提高凍干香蔥品質(zhì)的工藝研究

張文成，劉 玲，王瑞俠，張海濤

(合肥工業(yè)大學(xué)農(nóng)產(chǎn)品生物化工教育部工程研究中心，安徽合肥230009)

提高凍干香蔥品質(zhì)的工藝研究

張文成，劉 玲*，王瑞俠，張海濤

(合肥工業(yè)大學(xué)農(nóng)產(chǎn)品生物化工教育部工程研究中心，安徽合肥230009)

為保持真空冷凍干燥香蔥的鮮綠、天然的蔥香味及品質(zhì)，采用漂燙和護(hù)色劑對(duì)香蔥進(jìn)行浸泡護(hù)色處理，固相微萃取氣質(zhì)聯(lián)用(SPME－GC－MS)測(cè)定香蔥的揮發(fā)性成分，并確定真空冷凍干燥香蔥氣味最濃郁時(shí)的干燥時(shí)間、溫度和真空度。實(shí)驗(yàn)表明:SPME－GC－MS分析確定以硫代亞磺酸酯的含量來(lái)衡量干燥后香蔥氣味的濃郁程度。干燥香蔥顏色最鮮亮?xí)r的條件為:100℃水中燙漂30s，0.3%碳酸鈉堿液中浸泡10min，0.03%氯化鋅和0.2%氯化鈣護(hù)綠液中護(hù)色30min。滿足香蔥香味最濃郁及水分要求的條件為:0℃下升華干燥6h，25℃下解析干燥2h，真空度60Pa。

香蔥，護(hù)綠，硫代亞磺酸酯，真空冷凍干燥

德國(guó)全綠小香蔥原產(chǎn)于德國(guó)，也稱德國(guó)小香蔥或德國(guó)米蔥，屬百合科、兩年生或多年生的宿根植物。與普通的蔥相比，它有蔥管細(xì)，葉質(zhì)厚，葉管和葉鞘部濃綠，再生能力強(qiáng)，香味比較濃等特性。隨著快餐食品、方便湯料市場(chǎng)不斷擴(kuò)大，脫水小香蔥的需求量日益增加。目前脫水香蔥的加工方式主要以熱風(fēng)和真空冷凍干燥(以下簡(jiǎn)稱凍干)為主;熱風(fēng)干燥香蔥雖然加工成本較低、工藝簡(jiǎn)單，但需時(shí)長(zhǎng)、香味成分損失嚴(yán)重，且在顏色、復(fù)水性等品質(zhì)難以滿足高檔方便湯料的要求;而凍干香蔥可最大限度地保持香蔥的鮮綠、天然的蔥香味和營(yíng)養(yǎng)成分［1］。凍干香蔥品質(zhì)優(yōu)于熱風(fēng)干燥香蔥，但仍存在顏色不太鮮亮、蔥香味減弱等缺點(diǎn)，而對(duì)凍干香蔥的護(hù)色、保持香蔥氣味等方面的研究不多［2－3］。針對(duì)上述問(wèn)題，我們對(duì)凍干香蔥采用溶劑及燙漂護(hù)色處理，并采用固相微萃取法(SPME)捕集香蔥香氣成分進(jìn)行GC/MS分析，比較加熱處理前后香蔥揮發(fā)性成分含量的變化，以此確定凍干過(guò)程對(duì)香蔥揮發(fā)性成分的影響，并尋找合適的改良措施，以獲得鮮綠、蔥香濃郁的產(chǎn)品。本研究可為工廠生產(chǎn)高品質(zhì)脫水香蔥干品提供數(shù)據(jù)及理論支持。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

德國(guó)全綠鮮蔥 合肥周谷堆;蒜氨酸(純度≥99%) 陜西慈緣生物科技有限公司;5，5－二硫代2－硝基苯甲酸(純度≥99%) 上海如吉科技發(fā)展有限公司;Hepes試劑 上海生工生物工程有限公司。

UV－1600紫外－可見(jiàn)分光光度計(jì) 美國(guó)Sigma公司;高效液相色譜儀 配2487n紫外檢測(cè)器，美國(guó)Waters公司;真空冷凍干燥機(jī) FD－4，上海博醫(yī)康實(shí)驗(yàn)儀器有限公司;實(shí)驗(yàn)型流態(tài)化多功能單體速凍機(jī)瑞爾制冷設(shè)備技術(shù)有限公司;差示掃描量熱儀821e/700，瑞士METTLER公司;氣質(zhì)聯(lián)用(GC－MS) Glarus600，美國(guó)PE公司。

1.2 SPME－GC－MS測(cè)香蔥揮發(fā)性成分條件

1.2.1 樣品處理 將新鮮和真空冷凍干燥的蔥葉各取10g迅速放入15mL樣品瓶中，蓋上蓋子備用。將固相微萃取器的萃取頭插入到樣品瓶中，推出纖維頭，注意萃取頭不要接觸香蔥。于37℃吸附40min，隨后抽回纖維頭，再將萃取頭插入氣相色譜儀于250℃解吸2min。同時(shí)啟動(dòng)儀器采集數(shù)據(jù)。

表1 凍干香蔥感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Freeze－dried chives sensory evaluation standards

圖1 SPEM的示意圖Fig.1 Schematic diagram of SPME

1.2.2 GC－MS條件 色譜條件:OV1701毛細(xì)管色譜柱(30m×0.25mm×0.25μm);載氣 He，流速0.3mL/min;不分流，恒壓35kPa;起始柱溫40℃，以5℃/min升溫至60℃，無(wú)保留，再以10℃/min升溫至100℃，無(wú)保留，保持20min，再以18℃/min升溫至240℃(6min)。進(jìn)樣口溫度與接口溫度均為250℃，檢測(cè)溫度240℃。

質(zhì)譜條件:離子源溫度200℃，電離方式EI，電子能量 70eV，燈絲電流 150μA，掃描質(zhì)量范圍為33～450u。

1.2.3 定性定量方法 定性:化合物經(jīng)計(jì)算機(jī)檢索同時(shí)與NIST library相匹配;定量:相對(duì)百分含量按峰面積歸一化法計(jì)算。

1.3 凍干工藝過(guò)程

香蔥→去根須→除黃葉和蟲害菜→清洗→切分→稱量→漂燙→溶劑浸泡護(hù)色→冷卻→瀝干→裝盤→預(yù)凍→凍干→包裝→貯藏

1.4 凍干香蔥品質(zhì)指標(biāo)及測(cè)定方法

1.4.1 香蔥共晶點(diǎn)溫度的測(cè)定 差示掃描量熱儀法。

1.4.2 水分含量測(cè)定 GB/T 5009.3－2003。

1.4.3 總?cè)~綠素含量的測(cè)定［4］比色法。

1.4.4 過(guò)氧化氫酶活測(cè)定［5］比色法。

1.4.5 高效液相色譜法(HPLC)測(cè)蒜氨酸酶活 色譜條件:Waters Symmetry C18柱(5μm，150mm× 3.9mm);柱溫:室溫;檢測(cè)波長(zhǎng):337nm;流動(dòng)相: 0.05mol/L pH 7.0磷酸緩沖液∶乙腈(70∶30);流速0.8mL/min，進(jìn)樣10μL。

衍生化試劑:70mg鄰苯二甲醛，加1mL甲醇使溶，加20μL叔丁基硫醇，用0.05mol/mL pH=9.5磷酸緩沖液定容至10mL。

蒜氨酸對(duì)照品溶液制備:精密稱取蒜氨酸標(biāo)準(zhǔn)品溶于甲醇－水(50∶50)，配制成濃度為0.01～0.02mg/mL，取標(biāo)準(zhǔn)溶液0.1mL，加0.5mL衍生化試劑，反應(yīng)2min，進(jìn)樣10μL檢測(cè)。

供試品溶液配制:取香蔥10g，置打漿機(jī)中，加甲醇溶液50mL，高速勻漿1min，用甲醇－水(50∶50)定容至100mL，取上述液稀釋10倍，取0.1mL，加0.5mL衍生化溶液，反應(yīng)2min，進(jìn)樣10μL檢測(cè)。

蒜氨酸酶相對(duì)殘留活性(%)=燙漂后的蒜氨酸含量/未處理前的蒜氨酸含量×100%

1.4.6 硫代亞磺酸酯含量的測(cè)定［6］比色法。

1.4.7 感官評(píng)定 由10人組成的感官評(píng)定小組，根據(jù)實(shí)驗(yàn)制得的產(chǎn)品，對(duì)凍干香蔥的干燥程度、香氣和色澤進(jìn)行評(píng)定，結(jié)果見(jiàn)表1。

2 結(jié)果與分析

2.1 護(hù)綠工藝研究

2.1.1 燙漂溫度和時(shí)間的確定 漂燙的主要作用是鈍化香蔥中酶的活性，抑制酶促褐變的發(fā)生［7］，避免香蔥葉在貯藏過(guò)程中變黃。要保持香蔥的顏色在貯藏過(guò)程中不易發(fā)黃變色需降低與酶促褐變主要相關(guān)的過(guò)氧化物酶(Peroxidase，簡(jiǎn)稱POD)活性，但同時(shí)考慮到香蔥香氣的釋放與蒜氨酸酶活有很大關(guān)系，保留部分蒜氨酸酶活性是保留香蔥的辛香氣味的關(guān)鍵［8－9］，故為使POD酶活大大降低而使蒜氨酸酶活部分保留，需確定燙漂溫度和時(shí)間。

2.1.1.1 燙漂溫度和時(shí)間對(duì)過(guò)氧化物酶活性的影響

如圖2所示，當(dāng)溫度為85、90、95℃時(shí)，燙漂1min內(nèi)POD活性降低緩慢，而100℃燙漂時(shí)POD活性急劇下降，考慮到延長(zhǎng)時(shí)間燙漂以滅酶會(huì)造成香蔥質(zhì)構(gòu)的破壞、營(yíng)養(yǎng)成分損失嚴(yán)重，確定燙漂在100℃、1min中內(nèi)完成。

圖2 燙漂溫度和時(shí)間對(duì)過(guò)氧化物酶活性的影響Fig.2 Effect of blanching temperature and time on peroxides’activity

2.1.1.2 燙漂溫度和時(shí)間對(duì)蒜氨酸酶活性的影響由于香蔥中蒜氨酸酶含量低、考察的燙漂時(shí)間間隔小，采用丙酮酸法難以準(zhǔn)確測(cè)定香蔥中蒜氨酸酶活性的大小，故采用精度較高的HPLC法測(cè)蒜氨酸的殘留量，進(jìn)而推出蔥葉中蒜氨酸相對(duì)酶活。

樣品預(yù)處理后與標(biāo)準(zhǔn)蒜氨酸溶液進(jìn)行HPLC分析，根據(jù)圖3蒜氨酸標(biāo)準(zhǔn)品的出峰時(shí)間，確定香蔥提取物譜圖中的蒜氨酸峰。以蒜氨酸標(biāo)準(zhǔn)品濃度C為橫坐標(biāo)，峰面積A為縱坐標(biāo)，得回歸方程:y=5E+ 06x+32640，r=0.9989，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算不同時(shí)間燙漂后的蒜氨酸殘留量，結(jié)果見(jiàn)圖4，可知100℃燙漂0～30s時(shí)蒜氨酸酶活下降緩慢，時(shí)間延長(zhǎng)，酶活迅速下降。綜合考慮溫度對(duì)POD和蒜氨酸酶活性的影響，最終確定燙漂溫度及時(shí)間為100℃、30s。

圖3 蒜氨酸標(biāo)準(zhǔn)品與樣品色譜圖Fig.3 Alliin chromatogram of standard substance and sample

圖4 蒜氨酸酶相對(duì)殘留活性Fig.4 Relative residual activity of alliinase

2.1.2 碳酸鈉濃度和浸泡時(shí)間對(duì)總?cè)~綠素保存效果的影響 香蔥中含有少量的磷酸根等陰離子，能與鋅離子反應(yīng)生成難溶性的化合物，造成與脫鎂葉綠素反應(yīng)生成相應(yīng)的葉綠素鋅離子絡(luò)合物的鋅離子有效濃度降低［10－12］，而Na2CO3溶液能中和蔥葉中少量的磷酸根等陰離子，同時(shí)還能破壞蔥葉表皮的蠟層，促進(jìn)形成葉綠素鋅絡(luò)合物［13］，故采用Na2CO3溶液對(duì)香蔥進(jìn)行護(hù)色處理。

由圖5可知，在0.4%Na2CO3溶液中香蔥按浸泡不同時(shí)間護(hù)色后，10min浸泡處理后的總?cè)~綠素含量最高;而經(jīng)不同濃度的Na2CO3溶液浸泡處理10min后測(cè)得0.3%Na2CO3溶液處理的香蔥凍干品其總?cè)~綠素保存率明顯高于對(duì)照組及0.6%、0.9%、1.2%處理組。故選擇0.3%Na2CO3溶液護(hù)色10min。

2.1.3 氯化鈣、氯化鋅濃度對(duì)總?cè)~綠素保存率的影響 ZnCl2中的Zn離子與脫鎂葉綠素反應(yīng)生成相應(yīng)的葉綠素鋅離子絡(luò)合物，而CaCl2中的Ca離子可以同鋅離子競(jìng)爭(zhēng)與香蔥中的果膠酸作用生成難溶的化合物，從而提高了護(hù)綠液中鋅離子的有效濃度，故采用CaCl2與ZnCl2溶液進(jìn)行復(fù)合護(hù)色處理。

如圖6所示，隨著CaCl2濃度與ZnCl2濃度增加，總?cè)~綠素含量均逐漸上升，當(dāng)CaCl2濃度達(dá)0.4%、ZnCl2濃度約為0.03%之后，總?cè)~綠素含量趨于穩(wěn)定。綜合考慮到護(hù)色效果及鋅的添加量限制因素，初步確定護(hù)色液CaCl2與ZnCl2濃度為0.4%與0.03%。

圖5 碳酸鈉濃度、浸泡時(shí)間對(duì)總?cè)~綠素保存率的影響Fig.5 Effect of Sodium carbonate concentration and soaking time on preservation rate of total chlorophyll

圖6 氯化鈣、氯化鋅濃度對(duì)總?cè)~綠素保存率的影響Fig.6 Effect of Calcium chloride and Zinc chloride concentrationon on preservation rate of total chlorophyll

2.1.4 護(hù)綠液配方對(duì)總?cè)~綠素保存率的影響 根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，設(shè)計(jì)L9(34)四因素三水平正交實(shí)驗(yàn)表，研究不同因素水平對(duì)總?cè)~綠素含量的綜合影響。

由正交表2可知:各因素對(duì)香蔥護(hù)色的影響順序?yàn)?ZnCl2＞Na2CO3＞CaCl2，以1號(hào)效果最好(總?cè)~綠素保存率達(dá)87.65%)，此時(shí)護(hù)色液Na2CO3濃度為0.3%，ZnCl2濃度為0.03%，CaCl2濃度為0.2%。而由方差分析表可知ZnCl2與Na2CO3濃度影響護(hù)色效果顯著。

表2 L9(34)正交實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 2 L9(34)orthogonal test and test results

表3 方差分析表Table 3 Analysis of variance table

2.2 新鮮香蔥水分含量測(cè)定

參考國(guó)標(biāo)GB5009.3－2010中的直接干燥法，平行測(cè)定3次取平均值，測(cè)定香蔥水分含量為90.11%。

2.3 香蔥共晶點(diǎn)和共熔點(diǎn)測(cè)定

測(cè)量物料共晶點(diǎn)、共熔點(diǎn)的方法有電阻法、差示掃描量熱法［14－15］等，由于香蔥管徑薄，采用電阻法難以準(zhǔn)確測(cè)定蔥段的中心溫度，故應(yīng)用821e/700型差示掃描量熱儀(DSC)對(duì)香蔥的共晶點(diǎn)進(jìn)行測(cè)定。取香蔥蔥葉不同部位三處，以5.0K/min的速率從25℃冷卻到－40℃，以5.0K/min的速率從－40℃升溫到25℃，得香蔥的DSC曲線如圖7所示。分析得香蔥的共晶點(diǎn)約為－2.6℃，共熔點(diǎn)為2.6℃。根據(jù)預(yù)凍時(shí)溫度應(yīng)低于共晶點(diǎn)5～10℃，確定預(yù)凍溫度應(yīng)低于－16.8℃。根據(jù)干燥溫度應(yīng)低于共熔點(diǎn)溫度以防止產(chǎn)品內(nèi)部塌陷，確定升華干燥溫度應(yīng)低于2.6℃。

圖7 香蔥DSC曲線Fig.7 DSC curve of chive

2.4 SPME－GC－MS測(cè)定香蔥揮發(fā)性成分

由表4可知，SPME－GC－MS測(cè)得新鮮香蔥中的揮發(fā)性成分共16種，其特征性風(fēng)味物質(zhì)主要為二異丙基二硫醚(54.79%)、二丙基三硫醚(17.39%)、1，2－二噻吩(12.95%)，與劉源等［16］研究結(jié)果類似。有研究［17－18］表明這些小分子揮發(fā)性物質(zhì)主要由S－烴基半胱氨酸亞砜類化合物與蒜氨酸酶等酶類反應(yīng)產(chǎn)生的具有揮發(fā)性的硫代亞磺酸酯分解而來(lái)。SPMEGC－MS分析凍干香蔥其含硫揮發(fā)性成分主要為噻烷類、磺酸酯類、硫醚類等化合物。因凍干過(guò)程是在低溫條件下進(jìn)行的，部分磺酸酯類等大分子物質(zhì)尚未完全分解成小分子揮發(fā)性成分，從理論上來(lái)分析，凍干香蔥貯藏過(guò)程將釋放更多的揮發(fā)性物質(zhì)，氣味保持時(shí)間更長(zhǎng)，因此認(rèn)為凍干后香蔥的氣味濃郁程度可以參考硫代亞磺酸酯的含量來(lái)衡量。

圖8 新鮮香蔥、凍干香蔥中的揮發(fā)性成分GC－MS總離子譜圖Fig.8 The total ion spectra about volatile compounds of fresh and freeze－dried chives

2.5 凍干參數(shù)對(duì)香蔥水分含量及揮發(fā)性成分含量的影響

2.5.1 干燥時(shí)間和溫度對(duì)香蔥水分含量及品質(zhì)的影響 凍干品要在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持其品質(zhì)需控制水分含量在5%以下。由圖9可知，當(dāng)升華干燥溫度為0℃，時(shí)間為6h左右時(shí)香蔥水分含量低于10%，基本去除了香蔥中的自由水，為進(jìn)一步去除香蔥中的結(jié)合水，需提高解析干燥溫度，而升高溫度會(huì)影響到硫代亞磺酸酯的含量。由圖10可知，當(dāng)解析溫度超過(guò)30℃時(shí)，硫代亞磺酸酯的含量逐漸降低，感官評(píng)定其凍干品氣味也大大減輕。分析其原因可能是隨著溫度升高，蒜氨酸酶活逐漸升高，硫代亞磺酸酯分解，產(chǎn)生的大量揮發(fā)性物質(zhì)被真空泵抽走，綜合考慮解析干燥溫度應(yīng)控制低于30℃。

2.5.2 真空度對(duì)解析干燥時(shí)間及揮發(fā)性成分含量的影響 在保證凍干品終水分含量低于5%條件下考察真空度與解析時(shí)間的關(guān)系，由圖11可知，真空度低于60Pa時(shí)干燥2h內(nèi)水分含量低于5%，真空度高于60Pa后干燥時(shí)間延長(zhǎng)到3h以上，考慮到香蔥產(chǎn)生的大量揮發(fā)性物質(zhì)會(huì)被真空泵抽走，真空度越高越不利于香蔥氣味的保持，最終確定凍干的真空度為40～60Pa。

表4 新鮮、凍干香蔥中的揮發(fā)性成分Table 4 Volatile Compounds of Fresh and Freez e－dried chives

圖9 凍干時(shí)間對(duì)香蔥水分含量的影響Fig.9 Effect of freeze－dried time on chive water content

圖10 干燥溫度對(duì)凍干香蔥硫代亞磺酸酯含量的影響Fig.10 Effect of freeze－dried temperature on chive thiosulfinates content

表5 真空冷凍干燥香蔥品質(zhì)感官評(píng)定Table 5 Sensory evaluation of vacuum freeze－dried chives

圖11 干燥室真空度對(duì)凍干香蔥干燥時(shí)間、硫代亞磺酸酯含量的影響Fig.11 Effect of vacuum degree on drying time and thiosulfinates content

2.5.3 凍干香蔥品質(zhì)感官評(píng)定 為考察上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果與感官評(píng)定結(jié)果是否一致，組織了10人對(duì)實(shí)驗(yàn)制得產(chǎn)品的干燥程度、香氣和色澤進(jìn)行感官評(píng)定。由評(píng)定結(jié)果表5可知，各因素對(duì)凍干香蔥的感官品質(zhì)影響大小順序?yàn)?真空度＞解析干燥溫度＞解析干燥時(shí)間，根據(jù)感官評(píng)定得出凍干產(chǎn)品最佳工藝條件為真空度為60Pa，解析干燥溫度為20℃，時(shí)間為120min。感官評(píng)定與上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果在干燥程度、香氣及色澤上的評(píng)定基本一致。

3 結(jié)論

為解決凍干香蔥顏色泛白的問(wèn)題，采取了燙漂、溶劑浸泡措施。采用比色法與HPLC法測(cè)定過(guò)氧化物酶與蒜氨酸酶活性并結(jié)合工廠的實(shí)際操作，確定熱水燙漂溫度為100℃，時(shí)間為30s。單因素及正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:溶劑護(hù)綠的最佳工藝為:0.3% Na2CO3堿液中浸泡10min，0.03%ZnCl2和0.2%CaCl2護(hù)綠液中護(hù)色30min，且Na2CO3與ZnCl2的濃度對(duì)護(hù)色效果影響顯著。

利用SPME－GC－MS法比較新鮮香蔥與凍干香蔥揮發(fā)性成分，據(jù)此分析，凍干香蔥中部分磺酸酯類等大分子物質(zhì)尚未完全分解產(chǎn)生小分子揮發(fā)性成分，凍干香蔥貯藏過(guò)程將釋放更多的揮發(fā)性物質(zhì)，因此凍干后香蔥的氣味濃郁程度可以參考硫代亞磺酸酯的含量來(lái)衡量。

升華干燥溫度為0℃，時(shí)間為6h左右時(shí)香蔥水分含量低于10%，解析干燥溫度為20℃時(shí)，干燥2h，終水分含量低于5%。綜合考慮產(chǎn)品干燥時(shí)間及硫代亞磺酸酯含量因素，確定凍干的真空度為60Pa。在程序升溫－20℃→0℃→20℃、真空度60Pa條件下干燥8h，感官評(píng)定此條件護(hù)色凍干的香蔥顏色最鮮亮，蔥香味濃郁。

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Study on the technology of quality improvement of vacuum freeze－drying chive

ZHANG Wen－cheng，LIU Ling*，WANG Rui－xia，ZHANG Hai－tao
(Engineering Research Center of Bio－Process of Ministry of Education，Hefei University of Technology，Hefei 230009，China)

In order to maintain crude green，adour and quality of freeze－drying chive，blanching and greenmaintaining regents were used for green－maintaining of chive.SPME－GC－MS was used to detect the volatile compounds of chives.And the best drying time，temperature and vacuum were determined while the flavor of freeze－dried chive was the strongest.The test showed that the content of the thiosulfinates was comfirmed to evaluate the level of chive odour with the result of SPME－GC－MS.The best condition of maintaining chive green was that chives were blanched 30s at 100℃，soaked 10 minutes in 0.3%Sodium carbonatem，and soaked 30 minutes in 0.03%zine chloride and 0.2%calcium chloride.And the chive adour was the strongest and the water content met requirements when the time of sublimation drying at 0℃for 6h，analytical drying at 25℃for 2h and the vacuum degree was 60Pa.

chive;maintaining green color;thiosulfinate;vacuum freeze－drying

TS201.1

B

1002－0306(2012)02－0316－07

2011－02－12 *通訊聯(lián)系人

張文成(1973－)，男，副研究員，主要從事農(nóng)產(chǎn)品超級(jí)加工新技術(shù)、新方法研究與應(yīng)用。