超声波辅助制备低糖黑蒜脯的工艺

超声波辅助制备低糖黑蒜脯的工艺
李超;王乃馨;陈丹;戴晓娟;华睿杰;雷文平
【摘要】为改善黑蒜口感,以黑蒜为原料,采用超声波强化传质制备低糖黑蒜脯.在单因素试验的基础上,采用响应面试验设计对制备工艺中的氯化钙质量浓度、超声时间和浸渍时间3个因素的最优化组合进行研究,建立并分析了各因素与感官得分关系的数学模型.结果表明:通过响应面试验设计与分析显示,建立的回归方程P＜0.01,R2 =0.981 8,信燥比为15.582,说明所建模型与试验值的拟合度很好,其最佳工艺参数为氯化钙质量浓度0.32％、超声时间26 min和浸渍时间5.33 h;经试验验证,在此条件下感官得分为89.4,与理论计算值(88.9)基本一致,该条件下的低糖黑蒜脯产品颜色均匀一致,有光泽;块型完整,饱满度好;甜度适中,无异味.
【期刊名称】《贵州农业科学》
【年(卷),期】2015(043)011
【总页数】5页(P160-164)
【关键词】超声波渗糖;低糖;黑蒜果脯;工艺
【作者】李超;王乃馨;陈丹;戴晓娟;华睿杰;雷文平
【作者单位】徐州工程学院食品工程学院,江苏徐州221000;徐州工程学院食品工程学院,江苏徐州221000;徐州工程学院食品工程学院,江苏徐州221000;徐州工程学院食品工程学院,江苏徐州221000;徐州工程学院食品工程学院,江苏徐州221000;徐州工程学院食品工程学院,江苏徐州221000
【正文语种】中文
【中图分类】TS255.36
黑蒜又名黑大蒜、发酵黑蒜，是用新鲜的生蒜，原料预处理后放在高温高湿的发酵箱里让其自然发酵一定时间后制成的食品[1]。

它不仅保留了生大蒜原有的成分和
功能，而且无生食大蒜的辛辣味和刺激性臭味。

黑蒜具有防治癌症、抗疲劳、降血压、降血脂、降血糖、防血栓、降胆固醇、抗氧化和增强免疫力等功效[2-7]。

邳
州是全国闻名的大蒜之乡，但是除了加工成黑蒜外，当地绝大部分大蒜未能得到深加工；且加工的黑蒜口感一般，消费者喜爱程度不高；将黑蒜加工为黑蒜脯可增加黑蒜的利用途径，提高经济价值。

目前，有关黑蒜的研究多集中在有效成分的提取，未见有关黑蒜脯的相关报道。

超声波作为一种优良的传质方法，具有操作简便快捷、时间短、效果率高等特点，目前己广泛应用于强化传质[8-12]。

为了改善黑蒜口感，试验采用超声波辅助糖传质将黑蒜制备成低糖黑蒜脯，旨在为消费者提供口感良好的休闲食品提供理论依据。

原料与试剂：黑蒜，菏泽天鸿果蔬有限公司；白砂糖，广西金锈球食品有限责任公司；氯化钙，西陇化工股份有限公司。

仪器：SB-5200DTN型超声波清洗机(宁波新芝生物科技股份有限公司)，BGZ-76型电热鼓风干燥箱(上海博迅实业有限公司)，HH-4型数显恒温水浴锅(常州国华电器有限公司)，FA2104N型电子天平(上海精密科学仪器有限公司)。

流程：原料→预处理→硬化→超声渗糖→加热渗糖→沥干→干燥→包装→产品。

操作要点：
1) 预处理。

用自来水将原料表面的污物洗净，沥干水分后切成厚薄均匀的薄片。

2) 硬化。

将薄片投入氯化钙溶液中处理5 min，然后用清水漂洗，除去过多的氯
化钙。

3) 超声渗糖。

将果实薄片放入装有糖液的烧杯中，再放入超声波清洗器中进行超
声处理。

4) 加热渗糖。

超声处理后，将烧杯放入水浴锅中，在固定温度下进行加热渗糖处理。

5) 干燥。

在55℃条件下将其干燥至水分含量15%～20%。

1) 氯化钙质量浓度。

将黑蒜清洗沥干水分后切成薄片，放入质量浓度分别为0%、0.1%、0.3%、0.6%、0.9%、1.2%和1.5%的氯化钙溶液中进行硬化处理5 min
后捞出沥干，再放入质量浓度30%、36℃糖液中浸渍1 h后进行感官评定(下同)。

2) 糖液质量浓度。

将黑蒜清洗沥干水分后切成薄片，放入质量浓度0.3%的氯化钙溶液中进行硬化处理5 min后捞出沥干，再投入到质量浓度分别为20%、25%、30%、35%、40%和45%的糖液中，在36℃条件下浸渍1 h。

3) 超声时间。

将黑蒜清洗沥干水分后切成薄片，放入质量浓度0.3%的氯化钙溶液中进行硬化处理5 min后捞出沥干，再放入质量浓度30%的糖液中，并将其置于SB-5200DTN型超声波清洗机(250 W，40 KHZ)中分别处理0 min、15 min、
20 min、25 min、30 min、35 min和40 min，最后在36℃条件下浸渍1 h。

4) 浸渍温度。

将黑蒜清洗沥干水分后切成薄片，放入质量浓度0.3%的氯化钙溶液中进行硬化处理5 min后捞出沥干，再放入质量浓度30%的糖液中，并将其置于SB-5200DTN型超声波清洗机(250 W，40 KHZ)中处理25 min，最后分别在28℃、32℃、36℃、40℃和44℃的条件下浸渍1 h。

5) 浸渍时间。

将黑蒜清洗沥干水分后切成薄片，放入质量浓度0.3%的氯化钙溶液中进行硬化处理5 min后捞出沥干，再放入质量浓度30%的糖液中，并将其置于SB-5200DTN型超声波清洗机(250 W，40 KHZ)中处理25 min，最后在36℃条件下分别浸渍1 h、3 h、5 h、7 h、9 h、11 h和13 h。

设该模型通过最小二乘法拟合的2次多项方程为：
式中，y为预测值，xi和xj为自变量代码值，β0为常数项，βi为线性系数，βi为交互项系数，βii为二次项系数。

根据黑蒜脯自身的风味特点，试验设定4项评分指标，分别为色泽、组织形态、
滋味与气味3个指标，制定出的感官评分标准见表2。

水分：按照GB/T 5009.3—2010测定[13]，总糖按照GB/T 10782—2006测定[14]，细菌总数按照GB/T 4789.2—2010测定[15]，大肠杆菌数按照GB/T 4789.3—2010测定[16]。

经感官评定，不同因素对低糖黑蒜脯品质的影响见表3。

1) 氯化钙质量浓度。

氯化钙质量浓度过低时，黑蒜脯无光泽且甜味淡；氯化钙质
量浓度过高时，虽有利于成型，却残留苦味；氯化钙溶液为0.3%时，果脯均匀一致，有光泽；块型完整，饱满度好；甜度适中，无异味。

故选择氯化钙溶液浓度为0.3%进行后续试验。

2) 糖液质量浓度。

糖液质量浓度过低时，黑蒜果脯淡甜味，有轻微蒜味；糖液质
量浓度过高时，黑蒜果脯的黑色加深，甜味过浓；糖液质量浓度为35%时，其色
泽均匀一致，有光泽；块型完整，饱满度好；甜度适中，无异味。

故选择糖液质量浓度为35%进行后续试验。

3) 超声时间。

超声时间过短时，黑蒜果脯色泽暗淡，无光泽，甜味偏淡；超声时
间过长时，有利于糖液渗透，表面颜色加深，甜味加重；超声时间为25 min 时，黑蒜果脯光泽均匀一致，有光泽；块型完整，饱满度好；甜度适中，无异味。

故选择超声时间为25 min进行后续试验。

4) 浸渍温度。

浸渍温度过低时，不利于糖液渗透，果脯色泽暗淡且甜味偏淡；浸
渍温度过高时，虽有利于渗透，却使组织变软；浸渍温度为36℃时，果脯色泽均
匀一致，块型完整，饱满度好；甜度适中，无异味。

故选择浸渍温度为36℃进行
后续试验。

5) 浸渍时间。

浸渍时间过短时，不利于糖液渗透，黑蒜果脯色泽暗淡且甜味偏淡；浸渍时间过长时，虽有利于渗透，却使组织变软；浸渍时间为5 h时，黑蒜果脯色
泽均匀一致；块型完整，饱满度好；甜度适中，无异味。

故选择浸渍时间为5 h。

感官得分y=-32.97+67.01x1+6.64x2+9.24x3+0.28x1x2-0.375x1x3+5.25×10-2x2x3-112.45x12-0.135x22-0.98x32
对此模型进行方差分析可知，模型具有高度显著性(P=0.000 8<0.01)，R2=0.981 8和Adeq.Precision(信燥比)等于15.582，远大于4，可知回归方程拟合度和可信度均很高，所以可以采用此模型对工艺进行分析和预测。

此外，模型的一次项x1(P=0.029 3<0.05)、x2(P=0.045 4<0.05)和x3(P=0.042 6<0.05)都显著，交互项x1x2(P=0.551 9>0.05)、x1x3(P=0.749 5>0.05)和x2x3(P=0.466 7>0.05)都不显著，二次项x12(P<0.000 1<0.01)、x22(P=0.004 6<0.01)和
x32(P=0.002 4<0.01)都极显著。

2.2.2 响应面分析考察的因素两两交互作用对感官得分的影响见图1～图3。

响应面和等高线图可直观反映两两因素交互作用对响应值的影响。

等高线的形状可反映出交互效应的强弱，椭圆形表示两因素交互作用显著，而圆形则与之相反。

通过分析响应面和等高线图可知，氯化钙质量浓度与超声时间、氯化钙质量浓度与浸渍温度、超声时间与浸渍温度对感官得分影响不大。

以上对响应面和等高线图的分析结果与方程的方差分析结果一致。

图1 氯化钙质量浓度、超声时间及其相互作用的响应面和等高线Fig.1 Response surface and contour of CaCl2mass concentration, ultrasonic time and interaction
图2 氯化钙质量浓度、浸渍温度及其相互作用的响应面和等高线Fig.2 Response surface and contour of CaCl2mass concentration, soaking temperature and interaction
图3 超声时间、浸渍温度及其相互作用的响应面和等高线Fig.3 Response
surface and contour of ultrasonic time, soaking time and interaction
2.2.3 最佳工艺参数的确定为进一步确定最佳工艺参数，对所得到的方程逐步回归，删除不显著项，再求一阶偏导，并令其为0，得到的最佳工艺参数是氯化钙质量浓度0.32%、超声时间26 min和浸渍时间5.33 h，此时综合得分达最大值88.9。

为检验Box-Behnken试验设计结果的可靠性，采用上述优化出的参数进行3次验证试验，实际测得的感官得分为89.4，和理论预测值比较，其相对误差约为
0.56%。

因此，基于Box-Behnken试验设计所得的最佳工艺参数准确可靠。

2.3 产品质量指标
1) 感官指标：黑色，色泽均匀一致，有光泽，有透明感；块形完整、颗粒饱满、
糖分渗透均匀，大小与厚薄基本一致；甜酸适中，质地软硬适中，有黑蒜特有的滋味与气味。

2) 理化指标：水分含量15%～20%；总糖含量≤35%。

3) 微生物指标：菌落总数≤1000CFU/g，大肠菌群≤30MPN/100g，致病菌未
检出。

3 结论
基于单因素试验和响应面试验得到了低糖黑蒜脯感官得分与氯化钙质量浓度、超声时间和浸渍时间的回归模型，经检验证明该模型是合理可靠的，能够较好地预测感官得分。

利用模型的响应面及其等高线，对影响低糖黑蒜脯感官得分的关键因素及其相互作用进行探讨，获得了低糖黑蒜脯制备的最佳工艺参数为氯化钙质量浓度0.32%、超声时间26 min和浸渍时间5.33 h，此时感官得分为89.4，低糖黑蒜
脯产品颜色均匀一致，有光泽；块型完整，饱满度好；甜度适中，无异味。

[参考文献]
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[16] 中华人民共和国卫生部.GB4789.3-2010食品安全国家标准食品微生物学检验大肠菌群计数[S].北京:中国标准出版社,2010.
(责任编辑：孙小岚)
Preparation of Preserved Black Garlic with Low Sugar by Ultrasonic Assisted Extraction
LI Chao, WANG Naixin, CHEN Dan, DAI Xiaojuan, HUA Ruijie, LEI Wenping (College of Food Engineering, Xuzhou Institute of Technology, Xuzhou, Jiangsu 221000, China)
Abstract：Preserved black garlic with low sugar was produced from black garlic by ultrasonic-assisted extraction to improve taste of black garlic. The optimum combination of CaCl2 mass concentration, ultrasonic time and soaking time was studied by Box-Behnken design based on the single-factor test and the mathematic model was established to analyze the correlations between sensory score and different factors. Results: P, R2 and Adeq.Precision of the established regression equation is <0.01, 0.9818 and 15.582 respectively, which indicates that the fitting degree between the model and tested values is higher. The sensory score of the preserved
black garlic under the optimum technological combination of 0.32% CaCl2 concentration, 26min ultrasonic time and 5.33 h soaking time is 89.4, which is basically no difference with the theoretical calculating value (88.9). The preserved black garlic produced under the optimum technological conditions is of uniform color with glossy, integrity, good plumpness, moderate sweetness and no abnormal odour.
Key words：ultrasonic-assisted sugar-permeating; low sugar; preserved black garlic; technology
[收稿日期] 2015-04-12； 2015-10-19修回
[基金项目] 国家星火计划项目“活性果蔬系列营养产品的关键技术集成与应用示范”[2014GA690105]，徐州工程学院青年项目“多菌种发酵型低糖果脯加工的关键技术研究”[XKY2014321]
[作者简介] 李超(1978-)，男，副教授，博士，从事天然产物化学和食品加工的研究。

E-mail:****************
[文章编号] 1001-3601(2015)11-0636-0160-05
[中图分类号] TS255.36
[文献标识码]A
1) 感官指标：黑色，色泽均匀一致，有光泽，有透明感；块形完整、颗粒饱满、糖分渗透均匀，大小与厚薄基本一致；甜酸适中，质地软硬适中，有黑蒜特有的滋味与气味。

2) 理化指标：水分含量15%～20%；总糖含量≤35%。

3) 微生物指标：菌落总数≤1000CFU/g，大肠菌群≤30MPN/100g，致病菌未检出。

基于单因素试验和响应面试验得到了低糖黑蒜脯感官得分与氯化钙质量浓度、超声时间和浸渍时间的回归模型，经检验证明该模型是合理可靠的，能够较好地预测感官得分。

利用模型的响应面及其等高线，对影响低糖黑蒜脯感官得分的关键因素及其相互作用进行探讨，获得了低糖黑蒜脯制备的最佳工艺参数为氯化钙质量浓度0.32%、超声时间26 min和浸渍时间5.33 h，此时感官得分为89.4，低糖黑蒜脯产品颜色均匀一致，有光泽；块型完整，饱满度好；甜度适中，无异味。