紅棗干制技術(shù)及其研究進(jìn)展

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(陜西師范大學(xué)食品工程與營養(yǎng)科學(xué)學(xué)院,陜西西安 710062)

紅棗亦稱大棗,是鼠李科(Rhamnaceae)棗屬(ZizyphusMill)植物棗樹的果實(shí)。在我國種植分布廣泛,在河北、山東、河南、山西、陜西、新疆、寧夏、黑龍江等地區(qū)均有種植。2000年以來,我國紅棗產(chǎn)業(yè)呈持續(xù)增長的發(fā)展態(tài)勢,年平均增長率為14.51%[1]。紅棗富含多種微量元素、脂肪、蛋白質(zhì)、纖維素、維生素等人體所需營養(yǎng)素和多種生物活性成分,是藥食同源的水果之一,素有“木本糧食,滋補(bǔ)佳品”的美譽(yù)。棗果中的蛋白質(zhì)含有16種氨基酸,包括8種人體必需氨基酸;紅棗中的多糖分為酸性多糖和中性多糖,主要由鼠李糖,阿拉伯糖,葡萄糖,半乳糖和D-果糖等組成[2-3];紅棗中的總酚含量較高(5.18～8.53mg/g),且棗皮中的多酚比棗肉中的多酚具有更高的總抗氧化能力和清除DPPH·和·OH的能力[4-5];紅棗中還含有豐富的核苷和堿基[6],以及成分復(fù)雜的紅棗香精油[7]。紅棗內(nèi)含有的對人體有利的營養(yǎng)元素及生物活性物質(zhì)種類齊全,大多數(shù)來源于棗肉,少部分來源于棗皮。因此,對于紅棗的加工,首先要考慮加工過程中將這些營養(yǎng)成分及生物活性物質(zhì)盡可能多的保留。目前,市場上的紅棗產(chǎn)品主要有紅棗飲料、紅棗粉、紅棗發(fā)酵產(chǎn)品以及紅棗的干制品,但這些紅棗產(chǎn)品都具有其各自的弊端,如紅棗復(fù)合飲料多種多樣,但是在紅棗汁的提取過程中溫度對紅棗中可溶性固形物和總糖含量有顯著性影響[8],可溶性固形物和總糖含量均有降低;對于全棗肉紅棗粉的加工技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)[9],在噴霧干制過程中總黃酮含量,總多酚含量均有降低,對于紅棗發(fā)酵酒的研究表明[10]采用干棗比采用鮮棗發(fā)酵酒有利。

干棗是我國傳統(tǒng)的紅棗加工產(chǎn)品,也是我國目前紅棗加工的主要產(chǎn)品。紅棗的干制,就是將鮮紅棗從含水量70%左右降低到25%左右,使其可溶性固形物的濃度提高到微生物難以生存和利用的程度。紅棗中的水分主要以游離水、膠體結(jié)合水和化合水三種狀態(tài)存在,紅棗干制就是通過各種干制技術(shù)排除全部游離水和部分膠體結(jié)合水[11]。

1 紅棗干制技術(shù)

棗農(nóng)通常采用的一種最簡單,最直接的紅棗干制方法是自然干制,但因其生產(chǎn)周期長,營養(yǎng)成分損失大,出品率低,產(chǎn)品衛(wèi)生質(zhì)量差,特別是受氣候因素的影響往往造成產(chǎn)品的大量腐爛損失。魏利清[12]等人通過對比紅棗在自然曬制、自然陰制和熱風(fēng)干制后可溶性固形物變化規(guī)律,發(fā)現(xiàn)可溶性總糖含量總體呈下降趨勢,干制初期快速下降,下降幅度從大到小依次為55℃>45℃>自然曬制>65℃>自然陰制;而在整個(gè)干制過程中,除蔗糖外的其他非還原糖含量總體呈下降趨勢,至干制結(jié)束時(shí),自然陰制、55℃、65℃條件下均降為零,45℃、自然曬制條件下保持較高含量。王恒超[13]等人的研究表明,自然干制后紅棗的還原糖,VC和總酸的損失率比真空冷凍干燥所帶來的損失率大。因此自然干制方法不利于紅棗干制的廣泛應(yīng)用,與此同時(shí)紅棗干制技術(shù)成為國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)。目前,紅棗干制技術(shù)的研究主要包括熱風(fēng)干制、微波干制、真空冷凍干制、遠(yuǎn)紅外輻射干制、太陽能干制、射頻熱風(fēng)聯(lián)合干制等。

1.1 熱風(fēng)干制技術(shù)

熱風(fēng)干燥技術(shù)是利用熱源提供熱量來加熱干燥室內(nèi)的空氣,使得物料之間與物料周圍的空氣存在溫度差,使物料內(nèi)部的水分由于溫度梯度而蒸發(fā)出來,從而達(dá)到干制的目的。熱風(fēng)干制是農(nóng)產(chǎn)品干制中應(yīng)用范圍最廣的一種干制技術(shù),主要包括人工烘房干制和干燥機(jī)干制等。張寶善[14]等人利用熱風(fēng)干制技術(shù),在不同溫度和不同時(shí)間下對油棗進(jìn)行了干燥,比較非酶褐變受溫度和時(shí)間的影響,結(jié)果表明:隨著干制溫度升高,時(shí)間延長,棗肉的褐變度和5-HMF含量逐漸增加,總糖、還原糖、抗壞血酸和氨基酸態(tài)氮逐漸減少。閆忠心[15]等人研究發(fā)現(xiàn):影響紅棗香氣品質(zhì)的主要香氣物質(zhì)種類為酯類、醛類、酸類和酚類;自然陰干的紅棗香氣品質(zhì)較差,而采用熱風(fēng)干制可有效提高紅棗的香氣品質(zhì);60℃熱風(fēng)干制的紅棗香氣成分綜合得分最高,優(yōu)于50℃和70℃熱風(fēng)干制紅棗的香氣品質(zhì)。王畢妮[16]等人研究了自然干制和熱風(fēng)干制對紅棗中的酚類化合物及其抗氧化活性的影響,結(jié)果顯示:紅棗干制后其中酚酸類化合物含量顯著下降,總黃酮含量變化不明顯,而熱風(fēng)干制后其原花青素含量顯著升高。經(jīng)熱風(fēng)干制和自然干制的紅棗抗氧化活性間無顯著性差異,但熱風(fēng)干制所需時(shí)間短,制得的紅棗香味濃。

烘房干制是熱風(fēng)干制中應(yīng)用最廣泛的一種干制技術(shù)。研究表明[17-18],干制方式是影響干制紅棗質(zhì)量和干制時(shí)間長短的重要因素之一,其次,科學(xué)的控制空氣的溫度和濕度,也是獲得優(yōu)質(zhì)干紅棗的重要因素之一[19]。閆寶生[20]指出,經(jīng)烘房干制,每100kg鮮棗較自然曬干法可增加好棗量15～18kg,干棗增收率為27%～33%,且產(chǎn)品的VC含量相對較高。

1.2 微波干制技術(shù)

微波是一種電磁波,既具有粒子攜帶的機(jī)械能,同時(shí)也具有電場能和磁場能。當(dāng)電場極性方向不斷改變時(shí),原料中的極性分子高速運(yùn)動(dòng),并產(chǎn)生摩擦熱,從而使物質(zhì)的表面和內(nèi)部同時(shí)升溫,達(dá)到干燥的目的[21-23]。由于其獨(dú)特的加熱特性和干燥機(jī)理,具有克服常規(guī)干燥時(shí)物料受熱不均勻、時(shí)間長、能耗大、干燥效果不理想等缺點(diǎn)。目前,微波干制技術(shù)主要以微波聯(lián)合技術(shù)應(yīng)用于各種物質(zhì)的干制過程中,其應(yīng)用面非常廣泛,劉小丹[24]等人采用微波-熱風(fēng)聯(lián)合干制技術(shù)對紅棗進(jìn)行了干燥研究,結(jié)果表明:微波-熱風(fēng)干燥方式的時(shí)間比分段熱風(fēng)干制時(shí)間縮短11%以上,從而得出微波-熱風(fēng)聯(lián)合干制技術(shù)是適合紅棗干制較好的方法。楊艷杰[25]等人分別采用自然曬干、微波干燥、電熱恒溫干燥的方法干制紅棗,并測定干制后紅棗中的VC含量,發(fā)現(xiàn)微波干燥處理的紅棗VC含量顯著高于自然曬制20d和電熱恒溫干燥的樣品。李煥榮[26]等人通過研究干制方式對紅棗部分營養(yǎng)成分和香氣成分的影響,發(fā)現(xiàn)經(jīng)微波處理后再采用65℃干燥與直接進(jìn)行65℃干燥的棗相比,前者有4種酯、9種酸,后者有7種酯、4種酸,同時(shí)也發(fā)現(xiàn)在相同干制溫度條件下使用微波輔助干制能明顯的縮短干制時(shí)間,但經(jīng)微波預(yù)處理后再干制對口感和風(fēng)味會(huì)產(chǎn)生不利的影響。

1.3 真空冷凍干制技術(shù)

真空冷凍干燥是將含水物料預(yù)先進(jìn)行降溫凍結(jié),然后在適當(dāng)?shù)臏囟?45～55℃)和高真空度下使冰晶直接升華為水蒸氣以除去物料內(nèi)部的水分[27]。基于真空冷凍干燥技術(shù)對食品的營養(yǎng)成分及活性物質(zhì)能夠很好地保存,近年來真空冷凍干燥技術(shù)更是廣泛地應(yīng)用于食品干燥的各個(gè)領(lǐng)域。曹有福[28]等人通過探討棗片厚度、真空度、預(yù)凍初始溫度對紅棗片VC保存率的影響規(guī)律,得出了真空冷凍干燥棗片的最佳條件。王恒超[13]等人研究駿棗中的幾種營養(yǎng)成分在自然干制,熱風(fēng)干制和真空冷凍干制的過程中的變化規(guī)律,結(jié)果發(fā)現(xiàn)VC、總酸、總糖、蔗糖、果糖、葡萄糖、可溶性蛋白質(zhì)含量在真空冷凍干制中的保存率最高,熱風(fēng)干制次之,自然干制最低。孫曙光[29]等人認(rèn)為真空冷凍干燥技術(shù)也適用于金絲小棗凍干粉的生產(chǎn)。

1.4 遠(yuǎn)紅外輻射干制技術(shù)

遠(yuǎn)紅外干燥是利用遠(yuǎn)紅外輻射元件發(fā)出的遠(yuǎn)紅外線輻射到物料時(shí),引起原子和分子的劇烈轉(zhuǎn)動(dòng),使物體變熱從而達(dá)到加熱干燥的目的。蔬果等產(chǎn)品受其分解的可能性比較小,營養(yǎng)成分流失少。狄建兵[30]等人通過對比不同種干燥方法對紅棗品質(zhì)的影響,發(fā)現(xiàn)不同干燥方式干燥時(shí)間從大到小依次為電熱干燥2.5h,遠(yuǎn)紅外干燥75min,遠(yuǎn)紅外-微波聯(lián)合干燥34min,微波干燥10min;不同的干燥方式所得的總糖含量依次為遠(yuǎn)紅外-微波聯(lián)合干燥44.3%,遠(yuǎn)紅外干燥42.6%,電熱干燥38.1%,微波干燥25.23%,遠(yuǎn)紅外-微波聯(lián)合干燥能夠保持高的棗總糖含量。不同干燥方式干燥后所得VC含量依次為微波干燥112.51mg/100g,遠(yuǎn)紅外-微波聯(lián)合干燥101.85mg/100g,遠(yuǎn)紅外干燥48.63mg/100g,電熱干燥20.52mg/100g。可以看出遠(yuǎn)紅外-微波聯(lián)合干燥時(shí)間短,總糖含量高,VC含量僅次于微波干制。

表1 紅棗各種干制技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)Table 1 The advantages and disadvantages of various dried jujube technology

1.5 太陽能干制技術(shù)

太陽能干制是指利用太陽輻射能和太陽干制裝置所進(jìn)行的干制作業(yè)[31]。過利敏[32]等人以庫車灰棗為實(shí)驗(yàn)材料,以烘房、曬架制干為對照,開展紅棗的太陽能干燥工藝研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)該裝置集熱溫度平均為46.6℃,溫升為23℃,適宜進(jìn)行紅棗的太陽能干燥;產(chǎn)品色澤、風(fēng)味品質(zhì)及潔凈度較好;當(dāng)水分25%時(shí),紅棗脫水速率平均為2.39kg/d,干燥時(shí)間為7～10d,干燥周期較普通曬架法縮短25%,與人工烘房干燥相比能耗大幅下降。高林朝[33]等人設(shè)計(jì)研制了一套太陽能與輔助熱源互補(bǔ)的太陽能干燥紅棗的實(shí)驗(yàn)裝置,采用太陽墻集熱器加熱空氣,實(shí)現(xiàn)了對紅棗的連續(xù)干燥作業(yè),結(jié)果發(fā)現(xiàn)含水率75%的鮮棗,干燥10h可達(dá)到終含水率30%,但干燥溫度不宜超過65℃,否則,會(huì)影響干棗的質(zhì)量和著色。

1.6 射頻熱風(fēng)聯(lián)合干制技術(shù)

射頻熱風(fēng)干燥的主要原因是分子極化現(xiàn)象,分子間的作用力使物料中的分子運(yùn)動(dòng),因而產(chǎn)生相應(yīng)的摩擦擠壓效應(yīng),使物料達(dá)到被加熱的目的。研究表明[34]此技術(shù)不但能夠降低單獨(dú)使用熱風(fēng)干制時(shí)的時(shí)間,而且增加了殺菌作用。但在對于此技術(shù)在多數(shù)領(lǐng)域的仍處于研究階段,報(bào)道較少。張麗[34]對射頻熱風(fēng)聯(lián)合干燥紅棗技術(shù)進(jìn)行了研究,結(jié)果表明紅棗熱風(fēng)干燥所需時(shí)間是射頻熱風(fēng)聯(lián)合干燥的3倍,使用射頻熱風(fēng)聯(lián)合干燥可以大大的縮短紅棗的干燥時(shí)間,提高生產(chǎn)效率,降低能耗。

2 不同紅棗干制技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)比較

目前,各種干制技術(shù)在紅棗干制中均有應(yīng)用,且得到了相應(yīng)的重視。不同干制技術(shù)都有其自身的優(yōu)點(diǎn),但也存在著一些不足。現(xiàn)將紅棗各種干制技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)匯總?cè)绫?。

3 紅棗干制技術(shù)存在的問題及展望

由于紅棗具有多種營養(yǎng)成分及保健功能,目前,不論在國內(nèi)市場上還是國外市場上,都深受人們的青睞。同時(shí)隨著人們生活水平的不斷提高,對食品的要求也越來越高,對紅棗干制品不但要求形狀整齊,色澤純正,香味十足,口感甘甜,而且更要具有紅棗原有的營養(yǎng)成分,活性物質(zhì)及保健功能。但是對于紅棗干制存在的問題主要有以下幾點(diǎn):

a.在紅棗產(chǎn)區(qū),大量農(nóng)戶仍以自然干制作為紅棗的主要干制方式,產(chǎn)品品質(zhì)低,衛(wèi)生質(zhì)量差,腐爛損失嚴(yán)重。

b.人工干制技術(shù)設(shè)備投資高,技術(shù)難度大,難于在紅棗產(chǎn)區(qū)農(nóng)戶中大量推廣。

c.一些新的紅棗干制技術(shù)目前仍處于研究階段,設(shè)備和技術(shù)尚不成熟,難于推廣應(yīng)用。

因此,基于以上紅棗干制中存在的問題,未來紅棗干制技術(shù)的開發(fā)和研究需從以下幾點(diǎn)著手:

d.充分了解紅棗的功能成分的特性,研究能夠最大程度的保持其原有成分的干燥技術(shù)。

e.由于各種干制技術(shù)都有優(yōu)缺點(diǎn),因此可將各種干制技術(shù)取長補(bǔ)短聯(lián)合使用,研究以干制時(shí)間較短,設(shè)備成本較低廉,設(shè)備安裝簡單,干制品質(zhì)較好的干制技術(shù)。

f.隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,生產(chǎn)力的不斷提高,紅棗的干制技術(shù)需要面向智能化,數(shù)字化,自動(dòng)化。

g.由于大多數(shù)紅棗產(chǎn)地都在偏遠(yuǎn)的山區(qū),因此為能更好的就地取材,減少紅棗因運(yùn)輸造成的破果爛果率,紅棗的干制技術(shù)要易于向偏遠(yuǎn)山區(qū)推廣,且建設(shè)簡單。

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