大蒜（Allium sativum）是百合科葱属多年生草本植物，具有强烈的辛辣刺激味，被广泛应用于调味品、香料和中药成分。大蒜富含碳水化合物、有机硫化物、蛋白质、膳食纤维、微生物、矿物质及维生素等营养成分，具有抗氧化、抑菌、降血脂、免疫调节、防治心脑血管疾病、抗癌等多种功效作用，应用前景十分广阔。据联合国粮食及农业组织数据统计，我国大蒜产业规模逐年扩增，2024年大蒜种植面积和总产量分别高达83.48万 hm2和2 068.80万 t，占全球大蒜种植面积和产量的49.40%和72.15%，在国际市场上占据重要地位。但大蒜含水量高达70%左右，贮藏期间易发生霉变发芽、风味散失等问题，是限制大蒜产业发展的瓶颈之一。脱水大蒜作为大蒜加工主要产品之一，实现了延长货架期、增加产品附加值的目的，市场规模呈现稳步扩张的态势。
干燥作为大蒜最普遍的加工方法之一，对产品的色泽、营养及风味具有很大影响。目前常用的干燥方法有热风干燥（HAD）、热泵干燥（HPD）、真空冷冻干燥（VFD）、联合干燥等。HAD是一种最常用的干燥方法，以热空气为传热介质，具有工艺简单、生产效率高、成本较低等优势，但其干燥时间普遍较长。HPD是利用热泵从低温热源吸收热量的原理，具有高效节能、干燥温度低的优势，适用于干燥热敏性物料，但干燥后期存在难以去除物料中结合水的缺点。VFD是在负压状态下通过升华除去物料中水分，能够极好地保持物料的色泽、形态、风味等品质，但其干燥能耗高、时间长等操作成本限制了其应用。联合干燥是将两种或两种以上的干燥方式进行结合，达到缩短干燥时间、提升干燥速率、降低干燥成分等目的，例如目前应用于香椿、葱等热敏性物料干燥加工的远红外-热泵联合干燥（FI-HPD）。
营养和风味是决定脱水大蒜可接受性的重要品质属性，但大蒜的特征风味化合物为含硫化合物，其转化形成途径主要是酶促形成路径，在干燥过程中因复杂的物理、化学变化导致其挥发或者降解，严重影响脱水大蒜品质。大蒜表皮有致密蜡质层，整蒜干燥效率特别低。目前大蒜干燥以切片干燥为主，该过程面临两大技术难点，一是大蒜中多糖含量约占干质量的70%，切面在干燥过程中易缩水硬化，阻碍了水分蒸发，导致干燥时间延长；二是大蒜中含硫化合物、多酚、多糖等成分属于热敏性物质，在干燥过程中易发生热降解和非酶褐变，导致大蒜片表面颜色发黄、变褐。为了提高脱水大蒜品质、缩短干燥时间和降低能耗，开展不同干燥方式对大蒜营养和风味的系统对比研究至关重要。
河南省农业科学院农产品加工研究中心的蒋鹏飞、王赵改*和河南省商业科学研究所有限责任公司的高海东等人采用VFD、HAD、HPD和FI-HPD 4种干燥技术对大蒜进行干燥处理，测定干燥大蒜的理化品质和抗氧化活性，并采用顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱（HS-SPME-GC-MS）测定挥发性化合物，结合偏最小二乘化学计量学方法分析样品挥发性化合物的差异和联系，旨在对不同干燥方式制备的大蒜产品品质进行全面对比分析，筛选大蒜干制品适宜的干燥方式，以期为大蒜干燥加工以及大蒜干制品的应用提供理论依据和技术参考。
1 不同干燥方式对大蒜理化品质的影响
1.1 水分比和干燥速率
不同干燥方式大蒜干燥特性如图1所示，VFD干燥时间较长，而且采用自动升华干燥和解析干燥程序，因此本研究只分析HAD、HPD、FI-HPD 3种机械热干燥的干燥特性。如图1A所示，不同干燥方式所需干燥时间不同，HAD、HPD、FI-HPD组所需干燥时间分别为15、11、9 h，其中FI-HPD组干燥时间分别比HAD组和HPD组缩短了40.00%和18.18%，可能是因为远红外辐射直接作用于大蒜片内部，使其内外同时升温，加速内部水分子向外迁移，同时热泵提供的热风不断带走大蒜片表面水分，从而加快干燥速率，显著缩短干燥时间。随着干燥时间的延长，不同干燥方式大蒜的水分比呈现先急剧下降（0～6 h）后逐渐变缓（6 h后）的趋势，可能是因为干燥前期主要为自由水，而后期主要是半结合水和结合水。如图1B所示，3种干燥方式均呈降速干燥趋势，这是由于大蒜的干燥速率取决于大蒜内部的水分组成以及大蒜内外水分的蒸发和扩散速率。干燥前期，大蒜的干燥速率下降较快，这是因为大蒜初始的含水率较高（65%左右），同时大部分水分为自由水，极易脱除。干燥后期，干燥进程均趋于缓慢，主要是因为由于物料中的半结合水和结合水不易被脱除，导致干燥过程变得缓慢。
1.2 色差
如表2所示，不同干燥方式大蒜的L*、a*、b*和Wh值具有显著性差异，其中VFD组大蒜的L*、a*和Wh值显著高于新鲜大蒜（P＜0.05），表明冷冻干燥提高了大蒜的亮度、红值和白度；FI-HPD组大蒜的L*、a*和b*值均显著高于新鲜大蒜（P＜0.05），而Wh值无显著性差异；HAD和HPD组大蒜的Wh值均显著低于新鲜大蒜（P＜0.05），可能是因为干燥时间较长，大蒜表面与氧气长时间接触，极易发生氧化褐变反应，导致大蒜表面颜色偏黄。如图2所示，VFD组大蒜样品最白，这与其L*（85.68）和Wh（82.77）值最高有关，可能因为VFD过程中的真空环境和低温显著降低了相关酶的活性，极大程度地减少了氧化褐变反应。氧气和高温均被认为是色素褐变的主要原因之一，HAD、HPD和FI-HPD干燥温度一致，但因为干燥时间不同，所以FI-HPD组大蒜样品黄色最浅。
1.3 复水比
如图3所示，不同干燥方式大蒜的复水比具有显著性差异（P＜0.05），其中VFD组大蒜复水比（2.86）显著高于其余3组，可能是由于不同干燥机制导致内部结构及内部成分相互作用发生变化，进而导致吸水能力产生差异。VFD组大蒜中水分直接从固态转化为气态水蒸气，最大程度保持大蒜组织结构，有利于水分吸收和恢复原有组织结构；而HAD、HPD和FI-HPD 3种干燥方式复水比较为接近，分别为2.51、2.60、2.65，可能是因为长时间加热干燥不仅使大蒜片切面发生不同程度的皱缩，而且加热导致内部和表面结构受到破坏以及吸水性成分变性，最终影响大蒜片的复水能力。
1.4 营养成分
大蒜富含多种营养成分，其中还原糖和游离氨基酸是构成其滋味的主要营养物质，TS和总酚是大蒜中重要的活性营养成分，尤其是TS极易分解形成具有辛辣气味的含硫挥发性化合物，如二烯丙基硫醚、二烯丙基二硫醚、二烯丙基三硫醚、阿霍烯等。上述物质的含量受温度、氧气等因素的影响而发生变化，因此选择合适的干燥工艺将极大程度提高脱水大蒜制品的产品品质。如图4所示，与新鲜大蒜相比，不同干燥工艺均使大蒜中还原糖、游离氨基酸、TS和总酚含量下降，其中VFD组大蒜各项营养成分含量均最高，依次为（23.25±0.65）、（25.73±0.22）、（22.92±0.43）、（7.29±0.07）mg/g，这可能是因为VFD是在低温和真空条件下进行，降低了各种酶的活性，有效减缓了各种氧化反应的反应速率，可以最大程度保留大蒜中的各种活性成分。HAD、HPD和FI-HPD 3种干燥方式大蒜中的还原糖和TS含量无显著性差异，游离氨基酸和总酚含量依次为FI-HPD＞HAD＞HPD。FI-HPD和VFD组大蒜中总酚含量无显著性差异。该研究结果与郭小宁等的研究结果一致，热风-变温压差膨化干燥和真空冷冻干燥制备的超微蒜粉总酚含量无显著差异。
2 不同干燥方式对大蒜抗氧化活性的影响
由于抗氧化作用机理比较复杂，所以植物的抗氧化活性不能只用一种方法进行评价。本研究采用2种作用机理不同的抗氧化活性方法对大蒜进行综合评价，结果如图5所示。经干燥处理后，除了VFD组大蒜的DPPH自由基清除能力高于新鲜大蒜外，其余组大蒜的抗氧化能力均有不同程度下降。DPPH自由基清除能力和总还原能力依次为VFD＞FI-HPD＞HPD＞HAD，其中VFD组大蒜抗氧化能力最强。FI-HPD、HPD和HAD 3组在总还原能力方面无显著性差异，但FI-HPD清除DPPH自由基能力显著高于HAD和HPD组，这可能是因为三者虽然干燥温度一致，但干燥机理和干燥时间不同，导致大蒜中TS、总酚等抗氧化物质氧化降解损失程度不同。
3 不同干燥方式对大蒜挥发性成分的影响
为研究不同干燥方式大蒜的挥发性成分变化规律及香气特征，利用HS-SPME-GC-MS对5个样品的挥发性化合物种类及含量进行分析鉴定，结果见图6和表3。本研究共检测到80种挥发性化合物，包含含硫类31种、醇类12种、酯类7种、醛类10种、酮类4种、烃类10种、其他类6种。由图6可知，新鲜大蒜、VFD、HAD、HPD、FI-HPD样品中检测到的挥发性化合物种类分别为37、35、65、66、70种；含量分别为259.352、53.457、27.985、28.244、36.080 μg/g。新鲜大蒜和VFD组大蒜总挥发性化合物含量最高，可能是因为加热不仅提高了分子对外扩散速率，而且降低了大蒜中关键酶活性，从而加速了挥发性成分的挥发、氧化降解及损失。新鲜大蒜中主要为含硫化合物，干燥大蒜中含硫化合物明显降低，还检测到醇类、醛类等物质，可能是干燥过程中发生了复杂的物理、化学变化所导致，如部分物质在干燥过程中随着水分的蒸发发生损失以及氨基酸分解、美拉德反应、不同分子间的相互作用、大分子的降解等。
含硫化合物是大蒜特征香气的主要贡献物质，香气阈值低且热不稳定，在干燥过程中极易挥发或转化。新鲜大蒜中含硫化合物总含量为257.642 μg/g，占比99.34%；其次是VFD组大蒜含硫化合物总含量为46.246 μg/g，占比86.51%；然后是FI-HPD组大蒜含硫化合物总含量为28.527 μg/g，占比79.07%，最后是HPD组和HAD组大蒜含硫化合物总含量分别为18.515 μg/g和16.307 μg/g，占比分别为65.55%和58.27%。含硫类化合物为大蒜提供了刺激性气味和辛辣味，其中二烯丙基二硫醚、二烯丙基三硫醚、(Z)-1-烯丙基-2-(丙烯基)二硫醚、(Z)-1-烯丙基-3-(丙烯基)三硫醚、甲基-2-丙烯基二硫醚、3-乙烯基-4H-1,2-二噻烯6种物质对新鲜大蒜的风味贡献最大。经过干燥处理后，含硫化合物损失严重，尤其是FI-HPD、HPD和HAD组大蒜样品。据前期研究表明，大蒜含硫特征风味形成途径是大蒜中的含硫物质在蒜氨酸酶作用下，经过酶促、聚合等系列反应生成TS类（主要是大蒜素）。大蒜素极不稳定，化学性质活泼，在常温条件下即可快速分解生成数十种挥发性含硫化合物。但温度对大蒜中风味前体物质或关键酶影响较大，尤其在高温加热条件下破坏严重，进而导致大蒜含硫挥发性物质损失，这与本研究结果一致。
醇类和酯类物质一般在整体风味中起辅助作用，为食品提供果香、甜香和油脂香。本研究共检测到12种醇类物质，HAD、HPD、FI-HPD 3组大蒜样品中均检测到，含量分别为5.553、4.264、2.762 μg/g，其中含量较高的挥发性物质为正己醇、顺-4-庚烯醇、[R-(R*,R*)]-2,3-丁二醇，该类物质呈现青草香、甜香。新鲜大蒜和VFD组大蒜样品中醇类物质含量较低，可能是因为高温使脂肪酸等成分发生降解生成新的醇类物质。新鲜大蒜、VFD、HAD、HPD、FI-HPD样品中检测到酯类物质含量分别为0.841、1.864、1.669、1.057、0.392 μg/g，VFD组和HAD组大蒜样品中酯类物质含量较高，而FI-HPD组大蒜样品较低。
醛类物质主要来源于氨基酸以及脂肪酸代谢，酮类物质一般由不饱和脂肪酸氧化或羰氨反应产生，具有青香和果香。新鲜大蒜中均未检出醛类和酮类物质，VFD组大蒜样品中醛类和酮类含量均最低，表明适当加热能够促进醛类和酮类物质的形成。VFD、HAD、HPD、FI-HPD大蒜样品中均含有3种醛类物质和1种酮类物质，其中己醛呈现青草和脂肪香，壬醛呈现油脂和甜橙香味，癸醛呈现甜橙和橘子香，己醛是亚油酸在过氧化氢裂解酶体系中过氧化的常见二次产物；3-羟基-2-丁酮呈现强烈的脂肪和牛乳香气，约占总醛类物质的55%以上。
烃类化合物和其他化合物在干燥过程中也发生了明显变化，烃类化合物主要由脂肪酸中烷氧自由基裂解产生，但这类化合物往往阈值较高，对样品风味贡献不大。VFD组大蒜样品烃类物质含量最高（4.534 μg/g），其余4组样品无显著性差异。其他类物质仅在HAD、HPD、FI-HPD 3组大蒜样品中检出，含量依次为1.190、0.758、0.792 μg/g。
综上HS-SPME-GC-MS检测结果表明，与新鲜样品相比，VFD组大蒜样品能够更好地保留大蒜含硫特征风味化合物。而HAD、HPD、FI-HPD大蒜样品中检测到了更多的醇类、醛类、酮类、其他类等物质，上述物质是大蒜高温处理后形成的风味化合物，赋予了样品果香、青香以及奶香等风味；其中FI-HPD组由于干燥效率高而含硫类化合物损失较少且生成了其他化合物，检测到的挥发性化合物种类最多。
4 ROAV分析及关键香气化合物
挥发性化合物贡献大小不仅取决于其含量，还与挥发性化合物气味阈值有关。ROAV是评价各化合物对样品总体风味的贡献，ROAV越大的组分对样品总体风味的贡献也越大，ROAV≥1的组分为样品的关键风味化合物，0.1≤ROAV＜1的组分为修饰风味化合物，ROAV＜0.1的组分为潜在风味化合物。为了获得关于不同香气物质对大蒜样品整体香气的贡献信息，查阅到了38种挥发性物质的香气阈值，ROAV结果如表3所示。新鲜大蒜、VFD、HAD、HPD、FI-HPD大蒜样品中的关键风味化合物、修饰风味化合物和潜在风味化合物数量和贡献度各不相同。5个大蒜样品中的关键风味化合物分别为4、6、6、6、4种，修饰风味化合物分别为3、8、10、10、10种，潜在风味化合物分别为8、7、19、20、25种。5种大蒜样品中ROAV较高的均为二烯丙基硫醚、甲基-2-丙烯基二硫醚、二甲基三硫醚、二烯丙基二硫醚，主要贡献生蒜味和辛辣刺激味。VFD组大蒜样品中关键风味化合物还包含桉叶油醇（薄荷和药草味）、己醛（青草和脂肪香）、壬醛（油脂和甜橙香），而HAD组和HPD组大蒜样品中关键风味化合物还包含己醛（青草和脂肪香）、壬醛（油脂和甜橙香）、3-乙基-2,5-二甲基-吡嗪（强烈坚果香）。
5 差异挥发性有机物分析
正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）作为一种有监督的判别分析统计方法，通过去除与Y不相关的矩阵X的变化筛选出样本的特征变量，建立判别模型，解释观测值并进行相应变量的预测。本研究中主要用于不同干燥工艺大蒜样品中关键风味物质的筛选与鉴别。以HSSPME-GC-MS检测到的80种挥发性物质作为因变量，新鲜大蒜和不同干燥工艺制备大蒜作为自变量，通过OPLS-DA结果，由图7A可知，新鲜大蒜和干燥大蒜位于Y轴两侧，而且不同干燥工艺制备的大蒜样品也得到了有效区分。OPLS-DA中自变量拟合指数（R2x）为0.991，因变量拟合指数（R2y）为0.927，模型预测指数（Q2）为0.854。R2和Q2均大于0.5，表明模型拟合结果可接受，越接近于1表明拟合性越好。经过200次置换检验，如图7B所示，Q2回归线与纵轴交点小于0，模型不存在过拟合，模型验证有效，表明该结果可用于不同干燥方式大蒜的风味特征。
变量投影重要性（VIP）反映了每个变量的贡献度，筛选VIP＞1的挥发性化合物作为关键的风味化合物，如图7C所示。本研究共筛选出17种VIP＞1的物质，包含11种含硫化合物、2种醇类、2种酯类、1种烃类、1种其他类挥发性化合物。VIP值排名前10的挥发性化合物包括二烯丙基二硫醚、3-乙烯基-4H-1,2-二噻烯、(Z)-1-烯丙基-2-(丙烯基)二硫醚、(Z)-1-烯丙基-3-(丙烯基)三硫醚、二烯丙基三硫醚、(E)-1-烯丙基-2-(丙烯基)二硫醚、正己醇、己酸甲酯、甲基烯丙基三硫醚、甲基-2-丙烯基二硫醚。
结论
不同干燥工艺对大蒜的物理特性（水分比、干燥速率、色泽、复水比）、活性成分（游离氨基酸、还原糖、总酚、TS）、抗氧化活性（DPPH自由基清除能力和总还原力）及挥发性成分均具有显著影响。VFD通过在负压状态下升华除去物料中的水分，整个干燥过程均在低温下进行，该组大蒜的颜色最白，有着较好的复水性，在保留整体活性成分、抗氧化能力及含硫特征挥发性化合物方面均具有显著优势，但其干燥时间太长。HAD、HPD和FI-HPD作为3种热干燥加工方式，FI-HPD通过内外同时加热，加速内部水分子向外迁移，显著缩短干燥时间，该组大蒜干燥效率高，颜色保持最好，复水比较高，游离氨基酸和总酚含量显著高于其他两组。采用HS-SPME-GC-MS共鉴定出80种挥发性化合物，包含含硫类31种、醇类12种、酯类7种、醛类10种、酮类4种、烃类10种、其他类6种。VFD组大蒜的挥发性化合物含量最高（53.457 μg/g），且能够更好地保留大蒜的含硫特征风味化合物；而HAD、HPD、FI-HPD组大蒜中检测到了更多的醇类、醛类、酮类、其他类等物质，其中FI-HPD组大蒜的挥发性化合物种类最多（70种）。通过ROAV方法确定了二烯丙基硫醚、甲基-2-丙烯基二硫醚、二甲基三硫醚、二烯丙基二硫醚、己醛、壬醛等为大蒜样品中关键香气化合物。OPLS-DA结果表明，不同干燥方式的样品和新鲜样品有明显的分离，彼此之间也有明显的区别，并筛选出17种VIP＞1的标志挥发性化合物。
综上，VFD组大蒜在色泽保持、营养成分、抗氧化活性及风味物质等方面的表现均优于其他方法，但其生产成本较高，且难以实现连续化大批量处理物料，后续可以开发基于真空、低温的其他干燥方式；FI-HPD能够大批量处理物料，干燥效率显著提升，整体品质略低于VFD组大蒜，后续可通过改变预处理条件和干燥条件进一步提高干燥大蒜产品品质，显著节约生产成本；HPD和HAD作为最传统的热加工干燥方式，在干燥过程中大蒜品质降解损失严重。因此，考虑实际应用FI-HPD更适用于大蒜工业化节能干燥。本研究为大蒜干燥技术的选择和工业化应用提供了理论依据，也利于脱水大蒜精深加工及风味产品开发。
作者简介
通信作者：
王赵改，女，中共党员，博士，研究员，河南省农业科学院农产品加工研究中心副主任，美国路易斯安那州立大学访问学者。主要从事香辛植物的贮藏加工与风味物质提取利用等研发工作。先后主持国家自然科学基金、科技部国际援外项目、中国工程院项目、中原科技创新领军人才、河南省重点研发专项等省部级以上项目44 项，主编出版著作4 部，发表论文88 篇（SCI/EI收录34 篇），发表论文80余篇，授权国家发明专利18 项（产业化6 项），获河南省科技进步二等奖2 项，全国农产品加工十大科技创新推广成果奖1 项，河南省农业科研系统一等奖1 项。荣获“中原科技创新领军人才”、“河南省政府特殊津贴专家”、“河南省学术技术带头人”等省级荣誉称号7 个。任省级工程研究中心主任及科技部特色农业星创天地平台负责人，兼任椿树国家创新联盟常务副理事长、河南省草莓协会副理事长、河南省食品科学技术学会理事、河南省农产品加工与贮藏工程学会理事、河南省农学会理事。
引文格式：
蒋鹏飞, 高海东, 肖作兵, 等. 不同干燥方式对大蒜理化品质、抗氧化活性及挥发性成分的影响[J]. 食品科学, 2026, 47(3): 257-267. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250820-152.
JIANG Pengfei, GAO Haidong, XIAO Zuobing, et al. Effects of different drying methods on physicochemical properties, antioxidant activity, and volatile components of garlic[J]. Food Science, 2026, 47(3): 257-267. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250820-152.
实习编辑：王雨婷；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网
为系统提升我国食品营养与安全的科技创新策源能力，加速科技成果向现实生产力转化，推动食品产业向绿色化、智能化、高端化转型升级，由北京食品科学研究院、中国食品杂志社《食品科学》杂志（EI收录）、中国食品杂志社《Food Science and Human Wellness》杂志（SCI收录）、中国食品杂志社《Journal of Future Foods》杂志（ESCI收录）主办，合肥工业大学、安徽省食品行业协会、安徽大学、合肥大学、合肥师范学院、北京工商大学、中国科技大学附属第一医院临床营养科、安徽粮食工程职业学院、皖西学院、滁州学院、蚌埠学院共同主办的“ 第六届食品科学与人类健康国际研讨会 ”，将于 2026年8月15-16日（8月14日全天报到） 在 中国 安徽 合肥 召开。
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