不同干燥方式對棗片品質和能耗的影響

楊 春，張江寧，張 玲，丁衛英，韓基明

（山西省農業科學院農產品加工研究所，山西太原 030031）

紅棗（Jujube） 為鼠李科棗屬植物的成熟果實，是我國的特有果品之一，富含維生素和礦物質等多種營養素及活性成分，屬于藥食同源食物，不僅含有豐富的營養物質，還具有較強的醫療作用和保健作用[1-3]。鮮棗不宜貯藏，而脫水干燥可使紅棗制品擁有較長的保存期，干棗食用時吐核吐皮，食用不便，故市場上出現的棗片很受消費者歡迎。目前，棗片的干燥方式有很多種[4-5]，傳統的熱風干燥等方式耗時長、營養損失較多、干燥出的棗片品質較差。試驗研究了不同干燥方式對棗片品質特性的影響，可為棗片的加工和功能產品的開發及利用提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

木棗，山西中鷹大紅棗產業有限公司提供；蘆丁標品，北京索萊寶科技有限公司提供；亞硝酸鈉、硝酸鋁等試劑，均為分析純。

1.2 儀器

去核機，呂梁市晉亨機械設備有限公司產品；切片機，臺灣天燁機械設備公司產品；101型鼓風干燥箱，上海雷韻試驗儀器制造有限公司產品；真空干燥箱，上海市實驗儀器總廠產品；HWZ-3B型真空微波干燥箱，天水華圓制藥設備科技有限責任公司產品；真空冷凍干燥機，安捷倫科技有限公司產品；QDPH10-1型果蔬變溫壓差膨化干燥機，天津市勤德新材料科技有限公司產品；D25LT型色彩色差儀，美國Hunterlab公司產品；756型紫外-可見分光光度計，尤尼柯上海儀器有限公司產品；Ta.XT2i型物性分析儀，英國SMS公司產品。

2 試驗方法

2.1 原料預處理

將成熟半干棗（水分含量25%～28%） 清洗干凈后，晾干去核，切成厚度為6 mm左右的半圓形，得到的棗片備用。

2.2 棗片干燥處理

（1）熱風干燥條件。將棗片置于干燥溫度為70℃的烘箱中，干燥約6 h。

（2） 真空干燥條件。將棗片置于真空干燥箱中，干燥溫度56℃，真空度-0.07 MPa，干燥時間3 h。

（3）真空微波干燥條件。將棗片置于真空微波干燥箱中，功率4 kW，溫度50℃，干燥時間15 min，真空度-0.06 MPa。

（4）真空冷凍干燥條件。將棗片放入低溫冰箱中預凍，直到物料完全結晶。然后將其裝盤置于真空冷凍干燥設備中干燥，真空冷凍干燥冷阱溫度為-45℃，真空度為0.1 kPa，干燥時間為24 h。

（5）變溫壓差膨化干燥條件。將棗片置于變溫壓差膨化罐中，膨化溫度為100℃，膨化壓力為0.2 MPa，停滯時間為5 min/抽，抽5次，干燥溫度為65℃，時間為1 h。

2.3 棗片理化指標的測定

色澤測定，參考文獻[6]的方法；棗片復水比的測定，參考文獻[7]的方法；總糖測定，斐林試劑法[8]的方法；粗纖維測定，參考方法[9]的方法；總黃酮含量測定，采用亞硝酸鈉-硝酸鋁比色法[10]的方法；棗片硬度和脆度的測定，參考文獻[11]的方法。

2.4 棗片掃描電鏡觀察

樣品→采樣→戊二醛固定→真空冷凍干燥→切片→噴碳→電鏡掃描→電鏡圖譜。在掃描電鏡下采用放大100倍數觀察并采集圖譜。

2.5 棗片能耗的測定

制干方法同上，控制產品含水量為5%～6%。測定時間、溫度、物料質量、水分含量等指標，分別計算，其中干燥能力以單位能耗（kW·h） 所能獲得的干制品質量計，能量消耗以單位質量（kg） 的干制品所消耗的能量計。

2.6 數據統計與分析

采用Excel 2010和SPSS 17.0軟件對單因素試驗進行顯著性分析，數據以X±SD表示。

3 結果與分析

3.1 不同干燥方式對棗片色澤、復水率的影響

不同干燥方式對棗片色澤的影響見圖1，不同干燥方式對棗片復水率的影響見圖2。

圖1 不同干燥方式對棗片色澤的影響

圖2 不同干燥方式對棗片復水率的影響

由圖1可知，棗片經過不同干燥方式處理后，其中冷凍干燥色澤最淺；變溫壓差和真空干燥由于溫度較低，褐變也不明顯；熱風干燥時間長且處于有氧條件，會發生酚類物質氧化和美拉德反應等，故物料色澤最差。

由圖2可知，棗片經過冷凍干燥處理后，其產品的復水率最好，其次為真空微波干燥、變溫壓差干燥、真空干燥，熱風干燥復水率最低。

3.2 不同干燥方式對棗片水分、粗纖維含量的影響

不同干燥方式對棗片水分含量的影響見圖3，不同干燥方式對棗片粗纖維含量的影響見圖4。

圖3 不同干燥方式對棗片水分含量的影響

圖4 不同干燥方式對棗片粗纖維含量的影響

由圖3可知，選擇不同的干燥條件，產品的含水量介于6%～16%。水分含量是影響品質效果的主要原因之一，水分越少，貯藏期越長。故從產品的貯藏時間看，冷凍干燥＞變溫壓差干燥＞真空微波干燥＞真空干燥＞熱風干燥。由圖4可知，粗纖維含量由高到低依次為真空微波干燥＞真空干燥＞冷凍干燥＞變溫壓差膨化干燥＞熱風干燥，原因是冷凍處理可使纖維的性能轉化，檢測方法檢不出；微波處理使物料局部受高溫纖維部分糊化，含量降低。

3.3 不同干燥方式對棗片總糖和黃酮含量的影響

不同干燥方式對棗片總糖含量的影響見圖5，不同干燥方式對棗片黃酮含量的影響見圖6。

圖5 不同干燥方式對棗片總糖含量的影響

圖6 不同干燥方式對棗片黃酮含量的影響

由圖5可知，經過不同方式的干燥后，棗片產品總糖含量由高到低依次為冷凍干燥＞變溫壓差干燥＞真空微波干燥＞真空干燥＞熱風干燥。其原因是棗片中干基不同，或棗中部分淀粉被轉化成糖。由圖6可知，總黃酮含量由高到低依次為冷凍干燥、變溫壓差膨化干燥、真空微波干燥、真空干燥、微波干燥、熱風干燥。冷凍干燥利用真空冷凍干燥，物料的失水過程是在低溫（-40～55℃）、高真空狀態下進行的，因此對熱敏性、易氧化成分的保存率較高。

3.4 不同干燥方式對棗片質地特性的影響

不同干燥方式對棗片質地的影響見表1。

表1 不同干燥方式對棗片質地的影響

由表1可知，棗片經過不同干燥方式處理后，其產品的硬度大小依次為熱風干燥＞真空微波干燥＞真空干燥＞變溫壓差膨化干燥＞冷凍干燥；其脆度大小依次為冷凍干燥＞變溫壓差膨化干燥＞真空干燥＞真空微波干燥＞熱風干燥。分析原因是熱風干燥過程中，溫度從外向內傳遞，使得棗片的表面溫度高于內部，內部水分未能及時轉移到表面，隨著表面水分的蒸發遷移，細胞迅速收縮在表面形成一層干硬膜，表現為口感堅硬、酥脆度差；真空干燥過程雖可加快蒸發，能有效降低棗片表面溫度，使品質有所改善，但干燥時間較長；微波真空干燥使棗片內部的水分被微波加熱后迅速汽化產生由內向外的傳質梯度，但是為防止棗糊化可能設置溫度較低，使得棗片硬度較大，但脆度較好；冷凍干燥過程中棗片內水分從冰晶狀態下直接升華，能基本保持其原有形狀，形成多孔性結構，產品硬度最小時脆度最好；變溫壓差膨化干燥過程中，棗片中水分在壓力變化作用下瞬間損失大部分，棗片硬度較小且酥脆可口。

3.5 不同干燥方式對棗片微觀結構的影響

不同干燥方式的棗片微觀結構見圖8。

圖8 不同干燥方式的棗片微觀結構

由圖8可知，熱風干燥的棗片內部結構有一小部分孔腔但大部分比較致密；真空干燥、真空微波干燥的棗片表面較熱風干燥要平整，組織結構有較淺的空腔；冷凍干燥的棗片呈現出較好的蜂窩狀結構；變溫壓差膨化干燥棗片組織結構疏松多孔。

3.6 不同干燥方式對棗片能耗的影響

不同干燥方式棗片的能耗分析見表2。

表2 不同干燥方式棗片的能耗分析

由表2可知，干燥時間最短依次是真空微波干燥，其次是變溫壓差干燥，最長時間是冷凍干燥；干燥能力最低是冷凍干燥，最高是真空微波干燥、變溫壓差干燥，從節能角度分析依次選擇真空微波干燥、變溫壓差干燥。

4 結論

綜上分析，從提質角度分析依次選擇冷凍干燥、真空微波干燥、變溫壓差膨化干燥、真空干燥；從節能角度分析依次選擇真空微波干燥、變溫壓差干燥。綜合考慮，鑒于干棗選擇真空微波干燥易焦煳，故選擇變溫壓差膨化干燥方式。