的趋势。这可能是由于高压射流磨处理造成香菇的细胞破碎，促进了香菇细胞中内容物的溶出；同时，高压射流磨强烈的机械力使不溶性组分向可溶性转变，导致香菇浆可溶性固形物含量提高，此外不溶性组分向可溶性转变还有利于提高香菇浆的稳定性。有相关研究报道，高压均质处理黑加仑汁可以显著提高其可溶性固形物含量。经过高压射流磨处理的香菇浆的浊度比未经过处理的0 MPa样品的浊度有明显提高。这可能是因为高压射流磨处理提高了香菇浆可溶性组分含量，同时香菇浆中悬浮的小颗粒增多，导致浊度的提高。

2 高压射流磨对香菇浆活性物质的影响

2.1 香菇粗多糖溶出量分析

如图8所示，高压射流磨能够显著提高香菇粗多糖溶出量，且香菇粗多糖溶出量随着压力的增加而提高，120 MPa处理的样品粗多糖溶出量是0 MPa样品的2 倍。香菇粗多糖溶出量的增加可能是因为：一方面，细胞壁破碎促进胞内香菇粗多糖释放，从而提高香菇粗多糖溶出量；另一方面，在高压射流磨的剪切、空化、湍流的作用力下，高分子质量多糖可能被降解为溶解性较好的低分子质量多糖，促进了香菇粗多糖溶出。姜颖等利用动态高压微射流预处理香菇再提取香菇多糖有类似的发现，即动态高压微射流能够显著提高香菇多糖的溶出率。

2.2 多酚含量分析

如图9所示，高压射流磨处理对香菇浆多酚含量的影响与处理压力有关。当压力低于90 MPa时，处理组和未处理样品之间的多酚含量没有显著差异。然而，当压力为90 MPa时，多酚质量浓度显著增加至0.51 mg/mL，90 MPa处理样品的多酚含量比0 MPa样品提高了约27%。这可能是因为高压射流磨处理破坏了香菇细胞的细胞壁，促进了细胞内香菇多酚的溶出，同时高压射流磨强烈的机械力可能促进紧密结合在细胞壁上的结合酚释放，从而提高了香菇多酚的含量。Wang Tao等也发现微射流处理的玉米麸皮能显著增强碱性水解过程中结合酚的释放。但随着高压射流磨处理压力进一步增加至120 MPa时，香菇多酚的含量发生了下降，这可能是因为在较高压力下香菇浆在射流磨腔体内撞击过程产生的内能会更多，造成浆体温度提高，导致香菇多酚在高温条件下发生了降解。Guo Xiaojuan等发现经过高压射流磨处理的玉米浆，90 MPa样品多酚含量最高，120 MPa样品多酚含量发生下降，此时120 MPa样品温度达到了74 ℃，可能是高温导致酚类化合物降解。

3 高压射流磨对香菇浆感官品质的影响

3.1 滋味变化分析

目前电子舌已经是人们客观分析食品味道变化的常用方法之一，它基于传感器表面的人工双层脂质膜和呈味物质之间的相互作用，然后通过相应的电势变化将其转换为香菇浆的味觉响应值。电子舌响应值越大，代表某种滋味强度就越强。如表2所示，香菇浆的鲜味和咸味响应值随着压力的增加而增加。与0 MPa香菇浆相比，120 MPa压力处理的香菇浆鲜味响应值提高了约20%，咸味响应值提高了约13%。这可能与高压射流磨破坏了细胞结构，促进香菇内鲜味氨基酸、呈味核苷酸、有机酸的释放有关。

3.2 香味变化分析

感官中的气味强度感受可以通过电子鼻进行模拟，特定气味化合物对应特定的传感器。其中W1C传感器对芳香成分灵敏，W5S对氨氧化合物灵敏，W3C对氨水、芳香成分灵敏，W6S对氢气有选择性，W5C对烷烃、芳香成分灵敏，W1S对甲烷灵敏，W1W对硫化成分及烃和硫的有机成分较灵敏，W2S对乙醇灵敏，W2W对芳香成分和有机硫化物灵敏，W3S对烷烃灵敏。如图10所示，W2W、W1W风味传感器在这10 种传感器中响应值最高，说明香菇的香味感受主要来源于芳香成分、硫化成分及烃和硫的有机成分，并且随着高压射流磨处理压力增加而不断提高，说明高压射流磨处理能够提高香菇浆的香味强度。Jiang Deyu等采用低温高能介质磨处理茶叶同样发现，超微粉碎能促进茶叶挥发性物质的释放。

4 讨论

稳定性是影响香菇液体调味料品质的重要因素，胶体磨粉碎的物料颗粒粒径较大，稳定性差，需要通过过滤改善。高压射流磨是一种有效提高稳定性的方法，高压射流磨可以有效提高芒果汁、番茄汁、全豆豆浆的稳定性。本研究通过不稳定性指数和表观稳定性表征高压射流磨对香菇浆稳定性的影响，由结果可知高压射流磨降低了香菇浆不稳定性指数，提高了表观稳定性。香菇稳定性与粒径、黏度、Zeta电位、不溶性组分向可溶性组分转变息息相关，稳定性提高的原因可能是香菇浆粒径降低、Zeta电位绝对值升高。多糖、多酚是香菇浆中重要的活性成分，有研究报道超微粉碎技术能够提高多糖和香菇多酚的溶出率，高压射流磨处理的全组分番茄汁多酚含量得到了提高。在本研究中120 MPa高压射流磨处理的香菇浆多糖溶出量提高了1 倍，多酚含量在处理压力90 MPa时显著提高，通过微观结构观察，可以发现高压射流磨破坏了香菇细胞结构，细胞壁的破坏可能促进了香菇多糖溶出量以及多酚含量的提高。滋味和香味是评价香菇浆品质的重要因素，不同物理加工方式对香菇的滋味有着不同的影响。Ke Yingying等发现高压射流磨能提高芒果汁挥发性物质的含量，本研究中高压射流磨处理后的香菇浆鲜味和香味强度都得到了提高，由微观结构变化推测可能是由于香菇细胞壁在高压射流磨的剪切、湍流、冲击作用力下被破坏，促进了细胞内风味物质的溶出。120 MPa高压射流磨处理的香菇浆稳定性良好、活性物质含量高、鲜味和香味强度都有所提高，高压射流磨处理量能够达到工业生产的要求，因此采用高压射流磨用于生产香菇液体调味料有着较强的实际可行性和应用价值。

5 结论

本研究采用高压射流磨技术制备全组分香菇浆，研究了高压射流磨处理不同压力（0～120 MPa）对香菇浆理化性质（粒径、微观结构、Zeta电位、黏度、不稳定性指数、表观稳定性、可溶性固形物和浊度）、活性成分（粗多糖溶出量和多酚含量）和感官品质（滋味和香味）的影响。结果表明，高压射流磨处理能有效破坏香菇细胞结构，降低颗粒尺寸，随着压力从0 MPa增加至120 MPa，香菇浆粒径D90从204.67 μm降低至45.33 μm，并增加了体系Zeta电位绝对值，从而提高了香菇浆的稳定性。同时，高压射流磨处理提高了可溶性固形物含量和浊度，降低了体系黏度。高压射流磨处理提高了香菇粗多糖溶出量和多酚含量，120 MPa处理的样品粗多糖溶出量是0 MPa样品的2 倍，90 MPa处理样品的多酚含量比0 MPa提高了约27%。此外，高压射流磨120 MPa处理样品的鲜味响应值比0 MPa样品提升了约20%，电子鼻模拟结果显示含硫有机成分随着处理压力增加而不断提高。综上所述，高压射流磨可以改善香菇浆的稳定性、增加活性成分溶出率、提升香菇风味，最终改善香菇浆的品质。本研究的结果将为高压射流磨开发全组分香菇浆产品提供理论参考，拓展该技术在食品加工中的应用。

作者简介

1

第一作者

廖崇印 硕士研究生

廖崇印，个人学习经历：2021-2024南昌大学食品学院。研究方向：食品的超微粉碎。科研成果：发表一篇EI和专利。

2

通信作者

李俶，南昌大学食品学院教授。南昌大学博士，工作经历：南昌大学食品学院教授，研究方向：天然产物。科研成果：发表多篇SCI和专利，获得过江西省科学技术进步奖。

本文《高压射流磨处理对全组分香菇浆品质的影响》来源于《食品科学》2024年45卷第17期183-190页，作者：廖崇印，邓利珍，胡秋连，陈军，戴涛涛，梁瑞红，李俶*。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20231228-244.http://www.spkx.net.cn 点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

实习编辑：申婧婧 ；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网。

为深入探讨未来食品在大食物观框架下的创新发展机遇与挑战，促进产学研用各界的交流合作，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心、国家市场监督管理总局技术创新中心（动物替代蛋白）及中国食品杂志社《食品科学》杂志、《Food Science and Human Wellness》杂志、《Journal of Future Foods》杂志主办，西华大学食品与生物工程学院、四川旅游学院烹饪与食品科学工程学院、西南民族大学药学与食品学院、四川轻化工大学生物工程学院、成都大学食品与生物工程学院、成都医学院检验医学院、四川省农业科学院农产品加工研究所、中国农业科学院都市农业研究所、四川大学农产品加工研究院、西昌学院农业科学学院、宿州学院生物与食品工程学院、大连民族大学生命科学学院、北京联合大学保健食品功能检测中心共同主办的“第二届大食物观·未来食品科技创新国际研讨会”即将于2025年5月24-25日在中国 四川 成都召开。

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