低褐變度灰棗片微波熱風聯合干燥工藝優化研究

張 明，馬 超，張博華，賀 怡，馬 敏，宋 燁

（中華全國供銷合作總社濟南果品研究院，山東濟南 250014）

灰棗（Zizyphus jujubecv.huizao）也稱為新鄭灰棗，原產于河南新鄭地區，是目前我國紅棗主要種植品種之一。20 世紀70 年代初，新疆地區從河南新鄭引種，由于新疆地區光熱資源得天獨厚，使得新疆所產灰棗各項指標均優于原產地區新鄭，灰棗從而成為新疆紅棗產業的主要品種，新疆地區因此也成為我國灰棗的主產區[1]。灰棗作為我國紅棗主要種植品種，具有非常高的營養和藥用價值，富含糖類、有機酸、維生素、氨基酸等多種營養成分以及多糖、黃酮等生物活性組分，具有增強免疫力、抗氧化、抗衰老等多重功效，是理想的養生保健果品[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、茶飲等領域。

目前灰棗片的干燥方法主要包括熱風干燥、微波干燥、冷凍干燥、膨化干燥等，其中以熱風干燥和微波干燥應用最為廣泛。由于灰棗含糖量較高，因此在干燥過程中易發生褐變，嚴重影響產品品質和商品價值。傳統熱風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、干燥節點難把控等突出問題，將兩者優勢相結合，采用微波熱風聯合干燥方式加工灰棗片，對促進灰棗片加工產業提質增效具有重大意義[6-8]。

本研究以灰棗片為原料，采用微波熱風聯合干燥技術對其進行干燥處理，以褐變度為評價指標，通過單因素試驗和正交試驗優化確定低褐變度灰棗片聯合干燥最佳工藝，以期為灰棗片的干燥生產提供一定的理論和技術指導。

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，天津大茂化學試劑廠，均為分析純。

1.2 儀器與設備

熱風循環烘箱RXH-B-1，江陰市宏達粉體設備有限公司；微波真空設備WZD4S-01，南京三樂微波技術發展有限公司；高速臺式離心機TGL-10B，上海安亭科學儀器廠；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聯合干燥工藝單因素實驗

分別取灰棗片100 g，置于微波真空設備中，不抽真空，微波干燥功率1 000 W，經微波干燥處理后，用熱風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，熱風干燥溫度分別為50、60、70、80、90 ℃；第三組灰棗片厚度依次設為3、4、5、6、7 mm，微波干燥時間1 min，熱風干燥溫度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、熱風干燥溫度、棗片厚度三個因素進行正交優化實驗，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經研缽粉碎后的灰棗片樣品，加入10 mL 體積分數為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，結果以吸光值/干質量（g·DW）表示。

1.5 數據處理與分析

數據處理均采用Microcal Origin 8.0 軟件進行，數據統計均采用SPSS 20.0 進行ANOVA 單因素方差分析和Ducan’s 多重檢驗（P＜0.05）。

2 結果與分析

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，當微波干燥時間為1 min 時，灰棗片褐變度達到最低值，為0.207 g·DW。其原因可能是微波干燥時間較短時，灰棗片內部水分含量較高，后續熱風干燥時間較長，導致灰棗片褐變度偏高。而微波干燥時間過長時，棗片易發生美拉德反應和焦糖化反應，產生類黑精等深色物質，導致產品色澤較深[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 熱風干燥溫度對灰棗片褐變度的影響

由圖2 可知，隨著熱風干燥溫度的升高，灰棗片褐變度整體呈先降低后升高趨勢，熱風干燥溫度為50 ℃時，褐變度最高，為0.296 g·DW，熱風干燥溫度為80 ℃時，褐變度最小，為0.272 g·DW。其原因可能是雖然熱風干燥溫度較低，但為達到商品所需水分含量要求，熱風干燥時間較長，導致灰棗片褐變度較高。而當熱風干燥溫度過高時，酶促褐變受到抑制，但非酶促反應加劇，物料表面水分揮發過快，還原糖、氨基酸等物質作用，在發生美拉德反應基礎上，易進一步發生焦糖化等反應，同時VC、黃酮類物質受熱氧化，導致灰棗片色澤較深[11-12]。因此，初步確定最適熱風干燥溫度為80 ℃。

圖2 熱風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 時達到0.295 g·DW，隨后趨于平穩。其原因可能是當棗片厚度過薄時，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，與胺類物質反應形成深褐色物質。而當棗片過厚時，需要的干燥時間更長，過程中美拉德反應等褐變反應產生的深色物質積累更多[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＞熱風干燥溫度＞棗片厚度。最佳工藝參數組合為A1B1C1，即微波干燥時間0.5 min，熱風干燥溫度75 ℃，棗片厚度3 mm。通過進一步驗證，在此條件下，棗片褐變度為0.176 g·DW，較熱風干燥、微波干燥等單獨干燥方式分別降低39.93%和22.81%，且產品外觀色澤均勻性及感官品質明顯優于熱風、微波兩種單一干燥方式。

表2 正交實驗結果與分析Table 2 Orthogonal experimental results and analysis

3 結論

本研究針對傳統熱風干燥及微波干燥干燥效率低、色澤品質差、干燥節點難把控等問題，采用微波熱風聯合干燥工藝處理灰棗片，并通過單因素和正交試驗對聯合干燥條件進行了優化。極差分析結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＞熱風干燥溫度＞棗片厚度。低褐變度灰棗片微波熱風聯合干燥的最佳工藝為微波干燥時間0.5 min，熱風干燥溫度75 ℃，棗片厚度3 mm。進一步驗證表明，在此條件下，棗片褐變度為0.176 g·DW，較熱風干燥、微波干燥等單獨干燥方式分別降低39.93%和22.81%，且產品外觀色澤均勻性及感官品質明顯優于熱風、微波兩種單一干燥方式。可見，聯合干燥處理提高了灰棗片的色澤品質和附加值，可為低褐變度灰棗片的生產加工提供借鑒和指導。