微波真空與真空冷凍組合干燥對蘆筍營養(yǎng)與品質(zhì)的影響

湯夢情，陳宏偉，朱蘊(yùn)蘭，袁巧月，吳荔，張爾璞，馬芽，吳葉

（徐州工程學(xué)院 食品（生物）工程學(xué)院，江蘇省食品生物加工工程技術(shù)研究中心，江蘇省食品資源開發(fā)與質(zhì)量安全重點(diǎn)建設(shè)實(shí)驗(yàn)室，江蘇徐州221111）

蘆筍（Asparagus officinalis），又稱“石刁柏”“龍須菜”，屬天門冬科（Asparagaceae）蘆筍屬（Asparagus）多年生草本植物。蘆筍營養(yǎng)豐富，富含多種氨基酸、蛋白質(zhì)、維生素和硒、鋅、鐵等微量元素，有“世界十大名菜之一”和“第一抗癌果蔬”的美譽(yù)，具有控制癌細(xì)胞生長、改善代謝功能、抗疲勞、抗氧化、降血壓、提高免疫力等功效，是人們所喜愛的蔬菜之一[1-3]。蘆筍可供食用的是蘆筍的莖，但耐貯性較差，采收后很快就會失水并發(fā)生木質(zhì)化甚至腐爛，失去其食用價(jià)值。目前蘆筍加工的產(chǎn)品主要有罐頭、冷藏保鮮、速凍產(chǎn)品、飲料、果脯、茶、酒等[3-5]，但還存在著科技含量低、產(chǎn)品種類少、精深加工產(chǎn)業(yè)鏈不夠完善、市場競爭力薄弱等問題。

真空冷凍干燥可以使凍干產(chǎn)品的外觀、形狀均得到最大的維持，獲得品質(zhì)較好的干燥產(chǎn)品，但因其設(shè)備復(fù)雜、保養(yǎng)困難、干燥時間長、效率低、高成本、高能耗等不足，限制了它的廣泛應(yīng)用。微波真空干燥可以使物料中水分大量吸收微波能并轉(zhuǎn)化為熱能，促進(jìn)內(nèi)部水分蒸發(fā)，強(qiáng)化了干燥過程，具有干燥速度快、干燥效率高等優(yōu)點(diǎn)，但也存在著溫度不均勻，導(dǎo)致干燥過程中產(chǎn)品部分過熱的問題，使產(chǎn)品質(zhì)量得不到保障[6]。

將兩者結(jié)合起來可以各自發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn)，克服不足，提高其性價(jià)比。宋蕓[7]利用先真空微波后冷凍干燥的方法干燥生產(chǎn)脫水蔬菜和水果，發(fā)現(xiàn)采用微波真空與真空冷凍組合干燥能夠生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的脫水果蔬，既能保持產(chǎn)品的色、香、味和營養(yǎng)，又能保持產(chǎn)品較好的外形和質(zhì)構(gòu)，同時能較大幅度地降低能耗。卜召輝等[8]研究了真空微波與真空冷凍聯(lián)合干燥金針菇，結(jié)果顯示聯(lián)合干燥方式得到的產(chǎn)品可以達(dá)到真空冷凍干燥產(chǎn)品相同的品質(zhì)，產(chǎn)品具有較好的復(fù)水性和穩(wěn)定的色澤，VC保留率優(yōu)于真空微波干燥的產(chǎn)品，并且極大地縮短了干燥時間、降低了加工成本。而利用微波真空和真空冷凍聯(lián)合干燥蘆筍的研究還很少，本文利用微波真空干燥與真空冷凍聯(lián)合干燥的方法對蘆筍的干燥工藝與干燥蘆筍的品質(zhì)進(jìn)行研究，為進(jìn)一步研發(fā)蘆筍干制產(chǎn)品，提升產(chǎn)品質(zhì)量提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

綠蘆筍：徐州農(nóng)貿(mào)市場；所用試劑：碳酸鈉、醋酸鋅、醋酸銅、檸檬酸、考馬斯亮藍(lán)、醋酸、碘、硫代硫酸鈉、淀粉、硫酸、苯酚、葡萄糖：均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

AIPHAL/2I型真空冷凍干燥機(jī)：德國Marin Christ公司；LRWZ-P-9型微波真空干燥機(jī)：南京磊潤微波設(shè)備有限公司；HH-4型數(shù)顯恒溫水浴鍋：常州國華電器有限公司；WFJ-756PC型紫外分光光度計(jì)：上海晨光儀器有限公司；WF30色差儀：深圳市威福光電科技公司；L550低速離心機(jī)：湖南湘儀實(shí)驗(yàn)室儀器開發(fā)有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程

1.3.2 物料預(yù)處理

選擇新鮮整齊、無腐爛的蘆筍，洗凈切成2cm～3cm的小段，然后將蘆筍經(jīng)微波處理，時間分別為0、1、2、3、4、5 min，每個時間處理的樣品再分別真空冷凍干燥4、8、12、16、20、24 h，然后對蘆筍凍干樣品進(jìn)行指標(biāo)測定。

1.3.3 漂燙

在90℃的熱水中漂燙60 s。

1.3.4 護(hù)色

先用0.03 g/mL NaCO3浸泡蘆筍40 s，然后在濃度200 mg/L Zn（CH3COO）2，50 mg/L Cu（CH3COO）2，pH 值為7.5（用0.5%檸檬酸調(diào)節(jié)pH值）的護(hù)色液中，護(hù)色8h。

1.3.5 預(yù)凍

將蘆筍稱重裝盤后置入-23℃冰箱內(nèi)冷凍12 h。

1.3.6 干燥處理

將預(yù)凍的蘆筍按試驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)分別進(jìn)行微波處理和冷凍干燥，然后測定相關(guān)指標(biāo)。

1.3.7 蘆筍主要指標(biāo)的測定

1.3.7.1 凍干時間的測定

取冷凍干燥后蘆筍測定其質(zhì)量，以重量保持不變?yōu)榕卸▋龈蓸?biāo)準(zhǔn)。

1.3.7.2 色澤測定

用色差儀測量其色澤變化。

1.3.7.3 復(fù)水性測定

按參考文獻(xiàn)[9]的方法進(jìn)行。將冷凍干燥的蘆筍放在20℃水浴鍋中，每間隔2 min取出，用吸水紙拭干表面水分后迅速稱量。稱重后迅速放入原容器繼續(xù)水浴計(jì)時，然后繼續(xù)稱重，直到飽和。蘆筍的復(fù)水比R復(fù)按下列公式進(jìn)行計(jì)算。

式中：R復(fù)為復(fù)水比；m復(fù)為復(fù)水后的質(zhì)量，g；m干為復(fù)水前的質(zhì)量，g。

1.3.7.4 VC含量的測定

采用直接碘量法[10]，按文獻(xiàn)[11]方法進(jìn)行測定。根據(jù)公式計(jì)算VC含量。

式中：X為100 g復(fù)水后蘆筍所含有的VC質(zhì)量，g；V為滴定消耗碘標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL；V*為0.1 mg純抗壞血酸所消耗的碘標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL。

1.3.7.5 蛋白質(zhì)含量的測定

采用考馬斯亮藍(lán)法[12]。按文獻(xiàn)[11]方法進(jìn)行測定。做3次平行試驗(yàn)，取平均值，最后通過標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出樣品中所含有的粗蛋白含量。

計(jì)算公式：樣品中蛋白質(zhì)含量=（C×V）/（1000×M×V*）

式中：C為通過標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算得到的蛋白質(zhì)含量，mg/mL；V 為定容的體積，mL；M 為樣品質(zhì)量，g；V*為待測樣液體積，mL。

1.3.7.6 總糖含量測定

采用苯酚-硫酸法，按文獻(xiàn)[11]方法進(jìn)行測定。做3次平行試驗(yàn)，計(jì)算平均值。

結(jié)果計(jì)算：總糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=（C×V）/（1 000×M×V*）

式中：C為通過標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算得到的糖含量，mg/mL；V 為定容的體積，mL；M 為樣品質(zhì)量，g；V*為待測樣液體積，mL。

1.3.7.7 含菌量檢測

細(xì)菌用牛肉膏-蛋白胨培養(yǎng)基培養(yǎng)，霉菌用孟加拉紅培養(yǎng)基培養(yǎng)。采用稀釋平板菌落計(jì)數(shù)法計(jì)數(shù)。具體測定方法按文獻(xiàn)[11]方法進(jìn)行。選取每個平板的菌落數(shù)在30 cfu～300 cfu的平板進(jìn)行菌落計(jì)數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用BIM SPPS statistics 19進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 凍干時間

試驗(yàn)結(jié)果如圖1。

圖1 不同處理方式下的干燥時間Fig.1 Drying time under different treatments

由圖1可知蘆筍干燥工藝中，經(jīng)過微波處理后凍干時間縮短4 h～8 h，時間縮短近40%。微波處理干燥后的蘆筍脫水效果更好，冷凍干燥24 h后干樣的脫水率僅為89.1%，而通過微波處理后的干燥樣品脫水率可達(dá)到95.4%。

純冷凍干燥20 h后蘆筍質(zhì)量基本保持不變，其余5組中微波1 min后再冷凍干燥16 h、微波2 min～4 min后再冷凍干燥12 h后的蘆筍樣品質(zhì)量保持不變。經(jīng)單因素方差顯分析表明，各組間、組內(nèi)均有顯著差異（p＜0.01）。從試驗(yàn)得知，微波2 min后再進(jìn)行冷凍干燥12 h是蘆筍脫水的最佳工藝。

2.2 蘆筍色澤

以新鮮蘆筍的色差儀數(shù)據(jù)（L50.00，a-4.27，b-18.04）為標(biāo)樣測量蘆筍凍干樣的色差數(shù)據(jù)如表1所示。

由表1可以看出除微波干燥1 min凍干16 h，微波干燥2、3 min后凍干20 h，微波干燥4 min后凍干20 h的樣品ΔL值略升高之外，其余微波輔助冷凍的樣品ΔL值都有所下降，整體上說明微波輔助冷凍的蘆筍偏黑色；純冷凍樣品的ΔL值均下降，說明純冷凍蘆筍較新鮮蘆筍偏黑。純冷凍樣品Δa值較微波輔助冷凍樣品有較大提高，說明純冷凍蘆筍偏紅。純冷凍樣品Δb值較微波輔助冷凍樣品降低較多，說明純冷凍蘆筍偏藍(lán)；不同處理組的ΔL、Δa、Δb都存在顯著差異（p＜0.01）。ΔE顯示微波干燥1、2 min后凍干20 h的蘆筍色澤變化最小，都能維持與新鮮蘆筍較為接近的色澤，以微波干燥2 min凍干20 h的蘆筍色澤最優(yōu)。

表1 不同干燥方式處理后蘆筍干樣色澤Table 1 Color of dried asparagus treated with different drying methods

2.3 蘆筍復(fù)水性

6組不同干燥方式的蘆筍干樣放在20℃恒溫水浴鍋中復(fù)水，其復(fù)水比與復(fù)水時間的關(guān)系如圖2。

圖2 蘆筍干樣復(fù)水比Fig.2 Rehydration ratio of dried asparagus

從圖2中可看出，2 min前幾種干燥方式的復(fù)水性都比較好，復(fù)水比大幅上升，在2 min后，復(fù)水比上升比較緩慢。蘆筍干樣復(fù)水比大小依次排序?yàn)椋杭兝鋬龈稍?微波2 min冷凍干燥20 h>微波3 min冷凍干燥16 h>微波1 min冷凍干燥16 h>微波4 min冷凍20 h>微波5 min冷凍16 h。試驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)方差分析表明，各組間、組內(nèi)均存在顯著性差異（p＜0.01）。試驗(yàn)表明，純冷凍干燥的復(fù)水比8 min可達(dá)到10.38，經(jīng)微波處理2 min后再冷凍干燥的蘆筍復(fù)水比略低，最高10 min達(dá)到8.9。

2.4 蘆筍VC含量

不同脫水方式的蘆筍VC含量測定結(jié)果如圖3。

圖3 干燥蘆筍VC含量Fig.3 Content of vitamin C in dried asparagus

由圖3可知，不同干燥工藝中純冷凍干燥VC含量>微波3 min冷凍干燥20 h>微波2 min冷凍干燥20 h>微波5 min冷凍干燥16 h>微波干燥1 min冷凍干燥16 h>。方差分析表明，各處理組與新鮮蘆筍相比均存在顯著差異（p＜0.01），因冷凍干燥的溫度較低，對蘆筍構(gòu)造損壞小，VC損耗量較低。微波干燥的速度快，溫度雖高，但持續(xù)的時間較短，微波1 min～5 min，VC含量有一定的損耗，但微波處理組間損耗差別不顯著（p＞0.05）。VC在高溫下極易氧化分解，當(dāng)蘆筍制品在微波真空干燥中，會使蘆筍內(nèi)部溫度增高，使VC可能會氧化分解掉一部分，導(dǎo)致了微波真空干燥處理組的VC含量要比冷凍干燥的VC含量低。

2.5 蛋白質(zhì)含量

經(jīng)測定蛋白質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)回歸方程為y=0.705 9x-0.016 2，R2=0.994 2。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)回歸方程進(jìn)行計(jì)算，不同干燥處理的蘆筍蛋白質(zhì)含量試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

從圖4可得出，新鮮蘆筍中粗蛋白含量為3.31%，真空冷凍干燥的粗蛋白含量為2.65%，粗蛋白保存率為80.06%，微波輔助處理冷凍干燥的粗蛋白含量降低，粗蛋白保存率較高的為微波1 min冷凍干燥16 h，可達(dá)到55.89%。各處理組與新鮮蘆筍相比存在顯著差異（p＜0.01），而微波處理組與純冷凍干燥組相比也存在顯著差異（p＜0.01），但各微波處理組間不存在顯著差異（p＞0.05）。試驗(yàn)表明，真空冷凍干燥保留蛋白質(zhì)含量要比微波處理后再冷凍干燥的要高。

圖4 干燥蘆筍蛋白質(zhì)含量Fig.4 Content protein of dried asparagus

2.6 總糖含量

測定的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)回歸方程為y=10.67x+0.005 3，R2=0.998 4。試驗(yàn)測得的不同干燥處理方法得到的干燥蘆筍總糖含量如圖5所示。

圖5 干燥蘆筍總糖含量Fig.5 Total sugar content of dried asparagus

由圖5可知，不同干燥方法所得蘆筍干樣中總糖含量具有顯著差異（p＜0.05），干燥樣品中總糖含量最多的是純冷凍干燥，其次是微波2 min再冷凍干燥20 h，然后是微波1 min后再冷凍干燥16 h，統(tǒng)計(jì)分析表明微波1 min冷凍干燥16 h與微波2 min冷凍干燥20 h之間無顯著差異（p＞0.05）?？偺呛孔钌俚氖俏⒉? min后再冷凍干燥16 h。試驗(yàn)表明微波對干燥蘆筍的總糖量有一定影響。

2.7 含菌量

試驗(yàn)測定的不同處理方法得到的干燥蘆筍的細(xì)菌數(shù)量結(jié)果如圖6所示。

由圖6可知不同的幾種干燥方式都具有明顯的殺菌作用，真空冷凍干燥的細(xì)菌數(shù)由2.6×105cfu/g減少到1.3×105cfu/g，殺菌率為50%，微波處理后冷凍干燥最好的可減少到0.34×105cfu/g，殺菌率達(dá)到86.9%，各微波處理組間無顯著差異（p＞0.05），微波處理組與冷凍干燥組間有顯著差異（p＜0.01），微波處理后的殺菌效果優(yōu)于純冷凍干燥。

測定的不同處理方法對干燥蘆筍的真菌數(shù)量影響結(jié)果如圖7所示。

圖7 干燥蘆筍真菌數(shù)量Fig.7 Content of fungi in dried asparagus

從圖7可以看出，無論是冷凍干燥還是微波處理后再冷凍干燥的方式都可以減少真菌數(shù)量，微波處理后再冷凍干燥的殺菌效果要好于直接冷凍干燥，直接冷凍干燥的殺菌率為34%，微波處理后再冷凍干燥最好的殺菌率可達(dá)到70%。各組間殺菌效果存在顯著差別（p＜0.01）。綜合圖6和圖7，可以看出微波處理對細(xì)菌的殺菌效果要好于對真菌的殺菌效果。

3 結(jié)論

采用微波處理后再進(jìn)行真空冷凍干燥的蘆筍干樣脫水性好，能大幅降低能耗，脫水時間縮短40%，脫水率可達(dá)95.4。微波處理后干燥和直接真空冷凍干燥對蘆筍的色澤均有顯著影響，以微波處理2 min后在進(jìn)行冷凍干燥的蘆筍色澤最優(yōu)。微波處理可以較好地殺滅細(xì)菌和真菌，殺菌率可以達(dá)到86.9%和70%。微波處理對蘆筍的干樣復(fù)水性有一定影響，純冷凍干燥的蘆筍復(fù)水比在8 min可達(dá)10.38，而微波處理后再冷凍干燥的蘆筍復(fù)水比略低，最高10 min達(dá)到8.9。冷凍干燥可以較好的保留蘆筍VC和蛋白質(zhì)及總糖含量，微波處理對VC和蛋白質(zhì)及總糖含量有一定影響。本研究為蘆筍干燥深加工提供了理論基礎(chǔ)。