大蒜真空脈動干燥工藝參數(shù)優(yōu)化

喬宏柱，高振江,2※，王 軍，鄭志安,2，魏 青,2，李高飛

0 引 言

大蒜，百合科蔥屬，味辛辣，有刺激性氣味，含有豐富的蛋白質(zhì)、碳水化合物、含硫化合物、氨基酸、維生素及多種微量元素[1]，是日常生活中必不可少的調(diào)味品。同時(shí)，大蒜中含有多種含硫化合物等生物活性物質(zhì)[2]，具有抗病毒、抗腫瘤、降血脂、調(diào)節(jié)機(jī)體免疫功能等多種功效[3-4]。新鮮大蒜休眠期較短，含水率較高，不耐貯藏[5]。干燥是農(nóng)產(chǎn)品加工中非常重要的一環(huán)，通過降低農(nóng)產(chǎn)品的含水率，以達(dá)到延長保質(zhì)期、殺菌等作用[6]。大蒜干燥是大蒜長期保存的最好方式。

目前國內(nèi)外已有較多對于大蒜干燥技術(shù)的研究報(bào)道，常用的干燥方法有熱風(fēng)干燥、真空冷凍干燥、微波真空干燥等。Demiray等[7]對蒜片進(jìn)行熱風(fēng)干燥研究，結(jié)果表明溫度越高，干燥速率越快，Page和Modified Page模型最適合于模擬大蒜片的干燥過程。朱文學(xué)等[8]研究了大蒜片冷凍干燥的干燥工藝，得出大蒜冷凍干燥的適宜切片厚度為1～3 mm，適宜加熱溫度為30～40 ℃。Figiel[9]在不同微波功率的條件下，研究大蒜瓣和蒜片的微波真空干燥動力學(xué)和干燥品質(zhì)，結(jié)果表明隨微波功率的增加，物料干燥速率和復(fù)水能力均得到提升。

由于大蒜含有的豐富的碳水化合物，主要是多糖，其中果糖含量占 80%[10]，其吸濕能力和保濕性均高于甘油[11]，大蒜瓣表面覆蓋的一層保護(hù)性薄膜使其具有很強(qiáng)的固水性，對大蒜的干燥造成較大的困難。目前的大蒜干燥技術(shù)中，熱風(fēng)干燥設(shè)備簡單，廣泛應(yīng)用于蒜片干制的工業(yè)生產(chǎn)，但在干燥過程中往往褐變嚴(yán)重，難以保證干燥品質(zhì)；真空冷凍干燥能夠獲得較優(yōu)的干燥品質(zhì)，但其干燥時(shí)間長，且設(shè)備昂貴，能耗較大，運(yùn)營成本高；微波干燥效率高，干燥品質(zhì)較好，但由于其設(shè)備要求較高，目前大多局限于實(shí)驗(yàn)室研究，未能有效的進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)。

真空脈動干燥技術(shù)是在干燥過程中干燥室壓力按照一定的規(guī)律周期性改變的一種新型干燥技術(shù)。目前，該技術(shù)已應(yīng)用于多種果蔬干燥。曹志向等[12]在胡蘿卜的干燥試驗(yàn)中得出，真空脈動干燥與恒真空干燥相比，干燥速率提高了17.8%，復(fù)水性提高了13.2%；白竣文[13]研究了葡萄的真空脈動干燥工藝，獲得了最佳工藝參數(shù)，結(jié)果表明，真空脈動干燥能夠縮短葡萄的干燥時(shí)間，減少葡萄在干燥過程中的褐變程度；馬琴[14]在枸杞的干燥研究中發(fā)現(xiàn)，與熱風(fēng)干燥相比，真空脈動干燥時(shí)間縮短了50%～73%，色澤和果皮皺縮程度均較優(yōu)；錢婧雅等[15]對比了三種干燥技術(shù)對紅棗脆皮的干燥影響，試驗(yàn)表明真空脈動干燥所得棗片在維生素C含量、色澤、酥脆度等方面均優(yōu)于氣體射流沖擊和中短波紅外干燥方式；張衛(wèi)鵬等[16]研究了不同干燥方式的茯苓干燥特性，結(jié)果表明真空脈動干燥茯苓，在干燥時(shí)間上相比于熱風(fēng)干燥和氣體射流干燥縮短了20%～49%，茯苓塊的浸出物質(zhì)量分?jǐn)?shù)和破碎率均優(yōu)于其他 2種干燥方式。綜合以上研究表明，真空脈動干燥技術(shù)在縮短干燥時(shí)間、保證干燥品質(zhì)方面均有顯著效果。

為此，本研究提出將真空脈動干燥技術(shù)應(yīng)用于大蒜干燥，采用單因素試驗(yàn)研究紅外板溫度、真空保持時(shí)間、蒜片厚度對干燥特性及蒜素含量、色澤、復(fù)水性等品質(zhì)的影響；根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)優(yōu)化工藝條件，以期獲得優(yōu)化工藝參數(shù)，為真空脈動干燥技術(shù)應(yīng)用于大蒜干燥的工業(yè)化生產(chǎn)、改善傳統(tǒng)大蒜干燥加工中存在的諸多問題提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用原料是新鮮大蒜，表皮經(jīng)晾曬處理，產(chǎn)自河南杞縣，由河南省潘安食品有限公司提供，初始濕基含水率為71.5%（參照《GB5009.3-2003食品中水分的測定》，70 ℃，烘干至恒質(zhì)量）。試驗(yàn)前將大蒜放于紙箱內(nèi)，并存放于（5±1）℃的冰箱中。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

真空脈動干燥機(jī)由中國農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工技術(shù)與裝備實(shí)驗(yàn)室研發(fā)，如圖 1所示。其主要由真空系統(tǒng)（水環(huán)式真空泵、冷卻裝置、真空管路、干燥室等）、加熱系統(tǒng)（碳纖維紅外加熱板、物料層框架等）和控制系統(tǒng)（傳感器、電磁閥、觸摸屏、單片機(jī)等）組成。碳纖維紅外加熱板為“面發(fā)熱”材料，發(fā)熱面溫度在0～120 ℃，表面溫差在10 ℃以內(nèi)，紅外波長主要分布在5～15 μm[17]，輻射距離為3 cm。由于受實(shí)際條件限制，干燥室內(nèi)無法達(dá)到絕對真空，試驗(yàn)過程中，干燥室內(nèi)所達(dá)到近似真空狀態(tài)為絕對真空度6 kPa。

圖1 真空脈動干燥機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖Fig.1 Sketch map of pulsed vacuum drying equipment

其他儀器設(shè)備：SB2000型電子天平（盛博衡器公司）；SMY-2000型色差儀（北京盛名揚(yáng)科技開發(fā)有限公司）；XH-C型漩渦混合器（江蘇金怡儀器科技有限公司）；TU-1810型紫外可見光光度計(jì)（北京普析通用儀器有限責(zé)任公司）；H-1650型高速離心機(jī)（長沙湘儀離心機(jī)儀器有限公司）。

1.3 試驗(yàn)試劑

5,5′-二硫代雙（2-硝基苯甲酸）（DTNB）；L-半胱氨酸；4-羥乙基哌嗪乙磺酸（Hepes）。

1.4 單因素試驗(yàn)方法

從冰箱中取出大蒜，剝?nèi)ニ馄?，將蒜瓣進(jìn)行橫向切片，經(jīng)水洗后瀝干表面水分，均勻平鋪于料盤中。由于大蒜素對熱不穩(wěn)定，不宜采用過高的紅外板溫度，相關(guān)研究中一般采用45～65 ℃[18]，本研究針對真空脈動干燥設(shè)備熱源輻射特點(diǎn)，將溫度作適當(dāng)提升；根據(jù)真空脈動干燥技術(shù)在果蔬干燥中的研究結(jié)論[12-16]，薄層類物料真空保持時(shí)間不宜過長，且常壓時(shí)間影響不顯著；本研究中干燥設(shè)備熱源為碳纖維紅外板，波長集中在5～15 μm，紅外波穿透物料深度有限，且大蒜的切片厚度過厚時(shí)，對物料內(nèi)部水分遷移也造成困難，降低了干燥速率。因此本研究確定單因素試驗(yàn)的因素水平，分別選用不同紅外板溫度（55、60、65、70 ℃）、真空保持時(shí)間（6、9、12、15 min，常壓時(shí)間均為3 min）和蒜片厚度（2、3、4、5 mm）進(jìn)行干燥試驗(yàn)，每隔相同時(shí)間間隔，取出樣品測定質(zhì)量，直至干燥至濕基含水率3%以下（便于干燥后制粉），取出冷卻后放入保鮮袋中貯存。每組試驗(yàn)重復(fù)3次，取平均值。所有試驗(yàn)中，真空保持階段干燥室內(nèi)真空度為固定的絕對真空度值6 kpa。具體試驗(yàn)安排如表1所示。

表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)參數(shù)Table 1 Design for experiments and experimental parameters

1.5 正交試驗(yàn)方法

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，選取了紅外板溫度（60、65、70 ℃）、蒜片厚度（2、3、4 mm）、真空保持時(shí)間（9、12、15 min）的三個較優(yōu)水平，對紅外板溫度、蒜片厚度和真空保持時(shí)間進(jìn)行三因素三水平的正交試驗(yàn)，以確定最佳干燥工藝條件。選擇 L9（34）正交表，各因素水平見表2。

表2 正交試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)Table 2 Factors and levels of orthogonal test L9 (34)

1.6 干燥參數(shù)的計(jì)算

蒜片干燥過程中干燥曲線采用水分比（moisture ratio，MR）隨時(shí)間變化的曲線。不同干燥時(shí)間蒜片水分比的計(jì)算如公式（1）所示

式中M0為物料初始干基含水率，g/g；Mt為物料在t時(shí)刻的干基含水率，g/g。

蒜片干燥過程中的干燥速率（drying rate，DR）計(jì)算采用如下公式

式中 DR位干燥過程中 t1和 t2之間的蒜片干燥速率，g/（g·min）；1tM 和2tM 分別為 t1、t2時(shí)刻的蒜片的干基含水率，g/g。

干基含水率（moisture content on dry basis）的計(jì)算公式為

Wt為任意時(shí)刻物料總質(zhì)量，g；G為干物質(zhì)質(zhì)量，g。

1.7 大蒜素（硫代亞磺酸酯）含量的測定

參考李瑜和許時(shí)嬰[19]改良的 Lawson法測定。取 40目蒜粉1 g于試管中，加入15 mL去離子水，在旋渦式混合器中充分混合1 min，靜置9 min，離心后取上清液1 mL，加入10 mmol/L左右的半胱氨酸溶液5 mL，保溫15 min，取1 mL反應(yīng)混合液于100 mL容量瓶中，加水至100 mL刻度線。取稀釋100倍的反應(yīng)混合液4.5 mL與1.5 mmol/L DTNB溶液0.5 mL，在26 ℃下保溫15 min，在412 nm波長下測定其吸光度值（A）。

取10 mmol/L左右的半胱氨酸溶液5 mL，加1 mL去離子水，搖勻后取1 mL于100 mL量瓶中，加水至刻度。取稀釋100倍的半胱氨酸溶液4.5 mL與1.5 mmol/L DTNB溶液0.5 mL在26 ℃下保溫15 min，在412 nm波長下測定其初始吸光度值（A0）。

式中 c為蒜素濃度，mmol/mL；A0為半胱氨酸溶液與DTNB溶液反應(yīng)后的吸光度值；A為蒜汁和半胱氨酸溶液的反應(yīng)混合液與 DTNB溶液反應(yīng)后的吸光度值；β為稀釋倍數(shù)；14 150為2-硝基-5-硫代苯甲酸（NTB）在412 nm處的摩爾消光系數(shù)（1 cm的光徑）。

1.8 色澤的測定

將干燥后的蒜片磨成蒜粉，采用 SMY-2000型色差儀，測定蒜粉的色澤明亮度L*，紅綠值a*和藍(lán)黃值b*，每組測定3次，取平均值，計(jì)算色澤差異值ΔE*進(jìn)行綜合評價(jià)[20]。根據(jù)國標(biāo)GB 8861-88對蒜粉色澤品質(zhì)的要求，其中優(yōu)級品為乳白色。由此，本研究以作為蒜粉色差ΔE*的參照。

1.9 復(fù)水比的測定方法

將1 g干蒜片加10 mL左右水，置于常溫下12 h[21]，用濾紙過濾，吸干蒜片表面水分，在電子天平上稱出復(fù)水后的蒜片質(zhì)量。

式中 RR為復(fù)水比；Ww為復(fù)水后蒜片的質(zhì)量，g；Wd為復(fù)水前蒜片的質(zhì)量，g。

1.10 評價(jià)指標(biāo)總得分計(jì)算

正交試驗(yàn)結(jié)果評價(jià)指標(biāo)為蒜素含量、色澤、復(fù)水比及干燥時(shí)間，將各指標(biāo)得分按權(quán)重比相加得出總分，按百分制計(jì)算。各指標(biāo)權(quán)重為：蒜素含量占 50%，色澤占30%，復(fù)水比和干燥時(shí)間各占10%。

各項(xiàng)指標(biāo)計(jì)算為：

蒜素含量得分：蒜素含量最大值為滿分50分，各試驗(yàn)組蒜素含量得分=50×（各組蒜素含量/蒜素含量最大值）；

色澤得分：色差值ΔE*最小者為滿分 30分，各試驗(yàn)組色澤得分=30×（ΔE*最小值/各組色差值ΔE*）；

復(fù)水比得分計(jì)算方法同蒜素含量得分；干燥時(shí)間得分計(jì)算方法同色澤得分。

1.11 數(shù)據(jù)處理方法

干燥試驗(yàn)、大蒜素含量測定、色澤分析、復(fù)水試驗(yàn)中每組均設(shè)置3個平行，作圖及數(shù)據(jù)分析均采用平均值。數(shù)據(jù)處理采用Excel 2010和SPSS17.0軟件進(jìn)行分析。

2 單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 蒜片真空脈動干燥特性

2.1.1 紅外板溫度對蒜片干燥的影響

不同溫度條件下蒜片的干燥曲線如圖 2所示。由圖2a可得，在真空保持時(shí)間6 min、蒜片厚度2 mm、紅外板溫度為55、60、65、70 ℃的條件下，蒜片的干燥時(shí)間隨著溫度的升高而減少，達(dá)到目標(biāo)含水率的時(shí)間分別為340、300、220、180 min，紅外板溫度為70 ℃時(shí)的干燥時(shí)間比50 ℃時(shí)縮短了47%。通過對重復(fù)試驗(yàn)的結(jié)果方差分析，紅外板溫度對蒜片干燥時(shí)間有顯著影響（P＜0.05），提升紅外板溫度能夠有效縮短蒜片的干燥時(shí)間。

由圖2b可知，不同的溫度條件下，干燥速率相差較大，特別是在干基含水率達(dá)到100%之前的干燥階段；這是由于在干燥前期，物料的含水率較高，物料處在快速脫水的階段，溫度的變化對干燥速率有顯著影響。在不同的紅外板溫度條件下，干燥前期，物料干燥速率先上升后緩慢下降，中間或存在短暫恒速階段，干燥中后期，干燥速率下降明顯。

2.1.2 真空保持時(shí)間對蒜片干燥的影響

在紅外板溫度為65 ℃、蒜片厚度2 mm、常壓保持時(shí)間為3 min的條件下，不同真空保持時(shí)間蒜片真空脈動干燥動力學(xué)曲線如圖3所示。由圖3a可以看出，隨著真空保持時(shí)間的延長，蒜片干燥時(shí)間縮短；真空保持時(shí)間為6、9、12、15 min時(shí)，蒜片的干燥時(shí)間分別為220、200、180、160 min，真空保持時(shí)間為15 min時(shí)的蒜片干燥時(shí)間比真空保持時(shí)間為6 min時(shí)縮短了27%。在干燥前、中期，不同真空保持時(shí)間的條件下，干燥曲線較為相近，這說明真空保持時(shí)間對蒜片干燥前、中期影響不明顯；在干燥后期，隨著真空保持時(shí)間的增長，水分比下降較為明顯，從而縮短了后期干燥時(shí)間。這可能是由于干燥后期，物料內(nèi)部主要為結(jié)合水，較長的真空保持時(shí)間有利于蒜片表面在正負(fù)壓的作用下形成孔道結(jié)構(gòu)，從而有利于內(nèi)部水分向外遷移。通過對重復(fù)試驗(yàn)結(jié)果的方差分析，真空保持時(shí)間對蒜片干燥時(shí)間的影響弱于紅外板溫度。

由圖3b可知，不同真空保持時(shí)間的條件下，蒜片干燥速率均存在短暫升速階段，后轉(zhuǎn)為降速干燥階段。這是由于真空脈動干燥的初期，在真空-常壓的第一個循環(huán)階段，物料溫度處于上升期，水分的蒸發(fā)又帶走了物料表面的熱量，此時(shí)的物料溫度相對較低；而隨著干燥過程的進(jìn)行，物料迅速升溫，從而干燥速率與初始階段相比出現(xiàn)短暫上升過程，隨后轉(zhuǎn)為果蔬干燥中常見的降速干燥階段。

圖3 不同真空保持時(shí)間下蒜片的干燥曲線和干燥速率曲線Fig.3 Drying curves and drying rate curves of Garlic slice under different vacuum time

2.1.3 切片厚度對蒜片干燥的影響

由圖4a可得，蒜片的干燥時(shí)間隨切片厚度的增加而顯著增加。紅外板溫度65 ℃、真空保持時(shí)間12 min時(shí)，切片厚度2、3、4、5 mm的干燥時(shí)間分別為180、260、420、540 min，切片厚度為5 mm的條件下干燥時(shí)間相對2 mm時(shí)延長了200%。通過對重復(fù)試驗(yàn)結(jié)果的方差分析，切片厚度對蒜片干燥時(shí)間有顯著影響（P＜0.05），且顯著性大小為切片厚度＞紅外板溫度＞真空保持時(shí)間。

由圖4b可知，切片厚度對干燥速率有較為明顯的影響，尤其在干燥前、中期，切片厚度增加，蒜片干燥速率明顯減小。這是由于本研究采用碳纖維紅外板作為熱源，波長在5～15 μm，紅外波對于物料的穿透深度有限，物料內(nèi)部同時(shí)存在輻射傳熱和物料表層向內(nèi)部的熱傳導(dǎo)，蒜片厚度的增加，不利于能量的傳遞；另外，蒜片厚度增加對干燥過程中內(nèi)部水分的遷移也造成困難，單位體積大蒜有效干燥面積減少[22]。因此，厚度每增加1 mm，都對干燥速率和干燥時(shí)間產(chǎn)生顯著影響。在不同切片厚度的條件下，蒜片干燥速率同樣存在先上升后下降的過程。

圖4 不同切片厚度下蒜片的干燥曲線和干燥速率曲線Fig.4 Drying curves and drying rate curves of Garlic slice under different thickness

2.2 真空脈動干燥對蒜片品質(zhì)的影響

2.2.1 不同試驗(yàn)條件對大蒜素含量的影響

在溫度單因素試驗(yàn)條件下蒜素含量如圖5a所示，紅外板溫度對蒜素含量有顯著影響（P＜0.1）。隨溫度的升高，蒜素含量呈先減少后增加的趨勢。在55 ℃的條件下，蒜素含量最高，這是因?yàn)樯纱笏馑氐那绑w物質(zhì)蒜氨酸酶是熱敏性酶[23]，在55 ℃的低溫環(huán)境下，酶活性得以較好的保留，從而干燥后的蒜片蒜素含量最高；隨著溫度的升高，酶活性降低，導(dǎo)致蒜素含量減少；而在70 ℃的條件下，干燥速率顯著提升，物料內(nèi)部水活度降低，較低的水活度提高了蒜素酶的失活溫度[24]，從而蒜素含量有所增加。此結(jié)論與單心心[25]對蒜粒的微波干燥結(jié)果一致，蒜粒蒜素含量隨微波功率的增加，呈先增加后減少的趨勢。

圖5b為真空保持時(shí)間單因素試驗(yàn)條件下蒜素含量。真空保持時(shí)間為 15 min時(shí)蒜素含量顯著高于其他條件（P＜0.1），真空保持時(shí)間6至12 min時(shí)蒜素含量較低。這可能是由于真空保持時(shí)間15 min的試驗(yàn)條件下，蒜片處于真空環(huán)境的時(shí)間相對較長，隔絕了空氣中的氧化反應(yīng)對蒜氨酸酶的影響，有利于蒜素的保留。方小明[26]在對花粉的真空脈動干燥中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)真空保持時(shí)間增加至12min時(shí)，花粉蛋白含量顯著增加，適當(dāng)提高真空保持時(shí)間，有利于物料的干燥品質(zhì)。

圖5c為蒜片厚度單因素試驗(yàn)條件下蒜素含量。隨著厚度的增加，蒜素含量呈先增加后減少的趨勢，4 mm蒜片蒜素含量最高。這是由于隨蒜片厚度的增加，切片過程中蒜氨酸被酶解的程度降低[27]，且單位體積蒜片暴露于干燥空氣中的蒜氨酸酶減少，則酶活性升高，從而干燥后蒜素含量增加；而當(dāng)蒜片厚度增加至5 mm時(shí)，干燥速率顯著降低，蒜片內(nèi)部水分向外遷移較慢，蒜氨酸酶長時(shí)間處于水分活度較高的高溫環(huán)境下，活性降低，從而干燥后的蒜素含量開始減少。李瑜等[28]在蒜片的真空干燥和熱風(fēng)干燥中發(fā)現(xiàn)蒜片厚度從1 mm增加至3mm的同時(shí)蒜素保留率逐漸升高，但蒜片厚度過厚時(shí)，會大大延長干燥時(shí)間，反而導(dǎo)致蒜片干燥品質(zhì)下降。

圖5 不同單因素試驗(yàn)條件下的蒜素含量Fig.5 Allicin content under different single factor experiments

2.2.2 不同試驗(yàn)條件對蒜片色澤的影響

不同單因素試驗(yàn)條件對干燥后蒜片的色澤影響如表3中所示，紅外板溫度、真空保持時(shí)間以及蒜片厚度均對蒜片色澤L*、b*、ΔE*有顯著影響（P＜0.05），影響順序?yàn)樗馄穸龋炯t外板溫度＞真空保持時(shí)間。所有試驗(yàn)條件下干燥的蒜片，研磨成蒜粉后，其明亮度 L*均高于新鮮大蒜，紅綠值 a*均小于新鮮大蒜，藍(lán)黃值 b*均低于新鮮大蒜。以色差ΔE*作為判斷蒜片色澤變化的綜合指標(biāo)，ΔE*越小，干燥后蒜片越白，色澤品質(zhì)越優(yōu)。

在溫度單因素試驗(yàn)條件下，ΔE*值呈先減小后增加的趨勢，60和65 ℃的試驗(yàn)條件下，ΔE*值較小，這是由于干燥速率隨溫度的升高而增大，蒜片處在高溫環(huán)境下的時(shí)間減少，有利于減輕蒜片干燥過程中褐變對色澤的影響，而當(dāng)溫度為70 ℃時(shí)，雖然干燥時(shí)間減少，但較高的溫度增加了干燥過程中蒜片褐變對色澤的影響，從而ΔE*值顯著高于65 ℃時(shí)的色差值。

在真空保持時(shí)間單因素試驗(yàn)條件下，ΔE*值呈先增加后減小的趨勢，在真空保持時(shí)間為12 min時(shí)，ΔE*最大，在真空保持時(shí)間為15 min時(shí)，ΔE*有所減少，但與真空保持時(shí)間12 min相比不顯著（P＞0.05）。這說明適當(dāng)降低真空保持時(shí)間，有利于蒜片干制品的色澤品質(zhì)。

表3 不同單因素試驗(yàn)條件對干燥蒜片色澤和復(fù)水比的影響Table 3 Effects of different single factor experiments on color parameters and rehydration ratio of garlic slices

在蒜片厚度單因素試驗(yàn)條件下，ΔE*值呈先減小后增大的趨勢，在蒜片厚度3～4 mm時(shí)較小，兩者之間無顯著性差異（P＞0.05），蒜片厚度5 mm時(shí)顯著增大。這說明適當(dāng)增加蒜片厚度，有利于蒜片干燥后的色澤品質(zhì)；但當(dāng)蒜片厚度增加至5 mm時(shí)，ΔE*顯著增加，這是由于干燥速率下降，蒜片處在高溫干燥環(huán)境中的時(shí)間延長，從而增加了干燥過程中褐變對色澤的影響。

2.2.3 不同試驗(yàn)條件對蒜片復(fù)水比的影響

復(fù)水是指干燥物料吸收水分復(fù)原的過程，復(fù)水比值越高，說明干燥過程對物料的組織結(jié)構(gòu)破壞程度越小[29]。

不同單因素試驗(yàn)條件下蒜片的復(fù)水比如表 3所示，由方差分析得出，紅外板溫度與物料厚度對蒜片復(fù)水比影響不顯著（P＞0.05），真空保持時(shí)間對復(fù)水比有顯著影響（P＜0.05）。在溫度60至70 ℃的范圍內(nèi)，蒜片復(fù)水比較高，復(fù)水性能較好；隨真空保持時(shí)間的延長，蒜片復(fù)水比升高，這可能是由于較長的真空保持時(shí)間有利于真空脈動干燥過程中蒜片內(nèi)部孔道結(jié)構(gòu)的形成，從而增大了蒜片干燥后的復(fù)水性，此結(jié)論與 Xie等[30]對枸杞的真空脈動干燥研究結(jié)果一致，枸杞復(fù)水性隨真空保持時(shí)間的延長而增大；蒜片厚度為3～4 mm時(shí)，干燥后蒜片的復(fù)水比較高，復(fù)水性能較好，這說明適當(dāng)增加蒜片的厚度，有利于保證干燥過程中蒜片內(nèi)部細(xì)胞和組織結(jié)構(gòu)的完整程度。

3 正交試驗(yàn)優(yōu)化分析

正交試驗(yàn)各因素水平組合和試驗(yàn)結(jié)果如表 4所示。由表 4的極差分析可知，對蒜片干燥綜合得分的影響順序?yàn)樗馄穸龋炯t外板溫度＞真空保持時(shí)間；其中，蒜片厚度和紅外板溫度為主要因素，真空保持時(shí)間為次要因素，且真空保持時(shí)間各水平間差異較小。根據(jù)極差分析得出的較優(yōu)組合為A2B3C3，即紅外板溫度為65 ℃，蒜片厚度為2 mm，真空保持時(shí)間為15 min。該工藝參數(shù)條件下，干燥時(shí)間為162 min，100 g蒜粉中蒜素含量為9.38 mmol，色差值ΔE*為13.04，復(fù)水比為2.92，綜合得分計(jì)算為95，綜合干燥效果最佳。

表4 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)和結(jié)果Table 4 Design and Results of orthogonal experiment

表5 正交試驗(yàn)極差分析Table 5 Analysis of range for orthogonal experiment

4 結(jié) 論

1）在正交試驗(yàn)條件下，各因素對蒜片的干燥特性及品質(zhì)的綜合影響順序?yàn)椋核馄穸龋炯t外板溫度＞真空保持時(shí)間。蒜片真空脈動干燥的最佳工藝參數(shù)為紅外板溫度65 ℃，真空保持時(shí)間為15 min，蒜片厚度為2 mm；該工藝參數(shù)條件下，干燥時(shí)間為162 min，100 g蒜粉中蒜素含量為9.38 mmol，色差值ΔE*為13.04，復(fù)水比為2.92。

2）蒜素含量隨溫度的升高呈先減少后增加的趨勢；真空保持時(shí)間為 15 min時(shí)，干燥后蒜片蒜素含量為9.38 mmol/（100 g蒜粉），顯著高于真空保持時(shí)間為6至12 min的蒜素含量（P＜0.1）；蒜片厚度在2至5 mm增加的過程中，蒜素含量呈先增加后減少的趨勢，蒜片厚度為4 mm時(shí)，干燥后蒜素含量最高，為9.57 mmol/（100 g蒜粉）。真空脈動干燥干燥蒜片所得蒜粉與新鮮大蒜相比，在色澤上偏白，色澤品質(zhì)較優(yōu)。

真空脈動干燥技術(shù)能夠應(yīng)用于大蒜干燥，獲得較高的干燥速率和干燥品質(zhì)。但本研究中真空保持階段為固定真空度6 kPa，今后仍需進(jìn)一步研究變真空度的工藝優(yōu)化參數(shù)。

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