催化式紅外干法殺青同步脫水對葉菜干燥影響的研究

吳本剛， 劉承浩， 劉美娟， 潘忠禮，2，3， 周存山， 馬海樂*

（1.江蘇大學(xué) 食品與生物工程學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江212013；2.美國農(nóng)業(yè)部西部研究中心，美國 加州94710；3.美國加州大學(xué)戴維斯分校 生物與農(nóng)業(yè)工程系，美國 戴維斯95616）

脫水蔬菜又被稱為復(fù)水菜，是將新鮮蔬菜經(jīng)過殺青、烘干等加工工藝后，脫去蔬菜中大部分水后制成的一種干菜。脫水蔬菜有效的避免了新鮮蔬菜貨架期短、易腐爛的問題，延長了蔬菜貨架期，擴大了蔬菜銷售市場。

殺青和脫水是脫水蔬菜加工2個必須的步驟，分別通過鈍化蔬菜內(nèi)酶的活性和降低水分活度來達到延長蔬菜貨架期的目的。傳統(tǒng)殺青方法是熱水漂燙，此方法易造成蔬菜營養(yǎng)成分的大量流失，水資源浪費嚴(yán)重，造成環(huán)境污染等問題[1-3]。傳統(tǒng)的熱風(fēng)干燥存在干燥時間長、生產(chǎn)成本高、耗能大，以及貯藏期間品質(zhì)明顯下降、風(fēng)味較差、復(fù)水性差等問題[4-7]。

紅外技術(shù)是一項非常有前景的新型加工技術(shù)，具有耗時短，效率高等特點，并且紅外加熱時不需要水或者空氣等傳遞介質(zhì)，大大降低了能耗[8]。本課題組將紅外技術(shù)成功應(yīng)用到果蔬的殺青處理中，取得了良好效果。并且這項技術(shù)與傳統(tǒng)的熱水漂燙殺青方法相比節(jié)約66%~80%的能源，大大降低了水資源利用量，同時避免了環(huán)境污染，對食品加工行業(yè)有非常重要的意義。本課題組將紅外干法殺青應(yīng)用拓展到胡蘿卜片、蘋果片、和薯條等研究中，并在工業(yè)生產(chǎn)中進行推廣[9-11]。前期研究發(fā)現(xiàn)，根莖類果蔬切片后由于形狀比較規(guī)則，傳質(zhì)傳熱較穩(wěn)定，能夠更好的應(yīng)用于紅外干法殺青技術(shù)，但對葉菜類蔬菜的研究較少。

本研究中將以不同葉菜為原料，對紅外干法殺青同步脫水技術(shù)進行研究，分別對不同葉菜殺青過程中的酶鈍化情況、水分去除情況和產(chǎn)品品質(zhì)情況進行研究，旨在為紅外殺青技術(shù)在葉菜中的應(yīng)用提供工藝參數(shù)和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

原料:鎮(zhèn)江江蘇大學(xué)東風(fēng)菜市場購買的新鮮蔬菜，濕基含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為91.17%的大蔥，濕基含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90.02%的香蔥，濕基含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為92.98%的紫甘藍(lán)，濕基含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為92.38%的韭菜，濕基含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為96.32%的生菜，所有試驗為同一批次新鮮蔬菜試驗一個月之內(nèi)完成。

試劑:PH為5.5的0.1 mol/L的醋酸—醋酸鈉緩沖溶液，購于國藥集團；MBTH溶液，購于阿達瑪斯試劑有限公司；愈創(chuàng)木酚，購于國藥集團；質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%過氧化氫溶液，碳酸鈉溶液，草酸溶液，2，6-二氯酚靛酚溶液等，以上試劑均為分析純，購于國藥集團。

1.2 試驗儀器與設(shè)備

TM350+型手持式紅外測溫儀，Tecmen電子有限公司產(chǎn)品；BAS2202S型天平，Sartorius公司產(chǎn)品；HunterLab分光測色儀，Hunter Associates Laboratory公司產(chǎn)品；HH-S2數(shù)顯恒溫水浴鍋，金壇市醫(yī)療儀器廠制造；101A-3型電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海實驗儀器廠有限公司產(chǎn)品。

催化式紅外干燥機（圖1）:催化式紅外殺青干燥設(shè)備由上下2塊催化式紅外發(fā)生器 （30 cm×60 cm）和干燥室（100 cm×100 cm×60 cm）組成。催化式紅外發(fā)生器先通過電元件進行預(yù)熱15 min，然后通過氣體控制閥通入天然氣或液化氣。當(dāng)設(shè)備達到預(yù)定溫度后，將樣品放在鐵絲網(wǎng)制成的樣品盤（直徑20 cm）中，置于2個紅外發(fā)生器正中間。干燥過程中樣品質(zhì)量通過天平在線實時記錄，紅外發(fā)生器表面溫度為（385±12）℃。紅外強度由樣品盤中間向外逐漸下降。

圖1 催化式紅外干燥機Fig.1 Main parts of CIR blancher/dehydrator

1.3 試驗方法

殺青試驗方法見表1，通過預(yù)試驗確定各個殺青時間點，并用熱水漂燙作對比。

殺青處理完后立即放入塑封袋內(nèi)，測殺青后酶活、顏色和維生素C指標(biāo)，殺青過程中實時記錄樣品摶量變化情況，用作水分?jǐn)?shù)據(jù)處理。

表1 殺青試驗方法Table 1 Blanching methods of vegetables

1.4 測定指標(biāo)

1.4.1 過氧化物酶的測定方法 樣品的制漿[12]:將殺青后樣品與蒸餾水以質(zhì)量比為1∶8的比例放入制漿機中進行制漿，然后混合漿液通過棉紗布進行過濾，在離心機中以11 000 r/min的速度，4℃條件離心20 min，取上清液用來進行POD酶活的檢測。

POD酶活測定[13]:在10 mL的試管中加入下列溶液，先加入4 mL愈創(chuàng)木酚溶液，再加入待測上清酶液（大蔥 50 μL，香蔥 50 μL，紫甘藍(lán) 25 μL，韭菜30 μL，生菜 50 μL），5 min 后加入 0.5 mL MBTH 溶液，再加入現(xiàn)配現(xiàn)用H2O2的溶液0.5 mL，隨后轉(zhuǎn)移至4 mL的比色皿中做2組平行試驗。應(yīng)用分光光度計在500 nm的波長下記錄吸光值，每30 s記錄一次，共計2 min。1個單位PPO活性被定義為每分鐘吸光值增加0.001。 POD活性以干基質(zhì)量為基準(zhǔn)進行比較。

相對殘留活性計算表達式如下:

式（1）中:At是t時刻的樣品酶活，A0是初始酶活。

1.4.2 水分測定方法 樣品的初始水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)通過70℃真空烘箱法干燥24 h測定得出（AOAC）[14]。干燥過程中樣品水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)由測得的質(zhì)量損失和初始質(zhì)量計算得出。

1.4.3 維生素C測定方法 樣品維生素C測定采用AOAC，2，6-二氯酚靛酚標(biāo)準(zhǔn)滴定法測定[14]，并以干基質(zhì)量為基準(zhǔn)進行比較。以新鮮樣品維生素C質(zhì)量分?jǐn)?shù)值為對照，處理后樣品以百分比計算。維生素C保留率計算公式如下:

式（2）中，Vt表示處理后樣品維生素C質(zhì)量分?jǐn)?shù)值（mg/g干物質(zhì)），V0為新鮮樣品的維生素C質(zhì)量分?jǐn)?shù)值（mg/g干物質(zhì)）。

1.4.4 顏色測定方法 樣品顏色采用色差儀對樣品進行顏色試驗測定。試驗在室溫24℃下進行，試驗時，光源選取鏡面全反射光源。試驗時選取樣品的L*，a*和b*值作為各種蔬菜的顏色值。對于不同條件處理的樣品，所有試驗重復(fù)3次。

2 結(jié)果與討論

2.1 催化式紅外干法殺青同步脫水情況

催化式紅外殺青對5種葉菜POD酶活殘留率和水脫水率如圖2所示。5種葉菜催化式紅外殺青處理后POD酶活殘留率為10%~30%之間；5種葉菜經(jīng)60 s熱水漂燙處理后POD酶活殘留率為10%左右。5種葉菜隨著處理時間的延長，POD殘留率基本呈現(xiàn)線性下降的關(guān)系，紅外處理時間越長，滅酶效果越好。例如，大蔥在紅外處理20 s時，酶活殘留率為53.79%，處理40 s時，殘留率為40.52%，處理80 s時，酶活為23.74%，之后變化很小。紅外處理100 s時少量大蔥葉出現(xiàn)焦糊現(xiàn)象。其他幾種葉菜基本呈現(xiàn)相類似的規(guī)律。所以選擇合適的紅外處理時間，可達到5種葉菜POD酶滅活，起到殺青的效果。5種葉菜的最佳處理時間分別為:大蔥80~100 s、香蔥 80~100 s、韭菜 80~100 s、紫甘藍(lán) 100~150 s、生菜40~50 s。

5種葉菜催化式紅外殺青處理后脫水率如圖2所示。紅外殺青處理過程中，5種不同蔬菜均有不同程度的水分去除，其中經(jīng)80 s左右的紅外殺青后，大蔥、香蔥和韭菜水分去除效果較好，均有70%以上的水分去除。而經(jīng)150 s和40 s的紅外殺青后，紫甘藍(lán)和生菜的脫水率分別在50%和30%左右。生菜脫水率少的原因是殺青時間較短，40 s殺青就可鈍化POD酶活。紫甘藍(lán)經(jīng)150 s殺青后水分去除較少，主要是由于葉片厚度不均勻，造成水分分布不均勻造成部分葉片出現(xiàn)焦糊，而部分水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)還很高的現(xiàn)象。

因此，5種蔬菜經(jīng)40~150s的催化式紅外殺青處理后POD酶活殘留率穩(wěn)定在20%左右，與工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)基本符合，達到了預(yù)期效果。在殺青同時能夠去除部分水分，起到干燥的效果。大蔥、香蔥和韭菜等葉片厚度均勻的蔬菜水分去除效果更好。綜合酶活殘留、脫水情況和葉菜表面焦糊現(xiàn)象，得到催化式紅外殺青最佳時間分別為:大蔥、香蔥、紫甘藍(lán)、韭菜、生菜分別為 80、80、150、80、40 s。

圖2 催化式紅外殺青對5種葉菜POD相對殘留活性及脫水率情況Fig.2 Residual POD activities and moisture reduction of leaf vegetables under different infrared blanching times

紅外干法殺青同步脫水中，5種葉菜干燥速率變化曲線如圖3所示。初始階段，隨著溫度升高，5種葉菜干燥速率迅速增大并到最大值，隨著干燥時間的延長，干燥速率又以平緩的變化減小，直到殺青終點。干燥速率達到最高后開始變小的原因，主要是由于葉菜的水分由內(nèi)部向外部擴散時受到約束。整個變化過程中，水分變化速率相對穩(wěn)定。5種蔬菜干燥速率變化規(guī)律基本一致，由于初始水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)和殺青時間不同，干燥速率大小值有一定的差異。

圖3 5種葉菜脫水干燥速率Fig.3 Drying ratesofleafvegetablesatdifferent moisture contents under infrared blanching

2.2 催化式紅外干法殺青產(chǎn)品品質(zhì)變化情況

新鮮蔬菜、紅外殺青和熱水漂燙殺青后蔬菜維生素C質(zhì)量分?jǐn)?shù)如表2所示。5種蔬菜紅外干法殺青得到產(chǎn)品維生素C保留率均高于熱水漂燙所得。如新鮮大蔥維生素C質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.788 mg/g干物質(zhì)，紅外殺青后大蔥質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.640 mg/g干物質(zhì)，而熱水漂燙后大蔥維生素C質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.415 mg/g干物質(zhì)。由此得出大蔥在紅外殺青處理后營養(yǎng)品質(zhì)保持良好。主要是由于紅外殺青沒有水的參與，較熱水漂燙而言，能夠更好的保留水溶性營養(yǎng)成分。

新鮮蔬菜、紅外殺青和熱水漂燙殺青后蔬菜顏色變化值如表3所示。不同蔬菜經(jīng)紅外殺青和熱水漂燙后顏色值變化相關(guān)性不明顯，L*，a*和b*均有變大，有變小。ΔE值與2種殺青方法也無明顯相關(guān)性，但顏色均在可控范圍內(nèi)，無焦糊現(xiàn)象，感官品質(zhì)完好，紅外殺青后蔬菜顏色保持完好。

表2 蔬菜不同方法殺青后維生素C保留率Table 2 Vitamin C content of leaf vegetables under different blanching methods

表3 蔬菜不同方法殺青后顏色變化情況Table 3 Color change of leaf vegetables under different blanching methods

3 結(jié)語

催化式紅外干法殺青技術(shù)能夠很好的應(yīng)用到葉菜類蔬菜殺青干燥中。5種蔬菜經(jīng)過40~150 s催化式紅外殺青處理后POD酶活殘留率穩(wěn)定在20%左右，與工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)符合，達到了預(yù)期效果。

紅外殺青同時去除蔬菜部分水分，起到干燥的效果。大蔥、香蔥和韭菜等葉片厚度均勻的蔬菜水分去除效果更好。得到了催化式紅外最佳殺青時間分別為:大蔥、香蔥、紫甘藍(lán)、韭菜、生菜分別為80、80、150、80、40 s。

5種蔬菜紅外干法殺青后，維生素C保留率顯著高于熱水漂燙殺青產(chǎn)品，顏色變化與熱水漂燙殺青無明顯差異。