提高冻干香葱品质的工艺研究

张文成，刘 玲，王瑞侠，张海涛

(合肥工业大学农产品生物化工教育部工程研究中心，安徽合肥230009)

提高冻干香葱品质的工艺研究

张文成，刘 玲*，王瑞侠，张海涛

(合肥工业大学农产品生物化工教育部工程研究中心，安徽合肥230009)

为保持真空冷冻干燥香葱的鲜绿、天然的葱香味及品质，采用漂烫和护色剂对香葱进行浸泡护色处理，固相微萃取气质联用(SPME－GC－MS)测定香葱的挥发性成分，并确定真空冷冻干燥香葱气味最浓郁时的干燥时间、温度和真空度。实验表明:SPME－GC－MS分析确定以硫代亚磺酸酯的含量来衡量干燥后香葱气味的浓郁程度。干燥香葱颜色最鲜亮时的条件为:100℃水中烫漂30s，0.3%碳酸钠碱液中浸泡10min，0.03%氯化锌和0.2%氯化钙护绿液中护色30min。满足香葱香味最浓郁及水分要求的条件为:0℃下升华干燥6h，25℃下解析干燥2h，真空度60Pa。

香葱，护绿，硫代亚磺酸酯，真空冷冻干燥

德国全绿小香葱原产于德国，也称德国小香葱或德国米葱，属百合科、两年生或多年生的宿根植物。与普通的葱相比，它有葱管细，叶质厚，叶管和叶鞘部浓绿，再生能力强，香味比较浓等特性。随着快餐食品、方便汤料市场不断扩大，脱水小香葱的需求量日益增加。目前脱水香葱的加工方式主要以热风和真空冷冻干燥(以下简称冻干)为主;热风干燥香葱虽然加工成本较低、工艺简单，但需时长、香味成分损失严重，且在颜色、复水性等品质难以满足高档方便汤料的要求;而冻干香葱可最大限度地保持香葱的鲜绿、天然的葱香味和营养成分［1］。冻干香葱品质优于热风干燥香葱，但仍存在颜色不太鲜亮、葱香味减弱等缺点，而对冻干香葱的护色、保持香葱气味等方面的研究不多［2－3］。针对上述问题，我们对冻干香葱采用溶剂及烫漂护色处理，并采用固相微萃取法(SPME)捕集香葱香气成分进行GC/MS分析，比较加热处理前后香葱挥发性成分含量的变化，以此确定冻干过程对香葱挥发性成分的影响，并寻找合适的改良措施，以获得鲜绿、葱香浓郁的产品。本研究可为工厂生产高品质脱水香葱干品提供数据及理论支持。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

德国全绿鲜葱 合肥周谷堆;蒜氨酸(纯度≥99%) 陕西慈缘生物科技有限公司;5，5－二硫代2－硝基苯甲酸(纯度≥99%) 上海如吉科技发展有限公司;Hepes试剂 上海生工生物工程有限公司。

UV－1600紫外－可见分光光度计 美国Sigma公司;高效液相色谱仪 配2487n紫外检测器，美国Waters公司;真空冷冻干燥机 FD－4，上海博医康实验仪器有限公司;实验型流态化多功能单体速冻机瑞尔制冷设备技术有限公司;差示扫描量热仪821e/700，瑞士METTLER公司;气质联用(GC－MS) Glarus600，美国PE公司。

1.2 SPME－GC－MS测香葱挥发性成分条件

1.2.1 样品处理 将新鲜和真空冷冻干燥的葱叶各取10g迅速放入15mL样品瓶中，盖上盖子备用。将固相微萃取器的萃取头插入到样品瓶中，推出纤维头，注意萃取头不要接触香葱。于37℃吸附40min，随后抽回纤维头，再将萃取头插入气相色谱仪于250℃解吸2min。同时启动仪器采集数据。

表1 冻干香葱感官评定标准Table 1 Freeze－dried chives sensory evaluation standards

图1 SPEM的示意图Fig.1 Schematic diagram of SPME

1.2.2 GC－MS条件 色谱条件:OV1701毛细管色谱柱(30m×0.25mm×0.25μm);载气 He，流速0.3mL/min;不分流，恒压35kPa;起始柱温40℃，以5℃/min升温至60℃，无保留，再以10℃/min升温至100℃，无保留，保持20min，再以18℃/min升温至240℃(6min)。进样口温度与接口温度均为250℃，检测温度240℃。

质谱条件:离子源温度200℃，电离方式EI，电子能量 70eV，灯丝电流 150μA，扫描质量范围为33～450u。

1.2.3 定性定量方法 定性:化合物经计算机检索同时与NIST library相匹配;定量:相对百分含量按峰面积归一化法计算。

1.3 冻干工艺过程

香葱→去根须→除黄叶和虫害菜→清洗→切分→称量→漂烫→溶剂浸泡护色→冷却→沥干→装盘→预冻→冻干→包装→贮藏

1.4 冻干香葱品质指标及测定方法

1.4.1 香葱共晶点温度的测定 差示扫描量热仪法。

1.4.2 水分含量测定 GB/T 5009.3－2003。

1.4.3 总叶绿素含量的测定［4］比色法。

1.4.4 过氧化氢酶活测定［5］比色法。

1.4.5 高效液相色谱法(HPLC)测蒜氨酸酶活 色谱条件:Waters Symmetry C18柱(5μm，150mm× 3.9mm);柱温:室温;检测波长:337nm;流动相: 0.05mol/L pH 7.0磷酸缓冲液∶乙腈(70∶30);流速0.8mL/min，进样10μL。

衍生化试剂:70mg邻苯二甲醛，加1mL甲醇使溶，加20μL叔丁基硫醇，用0.05mol/mL pH=9.5磷酸缓冲液定容至10mL。

蒜氨酸对照品溶液制备:精密称取蒜氨酸标准品溶于甲醇－水(50∶50)，配制成浓度为0.01～0.02mg/mL，取标准溶液0.1mL，加0.5mL衍生化试剂，反应2min，进样10μL检测。

供试品溶液配制:取香葱10g，置打浆机中，加甲醇溶液50mL，高速匀浆1min，用甲醇－水(50∶50)定容至100mL，取上述液稀释10倍，取0.1mL，加0.5mL衍生化溶液，反应2min，进样10μL检测。

蒜氨酸酶相对残留活性(%)=烫漂后的蒜氨酸含量/未处理前的蒜氨酸含量×100%

1.4.6 硫代亚磺酸酯含量的测定［6］比色法。

1.4.7 感官评定 由10人组成的感官评定小组，根据实验制得的产品，对冻干香葱的干燥程度、香气和色泽进行评定，结果见表1。

2 结果与分析

2.1 护绿工艺研究

2.1.1 烫漂温度和时间的确定 漂烫的主要作用是钝化香葱中酶的活性，抑制酶促褐变的发生［7］，避免香葱叶在贮藏过程中变黄。要保持香葱的颜色在贮藏过程中不易发黄变色需降低与酶促褐变主要相关的过氧化物酶(Peroxidase，简称POD)活性，但同时考虑到香葱香气的释放与蒜氨酸酶活有很大关系，保留部分蒜氨酸酶活性是保留香葱的辛香气味的关键［8－9］，故为使POD酶活大大降低而使蒜氨酸酶活部分保留，需确定烫漂温度和时间。

2.1.1.1 烫漂温度和时间对过氧化物酶活性的影响

如图2所示，当温度为85、90、95℃时，烫漂1min内POD活性降低缓慢，而100℃烫漂时POD活性急剧下降，考虑到延长时间烫漂以灭酶会造成香葱质构的破坏、营养成分损失严重，确定烫漂在100℃、1min中内完成。

图2 烫漂温度和时间对过氧化物酶活性的影响Fig.2 Effect of blanching temperature and time on peroxides’activity

2.1.1.2 烫漂温度和时间对蒜氨酸酶活性的影响由于香葱中蒜氨酸酶含量低、考察的烫漂时间间隔小，采用丙酮酸法难以准确测定香葱中蒜氨酸酶活性的大小，故采用精度较高的HPLC法测蒜氨酸的残留量，进而推出葱叶中蒜氨酸相对酶活。

样品预处理后与标准蒜氨酸溶液进行HPLC分析，根据图3蒜氨酸标准品的出峰时间，确定香葱提取物谱图中的蒜氨酸峰。以蒜氨酸标准品浓度C为横坐标，峰面积A为纵坐标，得回归方程:y=5E+ 06x+32640，r=0.9989，根据标准曲线计算不同时间烫漂后的蒜氨酸残留量，结果见图4，可知100℃烫漂0～30s时蒜氨酸酶活下降缓慢，时间延长，酶活迅速下降。综合考虑温度对POD和蒜氨酸酶活性的影响，最终确定烫漂温度及时间为100℃、30s。

图3 蒜氨酸标准品与样品色谱图Fig.3 Alliin chromatogram of standard substance and sample

图4 蒜氨酸酶相对残留活性Fig.4 Relative residual activity of alliinase

2.1.2 碳酸钠浓度和浸泡时间对总叶绿素保存效果的影响 香葱中含有少量的磷酸根等阴离子，能与锌离子反应生成难溶性的化合物，造成与脱镁叶绿素反应生成相应的叶绿素锌离子络合物的锌离子有效浓度降低［10－12］，而Na2CO3溶液能中和葱叶中少量的磷酸根等阴离子，同时还能破坏葱叶表皮的蜡层，促进形成叶绿素锌络合物［13］，故采用Na2CO3溶液对香葱进行护色处理。

由图5可知，在0.4%Na2CO3溶液中香葱按浸泡不同时间护色后，10min浸泡处理后的总叶绿素含量最高;而经不同浓度的Na2CO3溶液浸泡处理10min后测得0.3%Na2CO3溶液处理的香葱冻干品其总叶绿素保存率明显高于对照组及0.6%、0.9%、1.2%处理组。故选择0.3%Na2CO3溶液护色10min。

2.1.3 氯化钙、氯化锌浓度对总叶绿素保存率的影响 ZnCl2中的Zn离子与脱镁叶绿素反应生成相应的叶绿素锌离子络合物，而CaCl2中的Ca离子可以同锌离子竞争与香葱中的果胶酸作用生成难溶的化合物，从而提高了护绿液中锌离子的有效浓度，故采用CaCl2与ZnCl2溶液进行复合护色处理。

如图6所示，随着CaCl2浓度与ZnCl2浓度增加，总叶绿素含量均逐渐上升，当CaCl2浓度达0.4%、ZnCl2浓度约为0.03%之后，总叶绿素含量趋于稳定。综合考虑到护色效果及锌的添加量限制因素，初步确定护色液CaCl2与ZnCl2浓度为0.4%与0.03%。

图5 碳酸钠浓度、浸泡时间对总叶绿素保存率的影响Fig.5 Effect of Sodium carbonate concentration and soaking time on preservation rate of total chlorophyll

图6 氯化钙、氯化锌浓度对总叶绿素保存率的影响Fig.6 Effect of Calcium chloride and Zinc chloride concentrationon on preservation rate of total chlorophyll

2.1.4 护绿液配方对总叶绿素保存率的影响 根据单因素实验结果，设计L9(34)四因素三水平正交实验表，研究不同因素水平对总叶绿素含量的综合影响。

由正交表2可知:各因素对香葱护色的影响顺序为:ZnCl2＞Na2CO3＞CaCl2，以1号效果最好(总叶绿素保存率达87.65%)，此时护色液Na2CO3浓度为0.3%，ZnCl2浓度为0.03%，CaCl2浓度为0.2%。而由方差分析表可知ZnCl2与Na2CO3浓度影响护色效果显著。

表2 L9(34)正交实验及实验结果Table 2 L9(34)orthogonal test and test results

表3 方差分析表Table 3 Analysis of variance table

2.2 新鲜香葱水分含量测定

参考国标GB5009.3－2010中的直接干燥法，平行测定3次取平均值，测定香葱水分含量为90.11%。

2.3 香葱共晶点和共熔点测定

测量物料共晶点、共熔点的方法有电阻法、差示扫描量热法［14－15］等，由于香葱管径薄，采用电阻法难以准确测定葱段的中心温度，故应用821e/700型差示扫描量热仪(DSC)对香葱的共晶点进行测定。取香葱葱叶不同部位三处，以5.0K/min的速率从25℃冷却到－40℃，以5.0K/min的速率从－40℃升温到25℃，得香葱的DSC曲线如图7所示。分析得香葱的共晶点约为－2.6℃，共熔点为2.6℃。根据预冻时温度应低于共晶点5～10℃，确定预冻温度应低于－16.8℃。根据干燥温度应低于共熔点温度以防止产品内部塌陷，确定升华干燥温度应低于2.6℃。

图7 香葱DSC曲线Fig.7 DSC curve of chive

2.4 SPME－GC－MS测定香葱挥发性成分

由表4可知，SPME－GC－MS测得新鲜香葱中的挥发性成分共16种，其特征性风味物质主要为二异丙基二硫醚(54.79%)、二丙基三硫醚(17.39%)、1，2－二噻吩(12.95%)，与刘源等［16］研究结果类似。有研究［17－18］表明这些小分子挥发性物质主要由S－烃基半胱氨酸亚砜类化合物与蒜氨酸酶等酶类反应产生的具有挥发性的硫代亚磺酸酯分解而来。SPMEGC－MS分析冻干香葱其含硫挥发性成分主要为噻烷类、磺酸酯类、硫醚类等化合物。因冻干过程是在低温条件下进行的，部分磺酸酯类等大分子物质尚未完全分解成小分子挥发性成分，从理论上来分析，冻干香葱贮藏过程将释放更多的挥发性物质，气味保持时间更长，因此认为冻干后香葱的气味浓郁程度可以参考硫代亚磺酸酯的含量来衡量。

图8 新鲜香葱、冻干香葱中的挥发性成分GC－MS总离子谱图Fig.8 The total ion spectra about volatile compounds of fresh and freeze－dried chives

2.5 冻干参数对香葱水分含量及挥发性成分含量的影响

2.5.1 干燥时间和温度对香葱水分含量及品质的影响 冻干品要在长时间内保持其品质需控制水分含量在5%以下。由图9可知，当升华干燥温度为0℃，时间为6h左右时香葱水分含量低于10%，基本去除了香葱中的自由水，为进一步去除香葱中的结合水，需提高解析干燥温度，而升高温度会影响到硫代亚磺酸酯的含量。由图10可知，当解析温度超过30℃时，硫代亚磺酸酯的含量逐渐降低，感官评定其冻干品气味也大大减轻。分析其原因可能是随着温度升高，蒜氨酸酶活逐渐升高，硫代亚磺酸酯分解，产生的大量挥发性物质被真空泵抽走，综合考虑解析干燥温度应控制低于30℃。

2.5.2 真空度对解析干燥时间及挥发性成分含量的影响 在保证冻干品终水分含量低于5%条件下考察真空度与解析时间的关系，由图11可知，真空度低于60Pa时干燥2h内水分含量低于5%，真空度高于60Pa后干燥时间延长到3h以上，考虑到香葱产生的大量挥发性物质会被真空泵抽走，真空度越高越不利于香葱气味的保持，最终确定冻干的真空度为40～60Pa。

表4 新鲜、冻干香葱中的挥发性成分Table 4 Volatile Compounds of Fresh and Freez e－dried chives

图9 冻干时间对香葱水分含量的影响Fig.9 Effect of freeze－dried time on chive water content

图10 干燥温度对冻干香葱硫代亚磺酸酯含量的影响Fig.10 Effect of freeze－dried temperature on chive thiosulfinates content

表5 真空冷冻干燥香葱品质感官评定Table 5 Sensory evaluation of vacuum freeze－dried chives

图11 干燥室真空度对冻干香葱干燥时间、硫代亚磺酸酯含量的影响Fig.11 Effect of vacuum degree on drying time and thiosulfinates content

2.5.3 冻干香葱品质感官评定 为考察上述实验结果与感官评定结果是否一致，组织了10人对实验制得产品的干燥程度、香气和色泽进行感官评定。由评定结果表5可知，各因素对冻干香葱的感官品质影响大小顺序为:真空度＞解析干燥温度＞解析干燥时间，根据感官评定得出冻干产品最佳工艺条件为真空度为60Pa，解析干燥温度为20℃，时间为120min。感官评定与上述实验结果在干燥程度、香气及色泽上的评定基本一致。

3 结论

为解决冻干香葱颜色泛白的问题，采取了烫漂、溶剂浸泡措施。采用比色法与HPLC法测定过氧化物酶与蒜氨酸酶活性并结合工厂的实际操作，确定热水烫漂温度为100℃，时间为30s。单因素及正交实验结果表明:溶剂护绿的最佳工艺为:0.3% Na2CO3碱液中浸泡10min，0.03%ZnCl2和0.2%CaCl2护绿液中护色30min，且Na2CO3与ZnCl2的浓度对护色效果影响显著。

利用SPME－GC－MS法比较新鲜香葱与冻干香葱挥发性成分，据此分析，冻干香葱中部分磺酸酯类等大分子物质尚未完全分解产生小分子挥发性成分，冻干香葱贮藏过程将释放更多的挥发性物质，因此冻干后香葱的气味浓郁程度可以参考硫代亚磺酸酯的含量来衡量。

升华干燥温度为0℃，时间为6h左右时香葱水分含量低于10%，解析干燥温度为20℃时，干燥2h，终水分含量低于5%。综合考虑产品干燥时间及硫代亚磺酸酯含量因素，确定冻干的真空度为60Pa。在程序升温－20℃→0℃→20℃、真空度60Pa条件下干燥8h，感官评定此条件护色冻干的香葱颜色最鲜亮，葱香味浓郁。

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Study on the technology of quality improvement of vacuum freeze－drying chive

ZHANG Wen－cheng，LIU Ling*，WANG Rui－xia，ZHANG Hai－tao
(Engineering Research Center of Bio－Process of Ministry of Education，Hefei University of Technology，Hefei 230009，China)

In order to maintain crude green，adour and quality of freeze－drying chive，blanching and greenmaintaining regents were used for green－maintaining of chive.SPME－GC－MS was used to detect the volatile compounds of chives.And the best drying time，temperature and vacuum were determined while the flavor of freeze－dried chive was the strongest.The test showed that the content of the thiosulfinates was comfirmed to evaluate the level of chive odour with the result of SPME－GC－MS.The best condition of maintaining chive green was that chives were blanched 30s at 100℃，soaked 10 minutes in 0.3%Sodium carbonatem，and soaked 30 minutes in 0.03%zine chloride and 0.2%calcium chloride.And the chive adour was the strongest and the water content met requirements when the time of sublimation drying at 0℃for 6h，analytical drying at 25℃for 2h and the vacuum degree was 60Pa.

chive;maintaining green color;thiosulfinate;vacuum freeze－drying

TS201.1

B

1002－0306(2012)02－0316－07

2011－02－12 *通讯联系人

张文成(1973－)，男，副研究员，主要从事农产品超级加工新技术、新方法研究与应用。