2014-大蒜加工技術研究進展_郭小寧.pdf

農(nóng) 產(chǎn)品加工 學刊 2014 年第 5期 摘要 大蒜是我國重要的出口農(nóng)產(chǎn)品 大蒜采后貯藏過程中會因呼吸作用或腐爛變質(zhì)而造成浪費 對其進行加工是 提高大蒜附加值 促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要途徑 對近些年來大蒜加工技術的研究進行綜述 主要介紹大蒜脫水加工技 術 提取技術 脫臭技術 防綠變技術及其研究進展 旨在為大蒜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和大蒜產(chǎn)品的開發(fā)提供參考 關鍵詞 大蒜 脫水技術 提取技術 脫臭技術 防綠變技術 中圖分類號 S633 4 文獻標志碼 A doi 10 3969 jissn 1671 9646 X 2014 05 023 1 Institute of Agro products Processing Science and Technology Chinese Academy of Agricultural Sciences Key Laboratory of Agro products Processing Ministry of Agriculture Beijing 100193 China 2 Shenyang Agricultural University Shenyang Liaoning 110866 China Garlic is wasted by respiration and microbial spoilage during storage and garlic processing is one of the main ways to solve this problem There are great significances for the development of garlic processing technology recent years The achievements of garlic processing technology in recent years are summarized which highlighted garlic dehydration technology extraction technology deodorization technology garlic greening preventing technology and research progress in order to provide reference for the development of garlic industry and products garlic dehydration technology extraction technology deodorization technology garlic greening preventing technology 收稿日期 2014 03 01 基金項目 農(nóng)業(yè)部公益性 農(nóng)業(yè) 行業(yè)科研專項 201303079 新疆生產(chǎn)建設兵團科技支疆計劃 2013AB020 十二五 農(nóng)村領域國家科技計劃課題 2012BAD31B06 作者簡介 郭小寧 1990 女 在讀碩士 研究方向為蔬菜加工技術 通訊作者 畢金峰 1970 男 博士 研究員 研究方向為果蔬精深加工與綜合利用技術 大蒜屬于百合科蔥屬 是多年生草本 具有刺 激性氣味 可以鮮食或者以鱗莖入藥 我國大蒜資 源豐富 根據(jù)報告顯示 截至 2012 年底全國大蒜種 植面積已發(fā)展到 33 3 10 4 hm 2 產(chǎn)量 500 10 4 t 大 蒜綜合產(chǎn)值約 86 億元 大蒜具有多種功效 在臨 床 大蒜具有降血壓 降低膽固醇 降血糖功能 可以預防動脈硬化和癌癥 在流行病學 大蒜的食 用量與口腔癌 胃癌 食道癌 結腸癌和 前列腺 癌 的 患 病 率 成 反比 此外 大蒜 還 具有 抗微 生 物 抗 血 栓 抗氧 化和 調(diào)節(jié) 藥 物 新 陳代謝 的作用 1 由 于我國 冷鏈 技術和設 備 的 不完善 近 30 的 大蒜在貯藏 過程 中 由 于呼吸作用或 腐 爛變質(zhì) 而被 浪 費 2 因 此 大蒜加工是 解決這一問 題的主要途徑 之 一 而目前 我國大蒜加工技術 落 后 深加工產(chǎn)品 少 產(chǎn)品 附 加值低 經(jīng)濟 效益 較差 本 文 對大蒜加工技 術進行綜述 旨在 指導企 業(yè)大 力 發(fā)展大蒜加工技術 拉長 加工 增 值 鏈條 增 加 經(jīng)濟 和 社 會效益 確保 大 蒜產(chǎn)業(yè) 穩(wěn)定持續(xù) 發(fā)展 1 大蒜脫水加工技術 目前 熱風干燥這一傳統(tǒng)干燥 技術 仍 是大蒜脫 水加工領域 普遍 采用的技術 熱風 工 藝 設 備 具有 投 資 少 操 作 簡便等特點 但熱風干燥時間長 產(chǎn)品 顏色 變 暗 熱敏 性 營養(yǎng)物 質(zhì) 損失嚴 重 致使 生產(chǎn)效 率 低 經(jīng)濟 效益 差 嚴 重 制 約 了 大蒜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 近年來 一 些新 型干燥 技術 應 用于大蒜加工后 降 低 了 生產(chǎn)能 耗 提 高了 產(chǎn)品品質(zhì) 增 加 了企 業(yè)效益 真空微波干燥 技術結合 了微波干燥 和 真空干燥 技術的 優(yōu)點 具有 高 效 節(jié) 能 產(chǎn)品品質(zhì) 好 易 于 控 大蒜加工技術研究進展 郭小寧 1 2 周林燕 1 畢金峰 1 易建勇 1 吳昕燁 1 陳曉旭 1 2 1 中國農(nóng)業(yè)科學 院 農(nóng)產(chǎn)品加工研究 所 農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品加工重 點實驗室 北京 100193 2 沈陽 農(nóng)業(yè)大學 遼 寧 沈陽 110866 文章編號 1671 9646 2014 05a 0068 04 第 5期 總 第 352期 農(nóng)產(chǎn)品加工 學刊 No 5 2014 年 5月 Academic Periodical of Farm Products Processing May 2014 年第 5期 制等優(yōu)點 Figiel 3 對真空微波干燥大蒜和大蒜片的干 燥動力學與產(chǎn)品品質(zhì)進行了研究 結果表明在干燥 過程中 大蒜的溫度一直保持在 50 左右 而干基 水分含量降到 0 6 以下時 溫度會上升到 70 大 蒜的抗壓強度和吸水性會隨著微波功率的增加而增 加 微波真空干燥的產(chǎn)品比新鮮大蒜色澤更明亮 在微波功率為 720 W 時得到產(chǎn)品含有最多揮發(fā)油 李蕾等人 4 選取微波功率 負載量和真空度為試驗因 素 在不同試驗條件下采用指數(shù) 單項擴散 Page 和 Logarithmic 4 種模型進行數(shù)據(jù)擬合 分析得出采 用 Page 模型擬合大蒜片真空微波干燥階段動力學相 關性最高 但是 微波真空干燥技術仍存在理論研 究不足 難以判斷干燥終點 加熱不均勻 工業(yè)化 不足等缺點 在我國 大多數(shù)大蒜凍干生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模小 生 產(chǎn)能力低 經(jīng)濟效益不高 此外 凍干設備成本高 能耗大 限制了真空冷凍干燥的推廣和應用 很多 學者對大蒜冷凍干燥工藝和機理進行了研究 張磊 等人 5 采用真空冷凍干燥方法制備蒜粉 用電阻法測 定原料的共晶點為 24 共熔點為 28 因此 選擇預凍溫度為 30 并以大蒜辣素為指標 在 單因素試驗的基礎上進行正交試驗 確定最佳工藝 參數(shù)為物料厚度 10 mm 預冷時間 2 h 升華時間 4 h 解析時間 3 h 在此條件下大蒜辣素的含量最 高為 1 295 Sablani 等人 6 研究了冷凍干燥時 不 同的隔板溫度 5 25 25 對大蒜孔隙結構 形成的影響 表明隨著溫度下降表觀多孔性增加 通過建立干燥動力學 計算 孔 徑 分 布 和觀 察掃描 電 鏡 確定隔板溫度為 5 時有相對 較 低的多孔性 目前 大蒜 紅 外干燥技術的工藝 及 機理研究相 對 較少 張 麗麗 等人 7 研究了在不同 紅 外干燥條件下 干燥參數(shù)對蒜片干燥 特 性的影響 結果表明物料的 厚度 加熱溫度和 輻照距離 對干燥 速 率有 顯著 影響 并 且找 到 紅 外干燥蒜片的最佳干燥工藝條件為蒜片 厚度 3 mm 輻照距離 11 cm 加熱溫度 55 Baysal等人 8 比 較 微波 紅 外和熱 風 干燥大蒜片的品 質(zhì) 特 性 表明 紅 外干燥 速 率 介于 熱 風 干燥和微波干 燥 之 間 與 其他 2種干燥方 式 相比 紅 外干燥蒜片 顏 色 較深 但 復 水性最 好 不同干燥方 式 對產(chǎn)品水 分 活 度 多孔性 收縮體積無顯著 影響 果 蔬噴霧 干燥粉有 良好 的 復 水性 低水分 活 度 適 合 運輸 和 儲 存 大蒜的 噴霧 干燥技術 常常 與微 膠 囊 技術結合 制備大蒜 膠囊 何榮海 等人 9 提 出了用 噴霧 干燥制取大蒜素微 膠囊 的方法 采用 阿拉伯膠 麥芽糊精 明 膠 蔗糖 和大蒜素的 配 比為 125 125 20 30 100 35 MPa 均質(zhì) 3次 噴霧 干燥進 風 溫度 180 出 風 溫度 60 制 作 的大蒜素微 膠 囊 中大蒜素的含量 達 到 20 65 大蒜素 包埋 率 達 到 82 6 Balasubramani等人 10 采用 噴霧 干燥技術 將 大 蒜制粉 后 進行微 膠囊 化 響應 面 法確定加工最優(yōu)參 數(shù)是采用 60 的 麥芽糊精 為 壁材 10 的大蒜油 樹 脂作 為 芯材 入口 溫度 202 由于 單一干燥 具 有種種缺 陷 隨著 食 品干燥業(yè) 的發(fā) 展 單一干燥 已 不能 滿 足 現(xiàn) 在產(chǎn)業(yè)的 要求 一 些節(jié) 能 提 質(zhì)的 聯(lián) 合干燥技術應 運 而生 聯(lián) 合干燥技 術結合了不同干燥技術 各自 的優(yōu)點 同時 避免 了單 一干燥的缺點 國 內(nèi) 外 已 有 許 多 專家 學者對大蒜 聯(lián) 合干燥技術進行了研究 Cui等人 11 運 用微波真空 與熱 風聯(lián) 合干燥技術對大蒜片進行干燥 首先使 用 微波真空干燥 使 大蒜水分含量 達 到 10 然后 用對 流 熱 風 干燥在 45 使 水分含量 達 到 5 以下 得到 干燥蒜片的 辛 辣 顏 色 質(zhì)構和 復 水率與冷凍干燥 產(chǎn)品相 近 產(chǎn)品品質(zhì)明 顯 優(yōu) 于 對 流 熱 風 干燥產(chǎn)品 Cal n S nchez等人 12 將 對 流 干燥 作 為預干燥工藝 將 真空微波干燥 作 為 后 期干燥 手 段干燥大蒜片 這 種 聯(lián) 合干燥相比對 流 干燥的 脫 水時間 從 630 min縮短 到 49 min 能耗降低 54 4 86 3 王靜 等人 13 對蒜 片真空微波 聯(lián) 合熱 風 干燥技術進行了研究 利 用 CaCl 2 0 6 NaCl 0 8 L 半胱氨酸 0 10 進行 護 色 前 期干燥采用真空度 90 kPa 微波功率 375 W 微波干燥 20 min 后 期 60 熱 風 干燥 60 min 干燥 總 時間 80 min 縮短 了熱 風 干燥時間 得到了 高品質(zhì)的蒜片產(chǎn)品 孫奧 等人 14 研究了大蒜片微波 聯(lián) 合熱 風 干燥工藝 干燥過程 先 用 288 W微波干燥 在含水 50 的時 候轉(zhuǎn)換 為 60 熱 風 干燥 該 工藝不 僅 干燥 速 率 快 而 且 產(chǎn)品品質(zhì)得到很 好 保 障 2 大蒜功效成分提取技術 大蒜的 主要 功效成分有大蒜素 有機 硒 有機 鍺 超氧 化物 歧 化 酶 等 提 取技術 主要 有 超臨界萃 取技術 膜 分 離 技術 分 子蒸餾 技術 超聲 波 輔助 提 取技術 酶輔助提 取技術等 初樂 等人 15 以大蒜 汁 為原料 研究 萃 取壓力 萃 取溫度 CO 2 流 量等因素 對大蒜素 提 取的影響 通過正交試驗確定了 超臨界 CO 2 萃 取大蒜素的工藝參數(shù)為 萃 取壓力 15 MPa 萃 取溫度 30 CO 2 流 量 30 m 3 h 大蒜素 萃 取率 達 0 35 其 中大蒜素含量為 46 Wang等人 16 研究 了以 超濾膜 高效分 離 和 純 化大蒜 超氧 化物 歧 化 酶 SOD 采用分 子截留 量 50 kD 的 聚醚砜膜 當 載相 pH 值 8 0 載相 流速 26 5 L m 2 h 攪拌速 率 1 200 r min時 SOD的 純 度 可達 98 畢艷紅 等 人 17 對分 子蒸餾 技術 純 化大蒜 精 油進行研究 確定了 郭 小 寧 等 大蒜加工技術研究進 展 69 農(nóng) 產(chǎn)品加工 學刊 2014年第 5期 溫度 50 真空度 200 Pa 進料速度 1 5 mL min 刮膜 轉(zhuǎn)速 200 r min 為一級分子蒸餾的最佳工藝參數(shù) 然 后通過五級分子蒸餾 最終產(chǎn)品中二烯丙基二硫醚 和二烯丙基三硫醚的總純度與總得率分別可達到 85 03 54 35 Sowbhagya 等人 18 在用水蒸氣蒸餾 提取和蒸餾法提取大蒜揮發(fā)性油之前 用酶處理原 料 產(chǎn)率比空白增加了 2倍 產(chǎn)率分別為 0 45 0 57 0 39 0 51 后將大蒜油進行 GC MS檢 測 表明大蒜油的風味成分和理化特性均未發(fā)生改 變 何麗等人 19 采用低強度超聲波輔助提取大蒜素 在料液比 1 7 超聲功率 48 W 超聲溫度 35 條件下進行提取 32 min 提取液中大蒜素得率為 2 893 mg g 相對空白提高了 11 4 3 大蒜脫臭技術 大蒜主要的臭味來源為含硫的有機化合物 其 中以大蒜素為主 因此國內(nèi)外有很多關于大蒜脫臭 技術的研究報道 曹煒等人 20 比較了醋酸脫臭法 植 物油法 碳酸鹽法和微波脫臭法對大蒜中總糖 還 原糖 蛋白質(zhì) 游離氨基酸 微量元素 VC的影 響 表明與其他方法相比 微波脫臭法鈍化蒜氨酸 酶活性 達到脫臭目的同時對大蒜營養(yǎng)損失最少 朱虹 21 采用蜂蜜掩蓋含硫臭氣成分 先將蒜頭置于 95 水中漂燙 2 min 然后加入大蒜質(zhì)量 1 5倍的蜂 蜜脫臭 11 min 不僅有效掩蓋了大蒜的臭味 而且 減少了大蒜營養(yǎng)成分的損失 Ma 等人 22 研究了超高 壓處理對大蒜中揮發(fā)性成分的影響 通過鈍化蒜氨 酸酶的活性以達到脫臭目的 完整的大蒜分別經(jīng)過 200 400 600 MPa 處理 20 min 試驗表明活性氣 味成分的含量和風味強度隨著壓力的升高而減少 4 加工過程中大蒜防綠變技術 大蒜綠變是大蒜中丙烯基硫代亞磺酸酯和丙 酮酸與色素前體 反應 分別生成 藍 色色素和 黃 色色素 2種 色素 共 同 構 成大蒜綠色色素 綠變是大蒜在 破 碎 制漿 蒜 泥制備 等加工時 面 對的主要 問題 綠 變 會 影響產(chǎn)品的 形象 和品質(zhì) 為 解決這 一 問題 很 多研究 者 對加工 過程 中大蒜綠變的機理和 防 綠變的 方法進行研究 郝曉 然等人 23 對大蒜綠變 過程 中 幾種 關鍵 物質(zhì)的變化 規(guī)律 研究 結果 表明三 羧 酸 循環(huán) 可 以 促 進大蒜綠色素前體 吡咯 基化合物的生成 與大 蒜綠變 密切 相 關 Mou 等人 24 研究發(fā) 現(xiàn) 隨著 貯藏 時 間 增加 低溫 4 大蒜綠變與 膽 色素原 PBG 含量有 顯著 的 正 相 關關系 當添 加 呼吸抑制劑 大 蒜綠變強度和 PBG含量隨著 呼吸抑制劑濃 度增加而 降 低 Cho 等人 25 使 用 凍干洋蔥粉控制 大蒜綠變 洋 蔥 中 催淚 因子 LF 與大蒜綠變前體 S 1 丙烯基 L 半胱 氨酸亞 砜 1 PeSCO 反應 從 而 抑制 大蒜 綠變 當 加入 15 g kg 洋蔥粉 時 抑制 效 果 最佳 李瑜 等人 26 在蒜 泥 加工前采用 40 條件下 貯藏 5 h 80 燙漂 2 3 min 可較 好抑制 后 續(xù) 加工中的綠變 問題 采用 0 6 的 VC 6 的 食 鹽和 0 06 g mL 的植物油 組 合 護 色效 果 最佳 可以有效 抑制 蒜 泥 綠變 5 其他加工技術 常見 的大蒜加工技術還有大蒜 腌制 技術 蒜 泥 加工技術 飲 品加工技術等 黃國勇 等人 27 采用 正交 試驗法研究糖醋大蒜 腌制過程 中 蔗 糖 食 醋 食 鹽 主要輔料的 優(yōu) 化 配 方 并 用 滴定 法測 定 其輔料對大 蒜 胚 的 滲透規(guī)律 得到最佳 配 方為 食 鹽 1 7 食 醋 2 5 蔗 糖 40 Carbonell Barrachina 等人 28 對高 品質(zhì)蒜 泥 的 制備 進行了研究 大蒜分級 去皮 后用 200 mg L 次氯 酸 鈉 和 0 6 g L檸檬 酸 混 合液 作 為 消毒 劑 浸泡 5 min 后 用 3 g L亞硫酸 氫鈉 與 1 g L 檸 檬 酸 混 合液 作 為 抗氧 化 劑 再浸泡 5 min 重復消毒 和 抗氧 化 步驟 2次 后 將蒜 瓣碾磨 成蒜 泥 并 用 氯 化 鈉 和 檸檬 酸 調(diào)節(jié) 蒜 泥 pH 值 4 0 得到高品質(zhì)蒜 泥 一 些 研究 者曾嘗 試將大蒜加工成 飲 品 但國 內(nèi)外對 該 產(chǎn)品研究工藝 仍 然 很 少 尚 未 實現(xiàn) 大 規(guī)模 生產(chǎn) 6 大蒜加工技術存在的問題及展望 在大蒜加工技術 仍 然不完 善 有 許 多有 待解決 的 問題 我國 大蒜脫水加工技術 仍 未 解決耗能 大 效率低 利潤 低 產(chǎn)品品質(zhì)參 差 不 齊 等 問題 如 真 空 冷凍干燥雖 然產(chǎn)品品質(zhì)高 但 是 能耗 大 干燥 時 間長 聯(lián) 合 干燥 技術 尚 未 投 入生產(chǎn) 有 待 進一 步 研 究 我國 多數(shù)大蒜加工 企業(yè) 生產(chǎn) 規(guī)模小 設備簡 單 生產(chǎn) 能 力低 而先進加工 設備投資 大 制約 了 大蒜加工 業(yè) 的發(fā) 展 大蒜加工 尚 未 形 成 標準 化生 產(chǎn) 產(chǎn)品品質(zhì)參 差 不 齊 相 關 的加工機理未明 確 如 大蒜綠變的機理 大蒜色素的 組 成 尚 未明 確 仍 需 進一 步 研究 我國 是 世界上重 要的大蒜生產(chǎn) 國 和 出口國 但 大蒜 精深 加工產(chǎn)品比較少 主要是 出口初 級產(chǎn)品和 原料 型 產(chǎn)品 為了增強 國際競爭 力 應 加大對大蒜 加工技術研究 加 快 大蒜特色產(chǎn)品的 開 發(fā)和 利 用 使 產(chǎn)品 向 高 附 加 值 方 向 發(fā) 展 是 非常必 要的 此外 還 應 加 快建立 和完 善 加工技術與質(zhì)量 管 理 標準 化體 系 以 確保 中 國 大蒜產(chǎn)品的 優(yōu)良 品質(zhì)和 良好信譽 綜上所述 大蒜加工產(chǎn) 業(yè)必 將 向 著高效率 高品質(zhì) 可 控制 低 能耗 低成 本 綠色 環(huán)保 的方 向 發(fā) 展 以 實現(xiàn) 經(jīng) 濟 效 益 與 社會 效 益 的 雙贏 參考文獻 Tsai C W Chen H W Sheen L Y et al Garlic health benefits and actions J Biomedicine 2012 1 17 29 1 70 2 014 年第 5 期 extract reduces symptoms of irritable bowel syndrome in a post marketing surveillance study J Phytotherapy Re search 2001 15 1 58 61 Bundy R Walker A F Middleton R W et al Artichoke leaf extract reduces symptoms of irritable bowel syndrome and improves quality of life in otherwise healthy volunteers suffering from concomitant dyspepsia a subset analysis J Journal of Alternative Complementary Medicine 2004 10 4 667 669 Gebhardt 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