真空冷凍干燥黑大蒜粉的加工工藝

胡晗艷，胡云峰*，王娜，景君，李平

(1.天津科技大學 食品工程與生物技術(shù)學院，天津 300457；2.天津市傲綠農(nóng)副產(chǎn)品集團股份有限公司，天津 300300)

真空冷凍干燥黑大蒜粉的加工工藝

胡晗艷1，胡云峰1*，王娜1，景君2，李平2

(1.天津科技大學 食品工程與生物技術(shù)學院，天津 300457；2.天津市傲綠農(nóng)副產(chǎn)品集團股份有限公司，天津 300300)

利用真空冷凍干燥技術(shù)將黑大蒜制作成黑大蒜粉。對黑大蒜粉真空冷凍干燥工藝做初步研究，得到黑大蒜粉成品的最佳工藝：大蒜與水料液比為1∶5進行打漿，大蒜漿裝盤厚度為6 mm，-18 ℃下預凍12 h后冷凍干燥，凍干參數(shù)為加熱溫度60 ℃，真空度30～100 Pa，時間20 h。

黑大蒜；粉末；冷凍干燥；工藝

黑大蒜，又名黑蒜，是由新鮮的大蒜在一定的高溫高濕條件下發(fā)酵而成，由于產(chǎn)品最終呈現(xiàn)為黑色，故而得名為黑大蒜[1]。黑大蒜在加工過程中，發(fā)生了酶促褐變反應、美拉德反應及焦糖化反應等一系列反應[2]。這些反應不僅去除了大蒜的辣味和臭味，還賦予了黑大蒜更加豐富的生物活性成分及特征性的黑顏色[3]。與新鮮大蒜相比，黑大蒜還原糖含量提高了幾十倍，多酚含量提高了5倍以上，游離氨基酸及β-carboline類生物堿等也均有所提高，它們的共同作用使黑大蒜具有抗氧化、降血脂、降血壓、抗腫瘤等功能作用[4,5]。近年來，隨著大家對黑大蒜的認識度不斷提高，許多企業(yè)開始引進黑大蒜生產(chǎn)技術(shù)并加大了黑大蒜系列產(chǎn)品開發(fā)力度。黑大蒜粉由于水分含量低，具有較長的保質(zhì)期，不僅可以直接食用，也可作為新產(chǎn)品開發(fā)的原料[6]。但黑大蒜含糖量較高，不易干燥，并且傳統(tǒng)干燥方法的高溫會致使干粉顏色較差、營養(yǎng)成分損失率較高[7]。真空冷凍干燥技術(shù)是真空技術(shù)與冷凍技術(shù)相結(jié)合的新型干燥脫水技術(shù)，可以最大程度地保存食品原有的色、香、味和營養(yǎng)成分[8-10]。因此，本文采用食品冷凍干燥設備，對黑大蒜粉加工工藝進行了研究，得到一種便于實際生產(chǎn)應用的加工方法。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與儀器

黑大蒜：由天津市傲綠農(nóng)副產(chǎn)品集團有限公司提供。

儀器設備：FC-40型真空冷凍干燥機 丹麥阿特斯拉公司；JMS-50膠體磨 廊坊通用機械有限公司；CR-10色差計 柯盛行(杭州)儀器有限公司；XQ501電子水分測定儀 上海良平儀器儀表有限公司；PAL-1數(shù)顯手持糖度計 日本ATAGO(愛拓)公司。

1.2 工藝流程

黑大蒜打漿→均質(zhì)→預凍→干燥→粉碎、包裝。

1.3 操作要點

打漿：將黑大蒜與水按一定的比例進行打漿，將糖度調(diào)到14%以下。

均質(zhì)：為保證最終產(chǎn)品的細度與品質(zhì)，黑大蒜漿還需經(jīng)膠體磨均質(zhì)，膠體磨的轉(zhuǎn)速為3000 r/min，時間為10 min。

預凍：將準備好的黑大蒜漿按6 mm的裝盤厚度進行裝盤，于-18 ℃速凍庫中預凍12 h。

升華干燥：將預凍好的物料放入凍干倉中，開啟真空泵，降低倉內(nèi)壓力達到30 Pa，開始給加熱板加熱。在加熱過程中，控制壓力變化使其不超過100 Pa，設定板溫為60 ℃，時間為20 h。

1.4 工藝參數(shù)設定試驗

1.4.1 料液比對干燥效果的影響

將黑大蒜與水分別以料液比1∶4，1∶5，1∶6，1∶7進行打漿均質(zhì)，測定糖度后裝盤，裝盤厚度設定為6 mm，在-18 ℃下預凍12 h后放入凍干倉，進行真空冷凍干燥，分析干燥后各組黑大蒜粉的水分含量。

1.4.2 預凍溫度對干燥效果的影響

將黑大蒜與水以料液比1∶5的比例進行打漿均質(zhì)后裝盤，裝盤厚度設定為6 mm，然后分別在-18 ℃和-40 ℃下預凍12 h后進行真空冷凍干燥，分析干燥后各組黑大蒜粉的水分含量。

1.4.3 樣品厚度對干燥效果的影響

將黑大蒜與水以料液比1∶5的比例進行打漿均質(zhì)后裝盤，樣品厚度分別設定為4，6，8，10 mm，在-18 ℃下預凍12 h后進行真空冷凍干燥，分析干燥后各組黑大蒜粉的水分含量。

1.5 指標測定

水分含量的測定：采用電子水分測定儀，測定條件為140 ℃，10 min；

糖度的測定：采用手持糖度計測定；

總酚含量的測定：參考Folin-Ciocalteu法。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同料液比對黑大蒜粉干燥效果的影響

糖度是影響產(chǎn)品凍結(jié)效果的重要因素，產(chǎn)品糖度越高，產(chǎn)品越不易凍結(jié)。

由表1可知，當料液比為1∶4時，糖度為18%，凍干后黑大蒜粉的水分含量較高，為14.25%，樣品干燥不完全，分析原因是由于凍結(jié)過程中凍結(jié)不徹底，致使后續(xù)升華干燥過程中部分水分不能去除。當料液比達到1∶5時，糖度為14%，此時凍干黑大蒜粉的水分含量大幅下降，僅為7.66%，此后料液比繼續(xù)增大時，水分含量雖繼續(xù)降低但幅度較小，可見黑大蒜糖度控制在14%以下時即可完全凍結(jié)，物料升華干燥較徹底，產(chǎn)品水分含量較低。

2.2 不同預凍溫度對黑大蒜粉干燥效果的影響

預凍溫度直接影響到物料中水分的凍結(jié)情況，若水分凍結(jié)溫度過低，水分凍結(jié)不完全，則無法順利進行升華干燥。

圖1 不同預凍溫度對黑大蒜粉水分含量的影響Fig.1 Effect of pre-freezing temperature on moisture content of black garlic powder

由圖1可知，黑大蒜漿在-40 ℃下預凍12 h后進行真空冷凍干燥后得到的黑大蒜粉水分含量要比-18 ℃的低，但相差不大，僅比18 ℃黑大蒜粉水分含量低0.85%，從能耗角度考慮，選擇-18 ℃條件對黑大蒜漿進行凍結(jié)即可獲得較好的干燥效果。

2.3 裝盤厚度對黑大蒜粉干燥效果的影響

圖2 裝盤厚度對黑大蒜粉水分含量的影響Fig.2 Effect of filling thickness on moisture content of black garlic powder

由圖2可知，裝盤厚度為4 mm和6 mm時，黑大蒜粉水分含量相差不大；而當裝盤厚度大于6 mm時，黑大蒜粉的水分含量會明顯升高；當裝盤厚度為6 mm時，黑大蒜粉水分含量為7.47%；而當裝盤厚度為8 mm時，黑大蒜粉水分含量為9.22%，比裝盤厚度為6 mm時升高了1.75%，這主要是因為物料厚度會對水分的溢出產(chǎn)生一定的阻力，物料厚度越大，水分與結(jié)合水溢出阻力越大，升華干燥越不徹底。所以，黑大蒜在冷凍干燥過程中，裝盤厚度應選擇6 mm。

2.4 黑大蒜冷凍干燥前后總酚含量的比較

在上述選定的最佳試驗條件下，進行黑大蒜凍干試驗，對所得的黑大蒜粉的特征功能成分總酚進行檢測，檢測結(jié)果見表2。

表2 黑大蒜冷凍干燥前后干基總酚含量的比較Table 2 Comparative analysis of the total phenols content of black garlic before and after freeze drying

由表2可知，真空冷凍干燥黑大蒜粉的總酚保留率為96.1%，說明總酚在冷凍干燥方式下性質(zhì)相對穩(wěn)定，破壞較少，真空冷凍干燥能較好地保持黑大蒜粉的總酚含量。

3 結(jié)論

真空冷凍干燥能更好地脫除黑大蒜水分及更好地保持黑大蒜的功能成分，通過對比試驗確定黑大蒜粉的最佳凍干工藝為：將黑大蒜與水以料液比1∶5的比例進行打漿均質(zhì)后裝盤，裝盤厚度設定為6 mm，然后分別在-18 ℃下預凍12 h后放入凍干倉，啟動真空泵，降低倉內(nèi)壓力達到30 Pa，開始給加熱板加熱，在加熱過程中，控制壓力變化使其不超過100 Pa，設定板溫為60 ℃，時間為20 h。

[1]安東.黑蒜加工工藝的研究[D].泰安:山東農(nóng)業(yè)大學,2011.

[2]卜利偉, 邱瑞霞, 黃雪松.黑蒜中呈色物質(zhì)5-羥甲基糠醛的分離鑒定及其生成動力學[J].食品與發(fā)酵工業(yè),2014,40(3):36-40.

[3]雷逢超, 郝果, 朱黎,等.黑蒜的營養(yǎng)價值及保健作用的研究進展[J].食品工業(yè)科技,2012,33(13):429-432.

[4]Sato E, Kohno M, Niwano Y. Increased level of tetrahydro-beta-carboline derivatives in short-term fermented garlic[J].Plant Foods for Human Hutrition (Dordrecht, Netherlands),2006,61(4):175-178.

[5]Min-Jung K,Soo-Jung L,Jung-Hye S,et al. Physicochemical characterwastics of black garlic[J].Korean Soc Food Sci Nutr,2008,37(2):162-169.

[6]張培旗, 曹益恒, 霍智文,等.黑大蒜粉噴霧干燥工藝條件研究[J].中國調(diào)味品,2013,38(8):67-70.

[7]黃忠闖, 李全陽, 姚春杰,等.熱風干燥和真空冷凍干燥芒果品質(zhì)的比較研究[J].農(nóng)業(yè)機械,2011(9):101-104.

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[9]陳儀男.香蕉的真空冷凍干燥技術(shù)[J].熱帶作物學報,2005,26(3):68-73.

[10]宮元娟, 李成華, 張本華,等.蘆薈冷凍干燥的最佳工藝參數(shù)的實驗研究[J].農(nóng)業(yè)工程學報,2004,20(4):185-186.

The Processing Technique of Black Garlic Powder with Vacuum Freeze Drying

HU Han-yan1,HU Yun-feng1*,WANG Na1,JING Jun2,LI Ping2

(1.College of Food Engineering and Biotechnology, Tianjin University of Science and Technology,Tianjin 300457, China;2.Tianjin Aolv Agricultural By-product Group Co., Ltd., Tianjin 300300, China)

Vacuum freeze drying technology is applied to produce black garlic powder. The vacuum freeze drying technology for black garlic powder is studied preliminarily. The optimal conditions are as follows: the ratio of black garlic to water is 1∶5, the filling thickness is 6 mm, the freezing temperature is -18 ℃,the freezing time is 12 h.And then the frozen black garlic slurry is dried under the conditions that the heating temperature is 60 ℃, the vacuum degree is 30～100 Pa, the drying time is 20 h.

black garlic; powder; freeze drying; technique

2016-06-10 *通訊作者

熟制脫水黑大蒜的工業(yè)生產(chǎn)(13ZXCXNC02200)

胡云峰(1966-)，女，安徽黃山人，研究員，主要從事農(nóng)產(chǎn)品保鮮加工研究與開發(fā)工作。

TS201.1

A

10.3969/j.issn.1000-9973.2016.12.015

1000-9973(2016)12-0074-03