热风干燥条件对蒜片品质的影响

苏日耶姆·尼加提，毛晓英，孙凤霞，郭筱兵，朱新荣，张建

新疆石河子大学食品学院（石河子 832000）

大蒜（Allium sativum），百合科葱属，以鳞茎入药[1]。大蒜属于我国传统调味料以及特色农产品资源，因其具有抗氧化活性[2]、对癌变阶段有抑制作用[3]等药用价值而广受欢迎。但由于新鲜大蒜中水分含量高，贮存过程中容易产生发芽和腐败，导致其保质期缩短，造成了巨大的经济损失[4]。

脱水蒜片是指将新鲜大蒜经过加工处理，利用干燥技术使其水分含量降低，从而可在常温条件下长期贮存的大蒜产品。脱水蒜片干燥技术不仅可以保留大蒜原有的风味，并且可以抑制微生物的生长繁殖[5]。目前运用在果蔬领域的干燥方式有很多种，Sharma等[6]、Mahmoud等[7]、闫丹丹[8]、郭浪等[9]分别利用微波干燥法、红外干燥法、热泵干燥法及热风干燥法制备蒜片。通过分析不同干燥技术发现，微波干燥法加热均匀，但由于温控不灵敏使产品干燥过度；红外干燥升温快，但其设备昂贵；热泵干燥技术产品品质好，但变温运行困难；热风干燥法由于其设备投资低、应用范围广、干燥成本低等优点，是目前最主要的应用方式[10-12]。

试验以新鲜大蒜为原材料，利用热风干燥法制备蒜片，通过复水比、大蒜素、色泽及抗氧化活性等指标，研究切片厚度、水分含量以及干燥温度对蒜片质量的影响。研究结果可以为热风干燥蒜片的生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与试剂

大蒜（石河子市农贸市场）；DTNB（上海阿拉丁生化科技股份有限公司）；TPTZ、DPPH（上海麦克林生化科技有限公司）；亚硫酸氢钠、半胱氨酸、醋酸钠、三氯化铁、硫酸亚铁、无水乙醇，均为分析纯（天津市盛奥化学试剂有限公司）。

1.2 试验仪器与设备

GRX电热鼓风干燥箱（上海森信实验仪器有限公司）；XB 220A电子天平（上海锐析仪器设备有限公司）；SR-60测色色差计（深圳市三恩时科技有限公司）；GL21M高速冷冻离心机（北京金业德祥科技有限公司）；1X71酶标仪（美国伯腾仪器有限公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 蒜片厚度对蒜片质量的影响

新鲜大蒜去皮清洗后，采用切片机切成厚度分别为5，4，3，2和1 mm蒜片。将样品在护色液中浸泡15 min，放置于60 ℃的电热鼓风干燥箱中进行干燥。在干燥过程中检测样品中的水分含量变化，待蒜片水分含量降低至6%时，停止干燥并取出密封保存。再以大蒜素、复水比、色泽、抗氧化活性为检测指标，通过对比干燥前后蒜片检测指标的变化，研究蒜片厚度对蒜片质量的影响。

1.3.2 水分含量对蒜片质量的影响

新鲜大蒜去皮清洗后，采用切片机切成厚度为3 mm的蒜片。将样品在护色液中浸泡15 min后，放置于60 ℃的烘箱内干燥。在干燥过程中检测样品中的水分含量变化，待水分含量分别将至10%，8%，6%，4%和2%时，停止干燥并取出密封保存，检测相关指标。

1.3.3 干燥温度对蒜片质量的影响

新鲜大蒜去皮清洗后，采用切片机切成厚度为3 mm的蒜片。将样品在护色液中浸泡15 min后，放置于40，50，60，70和80 ℃的烘箱内干燥。在干燥过程中检测样品中的水分含量变化，待蒜片水分含量降低至6%时，停止干燥并取出密封保存，检测相关指标。

1.4 指标测定方法

1.4.1 水分含量

称取2 g蒜片，平铺在干燥至恒重的称量皿中，在105 ℃下干燥5 h，转移至干燥器中，冷却30 min，精密称量，再次放置于105 ℃下干燥1 h后冷却，再称质量，至连续2次称质量的差异不超过2 mg为止，根据减失质量，计算样品中含水量。

1.4.2 复水比

将5 g脱水蒜片加50 mL蒸馏水，常温放置1 h，用滤纸过滤后，取滤渣，并用滤纸吸干其表面自由水分，在电子天平上称出复水后的蒜片质量，每组样品做3组平行，取平均值。复水沥干后的质量和干蒜片原有质量之比即为复水比，按式（1）计算。

1.4.3 大蒜素

大蒜素的测定参考李瑜等[13]和张静林等[14]方法，略作改动。将制备好的蒜片用粉碎机制成蒜粉，称取0.3 g蒜粉于试管中，加入7.5 mL去离子水在旋涡式混合器中充分混合，静置15 min，按3 500 r/min离心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 ℃保温15 min，取1 mL反应混合液于100 mL容量瓶中，加水至刻度。取4.5 mL稀释100倍的反应混合液与0.5 mL 1.5 mmol/L的DTNB溶液，在26 ℃下保温15 min后，在412 nm波长处测定其吸光度（A）。取5 mL 10 mmol/L的半胱氨酸溶液，加1 mL去离子水，摇匀后取1 mL稀释100倍。取4.5 mL稀释100倍的半胱氨酸溶液与0.5 mL 1.5 mmol/L DTNB溶液，在26 ℃保温15 min，在412 nm波长处测定其初始吸光度（A0）。大蒜素含量按式（2）计算。

式中：C为大蒜素含量，mmol/g；β为稀释倍数；14 150为2-硝基-5-硫代苯甲酸在412 nm波长处的摩尔消光系数（1 cm的光径）。

1.4.4 色泽

以仪器白板色泽为标准，使用CIELAB表色系统进行色泽测定。将待测样品放在探测器端面，每个样品测3次，测得L值、a值、b值。其中，L为明度指数，L=0表示黑色，L=100表示白色，a值从负到正表示从绿到红，b值从负到正表示从蓝到黄。

1.4.5 抗氧化活性成分的提取

抗氧化活性成分提取参考张莉会等[15]方法，略加改动。分别称取5 g样品于烧杯中，加入25 mL 70%乙醇溶液，摇匀，超声波水浴浸提30 min，按6 000 r/min离心15 min，取上清液于4 ℃保存待用，滤渣再加70%乙醇溶液同样条件水浴、离心。合并两次上清液，用70%乙醇定容至50 mL，放置4 ℃冰箱内用于相关指标的测定。

1.4.6 Fe2+还原能力的测定（FRAP法）

Fe2+还原能力的测定参考Oyaizu等[16]的方法，略加改动，采用FRAP法。取0.2 mL样液于试管中，加入6 mL FRAP工作液（0.3 mol/L醋酸盐缓冲液-10 mmol/L TPTZ溶液-20 mmol/L FeCl3=10∶1∶1）、0.6 mL蒸馏水，混匀，于37 ℃水浴10 min，在593 nm波长下测定吸光度，用蒸馏水溶液做空白。

标准曲线的制作：分别取0.2 mL不同浓度FeSO4溶液于试管中，加入6 mL FRAP工作液、0.6 mL蒸馏水，混匀，于37 ℃水浴10 min，在593 nm波长下测定吸光度，用蒸馏水代替FeSO4溶液做空白，制作标准曲线。

1.4.7 DPPH自由基清除能力的测定

DPPH自由基清除能力的测定参考Atoui等[17]方法，略加改动。在试管中依次加入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离心10 min，在517 nm处测定吸光度，记为A0；加入3.5 mL 6.5×10-5mol/L DPPH溶液和0.5 mL待测试样溶液，测定值记为As；加入3.5 mL体积分数为60%的乙醇溶液和0.5 mL待测试样溶液，测定值为Ar。按式（3）计算DPPH自由基清除率。

式中：As为加入醇提物的吸光度；Ar为本底吸收的吸光度；A0为空白溶液的吸光度。

1.5 数据分析

试验数据均采用Origin 9.0和SPSS软件进行处理及分析，每组试验重复3次。

2 结果与分析

2.1 蒜片厚度对蒜片质量的影响

由表1可知，随着蒜片厚度逐渐增加，大蒜素含量呈现逐渐上升趋势，从0.27 mmol·100 g-1增加至0.39 mmol·100 g-1。当蒜片厚度为3 mm时，大蒜素含量为0.34 mmol·100 g-1，与2和4 mm蒜片中大蒜素含量没有明显差异（p＞0.05）。这可能是由于蒜片厚度越薄，蒜氨酸酶解越严重，从而使其大蒜素含量降低。

复水比与蒜片厚度呈负相关性，当蒜片厚度为1~5 mm时，复水比从3.55降低至1.80。这可能是由于蒜片厚度越薄，蒜片失水越快，所需的干燥时间越短，可在一定程度上避免水分迁移引起的应力收缩现象，蒜片表面形变皱缩程度变小，复水性能增强。白冰玉等[18]在研究热风干燥条件对苦瓜片品质影响时也得到相同的结果。

产品的色泽会直接影响消费者对产品的购买欲望，因此色泽也是决定产品质量的因素之一。从表1可知，随着蒜片厚度的增加，蒜片的L值越小，即颜色越暗，可能是由于蒜片越薄，干燥的时间越短，原料中过氧化物酶、多酚氧化酶等酶的失活率越低，颜色保持得越好，黄凡等[19]得到相同的结果。而不同厚度的蒜片a值与b值则出现随着蒜片厚度的增加而上升的趋势，当蒜片厚度为5 mm时，蒜片a值与b值显著高于其他处理组（p＜0.05）。

表1 蒜片厚度对蒜片品质的影响

图1为不同厚度蒜片中羟自由基清除率和DPPH自由基清除率变化。还原性与抗氧化活性之间相关联，还原力越大抗氧化活性越强[20]。随着蒜片厚度的增加，羟自由基清除能力和DPPH自由基清除率均出现先上升后下降的趋势，当蒜片厚度为3 mm时，蒜片抗氧化活性最高。这可能与蒜片中大蒜素含量有关，大蒜素含量越高其抗氧化能力越好。但随着蒜片厚度的增加，所需的干燥时间增长，相关过氧化物酶失活率增加，抗氧化性能降低。

图1 不同蒜片厚度下羟自由基清除率和DPPH自由基清除率变化

从图2可以看出，铁离子还原能力变化与羟自由基清除率和DPPH自由基清除率变化趋势相同，随着蒜片厚度的增加，铁离子还原能力呈现先增加后减少的趋势。当蒜片厚度为3 mm时，铁离子还原能力最大；当厚度超过3 mm时，还原力开始下降，但无明显差异（p＞0.05）。

图2 不同蒜片厚度下Fe2+还原能力变化

2.2 水分含量对蒜片质量的影响

由表2可知，随着蒜片水分含量的增加，大蒜素含量呈现逐渐增大趋势，大蒜素含量从0.26 mmol·100 g-1增加至0.48 mmol·100 g-1。这可能是由于蒜片中的水分含量越高，则经过干燥的时间越短，从而能更好地维持蒜氨酸酶的活性，大蒜素含量越高。

表2 不同水分含量对蒜片品质的影响

复水比与蒜片水分含量呈正相关趋势，这可能是由于干燥时间越短，蒜片结构中的气泡被破坏的程度就越小，从而使其复水性能增强。

L值随着蒜片水分含量的增加而增加，从72.66增加到了91.20。不同水分含量蒜片的L值存在显著差异（p＜0.05）。其原因可能是干燥时间越短，蒜片中过氧化物酶的失活率降低，且蒜片中的营养物质损失越少。同时，干燥时间减少，蒜片的褐变反应程度降低，能更好地保持蒜片颜色。a值与b值则与蒜片中水分含量呈现负相关趋势，这可能与蒜片中水分含量有关，即水分含量越高，a值与b值越低。

图3为在不同水分含量下蒜片羟自由基清除率和DPPH自由基清除率的变化图。可以看出，随着蒜片中水分含量的增加，羟自由基清除率和DPPH自由基清除率均出现先增加后减少的趋势。当蒜片中水分含量为6%时，羟自由基清除率和DPPH自由基清除率最高，分别为36.37%和16.34%。这可能与蒜片中所含有的大蒜素等物质的含量有关，但当蒜片中水分含量过高时，抗氧化活性成分提取液浓度降低，导致其自由基清除能力降低。

图3 不同水分含量羟自由基清除率和DPPH自由基清除率变化

从图4可以看出，随着蒜片中水分含量的增加，Fe2+还原能力呈现先增加后减少的趋势，当水分含量为6%时，Fe2+还原能力显著高于其他处理组，为38.20%。

图4 不同水分含量蒜片Fe2+还原能力

2.3 不同干燥温度对蒜片质量的影响

从表3可知，随着干燥温度的逐渐上升，蒜片中大蒜素的含量呈现先增加后减少的趋势。当干燥温度为50 ℃时，大蒜素含量最高，为0.39 mmol·100 g-1，与其他干燥温度组有显著差异（p＜0.05）。当干燥温度为40 ℃和60 ℃时，大蒜素含量分别为0.35 mmol·100 g-1和0.34 mmol·100 g-1，没有显著差异（p＞0.05）。这可能是由于大蒜素在高温下不稳定[21]，并且高温下大蒜素酶容易失活，从而导致其大蒜素含量下降。张铭杰等[22]在60~90 ℃下烫漂处理蒜泥时大蒜素含量也有显著下降。

复水比随着干燥温度的增加也呈现先增加后减少的趋势。当干燥温度为70 ℃时，复水比显著高于其他温度处理组（p＜0.05），达到2.25。其原因可能是随着温度的上升，蒜片干燥所需时间减少，从而减轻水分迁移引起的应力收缩现象，表面结构破坏度小，复水性能增强。但当干燥温度过高时，蒜片表面严重形变皱缩，逐渐变硬，组织水分进入，复水性能降低。吕朝燕等[23]研究发现过高的热风干燥温度会降低方竹笋的复水性能。

从表3可以看出：干燥温度对蒜片颜色有显著的影响。从亮度方面来看，当干燥温度为70 ℃时，L值最高，为86.17，显著高于其他处理组（p＜0.05）；随着温度的上升，蒜片的L值逐渐下降，这可能是由于过高的温度引起了一些色素的氧化以及美拉德反应的加速[24]；a值与干燥温度呈现正相关趋势，当干燥温度为80 ℃时，a值为6.15，显著高于其他温度处理组（p＜0.05），可能是由于温度的升高加速了色泽、糖等成分的降解以及聚合，a值增加；在黄度值b值方面，当干燥温度为60 ℃时b值最高，且与其他温度处理组差异显著（p＜0.05）。

表3 不同干燥温度对蒜片品质的影响

从图5可以看出，随着干燥温度的上升，羟自由基和DPPH自由基清除率均出现先上升后下降的趋势，当干燥温度为60 ℃时，自由基清除率最高。这可能是由不同干燥温度蒜片中的大蒜素以及干燥时间导致的。从图6可以看出，Fe2+还原能力随干燥温度的上升出现先上升后下降的趋势。当干燥温度为60 ℃时，还原能力最高。

图5 不同干燥温度下羟自由基清除率和DPPH自由基清除率变化

图6 不同干燥温度Fe2+还原能力

3 结论

试验结果表明，在热风干燥制备蒜片的过程中，蒜片厚度对蒜片质量有显著影响。随着蒜片厚度的增加，大蒜素含量逐渐增加，且蒜片厚度3 mm与2 mm和4 mm处理组没有明显差异。抗氧化活性呈现先增加后减少的趋势，当蒜片厚度为3 mm时抗氧化性能最佳。随着蒜片中水分含量的增加，蒜片中大蒜素含量及复水比逐渐增加，当水分含量为6%时，抗氧活性能最佳。干燥温度对蒜片质量影响显著，50 ℃时大蒜素含量最高，60 ℃下复水比、色泽及抗氧化性能更好。综上所述，热风干燥制备蒜片，将蒜片切为3 mm厚度，在60 ℃下干燥至水分含量6%制得的脱水蒜片品质更佳。