熱風(fēng)干燥條件對(duì)蒜片品質(zhì)的影響

蘇日耶姆·尼加提，毛曉英，孫鳳霞，郭筱兵，朱新榮，張建

新疆石河子大學(xué)食品學(xué)院（石河子 832000）

大蒜（Allium sativum），百合科蔥屬，以鱗莖入藥[1]。大蒜屬于我國(guó)傳統(tǒng)調(diào)味料以及特色農(nóng)產(chǎn)品資源，因其具有抗氧化活性[2]、對(duì)癌變階段有抑制作用[3]等藥用價(jià)值而廣受歡迎。但由于新鮮大蒜中水分含量高，貯存過(guò)程中容易產(chǎn)生發(fā)芽和腐敗，導(dǎo)致其保質(zhì)期縮短，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失[4]。

脫水蒜片是指將新鮮大蒜經(jīng)過(guò)加工處理，利用干燥技術(shù)使其水分含量降低，從而可在常溫條件下長(zhǎng)期貯存的大蒜產(chǎn)品。脫水蒜片干燥技術(shù)不僅可以保留大蒜原有的風(fēng)味，并且可以抑制微生物的生長(zhǎng)繁殖[5]。目前運(yùn)用在果蔬領(lǐng)域的干燥方式有很多種，Sharma等[6]、Mahmoud等[7]、閆丹丹[8]、郭浪等[9]分別利用微波干燥法、紅外干燥法、熱泵干燥法及熱風(fēng)干燥法制備蒜片。通過(guò)分析不同干燥技術(shù)發(fā)現(xiàn)，微波干燥法加熱均勻，但由于溫控不靈敏使產(chǎn)品干燥過(guò)度；紅外干燥升溫快，但其設(shè)備昂貴；熱泵干燥技術(shù)產(chǎn)品品質(zhì)好，但變溫運(yùn)行困難；熱風(fēng)干燥法由于其設(shè)備投資低、應(yīng)用范圍廣、干燥成本低等優(yōu)點(diǎn)，是目前最主要的應(yīng)用方式[10-12]。

試驗(yàn)以新鮮大蒜為原材料，利用熱風(fēng)干燥法制備蒜片，通過(guò)復(fù)水比、大蒜素、色澤及抗氧化活性等指標(biāo)，研究切片厚度、水分含量以及干燥溫度對(duì)蒜片質(zhì)量的影響。研究結(jié)果可以為熱風(fēng)干燥蒜片的生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與試劑

大蒜（石河子市農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)）；DTNB（上海阿拉丁生化科技股份有限公司）；TPTZ、DPPH（上海麥克林生化科技有限公司）；亞硫酸氫鈉、半胱氨酸、醋酸鈉、三氯化鐵、硫酸亞鐵、無(wú)水乙醇，均為分析純（天津市盛奧化學(xué)試劑有限公司）。

1.2 試驗(yàn)儀器與設(shè)備

GRX電熱鼓風(fēng)干燥箱（上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司）；XB 220A電子天平（上海銳析儀器設(shè)備有限公司）；SR-60測(cè)色色差計(jì)（深圳市三恩時(shí)科技有限公司）；GL21M高速冷凍離心機(jī)（北京金業(yè)德祥科技有限公司）；1X71酶標(biāo)儀（美國(guó)伯騰儀器有限公司）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 蒜片厚度對(duì)蒜片質(zhì)量的影響

新鮮大蒜去皮清洗后，采用切片機(jī)切成厚度分別為5，4，3，2和1 mm蒜片。將樣品在護(hù)色液中浸泡15 min，放置于60 ℃的電熱鼓風(fēng)干燥箱中進(jìn)行干燥。在干燥過(guò)程中檢測(cè)樣品中的水分含量變化，待蒜片水分含量降低至6%時(shí)，停止干燥并取出密封保存。再以大蒜素、復(fù)水比、色澤、抗氧化活性為檢測(cè)指標(biāo)，通過(guò)對(duì)比干燥前后蒜片檢測(cè)指標(biāo)的變化，研究蒜片厚度對(duì)蒜片質(zhì)量的影響。

1.3.2 水分含量對(duì)蒜片質(zhì)量的影響

新鮮大蒜去皮清洗后，采用切片機(jī)切成厚度為3 mm的蒜片。將樣品在護(hù)色液中浸泡15 min后，放置于60 ℃的烘箱內(nèi)干燥。在干燥過(guò)程中檢測(cè)樣品中的水分含量變化，待水分含量分別將至10%，8%，6%，4%和2%時(shí)，停止干燥并取出密封保存，檢測(cè)相關(guān)指標(biāo)。

1.3.3 干燥溫度對(duì)蒜片質(zhì)量的影響

新鮮大蒜去皮清洗后，采用切片機(jī)切成厚度為3 mm的蒜片。將樣品在護(hù)色液中浸泡15 min后，放置于40，50，60，70和80 ℃的烘箱內(nèi)干燥。在干燥過(guò)程中檢測(cè)樣品中的水分含量變化，待蒜片水分含量降低至6%時(shí)，停止干燥并取出密封保存，檢測(cè)相關(guān)指標(biāo)。

1.4 指標(biāo)測(cè)定方法

1.4.1 水分含量

稱取2 g蒜片，平鋪在干燥至恒重的稱量皿中，在105 ℃下干燥5 h，轉(zhuǎn)移至干燥器中，冷卻30 min，精密稱量，再次放置于105 ℃下干燥1 h后冷卻，再稱質(zhì)量，至連續(xù)2次稱質(zhì)量的差異不超過(guò)2 mg為止，根據(jù)減失質(zhì)量，計(jì)算樣品中含水量。

1.4.2 復(fù)水比

將5 g脫水蒜片加50 mL蒸餾水，常溫放置1 h，用濾紙過(guò)濾后，取濾渣，并用濾紙吸干其表面自由水分，在電子天平上稱出復(fù)水后的蒜片質(zhì)量，每組樣品做3組平行，取平均值。復(fù)水瀝干后的質(zhì)量和干蒜片原有質(zhì)量之比即為復(fù)水比，按式（1）計(jì)算。

1.4.3 大蒜素

大蒜素的測(cè)定參考李瑜等[13]和張靜林等[14]方法，略作改動(dòng)。將制備好的蒜片用粉碎機(jī)制成蒜粉，稱取0.3 g蒜粉于試管中，加入7.5 mL去離子水在旋渦式混合器中充分混合，靜置15 min，按3 500 r/min離心15 min，取上清液。取1 mL上清液，加入5 mL 10 mmol/L的半胱氨酸溶液，于26 ℃保溫15 min，取1 mL反應(yīng)混合液于100 mL容量瓶中，加水至刻度。取4.5 mL稀釋100倍的反應(yīng)混合液與0.5 mL 1.5 mmol/L的DTNB溶液，在26 ℃下保溫15 min后，在412 nm波長(zhǎng)處測(cè)定其吸光度（A）。取5 mL 10 mmol/L的半胱氨酸溶液，加1 mL去離子水，搖勻后取1 mL稀釋100倍。取4.5 mL稀釋100倍的半胱氨酸溶液與0.5 mL 1.5 mmol/L DTNB溶液，在26 ℃保溫15 min，在412 nm波長(zhǎng)處測(cè)定其初始吸光度（A0）。大蒜素含量按式（2）計(jì)算。

式中：C為大蒜素含量，mmol/g；β為稀釋倍數(shù)；14 150為2-硝基-5-硫代苯甲酸在412 nm波長(zhǎng)處的摩爾消光系數(shù)（1 cm的光徑）。

1.4.4 色澤

以儀器白板色澤為標(biāo)準(zhǔn)，使用CIELAB表色系統(tǒng)進(jìn)行色澤測(cè)定。將待測(cè)樣品放在探測(cè)器端面，每個(gè)樣品測(cè)3次，測(cè)得L值、a值、b值。其中，L為明度指數(shù)，L=0表示黑色，L=100表示白色，a值從負(fù)到正表示從綠到紅，b值從負(fù)到正表示從藍(lán)到黃。

1.4.5 抗氧化活性成分的提取

抗氧化活性成分提取參考張莉會(huì)等[15]方法，略加改動(dòng)。分別稱取5 g樣品于燒杯中，加入25 mL 70%乙醇溶液，搖勻，超聲波水浴浸提30 min，按6 000 r/min離心15 min，取上清液于4 ℃保存待用，濾渣再加70%乙醇溶液同樣條件水浴、離心。合并兩次上清液，用70%乙醇定容至50 mL，放置4 ℃冰箱內(nèi)用于相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定。

1.4.6 Fe2+還原能力的測(cè)定（FRAP法）

Fe2+還原能力的測(cè)定參考Oyaizu等[16]的方法，略加改動(dòng)，采用FRAP法。取0.2 mL樣液于試管中，加入6 mL FRAP工作液（0.3 mol/L醋酸鹽緩沖液-10 mmol/L TPTZ溶液-20 mmol/L FeCl3=10∶1∶1）、0.6 mL蒸餾水，混勻，于37 ℃水浴10 min，在593 nm波長(zhǎng)下測(cè)定吸光度，用蒸餾水溶液做空白。

標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作：分別取0.2 mL不同濃度FeSO4溶液于試管中，加入6 mL FRAP工作液、0.6 mL蒸餾水，混勻，于37 ℃水浴10 min，在593 nm波長(zhǎng)下測(cè)定吸光度，用蒸餾水代替FeSO4溶液做空白，制作標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.4.7 DPPH自由基清除能力的測(cè)定

DPPH自由基清除能力的測(cè)定參考Atoui等[17]方法，略加改動(dòng)。在試管中依次加入3.5 mL 6.5×10-5mol/L DPPH溶液和0.5 mL 60%的乙醇溶液，按8 000 r/min離心10 min，在517 nm處測(cè)定吸光度，記為A0；加入3.5 mL 6.5×10-5mol/L DPPH溶液和0.5 mL待測(cè)試樣溶液，測(cè)定值記為As；加入3.5 mL體積分?jǐn)?shù)為60%的乙醇溶液和0.5 mL待測(cè)試樣溶液，測(cè)定值為Ar。按式（3）計(jì)算DPPH自由基清除率。

式中：As為加入醇提物的吸光度；Ar為本底吸收的吸光度；A0為空白溶液的吸光度。

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)均采用Origin 9.0和SPSS軟件進(jìn)行處理及分析，每組試驗(yàn)重復(fù)3次。

2 結(jié)果與分析

2.1 蒜片厚度對(duì)蒜片質(zhì)量的影響

由表1可知，隨著蒜片厚度逐漸增加，大蒜素含量呈現(xiàn)逐漸上升趨勢(shì)，從0.27 mmol·100 g-1增加至0.39 mmol·100 g-1。當(dāng)蒜片厚度為3 mm時(shí)，大蒜素含量為0.34 mmol·100 g-1，與2和4 mm蒜片中大蒜素含量沒(méi)有明顯差異（p＞0.05）。這可能是由于蒜片厚度越薄，蒜氨酸酶解越嚴(yán)重，從而使其大蒜素含量降低。

復(fù)水比與蒜片厚度呈負(fù)相關(guān)性，當(dāng)蒜片厚度為1~5 mm時(shí)，復(fù)水比從3.55降低至1.80。這可能是由于蒜片厚度越薄，蒜片失水越快，所需的干燥時(shí)間越短，可在一定程度上避免水分遷移引起的應(yīng)力收縮現(xiàn)象，蒜片表面形變皺縮程度變小，復(fù)水性能增強(qiáng)。白冰玉等[18]在研究熱風(fēng)干燥條件對(duì)苦瓜片品質(zhì)影響時(shí)也得到相同的結(jié)果。

產(chǎn)品的色澤會(huì)直接影響消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的購(gòu)買欲望，因此色澤也是決定產(chǎn)品質(zhì)量的因素之一。從表1可知，隨著蒜片厚度的增加，蒜片的L值越小，即顏色越暗，可能是由于蒜片越薄，干燥的時(shí)間越短，原料中過(guò)氧化物酶、多酚氧化酶等酶的失活率越低，顏色保持得越好，黃凡等[19]得到相同的結(jié)果。而不同厚度的蒜片a值與b值則出現(xiàn)隨著蒜片厚度的增加而上升的趨勢(shì)，當(dāng)蒜片厚度為5 mm時(shí)，蒜片a值與b值顯著高于其他處理組（p＜0.05）。

表1 蒜片厚度對(duì)蒜片品質(zhì)的影響

圖1為不同厚度蒜片中羥自由基清除率和DPPH自由基清除率變化。還原性與抗氧化活性之間相關(guān)聯(lián)，還原力越大抗氧化活性越強(qiáng)[20]。隨著蒜片厚度的增加，羥自由基清除能力和DPPH自由基清除率均出現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，當(dāng)蒜片厚度為3 mm時(shí)，蒜片抗氧化活性最高。這可能與蒜片中大蒜素含量有關(guān)，大蒜素含量越高其抗氧化能力越好。但隨著蒜片厚度的增加，所需的干燥時(shí)間增長(zhǎng)，相關(guān)過(guò)氧化物酶失活率增加，抗氧化性能降低。

圖1 不同蒜片厚度下羥自由基清除率和DPPH自由基清除率變化

從圖2可以看出，鐵離子還原能力變化與羥自由基清除率和DPPH自由基清除率變化趨勢(shì)相同，隨著蒜片厚度的增加，鐵離子還原能力呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)。當(dāng)蒜片厚度為3 mm時(shí)，鐵離子還原能力最大；當(dāng)厚度超過(guò)3 mm時(shí)，還原力開(kāi)始下降，但無(wú)明顯差異（p＞0.05）。

圖2 不同蒜片厚度下Fe2+還原能力變化

2.2 水分含量對(duì)蒜片質(zhì)量的影響

由表2可知，隨著蒜片水分含量的增加，大蒜素含量呈現(xiàn)逐漸增大趨勢(shì)，大蒜素含量從0.26 mmol·100 g-1增加至0.48 mmol·100 g-1。這可能是由于蒜片中的水分含量越高，則經(jīng)過(guò)干燥的時(shí)間越短，從而能更好地維持蒜氨酸酶的活性，大蒜素含量越高。

表2 不同水分含量對(duì)蒜片品質(zhì)的影響

復(fù)水比與蒜片水分含量呈正相關(guān)趨勢(shì)，這可能是由于干燥時(shí)間越短，蒜片結(jié)構(gòu)中的氣泡被破壞的程度就越小，從而使其復(fù)水性能增強(qiáng)。

L值隨著蒜片水分含量的增加而增加，從72.66增加到了91.20。不同水分含量蒜片的L值存在顯著差異（p＜0.05）。其原因可能是干燥時(shí)間越短，蒜片中過(guò)氧化物酶的失活率降低，且蒜片中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損失越少。同時(shí)，干燥時(shí)間減少，蒜片的褐變反應(yīng)程度降低，能更好地保持蒜片顏色。a值與b值則與蒜片中水分含量呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)趨勢(shì)，這可能與蒜片中水分含量有關(guān)，即水分含量越高，a值與b值越低。

圖3為在不同水分含量下蒜片羥自由基清除率和DPPH自由基清除率的變化圖?？梢钥闯?，隨著蒜片中水分含量的增加，羥自由基清除率和DPPH自由基清除率均出現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)。當(dāng)蒜片中水分含量為6%時(shí)，羥自由基清除率和DPPH自由基清除率最高，分別為36.37%和16.34%。這可能與蒜片中所含有的大蒜素等物質(zhì)的含量有關(guān)，但當(dāng)蒜片中水分含量過(guò)高時(shí)，抗氧化活性成分提取液濃度降低，導(dǎo)致其自由基清除能力降低。

圖3 不同水分含量羥自由基清除率和DPPH自由基清除率變化

從圖4可以看出，隨著蒜片中水分含量的增加，F(xiàn)e2+還原能力呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)，當(dāng)水分含量為6%時(shí)，F(xiàn)e2+還原能力顯著高于其他處理組，為38.20%。

圖4 不同水分含量蒜片F(xiàn)e2+還原能力

2.3 不同干燥溫度對(duì)蒜片質(zhì)量的影響

從表3可知，隨著干燥溫度的逐漸上升，蒜片中大蒜素的含量呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)。當(dāng)干燥溫度為50 ℃時(shí)，大蒜素含量最高，為0.39 mmol·100 g-1，與其他干燥溫度組有顯著差異（p＜0.05）。當(dāng)干燥溫度為40 ℃和60 ℃時(shí)，大蒜素含量分別為0.35 mmol·100 g-1和0.34 mmol·100 g-1，沒(méi)有顯著差異（p＞0.05）。這可能是由于大蒜素在高溫下不穩(wěn)定[21]，并且高溫下大蒜素酶容易失活，從而導(dǎo)致其大蒜素含量下降。張銘杰等[22]在60~90 ℃下?tīng)C漂處理蒜泥時(shí)大蒜素含量也有顯著下降。

復(fù)水比隨著干燥溫度的增加也呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)。當(dāng)干燥溫度為70 ℃時(shí)，復(fù)水比顯著高于其他溫度處理組（p＜0.05），達(dá)到2.25。其原因可能是隨著溫度的上升，蒜片干燥所需時(shí)間減少，從而減輕水分遷移引起的應(yīng)力收縮現(xiàn)象，表面結(jié)構(gòu)破壞度小，復(fù)水性能增強(qiáng)。但當(dāng)干燥溫度過(guò)高時(shí)，蒜片表面嚴(yán)重形變皺縮，逐漸變硬，組織水分進(jìn)入，復(fù)水性能降低。呂朝燕等[23]研究發(fā)現(xiàn)過(guò)高的熱風(fēng)干燥溫度會(huì)降低方竹筍的復(fù)水性能。

從表3可以看出：干燥溫度對(duì)蒜片顏色有顯著的影響。從亮度方面來(lái)看，當(dāng)干燥溫度為70 ℃時(shí)，L值最高，為86.17，顯著高于其他處理組（p＜0.05）；隨著溫度的上升，蒜片的L值逐漸下降，這可能是由于過(guò)高的溫度引起了一些色素的氧化以及美拉德反應(yīng)的加速[24]；a值與干燥溫度呈現(xiàn)正相關(guān)趨勢(shì)，當(dāng)干燥溫度為80 ℃時(shí)，a值為6.15，顯著高于其他溫度處理組（p＜0.05），可能是由于溫度的升高加速了色澤、糖等成分的降解以及聚合，a值增加；在黃度值b值方面，當(dāng)干燥溫度為60 ℃時(shí)b值最高，且與其他溫度處理組差異顯著（p＜0.05）。

表3 不同干燥溫度對(duì)蒜片品質(zhì)的影響

從圖5可以看出，隨著干燥溫度的上升，羥自由基和DPPH自由基清除率均出現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，當(dāng)干燥溫度為60 ℃時(shí)，自由基清除率最高。這可能是由不同干燥溫度蒜片中的大蒜素以及干燥時(shí)間導(dǎo)致的。從圖6可以看出，F(xiàn)e2+還原能力隨干燥溫度的上升出現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。當(dāng)干燥溫度為60 ℃時(shí)，還原能力最高。

圖5 不同干燥溫度下羥自由基清除率和DPPH自由基清除率變化

圖6 不同干燥溫度Fe2+還原能力

3 結(jié)論

試驗(yàn)結(jié)果表明，在熱風(fēng)干燥制備蒜片的過(guò)程中，蒜片厚度對(duì)蒜片質(zhì)量有顯著影響。隨著蒜片厚度的增加，大蒜素含量逐漸增加，且蒜片厚度3 mm與2 mm和4 mm處理組沒(méi)有明顯差異?？寡趸钚猿尸F(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)，當(dāng)蒜片厚度為3 mm時(shí)抗氧化性能最佳。隨著蒜片中水分含量的增加，蒜片中大蒜素含量及復(fù)水比逐漸增加，當(dāng)水分含量為6%時(shí)，抗氧活性能最佳。干燥溫度對(duì)蒜片質(zhì)量影響顯著，50 ℃時(shí)大蒜素含量最高，60 ℃下復(fù)水比、色澤及抗氧化性能更好。綜上所述，熱風(fēng)干燥制備蒜片，將蒜片切為3 mm厚度，在60 ℃下干燥至水分含量6%制得的脫水蒜片品質(zhì)更佳。