紅棗脆片加工技術(shù)研究現(xiàn)狀及展望

劉戰(zhàn)霞，賈文婷，楊慧，李斌斌，金新文，吳洪斌*

新疆農(nóng)墾科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所 新疆農(nóng)墾科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工重點實驗室（石河子 832000）

棗（Zizyphus jujubaMill）富含多種營養(yǎng)素，是我國食藥同源的特色資源[1-2]。研究表明，棗具有多種生物活性，包括抗氧化活性、抗炎特性、保肝特性和抗癌特性[3-4]。棗脆片作為休閑食品，因其酥脆、濃郁的口感且營養(yǎng)豐富而受到消費(fèi)者的喜愛[5-6]，它保持了原有紅棗的營養(yǎng)風(fēng)味，且使一些營養(yǎng)和功能組分更利于消化吸收，是一種營養(yǎng)健康的深加工產(chǎn)品[7]。與整棗相比，棗片加工的品種限制較少，可以將當(dāng)?shù)氐钠茡p棗和小棗加工成棗片，以實現(xiàn)最大的經(jīng)濟(jì)效益[8]。

文章結(jié)合前人研究成果，綜述了紅棗脆片的制備技術(shù)及脆片特性研究現(xiàn)狀，分析國內(nèi)外紅棗脆片加工產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及存在問題，并對紅棗脆片的研究重點及發(fā)展趨勢進(jìn)行展望，旨在為我國棗脆片產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)升級及創(chuàng)新發(fā)展提供理論參考。

1 棗脆片的干燥技術(shù)研究現(xiàn)狀

目前除直接晾曬外，工業(yè)上主要利用熱風(fēng)干燥、真空冷凍干燥、壓差閃蒸干燥、紅外干燥、脈動式氣體射流沖擊干燥和熱泵干燥的手段制備紅棗脆片。

1.1 熱風(fēng)干燥

由于成本低、操作簡單且不受氣候影響，熱風(fēng)干燥是紅棗脆片的最常用方法。然而，熱風(fēng)干燥的主要缺點是干燥時間長，最終導(dǎo)致產(chǎn)品感官特性的改變以及營養(yǎng)價值的損失[9]，因此，需要掌握干燥過程中各品質(zhì)指標(biāo)的動態(tài)變化，優(yōu)化熱風(fēng)干燥的工藝條件（溫度、風(fēng)速），進(jìn)而提升棗片干制品的品質(zhì)。李瓊等[11]以新鮮駿棗為原料，研究了不同干制溫度條件下棗片的干燥特性，選取了5種常用薄層干燥數(shù)學(xué)型，建立了棗片熱風(fēng)干燥數(shù)學(xué)模型；Elmas等[10]研究了紅棗切片熱風(fēng)干燥特性，在三種不同溫度（60，70和80 ℃）和三種不同風(fēng)速（0.5，1.0和1.5 m·s-1）下進(jìn)行干燥試驗，并通過數(shù)據(jù)分析評價得到最合適的數(shù)學(xué)模型，研究結(jié)果表明，不同風(fēng)溫、風(fēng)速下，風(fēng)溫越高或者風(fēng)速越高，干燥周期越短，與紅棗整果熱風(fēng)干燥的研究相比，棗片具有更高的有效擴(kuò)散系數(shù)和更低的活化能。對于非熱敏性或含糖分較低的果蔬原料[12-13]，用該法能取得較好的效果，近年來被廣泛應(yīng)用。

1.2 真空冷凍干燥

真空冷凍干燥技術(shù)是將物料在冰點以下冷凍，在低溫低壓條件下，水升華后使物料低溫脫水，此干燥技術(shù)能夠較好地保持物料色澤、風(fēng)味、質(zhì)地和營養(yǎng)價值。張江寧等[14]分別考察不同真空度、干燥溫度、干燥時間對脆度和色差的影響，研究表明真空干燥產(chǎn)品的脆度和色澤直接影響感官評價，得到最佳工藝參數(shù)：真空度0.075 MPa，干燥溫度63 ℃，干燥時間3.6 h。文懷興等[15]以棗片的干燥時間、復(fù)水率和維生素C含量為指標(biāo)，研究了干燥溫度、真空度和物料厚度對紅棗切片干燥特性的影響，研究確定了此干燥技術(shù)紅棗切片較優(yōu)的工藝參數(shù)條件。真空冷凍干燥技術(shù)雖然存在干燥時間長、能耗高的問題，卻是保持食品質(zhì)量的最佳方法，將真空干燥技術(shù)應(yīng)用于紅棗脆片加工中，有效避免干燥物料的氧化、防止物料褐變和營養(yǎng)成分的損失，是目前高品質(zhì)果蔬產(chǎn)品生產(chǎn)的主要方式[16-17]。

1.3 壓差閃蒸干燥

壓差閃蒸干燥技術(shù)又稱變溫壓差膨化干燥技術(shù)，具有新型、節(jié)能、環(huán)保的特點[18]，可以有效地克服油炸果蔬脆片含油量高、風(fēng)味差及難儲藏等問題。其原理是在高溫環(huán)境下加熱使水分升溫氣化，使得物料內(nèi)部形成多孔、疏松的結(jié)構(gòu)。侯皓男等[19]為了探究更好的紅棗脆片干燥技術(shù)，以傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥作為對照，對紅棗片進(jìn)行熱泵干燥、真空冷凍干燥技術(shù)和壓差閃蒸干燥技術(shù)，此干燥方法得到的紅棗片及干燥后紅棗脆片的理化品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)明顯更高。此技術(shù)雖然應(yīng)用于紅棗脆片的干燥研究較少，但被認(rèn)為是較為有前景的干燥方法，且已被證實多種果蔬可應(yīng)用此技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)[20]。Wang等[21]探究了熱風(fēng)、冷凍和壓差膨化三種不同干燥方法對鮮棗脆片品質(zhì)及顯微結(jié)構(gòu)的影響，研究發(fā)現(xiàn)冷凍干燥產(chǎn)品顏色較好，體積變化最小，復(fù)水率最好，壓差膨化干燥產(chǎn)品的質(zhì)量與冷凍干燥產(chǎn)品相當(dāng)，且硬度和顏色適宜。從微觀角度看，壓差膨化的膨化效果最好，呈蜂窩狀，表面多孔，分布均勻，冷凍干燥產(chǎn)品次之。因此，鮮果干燥方法的選擇對成品的品質(zhì)和微觀結(jié)構(gòu)有著重要的影響。高琨[22]研究了壓差閃蒸干燥蘋果脆片褐變機(jī)理，結(jié)果表明壓差閃蒸過程加速了蘋果脆片非酶褐變反應(yīng)。目前，壓差閃蒸干燥這一新型干燥技術(shù)正應(yīng)用于脆片脫水加工過程中，其產(chǎn)品具有良好的酥脆性，因此，壓差閃蒸干燥將是紅棗脆片制備的新發(fā)展方向。

1.4 紅外干燥

紅外干燥技術(shù)作為一種新型的加熱技術(shù)，具有干燥速度快、加熱效率高、加熱均勻、容易實現(xiàn)自動化的優(yōu)點，且裝置簡易、費(fèi)用低、無污染，并且具有殺蟲殺菌滅酶的作用[23]，在食品中的應(yīng)用前景十分廣闊。紅外干燥技術(shù)近年來不斷被研究學(xué)者運(yùn)用到果蔬干燥中，更有學(xué)者將其與其他干燥技術(shù)相結(jié)合用于果蔬加工。車興文等[24]研究了遠(yuǎn)紅外真空干燥冬棗片干燥過程中輻射溫度、相對壓力、切片厚度對其干燥特性及水分有效擴(kuò)散系數(shù)的影響規(guī)律，并建立冬棗片遠(yuǎn)紅外真空干燥的數(shù)學(xué)模型，通過單因素試驗分析冬棗片干制后的品質(zhì)變化，對干燥因素和各指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化并驗證，獲得了最佳干燥工藝；萬江靜[25]探討了不同干燥溫度、片厚和輻射距離對棗片干燥特性的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，輻射溫度、片厚和輻射距離對棗片的紅外干燥時間以及VC含量影響均顯著。短波和中波紅外輻射由于滲透性強(qiáng)，更適合干燥較厚的物料，它不僅可以保持產(chǎn)品質(zhì)量，而且加熱速度快，操作簡單，電效率高。Chen等[26]利用中短波紅外輻射干燥研究了棗片的干燥動力學(xué)及其品質(zhì)評價，并與熱風(fēng)干燥比較研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)中短波紅外輻射干燥具有時間短、效率高、質(zhì)量好的優(yōu)勢，表明中短波紅外干燥是一種更有利于紅棗脆片加工的干燥方法。

1.5 脈動式氣體射流沖擊干燥

脈動式氣體射流沖擊干燥是一種間歇干燥，可以通過改變干燥條件來有效地防止物料過度干燥。研究發(fā)現(xiàn)有多種因素會顯著影響間歇性干燥，例如干燥脈沖的溫度、濕度和風(fēng)速。Wei等[27]研究了冬棗切片的脈沖空氣射流沖擊干燥特性，研究結(jié)果得出干燥溫度對干燥速率的影響極顯著，干燥過程為降速過程，干燥活化能為43.90 kJ/mol，最佳干燥參數(shù)范圍：溫度55～80 ℃，風(fēng)速6～10 m/s，脈動速率4～7 r/min；Cao等[28]則利用色差描述了脈動式氣體射流沖擊干燥下冬棗切片的變色規(guī)律，及不同溫度下冬棗切片的顏色和顏色變化曲線的特征，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)干燥溫度為70 ℃時，總色差（ΔE*）的變色規(guī)律最好；王高[29]研究了紅棗片的脈動式氣體射流沖擊干燥特性，研究結(jié)果表明：干燥溫度和風(fēng)速對VC、總酸和還原糖的影響比較顯著，干燥脈動比對VC、總酸和還原糖的影響不顯著，其影響順序：溫度＞風(fēng)速＞脈動比。

與傳統(tǒng)的熱風(fēng)干燥相比，脈動式氣體射流沖擊干燥技術(shù)具有更高的對流傳熱系數(shù)和較低的表面損傷率，這種干燥方法已經(jīng)被廣泛成功地應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品，例如苦瓜[30]、紫薯[31]、種子[32]、核桃[33]等。

1.6 熱泵干燥

熱泵干燥技術(shù)由于其低能耗和高干燥效率而在當(dāng)今行業(yè)中越來越多地被使用[34-35]。其原理是利用被加熱的熱空氣與被干燥物料之間的對流熱交換，利用干燥介質(zhì)使熱空氣中的水分冷凝，以達(dá)到脫水干燥的目的[36]。Hou等[37]研究了熱泵干燥對棗片顏色和收縮率的影響，通過水狀態(tài)、玻璃化轉(zhuǎn)變和宏觀狀態(tài)圖進(jìn)一步說明了棗切片的外觀質(zhì)量變化，與熱風(fēng)干燥相比，熱泵干燥顯著改善了棗片的外觀質(zhì)量，降低了色差值和收縮率，且其具有非常顯著的節(jié)能效果（21.47%）。

目前，熱泵干燥技術(shù)對紅棗脆片的研究甚少，但熱泵干燥方法已經(jīng)被廣泛成功地應(yīng)用于其他農(nóng)產(chǎn)品，如蘋果[38]、馬鈴薯[39]、山藥[40]、海帶[41]等。由此看來，熱泵干燥技術(shù)的環(huán)境友好、節(jié)能效果顯著，值得在農(nóng)特產(chǎn)品干燥領(lǐng)域大力推廣，是一種可以代替工業(yè)切片中的棗片及其他農(nóng)產(chǎn)品的熱風(fēng)干燥。

2 紅棗脆片品質(zhì)評價研究現(xiàn)狀

對紅棗脆片品質(zhì)的評價主要包括感官、營養(yǎng)與理化、加工品質(zhì)3大重要評價指標(biāo)。

2.1 感官品質(zhì)指標(biāo)

影響紅棗脆片感官品質(zhì)的指標(biāo)主要有紅棗脆片的色澤、膨化度、酥脆度、酸甜度等。Cao等[28]利用色差來描述脈動式氣體射流沖擊干燥下冬棗切片的變色規(guī)律，通過試驗可以發(fā)現(xiàn)，冬棗切片的顏色變化與干燥溫度密切相關(guān)，在不同干燥溫度下，b*（黃色/藍(lán)色）隨干燥時間的增加而增加，冬棗切片的色差隨干燥時間增加，早期變化較快，后期變化較慢；魏事宇[42]探究了冬棗片干燥過程的感官品質(zhì)變化動力學(xué)研究，對干燥過程冬棗片色澤、含水率動態(tài)變化規(guī)律進(jìn)行了試驗研究；沈靜等[43]分析了不同干制鮮食棗脆片的香氣成分。在4種鮮食棗脆片中共檢測到70種香氣物質(zhì)，通過主成分分析建立香氣品質(zhì)綜合評價模型，可以得出微波真空膨化干制的鮮食棗脆片綜合得分最高。

2.2 營養(yǎng)與理化指標(biāo)

理化與營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)以紅棗脆片產(chǎn)品的含水率、維生素C含量、總糖含量、纖維素、可溶性固形物等因素為測定重點。侯皓男等[19]采用壓差閃蒸干燥改善紅棗脆片理化和營養(yǎng)品質(zhì)的研究，研究發(fā)現(xiàn)壓差閃蒸干燥相對傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥顯著降低紅棗脆片的硬度同時顯著提高了脆度，其表面呈誘人的棗紅色，且體積紅棗脆片體積皺縮較??；劉鴻雁等[44]對干燥后棗片進(jìn)行感官評價及營養(yǎng)成分分析，綜合感官評價與干燥特性分析，真空冷凍干燥制得的棗片維生素C含量和總糖含量均為最高；Chen等[45]研究了熱風(fēng)和中短波紅外輻射干燥品質(zhì)評價維生素C、總黃酮含量和環(huán)狀單磷酸腺苷。結(jié)果表明中短波紅外干燥是一種更有利于紅棗脆片加工的干燥方法。

2.3 加工品質(zhì)指標(biāo)

加工品質(zhì)指標(biāo)包括紅棗脆片的產(chǎn)出比、復(fù)水性以及紅棗脆片膨化后的微觀結(jié)構(gòu)等。羅東升等[47]探究了幾種不同的干燥方式對紅棗切片品質(zhì)的影響，結(jié)果顯示，間歇真空微波干燥為棗片最佳干燥方式，也可將熱風(fēng)干燥與間歇微波干燥耦合，形成復(fù)合干燥法，實現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)，全面提升干燥棗片品質(zhì)；楊春等[46]探索了5種干燥方法，以品質(zhì)指標(biāo)，包括外觀品質(zhì)、營養(yǎng)成分、質(zhì)地特性、顯微結(jié)構(gòu)和節(jié)能降耗為指標(biāo)，研究不同干燥方式對棗片品質(zhì)的影響，綜合考慮，變溫壓差膨化干燥方式棗片的品質(zhì)最高。綜上可見，目前對紅棗脆片產(chǎn)品品質(zhì)的研究較多，但對紅棗脆片產(chǎn)品的品質(zhì)評價方法尚不統(tǒng)一，涉及的評價指標(biāo)尚不全面。因此研究規(guī)范紅棗脆片品質(zhì)評價標(biāo)準(zhǔn)體系、全面提高紅棗脆片加工產(chǎn)業(yè)技術(shù)迫在眉睫。

3 紅棗脆片的研究重點及其展望

目前，紅棗脆片加工生產(chǎn)雖然有了一定的發(fā)展，但缺乏相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，缺乏脆片成品的營養(yǎng)指標(biāo)，產(chǎn)品質(zhì)量尚無明確的評價規(guī)定。隨著國內(nèi)及國際市場需求的發(fā)展及人民消費(fèi)水平的提高，為實現(xiàn)消費(fèi)者對“綠色、安全、營養(yǎng)均衡、方便”食品的要求，滿足企業(yè)對“高效、節(jié)能、綠色”加工的期望，其主要研究方向及其展望有：

（1）紅棗脆片干燥前處理的研究。干燥物料的前處理是與干燥過程相關(guān)聯(lián)的重要工序，前處理可以起到加快干燥速率、保護(hù)營養(yǎng)成分、維護(hù)色澤等作用。許多研究發(fā)現(xiàn)適當(dāng)?shù)念A(yù)處理可以提高干燥產(chǎn)品品質(zhì)和干燥速率，如Bao等[48]研究了低溫等離子體的應(yīng)用會影響棗切片的干燥特性、動力學(xué)參數(shù)和品質(zhì)評價，棗切片干燥后的多酚和抗氧化能力增強(qiáng)表明，低溫等離子體預(yù)處理可以有效地抑制抗氧化劑的降解；熱燙處理是豐水梨壓差閃蒸干燥較適宜的預(yù)處理方式，有助于增加干燥產(chǎn)品可溶性固形物和總糖含量[49]；凍融預(yù)處理技術(shù)，提高了胡蘿卜脈動壓差閃蒸干燥產(chǎn)品的膨化度、色澤和酥脆度[50]。不同的預(yù)處理方式對棗切片的干燥速率，營養(yǎng)特性和抗氧化活性會產(chǎn)生影響，通過預(yù)處理的方式對干燥紅棗脆片品質(zhì)的影響鮮見報道。

（2）紅棗脆片聯(lián)合干燥技術(shù)及裝備研發(fā)。聯(lián)合干燥技術(shù)能夠減少干燥過程引起的生物活性成分和風(fēng)味物質(zhì)的損失，有效提高干燥效率，從而保證產(chǎn)品的品質(zhì)，此外，其在縮短干燥時間、降低能耗等方面具有獨特的優(yōu)點。進(jìn)一步優(yōu)化和改進(jìn)現(xiàn)有干燥工藝及裝備[51-52]，開展高效、節(jié)能、綠色的新型聯(lián)合干燥，如熱風(fēng)-微波耦合干燥、真空冷凍節(jié)能聯(lián)合干燥、熱風(fēng)-變溫壓差膨化聯(lián)合干燥、真空冷凍-變溫壓差膨化聯(lián)合干燥、紅外聯(lián)合氣體射流沖擊等干燥技術(shù)研究，研發(fā)新型高效、安全、衛(wèi)生的干燥技術(shù)與裝備將是未來研究重點之一。

（3）紅棗脆片產(chǎn)品品質(zhì)評價體系的建立。目前對于紅棗脆片產(chǎn)品品質(zhì)評價體系的研究報道甚少，在實際生產(chǎn)中缺乏指導(dǎo)性和規(guī)范性標(biāo)準(zhǔn)。賈文婷等[53]采用變溫壓差膨化干燥工藝加工紅棗脆片，對紅棗脆片品質(zhì)評價指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，建立了紅棗脆片品質(zhì)評價體系。因此，從感官、理化、營養(yǎng)與功能、貯藏與安全性等方面完善品質(zhì)評價體系，建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、指標(biāo)測定方法、綜合評價方法等在內(nèi)的紅棗脆片品質(zhì)評價體系，根據(jù)該評價體系的結(jié)果，進(jìn)一步通過其內(nèi)在規(guī)律性指導(dǎo)今后干燥產(chǎn)品專用紅棗原料品種將是今后研究的重點。