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大蒜破碎后,大蒜中的蒜氨酸在蒜氨酸酶的作用下生成大蒜素(Allicin),结构式为CH2=CHCH2S(O)-SCH2CH=CH2。大蒜素有抗菌消炎、抗肿瘤、抗病毒、抗氧化、防治动脉硬化、增强免疫、降低胆固醇、降低血小板的凝集等生物活性功能。新鲜大蒜休眠期短,易发芽、霉烂和变质,不耐储藏,初加工产品附加值较低,因此应加快大蒜深加工开发,使大蒜产业向高附加值方向发展。
目前大蒜加工的产品主要包括:大蒜腌制品、脱水大蒜产品、大蒜提取产品。大蒜腌制品的市场需求量相对较小,因此多数停留在家庭、饭店及小作坊式的生产。在大多数脱水大蒜产品或者大蒜提取产品中,由于生产工艺的影响,大蒜素已经遭到破坏降解成其它小分子物质。大蒜提取产品的生产成本相对较高,因此开发低成本的脱水大蒜产品,是大蒜产业发展的重要内容。目前国内外脱水大蒜产品的研究集中在两个方向:(1)先钝化蒜氨酸酶,将干燥后的大蒜粉微胶囊,进入人体后,微胶囊壁材不能被胃液消化,仅在肠道中释放,此时蒜氨酸被酶解生成大蒜素直接被肠道吸收,从而避免了大蒜素对胃的刺激作用。但是整个加工过程都在“冷链”下完成以保留蒜氨酸酶的活性,成本太高。(2)采用大蒜素的生成控制技术研究,使蒜片中大蒜素含量最高,后将其干燥,冷冻储藏,流通市场。本文中就采用此方案,以新鲜大蒜为原料,采用真空微波-热风联合干燥技术制备高蒜素量的大蒜片,研究大蒜片中大蒜素的储藏稳定性,再采用超微粉碎技术制备超微大蒜粉。
蒜氨酸酶不仅能催化蒜氨酸反应生成大蒜素,还会促使大蒜素降解成其它小分子物质,使其营养价值降低。在切片大蒜酶解反应前期,大蒜素的生成速率大于降解速率,总体上大蒜素含量呈上升趋势;在切片大蒜酶解反应后期,大蒜素的降解速率大于生成速率,总体上大蒜素含量呈下降趋势。本文首先从宏观的角度研究酶解反应温度和时间对大蒜片中大蒜素含量的影响,得到较优的酶解条件为:酶解反应时间15min、酶解反应温度40℃,在较优条件下大蒜片中大蒜素含量为710.93 mg/100g鲜蒜,两个因素及其交互作用对大蒜片中大蒜素的含量均有显著影响。
本文以传统热风干燥大蒜片和市售脱水大蒜片为对照,研究了大蒜片的真空微波-热风联合干燥工艺,通过单因素和正交试验对前期真空微波干燥工艺进行优化,研究了微波功率、负载量和真空度对大蒜片中大蒜素含量的影响,得出真空度对其影响不显著,而微波功率、负载量对其影响显著。得到较优工艺:微波功率100 W、负载量100 g和微波真空度0.07 MPa。后期热风干燥的最佳温度为45℃。真空微波-热风联合干燥法得到的大蒜片中大蒜素含量为652.38 mg/100g鲜蒜,较传统热风干燥得到的大蒜片大蒜素含量高28.6%,干燥时间缩短45.9%;较市售大蒜片中大蒜素含量高51.2%。
大蒜片中大蒜素的储藏稳定性对大蒜片的生物活性功能有很大影响。本课题组和其他学者已研究过提纯后的大蒜素的储藏稳定性,效果不是很理想,本文针对大蒜片中大蒜素的储藏稳定性做了研究。通过对大蒜片中大蒜素储藏稳定性分析,得到大蒜片需低温、真空、避光储藏,大蒜片在5℃、真空、避光保藏30天,大蒜素含量下降5%左右。
本文研究真空微波干燥下微波功率Q、负载量m和真空度Pw三个因素对干燥速率的影响,得到大蒜片真空微波干燥的动力学模型,试验结果表明:大蒜片的真空微波干燥符合薄层干燥模型,可用Page模型——MR=exp(—ktn)描述本试验干燥过程,通过SPSS分析得出Page模型参数k、n值与微波功率Q负载量m、真空度Pw之间的回归方程:k=-0.03+3.4×10-4 Q-3.205×10-4 m+0.6Pw、n=1.467—1.61×10-3Q+3.63×10-3m-7.2Pw,得到大蒜片真空微波干燥的动力学模型表达式。
大蒜产品中营养物质的溶出率影响人体对其吸收,有研究表明,人体对经超微粉碎的食品吸收较快。本文采用气流粉碎机制备超微大蒜粉,以提高大蒜中营养物质的溶出率。探讨普通粉碎、超微粉碎对大蒜片中大蒜素的影响;以大蒜素、蛋白质和多糖为对象探讨超微粉碎后对大蒜粉中营养物质溶出率的影响。得到干燥大蒜片、普通粉碎和超微粉碎大蒜粉中的大蒜素含量分别为652.38、643.65和635.43 mg/100g鲜蒜,可见普通粉碎和超微粉碎对干燥大蒜片中大蒜素没有明显破坏。超微粉碎大蒜粉中大蒜素在30min内的累积溶出率比干燥大蒜片和普通粉碎分别高253.85%和29.58%;超微粉碎大蒜粉中蛋白质在30min内的累积溶出率比干燥大蒜片和普通粉碎分别高286.96%和25.35%:超微粉碎大蒜粉中多糖在30min内的累积溶出率比干燥大蒜片和普通粉碎分别高575%和52.83%。