汽爆与热固化处理对大球盖菇粉理化特性及面团品质的影响

《Food Chemistry: X》：Effects of steam explosion and heat curing on the physicochemical properties of Stropharia rugosoannulata powder and dough quality

　　

摘要 大球盖菇（Stropharia rugosoannulata）（酒帽蘑菇）是一种兼具食用和药用价值的真菌，具有显著的增长潜力，但由于缺乏深加工且附加值低，其应用受到限制。本研究系统考察了汽爆（steam explosion, SE）和热固化（heat curing）处理对大球盖菇理化特性的影响及其对面团品质的作用。研究人员在不同条件下（汽爆压力：0.6–1.2 MPa；热固化温度：90–120 °C）对蘑菇粉进行处理，并检测了游离氨基酸（free amino acids, FAAs）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、粒径、微观结构、电子鼻（e-nose）及风味化合物的变化。随后将处理后的蘑菇粉以0%、1%、3%、5%和7%（w/w）的比例添加到小麦粉中，并通过热机械学、流变学、糊化特性及低场核磁共振（LF-NMR）分析测定面团特性。结果表明，汽爆处理（0.9 MPa）显著提高了总游离氨基酸含量，尤其是鲜味和甜味氨基酸。90 °C热固化处理保留了较高的有机酸含量，并通过美拉德反应促进了与甜香相关的酯类风味物质的形成。未处理蘑菇粉的最适添加量为3%，而处理组的最适添加量为5%。在5%替代水平下，汽爆粉改善了面团稳定性，保持了峰值粘度，并降低了淀粉回生程度；热固化粉则增强了面团弹性，并改变了面团基质中的水分分布。总体而言，汽爆和热固化是增强大球盖菇粉功能性及其与小麦面团基质相互作用的有效加工技术。

大球盖菇（Stropharia rugosoannulata）汽爆与热固化处理对面团品质的影响：研究背景、方法与结果解读

一、研究背景与目的

大球盖菇（Stropharia rugosoannulata），俗称酒帽蘑菇，是一种全球范围内具有商业价值的食用菌，被联合国粮农组织（FAO）推荐为发展中国家种植的食用菌之一。该蘑菇富含优质蛋白质、必需氨基酸、膳食纤维、多糖及多种生物活性成分，具有较高的营养与功能价值。然而，新鲜大球盖菇采后极易发生品质劣变，包括菌盖开伞、褐变和组织自溶，因此需进一步加工以稳定其品质并加以利用。其独特风味源于挥发性化合物（如1-辛烯-3-醇、苯甲醛和己醛）与非挥发性呈味物质（如游离氨基酸和5′-核苷酸）的相互作用。然而，传统的灭菌、干燥等热加工方式往往引发氧化反应、热降解和结构破坏，导致风味显著损失。此外，新鲜大球盖菇中己醛含量相对较高，加工后可能产生不良“土腥味”。因此，需开发既能实现结构改性又能保持风味的替代加工策略，以扩大大球盖菇的商业应用。

汽爆（SE）是一种快速预处理技术，通过短时高温高压蒸汽处理，随后瞬间释压，将热能瞬时转化为机械能，诱导材料结构破坏与重组。该技术已广泛应用于膳食纤维改性。热固化则提供更可控的加热条件，在减少风味成分过度降解的同时，通过调控热反应促进理想风味形成。面条作为全球消费量极大的主食，是功能成分的理想载体。但直接添加未改性蘑菇粉可能因与面筋-淀粉基质相容性差，导致面团结构和加工性能改善有限。目前，汽爆和热固化在大球盖菇加工中的应用，特别是对面团结构、流变行为和水分状态分布的影响，尚缺乏系统研究。因此，本研究旨在系统考察汽爆和热固化对大球盖菇粉理化特性的影响，并评估其在小麦面团体系中的功能表现，为其在面条等小麦制品中的应用提供理论依据。

二、研究内容与主要结论

研究人员将干燥大球盖菇分别进行汽爆（0.6、0.9、1.2 MPa）和热固化（90、100、110、120 °C）处理，并以未处理样品为对照（CK）。随后将处理后的蘑菇粉以0%、1%、3%、5%和7%的比例替代小麦粉，系统评价了面团的热机械性能、流变特性、糊化特性及水分状态分布。研究发现：汽爆处理（0.9 MPa）显著提高了总游离氨基酸含量，尤其是鲜味和甜味氨基酸，同时减小了粒径并改善了分散性；热固化处理（90 °C）则促进了甜香相关风味物质的形成，并更有效地保留了有机酸。在面团应用方面，处理后的蘑菇粉在5%添加量下表现出优于未处理粉的功能性：汽爆粉改善了面团稳定性并维持了峰值粘度，降低了淀粉回生；热固化粉则增强了面团弹性并改变了面团基质中的水分分布。低场核磁共振（LF-NMR）分析进一步表明，两种处理均改变了面团中水分流动性和水分-基质相互作用。

三、主要研究方法

研究人员采用了多种分析手段：电子鼻（e-nose）用于挥发性风味轮廓分析；高效氨基酸分析仪测定游离氨基酸含量；傅里叶变换红外光谱（FTIR）表征官能团结构；激光粒度仪测定粒径分布；扫描电子显微镜（SEM）观察微观结构；气相色谱-离子迁移谱（GC-IMS）分析挥发性化合物。面团特性方面，使用Mixolab分析仪测定热机械性能，流变仪测定动态流变学参数（G′、G″、tan δ），快速粘度分析仪（RVA）测定糊化特性，以及低场核磁共振（LF-NMR）分析面团中水分状态。样本来源：干燥大球盖菇购自中国安徽省合肥市当地市场；小麦粉购自河南想念食品有限公司。

四、研究结果

1. 1.
   热固化处理对大球盖菇粉风味的影响

电子鼻分析显示，不同热固化温度下蘑菇粉的整体香气轮廓相似，但W1W（硫化物敏感）和W5S（氮氧化物敏感）传感器响应存在明显差异，表明热处理促进了含硫化合物的挥发和转化。主成分分析（PCA）显示，热固化粉与未处理粉在挥发性成分上存在显著差异。

游离氨基酸分析表明，汽爆处理显著提高了总游离氨基酸含量，0.9 MPa条件下最高，其中鲜味和甜味氨基酸增幅最大。汽爆通过破坏细胞壁和蛋白质变性，促进了细胞内游离氨基酸的释放和蛋白质降解。相比之下，热固化处理在90 °C时游离氨基酸含量较未处理组略有增加，但随温度升高而逐渐降低，主要归因于高温下美拉德反应加速消耗氨基酸。

FTIR分析显示，不同处理样品的官能团特征基本一致，主要吸收峰位置和形状相似，表明处理未改变蘑菇粉的基本化学结构。

粒径分析表明，汽爆粉具有最小的中位粒径（D₅₀），热固化粉次之，未处理粉最大。汽爆粉的粒径分布最分散（Span最大）。SEM观察显示，汽爆粉呈现更松散、破碎的微观结构，表面更光滑，分散性更好；热固化粉与未处理粉形态相似，表面皱缩。

GC-IMS分析共检测到106种挥发性有机物（VOCs），其中75种被明确鉴定。未处理组以戊醛、辛醛、乙酸乙酯等为主，呈现天然植物香气；热固化组富含丁醛、3-甲基丁醛、乙酸丁酯等，呈现甜香和巧克力果香；汽爆组则显著富集吡嗪类、醛类、酮类等化合物，呈现浓郁烤香和蘑菇特征香气。

1. 3.
   大球盖菇粉添加对面团特性的影响

热机械性能分析表明，随着蘑菇粉添加量增加，面团吸水量增加，稳定时间总体下降，蛋白质弱化程度增加。其中，汽爆粉添加组的面团稳定时间和蛋白质弱化程度变化最小，表明汽爆处理有效维持了面筋网络稳定性。5%添加量表现出最平衡的热机械特性。

流变学分析显示，所有面团均表现出弹性主导的粘弹行为（G′>G″），且随着蘑菇粉添加，储能模量和损耗模量同步增加。热固化粉在5%添加量下显著提高了面团的弹性（G′），表明其增强了面团结构刚性。

糊化特性分析显示，添加蘑菇粉后所有样品的峰值粘度均下降，其中汽爆组与对照组无显著差异，而热固化组下降最明显。汽爆组的崩解值与对照组相当，且高于其他组，这可能与汽爆释放的可溶性多糖部分补偿了淀粉膨胀限制有关。所有添加蘑菇粉的样品回生值均低于对照组，表明淀粉回生趋势降低，其中汽爆组回生值最低。

低场核磁共振（LF-NMR）分析显示，所有面团样品均呈现三个弛豫峰（T₂₁、T₂₂、T₂₃），其中T₂₂（部分固定化水）为主峰。汽爆和热固化组的T₂₂弛豫时间均长于对照组，表明水分迁移性增强、水分-基质相互作用减弱，这可能与处理引起的纤维基质结构改性有关。

五、讨论与结论

本研究系统证实了汽爆和热固化作为大球盖菇粉加工方法的有效性。汽爆处理（0.9 MPa）通过破坏细胞结构、释放游离氨基酸并改善分散性，适合用于风味强化和需要高分散性的食品体系；热固化处理（90 °C）通过促进甜香风味形成和保留有机酸，适合用于以香气和面团弹性为核心的面制品。当蘑菇粉以5%添加量加入小麦粉时，汽爆粉改善了面团稳定性并维持了峰值粘度，降低了淀粉回生；热固化粉增强了面团弹性。低场核磁共振分析进一步表明，两种处理均改变了面团中水分子的迁移行为和水分-基质相互作用。总体而言，汽爆和热固化是提升大球盖菇粉在小麦面团体系中功能性能的可行方法。未来研究应进一步评估面条产品的质地、感官和风味特性及其储存稳定性，以验证这些加工方法的实际应用价值。