微波輔助板栗脫殼去皮的技術研究

楊浣漪，張國華，吳詩榕，何國慶

(浙江大學生物系統工程與食品科學學院，浙江杭州310058)

板栗，又名栗子，屬山毛櫸科(Fagaceae)栗屬堅果類植物，原產于中國，素有“鐵桿莊稼”、“干果之王”之美稱，可以作為高級的木本糧食，生食、炒食、蒸煮、烹飪等無不相宜。中醫認為，栗果有養胃健脾，補腎強筋，活血止血，散痕消腫等功效，其中的不飽和脂肪酸對高血壓、冠心病、動脈硬化患者具有調養的功能［1］。

但是，由于板栗含水率高，呼吸作用強，淀粉水解快，容易腐爛變質而不耐貯存。據調查，我國每年板栗貯藏的損耗率在30%以上［2］，嚴重影響了板栗產業的發展。可見，開發可行的板栗加工與貯藏技術是提高板栗商品價值的重要途徑，如脫殼的栗仁、栗子飲料、栗子粉、栗子罐頭等方便食品日益走俏，而板栗深加工的前提條件就是對板栗進行脫殼。

目前板栗脫殼方法主要有:手工法、化學法、物理法、機械法等［3-4］。手工剝殼生產效率低，栗仁破碎率高;化學法，雖然整仁率高，但工藝復雜，成本高，會產生大量有機廢水，且影響風味，產生食品安全問題;物理法包括能量法和真空爆殼法［5-6］，雖然生產效率高，但設備一次性投資大，操作控制條件要求高;機械法脫殼成本低，但栗仁的破損率和損失率大。

近年來有人提出板栗微波去殼的方法。楊芙蓮等［7］通過單因素和正交實驗，得出板栗微波破殼的最佳工藝，即在微波功率為720W的條件下，微波時間分別為60s(大)，55s(中)，40s(小)。由于微波加熱效率高，升溫速度快，很容易造成栗仁熟化甚至出現炸裂，該條件下栗仁的熟化度可達到30%，影響板栗的品質和生產率。為了克服此缺陷，本文采取間歇微波加熱的方式對板栗進行脫殼處理，并通過正交實驗，確定板栗脫殼去皮的最佳工藝參數及方法。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

板栗:市售，果粒飽滿，大小在17～40mm之間。

YP600電子天平 上海第二天平廠;BSA124S電子天平 賽多利斯科學儀器(北京)有限公司;DGX-9073B-1電熱恒溫鼓風干燥箱 上海福瑪實驗設備有限公司;微波爐 美的MM721AAU-PW。

1.2 實驗方法

1.2.1 原料挑選 對原料板栗進行挑選，除去蟲蛀、霉變等壞板栗。

1.2.2 板栗分級 大小不同的板栗在微波能作用下產生的效果不一樣。板栗越大，要達到理想的破殼率所需的時間越長，因此在利用微波能對板栗進行脫殼去衣之前，需對板栗進行分級［7］。將板栗按其徑向尺寸分為大、中、小三類，具體參數見表1。

表1 板栗分級參數Table 1 Chinese chestnut classification parameters

1.2.3 切口 將板栗外殼切口后，栗仁受熱產生的蒸汽在切口處受到的阻力較小，易從切口處逸出，促使蒸汽逸出速率增大，利于后續微波及冷卻處理［7］。經預實驗，發現“V”字型切口的脫殼率最高，所以對板栗外殼按“V”字型進行切口處理。

1.2.4 微波處理 實驗所用的微波爐功率為800W。針對不同大小的板栗，分別設計了正交實驗來進行工藝的確定，共設立四個因素，分別為板栗加入量、第一次微波時間、冷卻時間、第二次微波時間。通過預實驗，對大、中、小板栗的因素水平分別進行設定，如表2～表4。

表2 大板栗因素水平Table 2 Factors and levels for the big size of Chinese chestnuts

表3 中板栗因素水平Table 3 Factors and levels for the medium size of Chinese chestnuts

1.2.5 數據測定 按設定的因素水平對各組樣品進行處理，重復3次實驗。確定各組板栗總粒數以及脫殼、破仁的板栗數，計算脫殼率和破仁率。并分別隨機選取3粒大、中、小板栗以及各組處理后的脫殼板栗進行含水量測定，計算失水率。另外，板栗熟化度判斷依據見表5。

表4 小板栗因素水平Table 4 Factors and levels for the small size of Chinese chestnuts

表5 板栗熟化度判斷依據Table 5 The cooked degree judgment of Chinese chestnuts

1.2.6 結果評定 從板栗的脫殼率、破仁率、熟化度、失水率等方面對實驗結果進行綜合評定(綜合評定值=10×脫殼率-10×破仁率-熟化度-10×失水率)［7］，從而確定微波使板栗脫殼去皮的最佳工藝參數。

2 結果與分析

2.1 大板栗正交實驗分析

按設定的方案對大板栗進行微波處理，測定脫殼率，破仁率，熟化度及失水率，計算綜合評定值，并進行極差分析，結果如表6。

利用極差分析方法對實驗結果進行分析，從極差值可以看出，B＞C＞A＞D，即在實驗選定的4個因素中，各因素對綜合評定值的影響大小為:第一次微波時間＞冷卻時間＞板栗加入量＞第二次微波時間。其中最優組合為A3B3C3D2，即板栗加入量300g，第一次微波25s，冷卻7min，第二次微波15s。其中第一、二次微波單位質量大板栗吸收的微波總能量分別為133.34J/g、80J/g。經驗證，該條件下板栗的綜合評定值為6.93，其中脫殼率達到91.33%，破仁率和熟化度分別為14.75%和15%。

2.2 中板栗正交實驗分析

按設定的因素及水平對中板栗進行微波處理，測定脫殼率，破仁率，熟化度及失水率，計算綜合評定值，并進行極差分析，結果如表7。

表6 大板栗正交實驗結果Table 6 The results of orthogonal test for the big size of Chinese chestnuts

表7 中板栗正交實驗結果Table 7 The results of orthogonal test for the medium size of Chinese chestnuts

從極差值可以看出，B＞D＞A＞C，即在實驗選定的4個因素中，各因素對綜合評定值的影響大小為:第一次微波時間＞第二次微波時間＞板栗加入量＞冷卻時間。可得最優組合為A2B2C2D3，即板栗加入量250g，第一次微波15s，冷卻6min，第二次微波20s。其中第一、二次微波單位質量中板栗吸收的微波總能量分別為96、128J/g。該條件下，板栗的綜合評定值為7.37，脫殼率可達到84.39%，而破仁率和熟化度僅為7.56%和5%。

2.3 小板栗正交實驗分析

按設定的因素水平對小板栗進行微波處理，測定脫殼率，破仁率，熟化度及失水率，計算綜合評定值，并進行極差分析，結果如表8。

從極差值可以看出，B＞D＞C＞A，即在實驗選定的4個因素中，各因素對綜合評定值的影響大小為:第一次微波時間＞第二次微波時間＞冷卻時間＞板栗加入量。確定最優組合為A3B2C3D2，即板栗加入量250g，第一次微波15s，冷卻6min，第二次微波10s。其中第一、二次微波單位質量小板栗吸收的微波總能量分別為96J/g、64J/g。該組合條件下，板栗的綜合評定值為6.30，其中脫殼率為86.17%，而破仁率和熟化度僅為13.89%和10%。

3 結論

微波技術作為一項高新技術，近年來在食品工程研究與應用方面得到了較高發展，應用范圍不斷擴展［8］。本研究將微波技術引入板栗脫殼過程。微波作用于板栗時，栗仁內的極性分子在交變電磁場的作用下極性取向改變而高頻振動，內能升高，栗仁中的部分水分汽化逸出，栗仁收縮，同時汽化逸出的水分以一定壓力作用于板栗內皮，破壞了栗仁和內皮間的貼合;另一方面，內皮和外殼在微波能作用下水分亦減少，纖維組織韌性下降、強度降低。這樣，板栗的栗仁、內皮和外殼在微波能作用下的變形不一，促使栗仁與內皮間的分離［9-10］。同時為了克服微波加熱效率過高造成板栗熟化的缺陷，采用間歇微波加熱的方式對板栗進行脫殼處理。通過正交實驗發現，針對大、中、小三類板栗，各因素對綜合評定值的影響大小略有不同，但影響最大的均為第一次微波時間。當微波功率為800W時，板栗微波脫殼去皮的最佳工藝分別為:大板栗，加入量300g，第一次微波25s，冷卻7min，第二次微波15s;中板栗，加入量250g，第一次微波15s，冷卻6min，第二次微波20s;小板栗，板栗加入量250g，第一次微波15s，冷卻6min，第二次微波10s。其中最優工藝下第一次和第二次微波單位質量板栗吸收的微波總能量分別為:大板栗，133.34J/g，80J/g;中板栗，96J/g，128J/g;小板栗，96J/g，64J/g。該工藝參數下，板栗脫殼率均可達到80%以上，破仁率和熟化度則小于15%，從而為板栗產品的深加工開拓了新思路、新方法。

表8 小板栗正交實驗結果Table 8 The results of orthogonal test for the small size of Chinese chestnuts

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