糖姜片的微波与热风联合干燥工艺优化

· 85 ·2015年 第40卷 第01期收稿日期：2014-09-12基金项目：吉林大学“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛项目(450060497061)；吉林大学本科教学改革研究项目(2013138)。

作者简介：徐艳阳(1972—)，女，博士，副教授，主要从事食品干燥技术的研究工作。

徐艳阳，张 凡，杜 烨，宋 佳，陈佳丽(吉林大学生物与农业工程学院，长春 130022)摘要：为了探索糖姜片的快速干燥方法，应用微波与热风联合干燥方式对糖姜片进行了工艺研究。

首先分别考察了微波功率、转换点含水率、热风温度等因素对糖姜片中姜辣素含量的影响。

然后采用3因素3水平的响应面设计并优化了微波与热风联合干燥工艺条件，并建立了相应的回归方程。

结果表明，最佳联合干燥工艺条件为：前期微波功率239 W ，转换点含水率65%，后期热风温度61 ℃。

在此条件下，糖姜片的姜辣素含量为(0.73±0.025)%，实际测定值与理论预测值的相对误差为-2.67%，二者基本吻合。

与单独热风干燥、微波干燥相比，微波与热风联合干燥糖姜片的姜辣素含量分别提高了30%、14%。

为生姜制品的深加工研究和开发提供科学参考。

关键词：糖姜片；微波干燥；热风干燥；联合干燥；响应面分析法中图分类号：TS 255.3 文献标志码：A 文章编号：1005-9989(2015)01-0085-06Optimization of microwave-assisted hot air drying conditions ofcandied ginger slicesXU Yan-yang, ZHANG Fan, DU Ye, SONG Jia, CHEN Jia-li(College of Biological and Agricultural Engineering, Jilin University, Changchun 130022)Abstract: In order to explore rapid drying method for candied ginger slice, microwave-hot air combinaton drying technique was applied and disscussed for candied ginger slices. At first, effects of microwave power, moisture content of conversion point, hot air temperature on the content of gingerol were investigated. On the basis of single factor experiments, microwave-hot air combination drying process were optimized by response surface methodology of three-factor three-level, and corresponding regression equation was established. Results showed that optimum combination drying conditions were as follows: microwave power of 239 W, moisture content of conversion point of 65%, hot air temperature of 61 ℃. Under these conditions, content of gingerol of (0.73±0.025)% was obtained, and relative error between tested and predicted values of gingerol content was -2.67%, then they were similar basically. Gingerol content in candied ginger slices dehydrated by combining microwave and hot air were improved 30%, 14% respectively, compared with single hot-air or microwave drying method. The results contributed to the further development of ginger products.糖姜片的微波与热风联合干燥工艺优化DOI:10.13684/ki.spkj.2015.01.018· 86 ·生姜(Zingiber officinate Roscoe)为姜科姜属多年生草本植物的根茎，属于我国药食同源的物品，也是人们日常食用的香辛料类食材之一。

其化学组成复杂，约有100多种化学成分，主要分为挥发油、姜辣素和二苯基庚烷三大类。

其中，姜辣素是生姜所具有的特殊辛辣味的主要呈味物质，也是生姜的主要功能活性成分之一[1]。

姜辣素的化学性质不稳定，易受到酸、碱和温度等因素的影响。

由于生姜具有驱风散寒、止呕吐、抗氧化、降低胆固醇、降血糖、抗肿瘤、解毒杀菌等食用和药用价值[2]，近年来受到国内外消费者的广泛关注，生姜制品的种类也在不断增加。

常见的生姜制品如姜汁茶、姜汁凝乳、姜醋饮料、糖姜片、姜粉固体冲剂等[3]。

其中糖姜片因具有独特的风味、预防呕吐、方便携带的特点而深受消费者的喜爱。

脱水干燥是生姜制品加工过程的重要环节之一，影响着糖姜片的加工品质和干燥效率。

传统的糖姜片以日晒和热风干燥的方式为主，具有操作简单、设备投入资金少等优点，但也存在着干燥效率低、时间长和品质较差等缺点[4]。

近年来微波干燥受到了广泛关注，与热风干燥相比具有干燥速度快、节约能源、无污染和方便操作等优点[5]。

为了缩短干燥时间、提高产品质量，将微波与热风干燥联合使用已成为国内外联合干燥研究的趋势之一。

如Gowen等[6]研究表明：微波与热风联合干燥澳洲坚果能有效地缩短干燥时间，提高澳洲坚果的品质。

Fang Shuzheng等[7]研究表明：与热风干燥相比，微波与热风联合干燥红枣使产品品质得到提高，单位能耗降低了55%。

唐小俊等[8]采用微波与热风联合干燥苦瓜，结果表明能有效地缩短干燥时间，提高苦瓜干制品的品质。

Deepak Kumar等[9]采用微波辅助热风干燥秋葵，表明联合干燥的秋葵品质优于热风干燥产品。

因此，国内外研究表明，微波与热风联合干燥具有干燥速率快、产品质量高的优点。

目前对糖姜片的微波与热风联合干燥研究报道很少。

因此，本文对糖姜片应用微波与热风联合干燥技术进行工艺研究，以期结合2种干燥方式的优点，对生姜制品的生产和开发提供科学参考。

1 材料与方法1.1 材料与试剂生姜、白砂糖：市售；无水乙醇：天津市永大化学试剂有限公司；氯化钙、柠檬酸：天津市双祥化工厂；所用试剂均为分析纯。

1.2 主要仪器FW177型中草药粉碎机：天津市泰斯特仪器有限公司；TU-1810型紫外分光光度计：北京普析通用仪器有限责任公司；AL104型电子分析天平：梅特勒-托利多仪器有限公司；PH070A型干燥箱：上海一恒科技有限公司；MM721 AAU-PW 型美的微波炉：佛山市顺德区美的微波电器制造有限公司；KQ-250DB型超声波清洗器：江苏省昆山市超声仪器有限公司；WYT-4型手持糖度计：泉州中友光学仪器有限公司；LD4-2A型低速离心机：北京市雷勃尔离心机有限公司；HH数显恒温水浴锅：江苏金坛市金城国胜实验仪器厂。

1.3 试验方法1.3.1 糖姜片的基本工艺流程 生姜→去皮→切片→护色→渗糖→微波干燥→热风干燥→冷却→密封保存。

工艺要点：姜片厚度为2 mm，长和宽分别为2 cm，干燥前湿姜片的含水率为70%。

护色：按照1:2(g/mL)的比例将姜片加入到护色液(0.1%柠檬酸-0.1%氯化钙)中，加热至90 ℃时开始计时，热烫10 min后立即连同护色液一同冷却并浸渍30 min；渗糖：护色后的姜片加入到质量浓度为40%(g/g)糖液中，比例为1:2(g/mL)，在微波功率为119 W的条件下渗糖30 min。

然后分别进行微波和热风干燥，冷却，密封保存。

1.3.2 香草醛标准曲线的绘制 精密称取50.00 mg 香草醛标准品置于100 mL容量瓶中，用无水乙醇定容。

然后量取4.0 mL上述样液于100 mL容量瓶中，用无水乙醇定容，摇匀作为香草醛标准溶液。

精密吸取香草醛标准溶液1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0 mL于10 mL容量瓶中，用无水乙醇定容，得浓度为2.0、4.0、6.0、8.0、10.0、12.0 μg/mL的系列标准溶液，以无水乙醇作为空白，在280 nm波长处测定吸光度值，绘制香草醛标准Key words: candied ginger slice; microwave drying; hot-air drying; combinaton drying; response surface methodology· 87 ·2015年 第40卷 第01期曲线。

1.4 单因素和响应面试验设计1.4.1 微波功率对姜辣素含量的影响 称取糖姜片5份，每份100 g，第一阶段进行微波间歇干燥，分别在微波功率119、231、385、539、700 W条件下干燥，干燥1 min，间歇1 min，干燥至转换点含水率为66%，第二阶段进行热风干燥，热风温度为70 ℃干燥至含水率达到13%~15%(湿基)。

1.4.2 转换点含水率对姜辣素含量的影响 称取糖姜片5份，每份100 g，第一阶段进行微波间歇干燥，微波功率为119 W，干燥1 min，间歇1 min，分别干燥至转换点含水率为66%、62%、58%、54%、50%，第2阶段进行热风干燥，热风温度为70 ℃干燥至含水率达到13%~15%(湿基)。

1.4.3 热风温度对姜辣素含量的影响 称取糖姜片5份，每份100 g，第一阶段进行微波间歇干燥，微波功率为119 W，干燥1 min，间歇1 min，干燥至转换点含水率为66%，第2阶段进行热风干燥，热风温度分别为40、50、60、70、80、90 ℃干燥至含水率达到13%~15%(湿基)。

1.4.4 响应面法优化微波与热风联合干燥试验 在单因素试验结果的基础上，以微波功率、转换点含水率、热风温度作为考察因素，姜辣素含量为考察指标，采用Box-Benhnken中心组合试验设计进行优化研究，各因素的水平设计及编码见表1。