催化式紅外干法殺青同步脫水對葉菜干燥影響的研究

吳本剛， 劉承浩， 劉美娟， 潘忠禮，2，3， 周存山， 馬海樂*

（1.江蘇大學 食品與生物工程學院，江蘇 鎮江212013；2.美國農業部西部研究中心，美國 加州94710；3.美國加州大學戴維斯分校 生物與農業工程系，美國 戴維斯95616）

脫水蔬菜又被稱為復水菜，是將新鮮蔬菜經過殺青、烘干等加工工藝后，脫去蔬菜中大部分水后制成的一種干菜。脫水蔬菜有效的避免了新鮮蔬菜貨架期短、易腐爛的問題，延長了蔬菜貨架期，擴大了蔬菜銷售市場。

殺青和脫水是脫水蔬菜加工2個必須的步驟，分別通過鈍化蔬菜內酶的活性和降低水分活度來達到延長蔬菜貨架期的目的。傳統殺青方法是熱水漂燙，此方法易造成蔬菜營養成分的大量流失，水資源浪費嚴重，造成環境污染等問題[1-3]。傳統的熱風干燥存在干燥時間長、生產成本高、耗能大，以及貯藏期間品質明顯下降、風味較差、復水性差等問題[4-7]。

紅外技術是一項非常有前景的新型加工技術，具有耗時短，效率高等特點，并且紅外加熱時不需要水或者空氣等傳遞介質，大大降低了能耗[8]。本課題組將紅外技術成功應用到果蔬的殺青處理中，取得了良好效果。并且這項技術與傳統的熱水漂燙殺青方法相比節約66%~80%的能源，大大降低了水資源利用量，同時避免了環境污染，對食品加工行業有非常重要的意義。本課題組將紅外干法殺青應用拓展到胡蘿卜片、蘋果片、和薯條等研究中，并在工業生產中進行推廣[9-11]。前期研究發現，根莖類果蔬切片后由于形狀比較規則，傳質傳熱較穩定，能夠更好的應用于紅外干法殺青技術，但對葉菜類蔬菜的研究較少。

本研究中將以不同葉菜為原料，對紅外干法殺青同步脫水技術進行研究，分別對不同葉菜殺青過程中的酶鈍化情況、水分去除情況和產品品質情況進行研究，旨在為紅外殺青技術在葉菜中的應用提供工藝參數和理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

原料:鎮江江蘇大學東風菜市場購買的新鮮蔬菜，濕基含水質量分數為91.17%的大蔥，濕基含水質量分數為90.02%的香蔥，濕基含水質量分數為92.98%的紫甘藍，濕基含水質量分數為92.38%的韭菜，濕基含水質量分數為96.32%的生菜，所有試驗為同一批次新鮮蔬菜試驗一個月之內完成。

試劑:PH為5.5的0.1 mol/L的醋酸—醋酸鈉緩沖溶液，購于國藥集團；MBTH溶液，購于阿達瑪斯試劑有限公司；愈創木酚，購于國藥集團；質量分數為30%過氧化氫溶液，碳酸鈉溶液，草酸溶液，2，6-二氯酚靛酚溶液等，以上試劑均為分析純，購于國藥集團。

1.2 試驗儀器與設備

TM350+型手持式紅外測溫儀，Tecmen電子有限公司產品；BAS2202S型天平，Sartorius公司產品；HunterLab分光測色儀，Hunter Associates Laboratory公司產品；HH-S2數顯恒溫水浴鍋，金壇市醫療儀器廠制造；101A-3型電熱鼓風干燥箱，上海實驗儀器廠有限公司產品。

催化式紅外干燥機（圖1）:催化式紅外殺青干燥設備由上下2塊催化式紅外發生器 （30 cm×60 cm）和干燥室（100 cm×100 cm×60 cm）組成。催化式紅外發生器先通過電元件進行預熱15 min，然后通過氣體控制閥通入天然氣或液化氣。當設備達到預定溫度后，將樣品放在鐵絲網制成的樣品盤（直徑20 cm）中，置于2個紅外發生器正中間。干燥過程中樣品質量通過天平在線實時記錄，紅外發生器表面溫度為（385±12）℃。紅外強度由樣品盤中間向外逐漸下降。

圖1 催化式紅外干燥機Fig.1 Main parts of CIR blancher/dehydrator

1.3 試驗方法

殺青試驗方法見表1，通過預試驗確定各個殺青時間點，并用熱水漂燙作對比。

殺青處理完后立即放入塑封袋內，測殺青后酶活、顏色和維生素C指標，殺青過程中實時記錄樣品摶量變化情況，用作水分數據處理。

表1 殺青試驗方法Table 1 Blanching methods of vegetables

1.4 測定指標

1.4.1 過氧化物酶的測定方法 樣品的制漿[12]:將殺青后樣品與蒸餾水以質量比為1∶8的比例放入制漿機中進行制漿，然后混合漿液通過棉紗布進行過濾，在離心機中以11 000 r/min的速度，4℃條件離心20 min，取上清液用來進行POD酶活的檢測。

POD酶活測定[13]:在10 mL的試管中加入下列溶液，先加入4 mL愈創木酚溶液，再加入待測上清酶液（大蔥 50 μL，香蔥 50 μL，紫甘藍 25 μL，韭菜30 μL，生菜 50 μL），5 min 后加入 0.5 mL MBTH 溶液，再加入現配現用H2O2的溶液0.5 mL，隨后轉移至4 mL的比色皿中做2組平行試驗。應用分光光度計在500 nm的波長下記錄吸光值，每30 s記錄一次，共計2 min。1個單位PPO活性被定義為每分鐘吸光值增加0.001。 POD活性以干基質量為基準進行比較。

相對殘留活性計算表達式如下:

式（1）中:At是t時刻的樣品酶活，A0是初始酶活。

1.4.2 水分測定方法 樣品的初始水分質量分數通過70℃真空烘箱法干燥24 h測定得出（AOAC）[14]。干燥過程中樣品水分質量分數由測得的質量損失和初始質量計算得出。

1.4.3 維生素C測定方法 樣品維生素C測定采用AOAC，2，6-二氯酚靛酚標準滴定法測定[14]，并以干基質量為基準進行比較。以新鮮樣品維生素C質量分數值為對照，處理后樣品以百分比計算。維生素C保留率計算公式如下:

式（2）中，Vt表示處理后樣品維生素C質量分數值（mg/g干物質），V0為新鮮樣品的維生素C質量分數值（mg/g干物質）。

1.4.4 顏色測定方法 樣品顏色采用色差儀對樣品進行顏色試驗測定。試驗在室溫24℃下進行，試驗時，光源選取鏡面全反射光源。試驗時選取樣品的L*，a*和b*值作為各種蔬菜的顏色值。對于不同條件處理的樣品，所有試驗重復3次。

2 結果與討論

2.1 催化式紅外干法殺青同步脫水情況

催化式紅外殺青對5種葉菜POD酶活殘留率和水脫水率如圖2所示。5種葉菜催化式紅外殺青處理后POD酶活殘留率為10%~30%之間；5種葉菜經60 s熱水漂燙處理后POD酶活殘留率為10%左右。5種葉菜隨著處理時間的延長，POD殘留率基本呈現線性下降的關系，紅外處理時間越長，滅酶效果越好。例如，大蔥在紅外處理20 s時，酶活殘留率為53.79%，處理40 s時，殘留率為40.52%，處理80 s時，酶活為23.74%，之后變化很小。紅外處理100 s時少量大蔥葉出現焦糊現象。其他幾種葉菜基本呈現相類似的規律。所以選擇合適的紅外處理時間，可達到5種葉菜POD酶滅活，起到殺青的效果。5種葉菜的最佳處理時間分別為:大蔥80~100 s、香蔥 80~100 s、韭菜 80~100 s、紫甘藍 100~150 s、生菜40~50 s。

5種葉菜催化式紅外殺青處理后脫水率如圖2所示。紅外殺青處理過程中，5種不同蔬菜均有不同程度的水分去除，其中經80 s左右的紅外殺青后，大蔥、香蔥和韭菜水分去除效果較好，均有70%以上的水分去除。而經150 s和40 s的紅外殺青后，紫甘藍和生菜的脫水率分別在50%和30%左右。生菜脫水率少的原因是殺青時間較短，40 s殺青就可鈍化POD酶活。紫甘藍經150 s殺青后水分去除較少，主要是由于葉片厚度不均勻，造成水分分布不均勻造成部分葉片出現焦糊，而部分水分質量分數還很高的現象。

因此，5種蔬菜經40~150s的催化式紅外殺青處理后POD酶活殘留率穩定在20%左右，與工業化標準基本符合，達到了預期效果。在殺青同時能夠去除部分水分，起到干燥的效果。大蔥、香蔥和韭菜等葉片厚度均勻的蔬菜水分去除效果更好。綜合酶活殘留、脫水情況和葉菜表面焦糊現象，得到催化式紅外殺青最佳時間分別為:大蔥、香蔥、紫甘藍、韭菜、生菜分別為 80、80、150、80、40 s。

圖2 催化式紅外殺青對5種葉菜POD相對殘留活性及脫水率情況Fig.2 Residual POD activities and moisture reduction of leaf vegetables under different infrared blanching times

紅外干法殺青同步脫水中，5種葉菜干燥速率變化曲線如圖3所示。初始階段，隨著溫度升高，5種葉菜干燥速率迅速增大并到最大值，隨著干燥時間的延長，干燥速率又以平緩的變化減小，直到殺青終點。干燥速率達到最高后開始變小的原因，主要是由于葉菜的水分由內部向外部擴散時受到約束。整個變化過程中，水分變化速率相對穩定。5種蔬菜干燥速率變化規律基本一致，由于初始水分質量分數和殺青時間不同，干燥速率大小值有一定的差異。

圖3 5種葉菜脫水干燥速率Fig.3 Drying ratesofleafvegetablesatdifferent moisture contents under infrared blanching

2.2 催化式紅外干法殺青產品品質變化情況

新鮮蔬菜、紅外殺青和熱水漂燙殺青后蔬菜維生素C質量分數如表2所示。5種蔬菜紅外干法殺青得到產品維生素C保留率均高于熱水漂燙所得。如新鮮大蔥維生素C質量分數為0.788 mg/g干物質，紅外殺青后大蔥質量分數為0.640 mg/g干物質，而熱水漂燙后大蔥維生素C質量分數為0.415 mg/g干物質。由此得出大蔥在紅外殺青處理后營養品質保持良好。主要是由于紅外殺青沒有水的參與，較熱水漂燙而言，能夠更好的保留水溶性營養成分。

新鮮蔬菜、紅外殺青和熱水漂燙殺青后蔬菜顏色變化值如表3所示。不同蔬菜經紅外殺青和熱水漂燙后顏色值變化相關性不明顯，L*，a*和b*均有變大，有變小。ΔE值與2種殺青方法也無明顯相關性，但顏色均在可控范圍內，無焦糊現象，感官品質完好，紅外殺青后蔬菜顏色保持完好。

表2 蔬菜不同方法殺青后維生素C保留率Table 2 Vitamin C content of leaf vegetables under different blanching methods

表3 蔬菜不同方法殺青后顏色變化情況Table 3 Color change of leaf vegetables under different blanching methods

3 結語

催化式紅外干法殺青技術能夠很好的應用到葉菜類蔬菜殺青干燥中。5種蔬菜經過40~150 s催化式紅外殺青處理后POD酶活殘留率穩定在20%左右，與工業化標準符合，達到了預期效果。

紅外殺青同時去除蔬菜部分水分，起到干燥的效果。大蔥、香蔥和韭菜等葉片厚度均勻的蔬菜水分去除效果更好。得到了催化式紅外最佳殺青時間分別為:大蔥、香蔥、紫甘藍、韭菜、生菜分別為80、80、150、80、40 s。

5種蔬菜紅外干法殺青后，維生素C保留率顯著高于熱水漂燙殺青產品，顏色變化與熱水漂燙殺青無明顯差異。