低褐變度灰棗片微波熱風(fēng)聯(lián)合干燥工藝優(yōu)化研究

張 明，馬 超，張博華，賀 怡，馬 敏，宋 燁

（中華全國供銷合作總社濟(jì)南果品研究院，山東濟(jì)南 250014）

灰棗（Zizyphus jujubecv.huizao）也稱為新鄭灰棗，原產(chǎn)于河南新鄭地區(qū)，是目前我國紅棗主要種植品種之一。20 世紀(jì)70 年代初，新疆地區(qū)從河南新鄭引種，由于新疆地區(qū)光熱資源得天獨厚，使得新疆所產(chǎn)灰棗各項指標(biāo)均優(yōu)于原產(chǎn)地區(qū)新鄭，灰棗從而成為新疆紅棗產(chǎn)業(yè)的主要品種，新疆地區(qū)因此也成為我國灰棗的主產(chǎn)區(qū)[1]?；覘椬鳛槲覈t棗主要種植品種，具有非常高的營養(yǎng)和藥用價值，富含糖類、有機(jī)酸、維生素、氨基酸等多種營養(yǎng)成分以及多糖、黃酮等生物活性組分，具有增強(qiáng)免疫力、抗氧化、抗衰老等多重功效，是理想的養(yǎng)生保健果品[2-5]。目前灰棗除用作加工即食紅棗外，主要加工為干制灰棗片，廣泛用于休閑食品、烘焙、茶飲等領(lǐng)域。

目前灰棗片的干燥方法主要包括熱風(fēng)干燥、微波干燥、冷凍干燥、膨化干燥等，其中以熱風(fēng)干燥和微波干燥應(yīng)用最為廣泛。由于灰棗含糖量較高，因此在干燥過程中易發(fā)生褐變，嚴(yán)重影響產(chǎn)品品質(zhì)和商品價值。傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥存在干燥時間長、色澤差等問題，而微波干燥存在色澤不均勻、干燥節(jié)點難把控等突出問題，將兩者優(yōu)勢相結(jié)合，采用微波熱風(fēng)聯(lián)合干燥方式加工灰棗片，對促進(jìn)灰棗片加工產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效具有重大意義[6-8]。

本研究以灰棗片為原料，采用微波熱風(fēng)聯(lián)合干燥技術(shù)對其進(jìn)行干燥處理，以褐變度為評價指標(biāo)，通過單因素試驗和正交試驗優(yōu)化確定低褐變度灰棗片聯(lián)合干燥最佳工藝，以期為灰棗片的干燥生產(chǎn)提供一定的理論和技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新疆灰棗，由山東中合果蔬食品有限公司提供。

冰乙酸、丙酮，天津大茂化學(xué)試劑廠，均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

熱風(fēng)循環(huán)烘箱RXH-B-1，江陰市宏達(dá)粉體設(shè)備有限公司；微波真空設(shè)備WZD4S-01，南京三樂微波技術(shù)發(fā)展有限公司；高速臺式離心機(jī)TGL-10B，上海安亭科學(xué)儀器廠；水分測定儀MB23，奧豪斯儀器（上海）有限公司；紫外可見分光光度計UV-1800 型，上海美譜達(dá)儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 低褐變度灰棗片微波熱風(fēng)聯(lián)合干燥工藝單因素實驗

分別取灰棗片100 g，置于微波真空設(shè)備中，不抽真空，微波干燥功率1 000 W，經(jīng)微波干燥處理后，用熱風(fēng)烘箱將其水分含量干燥至8%～10%。按照影響因素具體將實驗分為三組，分別進(jìn)行單因素試驗，第一組灰棗片的厚度為4 mm，微波干燥時間分別為0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 min，熱風(fēng)干燥溫度80 ℃；第二組灰棗片厚度為4 mm，微波干燥時間1 min，熱風(fēng)干燥溫度分別為50、60、70、80、90 ℃；第三組灰棗片厚度依次設(shè)為3、4、5、6、7 mm，微波干燥時間1 min，熱風(fēng)干燥溫度80 ℃。完成干燥處理后取出灰棗片用研缽粉碎，測定其褐變度。

1.3.2 正交試驗

選用微波干燥時間、熱風(fēng)干燥溫度、棗片厚度三個因素進(jìn)行正交優(yōu)化實驗，從而確定最佳工藝條件。正交實驗因素與水平如表1 所示。

表1 正交試驗因素與水平Table 1 Factors and level of orthogonal experiment

1.4 測定指標(biāo)與方法

褐變度測定參考楊婧等[9]的方法稍作修改。稱取1 g經(jīng)研缽粉碎后的灰棗片樣品，加入10 mL 體積分?jǐn)?shù)為2%的醋酸溶液，充分混勻，尼龍布過濾后取上清液，再向上清液中加入10 mL 丙酮，充分混勻后再次過濾，將濾液于420 nm 波長下測其吸光值，結(jié)果以吸光值/干質(zhì)量（g·DW）表示。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

數(shù)據(jù)處理均采用Microcal Origin 8.0 軟件進(jìn)行，數(shù)據(jù)統(tǒng)計均采用SPSS 20.0 進(jìn)行ANOVA 單因素方差分析和Ducan’s 多重檢驗（P＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 微波干燥時間對灰棗片褐變度的影響

由圖1 可知，經(jīng)不同微波干燥時間處理，隨著干燥時間的延長，灰棗片褐變度整體呈先降低后逐漸上升趨勢，當(dāng)微波干燥時間為1 min 時，灰棗片褐變度達(dá)到最低值，為0.207 g·DW。其原因可能是微波干燥時間較短時，灰棗片內(nèi)部水分含量較高，后續(xù)熱風(fēng)干燥時間較長，導(dǎo)致灰棗片褐變度偏高。而微波干燥時間過長時，棗片易發(fā)生美拉德反應(yīng)和焦糖化反應(yīng)，產(chǎn)生類黑精等深色物質(zhì)，導(dǎo)致產(chǎn)品色澤較深[10]。因此，初步確定最適微波干燥時間為1min。

圖1 微波干燥時間對灰棗片褐變度的影響Fig.1 Effect of microwave drying time on browning degree of gray jujube slices

2.1.2 熱風(fēng)干燥溫度對灰棗片褐變度的影響

由圖2 可知，隨著熱風(fēng)干燥溫度的升高，灰棗片褐變度整體呈先降低后升高趨勢，熱風(fēng)干燥溫度為50 ℃時，褐變度最高，為0.296 g·DW，熱風(fēng)干燥溫度為80 ℃時，褐變度最小，為0.272 g·DW。其原因可能是雖然熱風(fēng)干燥溫度較低，但為達(dá)到商品所需水分含量要求，熱風(fēng)干燥時間較長，導(dǎo)致灰棗片褐變度較高。而當(dāng)熱風(fēng)干燥溫度過高時，酶促褐變受到抑制，但非酶促反應(yīng)加劇，物料表面水分揮發(fā)過快，還原糖、氨基酸等物質(zhì)作用，在發(fā)生美拉德反應(yīng)基礎(chǔ)上，易進(jìn)一步發(fā)生焦糖化等反應(yīng)，同時VC、黃酮類物質(zhì)受熱氧化，導(dǎo)致灰棗片色澤較深[11-12]。因此，初步確定最適熱風(fēng)干燥溫度為80 ℃。

圖2 熱風(fēng)干燥溫度對灰棗片褐變度的影響Fig.2 Effect of hot air drying temperature on browning degree of grey jujube slices

2.1.3 棗片厚度對灰棗片褐變度的影響

圖3 顯示了棗片厚度對灰棗片褐變度的影響，由圖可知，隨著棗片厚度的增加，棗片褐變度整體呈先降低后升高趨勢。棗片厚度為3 mm 時，褐變度為0.268 g·DW，4 mm 時，最小，為0.259 g·DW，隨后逐漸升高，6 mm 時達(dá)到0.295 g·DW，隨后趨于平穩(wěn)。其原因可能是當(dāng)棗片厚度過薄時，物料水分遷移速度過快，棗片溫度較高，在高溫下，單糖脫水生成糠醛及其衍生物，與胺類物質(zhì)反應(yīng)形成深褐色物質(zhì)。而當(dāng)棗片過厚時，需要的干燥時間更長，過程中美拉德反應(yīng)等褐變反應(yīng)產(chǎn)生的深色物質(zhì)積累更多[13]。綜上所述，棗片厚度初定4 mm 為宜。

圖3 棗片厚度對灰棗片褐變度的影響Fig.3 Effect of jujube slice thickness on browning degree of grey jujube lice

2.2 正交優(yōu)化試驗

由表2 可以看出，各因素對灰棗片褐變度的影響大小依次為A＞B＞C，即微波干燥時間＞熱風(fēng)干燥溫度＞棗片厚度。最佳工藝參數(shù)組合為A1B1C1，即微波干燥時間0.5 min，熱風(fēng)干燥溫度75 ℃，棗片厚度3 mm。通過進(jìn)一步驗證，在此條件下，棗片褐變度為0.176 g·DW，較熱風(fēng)干燥、微波干燥等單獨干燥方式分別降低39.93%和22.81%，且產(chǎn)品外觀色澤均勻性及感官品質(zhì)明顯優(yōu)于熱風(fēng)、微波兩種單一干燥方式。

表2 正交實驗結(jié)果與分析Table 2 Orthogonal experimental results and analysis

3 結(jié)論

本研究針對傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥及微波干燥干燥效率低、色澤品質(zhì)差、干燥節(jié)點難把控等問題，采用微波熱風(fēng)聯(lián)合干燥工藝處理灰棗片，并通過單因素和正交試驗對聯(lián)合干燥條件進(jìn)行了優(yōu)化。極差分析結(jié)果表明各因素對灰棗片褐變度的影響大小依次為微波干燥時間＞熱風(fēng)干燥溫度＞棗片厚度。低褐變度灰棗片微波熱風(fēng)聯(lián)合干燥的最佳工藝為微波干燥時間0.5 min，熱風(fēng)干燥溫度75 ℃，棗片厚度3 mm。進(jìn)一步驗證表明，在此條件下，棗片褐變度為0.176 g·DW，較熱風(fēng)干燥、微波干燥等單獨干燥方式分別降低39.93%和22.81%，且產(chǎn)品外觀色澤均勻性及感官品質(zhì)明顯優(yōu)于熱風(fēng)、微波兩種單一干燥方式?？梢?，聯(lián)合干燥處理提高了灰棗片的色澤品質(zhì)和附加值，可為低褐變度灰棗片的生產(chǎn)加工提供借鑒和指導(dǎo)。