王雪，位思清，李宁阳，乔旭光，唐晓珍*

(1.山东农业大学 食品科学与工程学院，山东 泰安 271018；2.山东外贸职业学院，山东 泰安 271000)

生姜，草本植物的新鲜根茎，具有辛辣香，是生活中不可或缺的调味品，作为原料在医药、化妆工业领域也获得广泛应用[1,2]。生姜中含有丰富的营养活性物质，姜辣素和姜精油具有一定的抑菌效果[3]，姜辣素也可做强心剂，还具有抗炎镇痛的功效[4]。中国是世界上生姜栽培面积最大且生产总量最多的国家[5]，年产量约占世界产量的45%[6]。生姜可做调味品，也可冲泡做茶饮用，其干制品易于储存运输，在干制过程中其活性成分及色、香、味易受温度影响，所以要选择合适的护色技术和烘干技术。

在生姜的加工制备过程中可能存在酚类的氧化、金属离子的络合反应等，影响生姜制品的品质。由于亚硫酸氢钠在护色的过程中释放SO2对人体存在极大的危害[7]，其他单一护色剂难以达到亚硫酸氢钠的效果，多种护色剂的结合使用则有着全面高效的护色效果，本实验重点选择无硫护色剂的最佳配方。

对于果蔬品的干燥方法较多，真空冷冻法较好地保留了物料原有的营养成分，但生产成本高；喷雾干燥温度较高，对物料的色泽、气味影响大[8]；微波干燥是物料极性分子运动摩擦产热使水分蒸发[9]，对挥发性活性物质破坏性大。廖芬[10]研究表明，热风干燥的姜粉水合能力好，姜油、姜酮含量略低于冷冻干燥，无显著性差异。热风干燥成本低，操作简单，易于推广控制[11]，应用广泛。控制干制品水分含量在8%以下可达到很好的贮藏效果[12]，故本实验采用热风干燥法进行工艺条件优化研究。

目前生姜干制品的社会需求量、生产量、出口量越来越大，多家干制企业来咨询生姜干制中的无硫护色和功效成分保护技术。本文针对企业存在的主要问题，重点研究姜丝的无硫护色技术和热风干燥技术，同时也为后续的姜丝姜茶、粉状姜茶、颗粒姜茶的加工技术研究提供合格的干姜丝。

1 材料与方法

1.1 实验材料

新鲜生姜：山东琨福农业科技有限公司提供的潍坊生姜。

1.2 实验试剂

氯化钙、柠檬酸、无水乙醇：天津市凯通化学试剂有限公司；壳聚糖、抗坏血酸：东北制药集团股份有限公司；乙二胺四乙酸二钠：河南千志商贸有限公司；海藻酸钠：青岛明月海藻集团有限公司；L-半胱氨酸：北京索莱宝科技有限公司；愈创木酚：国药集团化学试剂有限公司；香草醛：天津市百世化工有限公司。

1.3 主要仪器

低速离心机 上海安亭科学仪器厂；紫外可见分光光度计 广州亿鑫生物科技有限公司；打浆机 九阳股份有限公司；电热恒温干燥箱 山东省龙口市电炉制造厂；粉碎机 上海嘉定粮油仪器有限公司；标准检验筛 浙江省上虞县纱筛厂；数显恒温水浴锅 常州智博瑞仪器制造有限公司；电子天平 上海上平仪器有限公司。

1.4 方法

1.4.1 原料处理

本实验选择无腐烂、肉质肥厚的新鲜生姜作为实验原料，将新鲜生姜用清水洗净，去掉污泥，切成约3～4 mm的姜丝，注意切丝时粗细要均匀。

1.4.2 生姜的护色

采用不同的护色条件，以不同处理方式对姜丝进行处理后，用原料姜2～3倍量的护色液对姜丝进行护色处理，浸入不同化学抑制剂溶液中浸泡，对姜丝进行护色处理，取出后用流动水冲洗，沥干姜丝表面水分。护色剂的浓度为护色剂的质量与水体积的百分比(W/V)。本实验通过对比选取几种具有代表性的不同最佳无硫护色方法对姜丝进行护色处理(见表1)，并测定褐色度，确定最佳护色方法。

表1 不同最佳护色方法Table 1 Different optimal color protection methods

1.4.3 生姜的干燥

将护色处理好的姜丝放入热风烘干机中采用不同的干燥温度对姜丝进行干燥处理，使姜丝水分含量控制在8%以下，将干燥后的姜丝放在干燥器中保存备用。

新鲜生姜丝经测定水分含量为91.46%，取500 g新鲜姜丝在50，55，60，65，70 ℃下进行烘干，烘干至易折断后，以每0.5 h为单位测定1次质量，烘至含水量为8%以下，记录下烘干时间，然后通过直接干燥法[17]进一步准确测定其水分含量，计算得率，多次测定，确定烘干温度、时间，分别测定其复水比、容重、姜辣素含量，并通过感官评价确定最佳热风干燥工艺。

1.5 姜丝品质指标测定

1.5.1 褐色度测定

实验参考文献[18，19]的方法稍作改动进行，取待测样品10 g研磨成匀浆，按1∶10加0～4 ℃蒸馏水，低温(0～4 ℃)下均浆2 min后过滤，3500 r/min离心5 min，以蒸馏水作空白样，在420 nm处测定上清液的吸光值，结果以A420表示。数值越小，褐变度越低。

1.5.2 复水比测定

复水性大小取决于干燥过程对物料的细胞和结构的损伤程度，除去物料本身的性质，原料的干燥方式及干燥参数对复水性的影响也很大。复水比越大，表示复原效果越好，干燥过程对物料细胞结构的损伤越小，证明此干制品越好。复水比是评价干制品品质的重要指标。

参考王强伟的方法，精密称取一定量样品，于50 ℃恒温水中浸泡12 h，取出后沥干，擦拭干表面水分，精密称定，多次实验取平均值，姜丝复水性用复水比表示：

1.5.3 容重测定

容重指单位体积的物料质量。将干制姜丝粉碎后过80目筛，将样品慢慢倒入小量筒中，加到1 mL体积时，称得样品重量，得容重，测定3次。

1.5.4 姜辣素测定

1.5.4.1 香草醛标准曲线的绘制

精确称取香草醛标准品，用无水乙醇溶解、稀释、定容得浓度为2，4，6，8，10，12 μg/mL的标准溶液，以无水乙醇作空白，在280 nm处测定其吸光度值A。以香草醛质量浓度为横坐标，吸光度值为纵坐标绘制标准曲线，求得回归方程为y=0.0746x-0.0004，R2=0.9996。式中：x为标准溶液香草醛的浓度(μg/mL)，y为香草醛在280 nm波长处测定的吸光值。根据香草醛标准曲线可计算出样品溶液中的姜辣素含量。香草醛标准曲线见图1。

图1 香草醛标准曲线Fig.1 Standard curve of vanillin

1.5.4.2 姜丝中姜辣素含量的测定

本实验参考朱恩俊[20]的方法并稍作改动，采用紫外分光光度法测定姜丝中的姜辣素含量。将姜丝粉碎过80目筛，精确称取生姜粉0.5 g，用无水乙醇定容至100 mL，摇匀后准确称重；60 ℃水浴30 min，冷却至室温后，用无水乙醇补足失重后摇匀，过滤收集续滤液，得样品提取液。精确吸取样品提取液4 mL，于25 mL容量瓶中，无水乙醇定容、摇匀，制得样品供试液，在280 nm处以无水乙醇作空白，测定得吸光度值A。

样品中的姜辣素类化合物含量：

式中：C为将测定的吸光值A代入回归方程中求出的香草醛浓度，μg/mL；2.001为将香草醛换算成姜辣素的换算系数；V1为样品供试液的总体积，mL；V0为样品提取液的总体积，mL；V2为制备供试液时吸取的样品提取液的体积，mL；W为样品重，g。

1.5.5 感官指标制定

以色泽、气味、滋味等为指标，参照NYT 1073—2006《脱水姜片和姜粉》中姜片评审方法对不同温度下的干制姜丝进行评价，评分项目以及评分标准见表2。由10位提前经过培训的食品专业学生组成感官评定小组，依据表2对姜丝及冲水样液进行感官评定，取平均值得感官评分。

表2 姜丝品质感官评分标准Table 2 Sensory evaluation standard of ginger silk quality

续 表

1.6 数据处理

由于本实验选择复水比、姜辣素含量、感官评价等作为影响指标，属于多指标优化实验设计，对实验数据从多方面考虑分析，因此选择综合评分法中的排队评分法[21]来解决多指标优化的问题。实验数据采用Excel 2010、SPSS 16.0数据处理软件对所得数据进行绘图处理和比较分析(P<0.05为显著性差异)。

2 结果与分析

2.1 不同护色方法对姜丝褐变程度的影响

图2 不同护色方法姜丝的褐变程度Fig.2 Browning degree of ginger silk by different colorprotection methods

注：不同字母代表不同浓度之间存在显著性差异(P<0.05)。

由图2可知，1～6组姜丝褐变均随时间加长而不同程度地加重，72 h内呈现不同程度的褐变，吸光度值越大，褐变越严重。1～5处理组在刚处理后褐变程度与对照组相差较大，可能是由于烫漂处理以及 EDTA二钠、柠檬酸等与多种金属离子络合抑制姜丝褐变起到多重护色效果。其中1，4，5组吸光度值较低，说明褐变程度低，但4，5组护色剂添加量高，成本为其他护色剂成本的2～3倍，操作过程中难溶解，而随时间加长，1组褐变程度相对较小，可能是由于L-半胱氨酸对生姜中的多酚氧化酶的抑制效果较好。所以选择1组进行姜丝护色，即0.3%VC、0.5%柠檬酸、0.4% L-半胱氨酸护色5 min。

2.2 达到安全含水量的干燥条件

表3 达到安全含水量的干燥指标Table 3 Drying indexes of reaching safe moisture content

由表3可知，姜丝分别在50 ℃ 8.5 h，55 ℃ 7.5 h，60 ℃ 7.0 h，65 ℃ 6.5 h，70 ℃ 5.0 h条件下达到安全含水量8%以下要求，后续对这些条件下的姜丝进行多指标测定，选择合适的烘干条件。

2.3 不同干燥温度下姜丝的指标

2.3.1 干燥温度对姜丝复水比的影响

图3 不同干燥温度下姜丝的复水比Fig.3 Rehydration ratio of ginger silk at different drying temperatures

注：不同字母代表不同浓度之间存在显著性差异(P<0.05)。

由图3可知，随着温度的升高，姜丝的复水比呈现先升高后下降的趋势，当温度达到55 ℃时，姜丝的复水比达到最大，为8.12。低温和高温姜丝的复水比都较低，可能是由于低温干燥时间过长和高温温度过高，使其干燥过程对物料表面的细胞和结构造成的破坏程度都较高，细胞组织脱水干缩通道破坏，内部水分不能更好地脱除，增加了干燥后物料的复水难度[22]，使物料复原效果变差，复水比变低，因此从复水效果看，选用55 ℃烘干条件较好。

2.3.2 干燥温度对姜丝容重的影响

图4 不同干燥温度下姜粉的容重Fig.4 Bulk density of ginger powder at different drying temperatures

注：不同字母代表不同浓度之间存在显著性差异(P<0.05)。

由图4可知，过80目筛的姜粉的容重在温度为55 ℃时最小，为0.209 g/mL；当温度为65 ℃时，姜粉的容重最大，为0.264 g/mL。可能是由于不同干燥温度条件下的姜丝，干燥一定的时间后水分含量不同，水分吸附在纤维内部，水分含量高，其容重也较高。在50，55，70 ℃时姜粉容重无显著性差异(P>0.05)，由于70 ℃后持续高温或50 ℃长时间低温干燥都会使水分含量降低，容重减少，但高温或低温长时间干燥都会造成姜丝感官品质和其他品质的下降。容重越小，越干燥，越易保藏，所以从容重方面看，在50～70 ℃条件下，55 ℃最好。

2.3.3 干燥温度对姜丝姜辣素含量的影响

图5 不同干燥温度下姜丝的姜辣素含量Fig.5 Content of gingerols in ginger silk at different drying temperatures

注：不同字母代表不同浓度之间存在显著性差异(P<0.05)。

由图5可知，姜辣素含量随温度升高呈先升后降的趋势，且各组间姜辣素含量具有显著性差异(P<0.05)。60 ℃之前在不同干燥温度下，随温度降低，姜辣素含量降低，可能是由于干燥时间的加长，姜辣素含量下降。在60 ℃时姜辣素含量最高，其吸光度值为0.660，计算得姜丝中的姜辣素含量为2.214%。超过60 ℃后，由于温度过高，C4和C5的羟基一起脱水形成姜烯酚间的碳碳键断裂形成姜酮和相应的醛，导致姜辣素因降解而含量下降，所以从保持姜辣素含量方面宜选择60 ℃进行烘干。

2.3.4 干燥温度对姜丝感官评价的影响

采用表2的感官评分方法，对不同温度烘干条件下的姜丝及冲泡样液进行色、香、味的评价，结果见图6。

图6 不同干燥温度下姜丝的感官评分Fig.6 Sensory evaluation of ginger silk at different drying temperatures

注：不同字母代表不同浓度之间存在显著性差异(P<0.05)。

由图6可知，随着温度升高，色泽、滋味、形态、总体评分均呈现先升高后降低的趋势，气味评分随温度升高而缓慢升高。在温度65 ℃干燥条件下，感官评价的总分最高，为79.14分，与其他温度下的感官评价总分存在显著性差异(P<0.05)，其中65 ℃时其色泽、形态评分也最高，分别为22.57，11.14分，而滋味评分在55 ℃时最高，为23.86分。总体来看，65 ℃干燥条件下姜丝感官评价较好。

2.3.5 干燥温度对姜丝最终评分的影响

由于本实验选择姜辣素含量、感官性能、复水比及容重作为影响指标，属于多指标优化实验，故对实验结果的分析应从各方面考虑，综合决定影响因素。本文选择“综合评分法”中的“排队评分法”来解决多指标问题。在实验结果中，对于姜辣素含量指标，第3号实验为2.214%，排在第一名，给10分；第5号实验为1.768%，排在最后，给1分。对其他号实验各指标值的得分，视其与该指标优秀值的差异按比例打分，具体计算方法见下式。其他3个指标都按相同方法评分，然后对每号实验的所有指标的分数相加即得综合评分。

式中：DFij为第i号实验的第j个指标值的得分(i=1，2，…5；j=1，2，3，4)，λ为比例系数，yyj、ycj分别为第j个指标中的最优值及最差值，yij为第j个指标中的最优值以及最差值以外的其他值。

图7 不同干燥温度下姜丝最终评分Fig.7 Final score of ginger silk at different drying temperatures

注：不同字母代表不同浓度之间存在显著性差异(P<0.05)。

由图7可知，由于本实验选用多指标作为考察因素，综合复水比、容重、姜辣素含量和感官评价分数多项指标考虑，综合兼顾各个因素，使用排队评分法总分共计40分。其综合得分随温度升高先增加再降低，最终得到最佳热风干燥的工艺条件为55 ℃、7.5 h，排在第一名，得分为32.52分。此时，姜丝色泽较好，感官评分为75.43分，复水比为8.12，容重为0.209 g/mL，姜辣素含量为2.000%。

3 结论

鲜姜丝采用0.3% VC、0.5%柠檬酸、0.4% L-半胱氨酸无硫复合护色剂护色后进行55 ℃、7.5 h热风烘干技术的品质最好，此时姜丝色泽均匀，呈淡黄色，姜辣素含量为2.000%。