香蔥干制技術(shù)研究進展

李昊杰，張德潤，董京磊，李寧陽*

(1.山東農(nóng)業(yè)大學 食品科學與工程學院，山東省高校食品加工技術(shù)與質(zhì)量控制重點實驗室，山東 泰安 271018；2.龍大食品集團有限公司，山東 煙臺 265200)

香蔥(Alliumascalonicum)蔥屬植物，味清香，微辣，主要用于調(diào)味與去腥。新鮮的香蔥含水豐富，極易因微生物、酶、外部不利條件等因素而腐爛變質(zhì)。干制后香蔥具有體積明顯縮小、運輸方便、無需氣調(diào)、冷藏等特殊儲存方式、方便攜帶與食用等優(yōu)點[1]。

目前針對香蔥的干燥方式主要有：熱風干燥、微波干燥、真空冷凍干燥、熱泵干燥、紅外加熱干燥等單一形式的干燥方式和通過優(yōu)勢互補聯(lián)合不同干燥技術(shù)對香蔥進行干制加工的新型干燥技術(shù)，比如熱風微波組合干燥技術(shù)、熱風微波真空組合干燥等[2，3]。干制過程中通常通過VC含量、復(fù)水比、色差值、微生物指標、感官評價、揮發(fā)性成分保留等指標評價香蔥的品質(zhì)[4]。

1 單一干燥技術(shù)

1.1 熱風干燥

熱風干燥是目前干制香蔥的主要加工技術(shù)，其是以熱空氣作為干燥介質(zhì)，將熱量傳遞給物料，使得物料的水分擴散至表面，再由熱空氣帶走的技術(shù)[5,6]。李儀凡等[7]研究確定在60 ℃、蔥段長度5 mm、干燥時間4.5 h的工藝下，經(jīng)感官狀態(tài)比較得出熱風干燥后的香蔥基本保留了原有色澤，蔥芯沒有發(fā)黃現(xiàn)象出現(xiàn)，具有香蔥應(yīng)有風味。張文成等[8]通過SPME-GC-MS和SDE測得熱風干燥香蔥的風味成分主要為S,S-二氧化-2-乙基噻吩、2,5-二甲基噻吩、甲基-1-丙烯基二硫醚、二烯丙基三硫醚等，占總成分的48.63%，熱風干燥會極大破壞了新鮮香蔥特有的風味物質(zhì)，與新鮮的香蔥相比風味成分中含硫成分由原來的98.43%下降為3.33%。熱風干燥具有操作簡單、設(shè)備價格低、人工成本低、產(chǎn)量大等優(yōu)點，但也會出現(xiàn)干燥時間長、干燥速度慢、原有風味物質(zhì)含量降低90%、VC隨著時間的延長保留率降低、復(fù)水性差等缺點[9]。

1.2 微波干燥

微波干燥是用頻率為300 MHz～300 GHz、波長為1 mm～1 m的電磁波通過介電損耗的原理將微波轉(zhuǎn)化為物料所需要的熱能，從而對物料進行干燥的一種干燥方式[10]。李濤等[11]對質(zhì)量、厚度、微波功率3個因素進行三因素三水平正交實驗，確定了最優(yōu)干燥工藝：微波功率2000 W，香蔥厚度25 mm，香蔥質(zhì)量130 g，通過單因素實驗得出在1000,2000,3000 W時感官得分為74，71，65分，復(fù)水比為640%、570%、560%，香蔥厚度在25 mm處復(fù)水比最高為650%，感官評分超過65分；質(zhì)量方面：放置香蔥130 g時感官評分可以達到75分以上，復(fù)水比超過750%。相比熱風干燥，微波干燥提高了香蔥干制的效率，可殺滅細菌等微生物，產(chǎn)品不易結(jié)殼；但微波干燥設(shè)備價格高，耗電量大[12]；Valérie Orsat等[13]研究表明微波干燥的品質(zhì)介于熱風干燥和冷凍干燥之間。

1.3 真空冷凍干燥

真空冷凍干燥是先將物料凍結(jié)到共晶點溫度以下，使水分變成固態(tài)的冰，然后在適當?shù)恼婵斩认?，使冰直接升華為水蒸氣再將水蒸氣冷凝，從而獲得干制品的技術(shù)[14]。戴飛等[15]得出真空冷凍干燥過程中的最佳工藝參數(shù)：升華溫度90 ℃、解吸溫度40 ℃、壓強50 Pa。香蔥真空冷凍干燥的產(chǎn)品會發(fā)生局部泛白的情況，吳艷等[16]發(fā)現(xiàn)香蔥凍干過程中泛白主要原因為物料冷凍不完全和人工操作速度過慢，產(chǎn)生“糖心”和物料表面與料盤邊緣的霜融化問題，后期繼續(xù)降溫冷凍干燥卻對物料造成了局部凍害，所以產(chǎn)生了局部泛白。林梅西等[17]研究發(fā)現(xiàn)先用pH 10的Na2CO3溶液浸泡，再用pH 10～11的56～60 ℃ Na2CO3浸泡5～10 s，而后在鋪盤的時候加入35%～40%的葡萄糖溶液，經(jīng)過處理后的香蔥在凍干時就不會出現(xiàn)泛白的現(xiàn)象，同時還得出慢凍干工藝得到的產(chǎn)品品質(zhì)明顯優(yōu)于速凍產(chǎn)品的結(jié)論。真空冷凍干燥可以有效地保護熱敏性物質(zhì)蔥辣素、活性物質(zhì)與易氧化成分，保留營養(yǎng)成分與風味物質(zhì)，其中VC和葉綠素的保留率可達85%，干燥結(jié)束后食品不會出現(xiàn)收縮現(xiàn)象；但是真空冷凍干燥具有設(shè)備投資和運轉(zhuǎn)費用高，凍干過程時間長，產(chǎn)品成本高，凍干后的香蔥顏色泛白等缺點[18]。

1.4 紅外加熱干燥

紅外輻射是利用紅外線照射到被加熱物料上被吸收轉(zhuǎn)化成熱能，從而實現(xiàn)加熱和干燥的技術(shù)[19]。趙興等[20]研究發(fā)現(xiàn)切段長度1 cm、載重30 g時70 ℃為香蔥紅外干燥的最佳溫度，在紅外干燥香蔥的過程中，色差值方面：L值先升后降，其中60，90 ℃干燥后香蔥的L值明顯低于初始值，70,80,90 ℃時，b值也呈先升后降的趨勢，而a值在60,80,90 ℃條件下呈先降后升的趨勢；復(fù)水比方面：在70 ℃時復(fù)水比最高，達到6.51；60 ℃時VC含量低于70 ℃，由于60 ℃條件下干燥時間過長，導(dǎo)致VC損失更多。對比熱風干燥，催化式紅外干燥可以節(jié)省90%以上的時間[21]，紅外干燥能耗低，香蔥內(nèi)外受熱均勻，干燥質(zhì)量高，加熱時不需輔助系統(tǒng)，自動化程度高，此外還可以對香蔥進行殺蟲、殺菌、滅酶；但是紅外加熱會破壞香蔥中的揮發(fā)性物質(zhì)和熱敏性物質(zhì)，但真空冷凍干燥可以保留其85%以上[22]。

1.5 熱泵干燥

熱泵干燥的原理為空氣經(jīng)過熱泵的冷凝器吸收熱量升溫變?yōu)楦邷氐目諝?，高溫空氣進入干燥系統(tǒng)中加熱干燥的物料使物料脫水的干燥技術(shù)[23]。李淑國等[24]通過對比熱泵烘箱中不同位置蔥干制品品質(zhì)以及和熱風干燥香蔥干制品進行縱向?qū)Ρ鹊贸鲆惶坠?jié)能的干燥方案：整個干燥周期為3 h 15 min，分為三段：第一段45 ℃，15 min；第二段54 ℃，2 h；第三段65 ℃，1 h；同時發(fā)現(xiàn)熱泵干燥時位于進風口和回風口下方的物料品質(zhì)會降低，但熱泵干燥不會因溫度過高或過低而對香蔥細胞產(chǎn)生傷害；通過色差△E的比較(熱泵干燥后的香蔥△E大約在7左右，而熱風干燥的香蔥△E為12.6)、復(fù)水比(熱泵干燥在6.3左右，但是熱風干燥為4.99)、感官評價(熱泵干燥為8.5，明顯優(yōu)于熱風干燥的7.5)也可以得出熱泵干燥優(yōu)于熱風干燥。

熱泵干燥具有能耗低、效率高、運行費用低、溫度和濕度相對于熱風干燥可自動調(diào)控、對環(huán)境基本不會產(chǎn)生污染、熱泵干燥寬度較廣(20～60 ℃)、可以適用于多種物料的干燥、干燥品質(zhì)整體高于熱風干燥等優(yōu)點；但干燥后期由于干燥效率降低而增加能耗，長期工作壓縮機的損壞風險會增高，維護時麻煩且費用較高，前期設(shè)備投入較高等。

1.6 真空干燥

真空干燥是使物料處于負壓的狀態(tài)下，并通過加熱使物料中水分達到負壓時沸點從而對物料進行干燥的方式[25]。代小梅等[26]得出適宜的干燥條件為：溫度70 ℃、壓力0.1 MPa、干燥時間4 h、蔥葉長度1 cm、蔥白長度2 mm，復(fù)水性比較發(fā)現(xiàn)干燥溫度上升，復(fù)水比下降，80 ℃下干燥的香蔥比50 ℃下干燥的香蔥復(fù)水比少一個單位，色差比較結(jié)果顯示50～60 ℃熱風干燥后L值和a值增長但b值變化不大，溫度升高，L值和a值均顯著增大，b值降低；VC指標方面：60 ℃干燥的香蔥VC保留效果最佳，為17.5 mg/100 g；溫度超過70 ℃時開始產(chǎn)生褐變。由于在真空狀態(tài)下，所以真空干燥可以有效防止香蔥的氧化變質(zhì)，相比熱風干燥能更好保護VC等熱敏性物質(zhì)，但真空干燥具有生產(chǎn)效率低、產(chǎn)量小、設(shè)備投資較大等缺點。

2 聯(lián)合干燥技術(shù)

國內(nèi)外出現(xiàn)多種干燥方式聯(lián)合干燥香蔥的方式，聯(lián)合干燥具有節(jié)能高效、有效地保護熱敏性和易氧化物質(zhì)、操作組合更加靈活等優(yōu)點[27]。

2.1 熱風微波真空聯(lián)合干燥

熱風微波真空組合干燥是先利用熱風干燥除去香蔥中的大部分自由水，而后使用微波真空干燥將香蔥干燥至8%以下含水量的干燥方式。李儀凡等使用熱風微波真空組合干燥得出最優(yōu)的工藝參數(shù)：香蔥切段5 mm，60 ℃熱風干燥2～4 h后控制含水率在35%左右，再進行微波和真空干燥，干燥至成品，最終含水率小于10%，真空度為0.085 MPa，微波功率為0.65 kW；品質(zhì)上比熱風微波干燥好，用時2.8 h，較熱風干燥縮短了1.7 h；感官品質(zhì)優(yōu)于熱風微波組合干燥以及微波干燥，香蔥大部分均保持原有顏色，少量蔥芯處出現(xiàn)發(fā)黃現(xiàn)象，有香蔥應(yīng)有的滋味、氣味，品質(zhì)較好。

2.2 真空冷凍熱風聯(lián)合干燥

真空冷凍熱風聯(lián)合干燥即先將物料進行真空冷凍干燥，在適當?shù)霓D(zhuǎn)換點(香蔥干制品的含水率、香蔥干制品的物理性狀等)，改為熱風干燥，將真空冷凍干燥中的解吸干燥省去，從而節(jié)省干燥時間并得到高品質(zhì)的香蔥干制品的技術(shù)[28]。薛毅[29]通過對比真空冷凍熱風聯(lián)合干燥、熱風干燥與真空冷凍干燥對香蔥干燥品質(zhì)的影響，得出最優(yōu)的工藝參數(shù)為：冷凍干燥125 min之后轉(zhuǎn)為熱風干燥，干燥至產(chǎn)品含水率達到3%，其中冷凍干燥的干燥室壓力為120 Pa，熱風干燥的空氣溫度為60 ℃，空氣流速為1.5～2 m/s，熱空氣的循環(huán)量為70%；感官評價結(jié)果表明：冷凍干燥除去75%的水分轉(zhuǎn)為熱風干燥時感官評價最好，成品可以保持原有形態(tài)；冷凍干燥的復(fù)水率可達到60%，其他干燥方式均穩(wěn)定在40%。真空冷凍熱風聯(lián)合干燥具有克服了熱風干燥時會使物料中的熱敏性物質(zhì)、揮發(fā)性物質(zhì)損失的優(yōu)點；張莉會等[30]研究發(fā)現(xiàn)揮發(fā)性物質(zhì)保存較好，通過使用低場核磁測定發(fā)現(xiàn)干燥后物料水分的流動性弱，品質(zhì)接近凍干樣品，結(jié)構(gòu)保留較好；但凍干時間過長會產(chǎn)生香蔥顏色不顯眼。

3 展望

香蔥的干燥技術(shù)與工藝方法的選擇直接影響到干制香蔥的質(zhì)量，當下普遍采用的香蔥干燥技術(shù)為熱風干燥，同時也有微波干燥、熱泵干燥、真空冷凍干燥、紅外干燥等現(xiàn)代干燥技術(shù)。采用單一的干燥方式存在能耗高、熱敏性和易氧化的物質(zhì)損失嚴重、效率過低等缺點，聯(lián)合干燥可以達到降低能耗、提高效率、提高品質(zhì)的效果。今后香蔥干燥的主要方向為結(jié)合干燥動力學模型優(yōu)化出節(jié)能高效的干燥模型、多種干制方式的組合應(yīng)用、干燥過程中的風味物質(zhì)蔥辣素以及營養(yǎng)成分VC的保持等研究，進而保證最大程度提高香蔥干燥產(chǎn)品的品質(zhì)。