2014-大蒜加工技术研究进展_郭小宁.pdf

农 产品加工 学刊 2014 年第 5期 摘要 大蒜是我国重要的出口农产品 大蒜采后贮藏过程中会因呼吸作用或腐烂变质而造成浪费 对其进行加工是 提高大蒜附加值 促进产业发展的重要途径 对近些年来大蒜加工技术的研究进行综述 主要介绍大蒜脱水加工技 术 提取技术 脱臭技术 防绿变技术及其研究进展 旨在为大蒜产业的发展和大蒜产品的开发提供参考 关键词 大蒜 脱水技术 提取技术 脱臭技术 防绿变技术 中图分类号 S633 4 文献标志码 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 基金项目 农业部公益性 农业 行业科研专项 201303079 新疆生产建设兵团科技支疆计划 2013AB020 十二五 农村领域国家科技计划课题 2012BAD31B06 作者简介 郭小宁 1990 女 在读硕士 研究方向为蔬菜加工技术 通讯作者 毕金峰 1970 男 博士 研究员 研究方向为果蔬精深加工与综合利用技术 大蒜属于百合科葱属 是多年生草本 具有刺 激性气味 可以鲜食或者以鳞茎入药 我国大蒜资 源丰富 根据报告显示 截至 2012 年底全国大蒜种 植面积已发展到 33 3 10 4 hm 2 产量 500 10 4 t 大 蒜综合产值约 86 亿元 大蒜具有多种功效 在临 床 大蒜具有降血压 降低胆固醇 降血糖功能 可以预防动脉硬化和癌症 在流行病学 大蒜的食 用量与口腔癌 胃癌 食道癌 结肠癌和 前列腺 癌 的 患 病 率 成 反比 此外 大蒜 还 具有 抗微 生 物 抗 血 栓 抗氧 化和 调节 药 物 新 陈代谢 的作用 1 由 于我国 冷链 技术和设 备 的 不完善 近 30 的 大蒜在贮藏 过程 中 由 于呼吸作用或 腐 烂变质 而被 浪 费 2 因 此 大蒜加工是 解决这一问 题的主要途径 之 一 而目前 我国大蒜加工技术 落 后 深加工产品 少 产品 附 加值低 经济 效益 较差 本 文 对大蒜加工技 术进行综述 旨在 指导企 业大 力 发展大蒜加工技术 拉长 加工 增 值 链条 增 加 经济 和 社 会效益 确保 大 蒜产业 稳定持续 发展 1 大蒜脱水加工技术 目前 热风干燥这一传统干燥 技术 仍 是大蒜脱 水加工领域 普遍 采用的技术 热风 工 艺 设 备 具有 投 资 少 操 作 简便等特点 但热风干燥时间长 产品 颜色 变 暗 热敏 性 营养物 质 损失严 重 致使 生产效 率 低 经济 效益 差 严 重 制 约 了 大蒜产业的发展 近年来 一 些新 型干燥 技术 应 用于大蒜加工后 降 低 了 生产能 耗 提 高了 产品品质 增 加 了企 业效益 真空微波干燥 技术结合 了微波干燥 和 真空干燥 技术的 优点 具有 高 效 节 能 产品品质 好 易 于 控 大蒜加工技术研究进展 郭小宁 1 2 周林燕 1 毕金峰 1 易建勇 1 吴昕烨 1 陈晓旭 1 2 1 中国农业科学 院 农产品加工研究 所 农业部农产品加工重 点实验室 北京 100193 2 沈阳 农业大学 辽 宁 沈阳 110866 文章编号 1671 9646 2014 05a 0068 04 第 5期 总 第 352期 农产品加工 学刊 No 5 2014 年 5月 Academic Periodical of Farm Products Processing May 2014 年第 5期 制等优点 Figiel 3 对真空微波干燥大蒜和大蒜片的干 燥动力学与产品品质进行了研究 结果表明在干燥 过程中 大蒜的温度一直保持在 50 左右 而干基 水分含量降到 0 6 以下时 温度会上升到 70 大 蒜的抗压强度和吸水性会随着微波功率的增加而增 加 微波真空干燥的产品比新鲜大蒜色泽更明亮 在微波功率为 720 W 时得到产品含有最多挥发油 李蕾等人 4 选取微波功率 负载量和真空度为试验因 素 在不同试验条件下采用指数 单项扩散 Page 和 Logarithmic 4 种模型进行数据拟合 分析得出采 用 Page 模型拟合大蒜片真空微波干燥阶段动力学相 关性最高 但是 微波真空干燥技术仍存在理论研 究不足 难以判断干燥终点 加热不均匀 工业化 不足等缺点 在我国 大多数大蒜冻干生产企业规模小 生 产能力低 经济效益不高 此外 冻干设备成本高 能耗大 限制了真空冷冻干燥的推广和应用 很多 学者对大蒜冷冻干燥工艺和机理进行了研究 张磊 等人 5 采用真空冷冻干燥方法制备蒜粉 用电阻法测 定原料的共晶点为 24 共熔点为 28 因此 选择预冻温度为 30 并以大蒜辣素为指标 在 单因素试验的基础上进行正交试验 确定最佳工艺 参数为物料厚度 10 mm 预冷时间 2 h 升华时间 4 h 解析时间 3 h 在此条件下大蒜辣素的含量最 高为 1 295 Sablani 等人 6 研究了冷冻干燥时 不 同的隔板温度 5 25 25 对大蒜孔隙结构 形成的影响 表明随着温度下降表观多孔性增加 通过建立干燥动力学 计算 孔 径 分 布 和观 察扫描 电 镜 确定隔板温度为 5 时有相对 较 低的多孔性 目前 大蒜 红 外干燥技术的工艺 及 机理研究相 对 较少 张 丽丽 等人 7 研究了在不同 红 外干燥条件下 干燥参数对蒜片干燥 特 性的影响 结果表明物料的 厚度 加热温度和 辐照距离 对干燥 速 率有 显著 影响 并 且找 到 红 外干燥蒜片的最佳干燥工艺条件为蒜片 厚度 3 mm 辐照距离 11 cm 加热温度 55 Baysal等人 8 比 较 微波 红 外和热 风 干燥大蒜片的品 质 特 性 表明 红 外干燥 速 率 介于 热 风 干燥和微波干 燥 之 间 与 其他 2种干燥方 式 相比 红 外干燥蒜片 颜 色 较深 但 复 水性最 好 不同干燥方 式 对产品水 分 活 度 多孔性 收缩体积无显著 影响 果 蔬喷雾 干燥粉有 良好 的 复 水性 低水分 活 度 适 合 运输 和 储 存 大蒜的 喷雾 干燥技术 常常 与微 胶 囊 技术结合 制备大蒜 胶囊 何荣海 等人 9 提 出了用 喷雾 干燥制取大蒜素微 胶囊 的方法 采用 阿拉伯胶 麦芽糊精 明 胶 蔗糖 和大蒜素的 配 比为 125 125 20 30 100 35 MPa 均质 3次 喷雾 干燥进 风 温度 180 出 风 温度 60 制 作 的大蒜素微 胶 囊 中大蒜素的含量 达 到 20 65 大蒜素 包埋 率 达 到 82 6 Balasubramani等人 10 采用 喷雾 干燥技术 将 大 蒜制粉 后 进行微 胶囊 化 响应 面 法确定加工最优参 数是采用 60 的 麦芽糊精 为 壁材 10 的大蒜油 树 脂作 为 芯材 入口 温度 202 由于 单一干燥 具 有种种缺 陷 随着 食 品干燥业 的发 展 单一干燥 已 不能 满 足 现 在产业的 要求 一 些节 能 提 质的 联 合干燥技术应 运 而生 联 合干燥技 术结合了不同干燥技术 各自 的优点 同时 避免 了单 一干燥的缺点 国 内 外 已 有 许 多 专家 学者对大蒜 联 合干燥技术进行了研究 Cui等人 11 运 用微波真空 与热 风联 合干燥技术对大蒜片进行干燥 首先使 用 微波真空干燥 使 大蒜水分含量 达 到 10 然后 用对 流 热 风 干燥在 45 使 水分含量 达 到 5 以下 得到 干燥蒜片的 辛 辣 颜 色 质构和 复 水率与冷冻干燥 产品相 近 产品品质明 显 优 于 对 流 热 风 干燥产品 Cal n S nchez等人 12 将 对 流 干燥 作 为预干燥工艺 将 真空微波干燥 作 为 后 期干燥 手 段干燥大蒜片 这 种 联 合干燥相比对 流 干燥的 脱 水时间 从 630 min缩短 到 49 min 能耗降低 54 4 86 3 王静 等人 13 对蒜 片真空微波 联 合热 风 干燥技术进行了研究 利 用 CaCl 2 0 6 NaCl 0 8 L 半胱氨酸 0 10 进行 护 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 热 风 干燥 60 min 干燥 总 时间 80 min 缩短 了热 风 干燥时间 得到了 高品质的蒜片产品 孙奥 等人 14 研究了大蒜片微波 联 合热 风 干燥工艺 干燥过程 先 用 288 W微波干燥 在含水 50 的时 候转换 为 60 热 风 干燥 该 工艺不 仅 干燥 速 率 快 而 且 产品品质得到很 好 保 障 2 大蒜功效成分提取技术 大蒜的 主要 功效成分有大蒜素 有机 硒 有机 锗 超氧 化物 歧 化 酶 等 提 取技术 主要 有 超临界萃 取技术 膜 分 离 技术 分 子蒸馏 技术 超声 波 辅助 提 取技术 酶辅助提 取技术等 初乐 等人 15 以大蒜 汁 为原料 研究 萃 取压力 萃 取温度 CO 2 流 量等因素 对大蒜素 提 取的影响 通过正交试验确定了 超临界 CO 2 萃 取大蒜素的工艺参数为 萃 取压力 15 MPa 萃 取温度 30 CO 2 流 量 30 m 3 h 大蒜素 萃 取率 达 0 35 其 中大蒜素含量为 46 Wang等人 16 研究 了以 超滤膜 高效分 离 和 纯 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 当 载相 pH 值 8 0 载相 流速 26 5 L m 2 h 搅拌速 率 1 200 r min时 SOD的 纯 度 可达 98 毕艳红 等 人 17 对分 子蒸馏 技术 纯 化大蒜 精 油进行研究 确定了 郭 小 宁 等 大蒜加工技术研究进 展 69 农 产品加工 学刊 2014年第 5期 温度 50 真空度 200 Pa 进料速度 1 5 mL min 刮膜 转速 200 r min 为一级分子蒸馏的最佳工艺参数 然 后通过五级分子蒸馏 最终产品中二烯丙基二硫醚 和二烯丙基三硫醚的总纯度与总得率分别可达到 85 03 54 35 Sowbhagya 等人 18 在用水蒸气蒸馏 提取和蒸馏法提取大蒜挥发性油之前 用酶处理原 料 产率比空白增加了 2倍 产率分别为 0 45 0 57 0 39 0 51 后将大蒜油进行 GC MS检 测 表明大蒜油的风味成分和理化特性均未发生改 变 何丽等人 19 采用低强度超声波辅助提取大蒜素 在料液比 1 7 超声功率 48 W 超声温度 35 条件下进行提取 32 min 提取液中大蒜素得率为 2 893 mg g 相对空白提高了 11 4 3 大蒜脱臭技术 大蒜主要的臭味来源为含硫的有机化合物 其 中以大蒜素为主 因此国内外有很多关于大蒜脱臭 技术的研究报道 曹炜等人 20 比较了醋酸脱臭法 植 物油法 碳酸盐法和微波脱臭法对大蒜中总糖 还 原糖 蛋白质 游离氨基酸 微量元素 VC的影 响 表明与其他方法相比 微波脱臭法钝化蒜氨酸 酶活性 达到脱臭目的同时对大蒜营养损失最少 朱虹 21 采用蜂蜜掩盖含硫臭气成分 先将蒜头置于 95 水中漂烫 2 min 然后加入大蒜质量 1 5倍的蜂 蜜脱臭 11 min 不仅有效掩盖了大蒜的臭味 而且 减少了大蒜营养成分的损失 Ma 等人 22 研究了超高 压处理对大蒜中挥发性成分的影响 通过钝化蒜氨 酸酶的活性以达到脱臭目的 完整的大蒜分别经过 200 400 600 MPa 处理 20 min 试验表明活性气 味成分的含量和风味强度随着压力的升高而减少 4 加工过程中大蒜防绿变技术 大蒜绿变是大蒜中丙烯基硫代亚磺酸酯和丙 酮酸与色素前体 反应 分别生成 蓝 色色素和 黄 色色素 2种 色素 共 同 构 成大蒜绿色色素 绿变是大蒜在 破 碎 制浆 蒜 泥制备 等加工时 面 对的主要 问题 绿 变 会 影响产品的 形象 和品质 为 解决这 一 问题 很 多研究 者 对加工 过程 中大蒜绿变的机理和 防 绿变的 方法进行研究 郝晓 然等人 23 对大蒜绿变 过程 中 几种 关键 物质的变化 规律 研究 结果 表明三 羧 酸 循环 可 以 促 进大蒜绿色素前体 吡咯 基化合物的生成 与大 蒜绿变 密切 相 关 Mou 等人 24 研究发 现 随着 贮藏 时 间 增加 低温 4 大蒜绿变与 胆 色素原 PBG 含量有 显著 的 正 相 关关系 当添 加 呼吸抑制剂 大 蒜绿变强度和 PBG含量随着 呼吸抑制剂浓 度增加而 降 低 Cho 等人 25 使 用 冻干洋葱粉控制 大蒜绿变 洋 葱 中 催泪 因子 LF 与大蒜绿变前体 S 1 丙烯基 L 半胱 氨酸亚 砜 1 PeSCO 反应 从 而 抑制 大蒜 绿变 当 加入 15 g kg 洋葱粉 时 抑制 效 果 最佳 李瑜 等人 26 在蒜 泥 加工前采用 40 条件下 贮藏 5 h 80 烫漂 2 3 min 可较 好抑制 后 续 加工中的绿变 问题 采用 0 6 的 VC 6 的 食 盐和 0 06 g mL 的植物油 组 合 护 色效 果 最佳 可以有效 抑制 蒜 泥 绿变 5 其他加工技术 常见 的大蒜加工技术还有大蒜 腌制 技术 蒜 泥 加工技术 饮 品加工技术等 黄国勇 等人 27 采用 正交 试验法研究糖醋大蒜 腌制过程 中 蔗 糖 食 醋 食 盐 主要辅料的 优 化 配 方 并 用 滴定 法测 定 其辅料对大 蒜 胚 的 渗透规律 得到最佳 配 方为 食 盐 1 7 食 醋 2 5 蔗 糖 40 Carbonell Barrachina 等人 28 对高 品质蒜 泥 的 制备 进行了研究 大蒜分级 去皮 后用 200 mg L 次氯 酸 钠 和 0 6 g L柠檬 酸 混 合液 作 为 消毒 剂 浸泡 5 min 后 用 3 g L亚硫酸 氢钠 与 1 g L 柠 檬 酸 混 合液 作 为 抗氧 化 剂 再浸泡 5 min 重复消毒 和 抗氧 化 步骤 2次 后 将蒜 瓣碾磨 成蒜 泥 并 用 氯 化 钠 和 柠檬 酸 调节 蒜 泥 pH 值 4 0 得到高品质蒜 泥 一 些 研究 者曾尝 试将大蒜加工成 饮 品 但国 内外对 该 产品研究工艺 仍 然 很 少 尚 未 实现 大 规模 生产 6 大蒜加工技术存在的问题及展望 在大蒜加工技术 仍 然不完 善 有 许 多有 待解决 的 问题 我国 大蒜脱水加工技术 仍 未 解决耗能 大 效率低 利润 低 产品品质参 差 不 齐 等 问题 如 真 空 冷冻干燥虽 然产品品质高 但 是 能耗 大 干燥 时 间长 联 合 干燥 技术 尚 未 投 入生产 有 待 进一 步 研 究 我国 多数大蒜加工 企业 生产 规模小 设备简 单 生产 能 力低 而先进加工 设备投资 大 制约 了 大蒜加工 业 的发 展 大蒜加工 尚 未 形 成 标准 化生 产 产品品质参 差 不 齐 相 关 的加工机理未明 确 如 大蒜绿变的机理 大蒜色素的 组 成 尚 未明 确 仍 需 进一 步 研究 我国 是 世界上重 要的大蒜生产 国 和 出口国 但 大蒜 精深 加工产品比较少 主要是 出口初 级产品和 原料 型 产品 为了增强 国际竞争 力 应 加大对大蒜 加工技术研究 加 快 大蒜特色产品的 开 发和 利 用 使 产品 向 高 附 加 值 方 向 发 展 是 非常必 要的 此外 还 应 加 快建立 和完 善 加工技术与质量 管 理 标准 化体 系 以 确保 中 国 大蒜产品的 优良 品质和 良好信誉 综上所述 大蒜加工产 业必 将 向 着高效率 高品质 可 控制 低 能耗 低成 本 绿色 环保 的方 向 发 展 以 实现 经 济 效 益 与 社会 效 益 的 双赢 参考文献 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 R Anticholestatic activity of flavonoids from artichoke Cynara scolymus L andof their metabolites J Medical Science Monitor International Medical Journal of Experimental and Clinical Research 2001 7 316 320 Gebhardt R Prevention of taurolithocholate induced hepatic bile canalicular distortions by HPLC characterized extracts of artichoke Cynara scolymus Leaves J Planta Med ica 2002 68 9 776 779 Blumenthal M Goldberg A Brinckmann J Herbal medi cine Expanded commission E monographs M Integrative Medicine Communications 2000 341 26 27 28 29 上接第 67 页 Sharma G P Prasad S Effective moisture diffusivity of garlic cloves undergoing microwave convective drying J Journal of Food Engineering 2004 65 4 609 617 Figiel A Drying kinetics and quality of vacuum microwave dehydrated garlic cloves and slices J Journal of Food Engineering 2009 94 1 98 104 李蕾 马海乐 黄发琳 大蒜片真空微波干燥模型的建 立 J 中国调味品 2011 36 11 16 18 张磊 张双双 李天兰 等 真空冷冻干燥制备大蒜蒜 粉的工艺研究 J 中国食品工业 2011 11 47 49 Sablani S S Rahman M S Al Kuseibi M K et al 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2011 8 85 孙奥 刘启觉 谢宜超 微波热风组合干燥大蒜片工艺 研究 J 农业机械 2011 18 105 108 初乐 赵岩 周元 炘 等 超临界 CO 2 萃取大蒜素的研 究 J 农产品加工 2013 3 33 34 Wang J Liu J Lu J et al Isolation and purification of superoxide dismutase from garlic using two stage ultrafiltra tion J Journal of Membrane Science 2010 352 1 231 238 毕艳红 乔旭光 田云 分子蒸馏技术分离纯化大蒜精 油的研究 J 食品与发酵工业 2007 33 5 153 157 Sowbhagya Purnima Florence et al Evaluation of en zyme assisted extraction on quality of garlic volatile oil J Food Chemistry 2009 113 1 234 1 238 何丽 谷云 刘桂珍 等 响应面法优化超声波辅助提 取大蒜素工艺 J 食品科学 2013 34 6 98 101 曹炜 尉亚辉 微波加热脱臭法对大蒜营养成分的影 响 J 食品科学 2002 23 8 96 98 朱虹 采用蜂蜜脱除大蒜异味工艺研究 J 现代食品科 技 2007 5 21 Ma Y Song D Wang Z et al Effect of ultrahigh pres sure treatment on volatile compounds in garlic J Journal of Food Process Engineering 2011 34 6 1 915 1 930 郝晓然 牟聪华 乔旭光 大蒜绿变过程中几种关键物 质的变化规律 J 食品与发酵工业 2012 38 5 81 85 Mou C Hao X Xu Z et al Effect of porphobilinogen on the formation of garlic green pigments J Journal of the Science of Food and Agriculture 2013 93 10 2 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