掛串密度對晾房干燥吐魯番無核白葡萄干品質的影響

余 成,郭俊先,艾力·哈斯木,*,黃 華,劉 亞,史 勇,木合塔爾·米吉提

(1.新疆農業大學機電工程學院,新疆烏魯木齊 830052;2.新疆農業大學數理學院,新疆烏魯木齊 830052; 3.新疆農業科學院綜合實驗場,新疆烏魯木齊 830000; 4.阿克蘇職業技術學院,新疆阿克蘇 843000)

中國是世界葡萄干的主產國之一,尤其是新疆吐魯番、哈密等地盛產的無核白綠色葡萄干,由于其色澤鮮綠、果粒飽滿、口感優質,深受市場青睞[1-3]。在我國,葡萄干主要產于新疆,年產量超過16萬t,占據我國葡萄干總產量的95%以上[4]。隨著社會的發展,人們對食品品質和營養健康的追求,因葡萄干富含葡萄糖礦質元素、維生素和氨基酸等營養成分而市場需求旺盛[5-6]。新疆目前主要的葡萄制干方式為晾房蔭干,即將新鮮葡萄掛進蜂窩式結構的晾房中,利用晾房內高溫、干燥、自然吹過的熱風等條件進行晾房蔭干[7-8]。蔭干的葡萄干雖然色澤翠綠,味道鮮美,成本低,但其干燥周期長,品質不易保障,不但影響商品價值也影響果農的經濟收入[9-10]。可見,對葡萄晾房干燥工藝的改進是具有深遠意義且至關重要的。

為了提高葡萄干燥的品質,國內外專家進行了各種不同葡萄干燥方法的研究探索。S Salengke[11]等利用歐姆預處理進行干燥,顯著提高了葡萄的干燥率。N S Rathore[12]等利用太陽能隧道干燥機與普通預處理干燥進行干燥實驗,結果表明:太陽能隧道干燥機的干燥速率及品質明顯優于普通預處理干燥。P Barnwal[13]等利用混合光伏熱(PV/T)溫室干燥機進行葡萄干燥實驗,結果表明:強制對流下的完全干燥速度比自然干燥速度要快。國內專家近年研究出多種設備及干燥方法,并申請專利,如李旗[14]、李祝[15]的一種微波熱風耦合干燥的焦糖風味葡萄干及其制備方法、一種微波熱風耦合干燥的辣味葡萄干及其制備方法。這些成果雖然對葡萄干燥行業的發展起到有力的促進作用,但是由于其高成本及操作的專業性,因此并未廣泛用于吐魯番地區葡萄干燥要求。

吐魯番普遍使用晾房蔭干,但目前卻少有人針對晾房干燥進行研究,為促進當地葡萄干產業的發展及提高果農經濟收入,葡萄晾房干燥工藝的改進將是葡萄干燥技術研究的一個重要方向。本文對晾房干燥吐魯番無核白葡萄進行了最佳掛串密度的研究,即以當地果農掛串密度1∶1為參考,另設1∶0.75密度及1∶0.5密度進行掛串實驗。為提高實驗可靠性,選擇4種不同預處理方法(對照組、促干劑處理組、橄欖油+碳酸鉀處理組、鹽溶液處理組)分別進行不同掛串密度干燥研究,對成品葡萄干的外觀、果粒均勻度、破損果粒率、干燥速率、總糖、VC等6項指標進行分析,確定最有利于提高葡萄干燥品質及果農經濟收入的晾房干燥掛串密度,以期為吐魯番地區葡萄晾房干燥提供工藝參考,為晾房干燥探索提供研究基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

無核白葡萄樣品 新疆吐魯番克孜里土爾村(42°96′N,89°16′E)木合塔爾果農的葡萄晾房干燥的實驗葡萄干樣品,含水率為11%～14%,滿足葡萄干行業標準[16]和《地理標志產品吐魯番葡萄干》國家標準[17]的要求；抗壞血酸、碳酸氫鈉、草酸、氫氧化鈉、2,6-二氯靛酚、高嶺土、硫酸銅、酒石酸鉀鈉、葡萄糖、甲基紅、亞甲基藍、乙醇(95%)、鹽酸 均為分析純；葡萄促干劑 烏魯木齊市格瑞德保鮮科技有限公司；橄欖油 上海嘉里食品工業有限公司；中鹽 吐魯番聯達制鹽有限公司；碳酸鉀 分析純，無錫市展望試劑有限公司。

JM電子天平 浙江余姚紀銘稱重校驗設備有限公司，精度0.001 g;JJ-2BS高速組織搗碎機 常州崢嶸儀器有限公司，轉速10000～22000 r/min;DZZKW-S-4電熱恒溫不銹鋼水浴鍋 北京市永光明醫療儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 掛串密度對干燥時間的影響 為提高實驗的可靠性,實驗使用4種不同預處理組[18-22](無預處理組、促干劑預處理、橄欖油+碳酸鉀預處理組、鹽溶液預處理組)進行1∶0.5、1∶0.75、1∶1密度掛串實驗,對三個不同掛串密度的實驗樣本進行干燥過程中水分變化的全程監測,分析掛串密度對晾房干燥吐魯番無核白葡萄干燥速率的影響。

每日早8點進入晾房,分別采集3種不同密度掛架上的4種不同預處理的干燥樣本,使用電子天平進行樣本干燥前稱量,并記錄,然后將葡萄樣本分別裝入玻璃皿中,放進鼓風干燥箱干燥。干燥一段時間后,每隔10 min稱量一次,連續三次質量不變,即干燥完成,稱取重量。根據(GB5009.3-2010)進行含水率計算[23],并記錄數據,計算如式(1):

式(1)

式中:X-試樣中含水量(%);m1-干燥皿試樣的質量,單位為克(g);m2-干燥皿和試樣干燥后的質量,單位為克(g);m3干燥皿的質量,單位為克(g)。

1.2.2 糖度測定 實驗按照GB 5009.7-2016直接滴定法配制試劑[24],對3種不同密度掛架上的4種不同預處理的干燥樣本進行酸水解,檢測其含糖率。

取1種的兩份試樣溶液,一份進行酸水解,另一份直接加蒸餾水稀釋。接著標定堿性酒石酸銅溶液,記錄滴定時消耗的葡萄糖總體積,同時平行操作三次取平均值。然后對試樣溶液進行測定,記錄樣液消耗的體積,同時平行操作三次取平均值。最后進行計算糖度,按式(2)進行計算:

式(2)

式中:X-試樣中糖度含量(以葡萄糖計),g/100 g;A-堿性酒石酸銅溶液(甲液、乙液各半)相當于葡萄糖的質量,mg;m-試樣質量,g;V-測定時平均消耗試樣溶液體積,mL;V1-樣品試液體積,mL。

1.2.3 VC含量測定 實驗對VC的測定根據GB6195-86的標準中2,6-二氯靛酚滴定法進行VC測定[25]。

計算公式如式(3)所示:

簡言之，要使鄉村從原來被動接受的從屬地位中擺脫出來，伴隨兩個平等主體在異質中發揮各自優勢，城鄉融合的體制機制加快形成，兩者的互補和互需將不斷增強，最終形成命運共同體。

式(3)

式中:T-每毫升2,6-二氯靛酚溶液相當于抗壞血酸的毫克數,mg/mL;C-抗壞血酸的濃度,mg/mL;V-吸取抗壞血酸的體積,mL;V1-滴定抗壞血酸溶液所用的2,6-二氯靛酚溶液的體積,mL;V2-滴定空白實驗所用的2,6-二氯靛酚溶液的體積,mL。

樣本的測定及計算:首先進行樣液的制備,稱取樣本,按1∶1比例加入浸提劑,迅速制成勻漿。稱取適量勻漿定容并過濾,如果濾液有色,可按每克樣品加0.4 g高嶺土脫色后在過濾。然后進行滴定,同時做空白實驗。為減少測量誤差,每組樣品均測量三次記錄數據并計算其平均值,維生素C含量的具體計算方法如式(4)所示:

式(4)

式中:V-滴定樣液時消耗染料溶液的體積,mL;V0-滴定空白時消耗染料溶液的體積,mL;T-2,6-二氯靛酚染料滴定度,mg/mL;A-稀釋倍數;W-樣品重量,g。

1.2.4 感官指標的評定 根據中華人民共和國農業行業標準NY/T705-2003[16]和GB/T 19586-2008 《地理標志產品 吐魯番葡萄干》[17]中規定的標準進行感官指標的評定,評定人員為吐魯番當地10家樣本晾房的果農及2位農產品研究方向的教授。方法是:將3種不同密度掛架上的4種不同預處理的干燥樣品平鋪在樣平盤或者檢驗臺上,在室內面向自然光線下,用肉眼觀察干果粒的大小均勻程度和色澤度,進行外觀等級的評價。

1.2.5 果粒均勻度評定 根據GB/T 19586-2008標準[17],從試樣中挑選出大小相對一致的果粒進行稱重,按式(5)計算果粒均勻度。

式(5)

式中:D-果粒均勻度,%;F-大小相對一致果?？傎|量,g;T-試樣質量,g。

1.2.6 果粒破損率評定 根據GB/T 19586-2008標準[17],在篩取雜質的同時,挑選出破損的果粒稱重,按照式(6)計算果粒的破損率。

式(6)

式中:H-破損果粒含量,%;I-破損果粒質量,g;B-試樣質量,g。

1.3 數據處理

實驗在相同條件下進行三次重復實驗。實驗數據利用IBM SPSS Statistics 19軟件進行處理,結果用平均值±SD表示。利用SPSS進行差異分析。用Microsoft Excel 97-2003進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 掛串密度對干燥時間的影響

表1 不同掛串密度對無核白葡萄晾房干燥水分含量的影響Table 1 Effects of different suspension density on dry moisture content of seedless white grape

不同掛串密度與4種不同預處理組干燥時間關系如下圖所描述,圖1無預處理組在不同密度下干燥時間曲線圖、圖2促干劑預處理在不同密度下干燥時間曲線圖、圖3橄欖油+碳酸鉀預處理在不同密度下干燥時間曲線圖及圖4鹽溶液預處理在不同密度下干燥時間曲線圖。

圖1 無預處理組在不同密度下干燥時間曲線圖Fig.1 Drying time curve of no pretreated group under different densities

圖2 促干劑預處理在不同密度下干燥時間曲線圖Fig.2 Drying time curve of drying agent pretreated under different densities

圖3 橄欖油+碳酸鉀預處理在不同密度下干燥時間曲線圖Fig.3 Drying time curves of K2CO3 and olive pretreated under different densities

由圖1～圖4所描述的4種不同預處理組與掛串密度的干燥時間關系可以得出如下結論:

圖4 鹽溶液預處理在不同密度下干燥時間曲線圖Fig.4 Drying time curve of salt solution oil pretreated under different densities

同一預處理的干燥組,在干燥前3 d含水量變化較為平緩,由第4 d開始含水量變化加快,尤其是密度越小速率變化越為劇烈,19 d以后1∶0.5密度組含水量變化開始變緩,由第20 d開始1∶0.75含水量變化速率開始減緩,最終與1∶0.5密度組幾乎同時達到干燥平衡狀態。1∶1密度組在整個干燥過程中整體含水量變化較為平緩直至干燥結束。

無預處理干燥組在1∶0.5、1∶0.75、1∶1的掛串密度條件下,干燥時間分別為30、30、32 d;促干劑預處理干燥組在1∶0.5、1∶0.75、1∶1的掛串密度條件下,干燥時間分別為22、22、24 d;碳酸鉀+橄欖油混合液干燥組在1∶0.5、1∶0.75、1∶1的掛串密度條件下,干燥時間分別為24、26、26 d;鹽溶液預處理干燥組在1∶0.5、1∶0.75、1∶1的掛串密度條件下,干燥時間分別為27、27、30 d;在不同掛串密度條件下的干燥時間關系分別為圖1、圖2、圖4均為:V1∶0.5=V1∶0.75>V1∶1;圖3:V1∶0.5>V1∶0.75=V1∶1。

由4種預處理組在不同掛串密度條件下的干燥時間趨勢圖可以看出,隨著掛串密度的增加無論哪種預處理組,其干燥時間隨之減小。

經實驗研究分析,出現上述結論的原因初步判定為[26-27]:由于掛串密度的減小使葡萄串與風接觸的面積增加,氣流更容易通過,使干燥過程長期處于更加適宜的溫濕度環境中,因此干燥時間加快,并且減小密度可以有效防止干燥過程中變質果粒的污染,但是綜合經濟因素考慮,密度太小會減少產量,密度太大質量將會下降,均會影響經濟收入,因此1∶0.75密度最為合適。

2.2 綜合指標分析

由表2可知,1∶0.5掛串密度的葡萄干平均含糖量為701.9 mg/g,VC平均含量為7.05 mg/100 g,破損率為11.25%,外觀、果粒均勻度達到一級標準要求的概率分別為83%、85%。1∶0.75掛串密度的葡萄干平均含糖量為702.4 mg/g,VC平均含量為7.34 mg/100 g,破損率為12.0%,外觀、果粒均勻度達到一級標準要求的概率分別為85%、86%。1∶1掛串密度的葡萄干平均含糖量為691.5 mg/g,VC平均含量為7.21 mg/100 g,破損率為17.3%,外觀、果粒均勻度達到一級標準要求的概率分別為80%、85%。

表2 不同預處理工藝在不同掛串密度條件下干燥指標評定Table 2 The evaluation drying index of different pretreatment processes under different distribution densities

根據實驗數據分析,由表2可知,不同掛串密度干燥后的無核白葡萄干其糖度含量與VC含量具有顯著性差異(p<0.05)。1∶0.75密度掛串方式干燥的葡萄干其平均糖度含量與平均VC含量最高,分別為702.4 mg/g與7.374 mg/100 g,顯著高于1∶0.5密度及1∶1密度掛串;1∶0.5掛串密度干燥的葡萄干其平均糖度含量與平均VC含量最高,分別為701.9 mg/g與7.05 mg/100 g;1∶1掛串密度干燥的葡萄干其平均糖度含量與平均VC含量最高,分別為691.5 mg/g與7.21 mg/100 g。其中密度為1∶1掛串組的平均糖度顯著低于其余兩組(p<0.05),1∶0.5密度組VC平均含量也顯著低于其他兩組(p<0.05)。

通過實驗分析初步判定密度為1∶1掛串組的平均糖度明顯低于其余兩組的原因是:由于1∶1密度的葡萄間隙太小,若有一串葡萄在干燥過程中出現破損,這種情況將會使周圍其他緊挨的葡萄串出現變質或者糖分流失。所以其糖度低于1∶0.5和1∶0.75密度組。

出現1∶0.5密度組VC平均含量明顯低于其他兩組的原因[27-28],初步判定是由于1∶0.5密度掛串的晾架其葡萄間隙較大通風良好,較為干燥,濕度較低,整個干燥過程一直處于溫度較高的條件下,所以VC含量損失較大;而1∶0.75密度和1∶1密度的條件下,樣本周圍溫濕度較為適宜,所以VC損失小于1∶0.5掛串密度。

綜合比較可以得出結論:掛串密度對葡萄晾房干燥品質有著重要的影響,根據三組不同密度的實驗可以看出,唯有1∶0.75密度干燥的葡萄干各項指標較為穩定且符合國家標準要求,因此密度過大或太小都無利于干燥品質的保證。所以為了保證果農的經濟收入及葡萄干行業的長遠發展,在對葡萄進行晾房干燥時,不但要注意預處理工藝的使用,還要合理的使用掛串密度。

3 結論

無核白葡萄在不同掛串密度條件下,其含水率與干燥時間呈現顯著變化(p<0.05),掛串密度越小干燥時間越快,干燥平衡時的含水率也最低。并不是密度越小干燥速率越快越適合干燥,因為在提高干燥速率及品質的前提下應該不影響農戶的經濟收入和葡萄干產量,掛串密度過大將會導致干燥速率降低及品質下降,密度過小直接影響農戶的經濟收入及市場供求。因此確定1∶0.75掛串密度在滿足干燥時間、提高品質、提高收入等方面較為適宜。不同掛串密度干燥后的無核白葡萄干其糖度含量與VC含量具有顯著性差異(p<0.05),1∶0.75密度掛串方式干燥的葡萄干其平均糖度含量與平均VC含量,分別為702.4 mg/g與7.34 mg/100 g;1∶0.5掛串密度干燥的葡萄干其平均糖度含量與平均VC含量最高,分別為701.9 mg/g與7.05 mg/100 g;1∶1掛串密度干燥的葡萄干其平均糖度含量與平均VC含量最高,分別為691.5 mg/g與7.21 mg/100 g;其中1∶0.75密度掛串方式干燥的葡萄干其平均糖度含量與平均VC含量最高。綜合葡萄干外觀、果粒均勻度、破損果粒率、干燥時間、總糖、VC等6項指標進行分析,確定1∶0.75掛串密度為最佳葡萄晾房干燥掛串密度。

在無核白葡萄晾房干燥過程中隨著掛串密度的減小其干燥時間隨之減少,初步判定,干燥時間增加的原因是隨著密度的減小葡萄與氣流的接觸面積隨之增大,在干燥過程中能使葡萄中散發出來的水分被氣流快速帶走,使整個干燥過程處于一個通風、溫濕度都較為合適的范圍,并且隨著掛串密度的增加干燥過程中葡萄串之間的相互影響降低,出現變質、腐爛的概率降低。

不同的預處理進行掛串密度干燥研究,實驗經探究,最終初確定1∶0.75密度為最佳掛串密度,其在不降低葡萄干產量的同時可使干燥時間及品質提高,本次實驗研究為新疆吐魯番當地葡萄干晾房干燥掛串方式提供參考基礎,為當地葡萄干產業經濟未來發展奠定研究基礎。

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