檳榔干制技術(shù)研究進(jìn)展

代文婷，吉建邦，康效寧，馬金爽，代佳慧，王世萍

1. 海南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工設(shè)計研究所（?？?570100）；2. ?？谑袡壚萍庸ぱ芯恐攸c實驗室（海口 570100）；3. 海南省熱帶果蔬冷鏈研究重點實驗室（?？?570100）

檳榔為棕櫚科檳榔屬常綠喬木，原生長于馬來西亞，主要分布于東南亞、亞洲熱帶地區(qū)、歐洲和太平洋部分區(qū)域[1-2]。檳榔是中國四大南藥（檳榔、益智、砂仁、巴戟）之首，最早記載于《藥錄》，辛、甘、苦和澀味集聚一身，其種子、果皮、花均可入藥，有驅(qū)蟲、降氣、利水、抗炎、消積和截瘧等功效，用于治療飲食停滯、腹脹，多種腸道寄生蟲、水腫和瘧疾等癥狀[3-4]。檳榔含有多種生物活性成分，主要包括生物堿類、三萜類、酚類化合物、多糖、脂肪酸類及多種氨基酸和礦物質(zhì)等[5-8]。檳榔為典型的呼吸躍變型果實，鮮果水分可達(dá)80%左右，采后生理代謝旺盛，呼吸高峰過后食用品質(zhì)迅速下降，極易失水萎蔫、腐爛變質(zhì)，不耐貯運加工，這嚴(yán)重制約檳榔的物流半徑和消費形式。

干制是檳榔重要的貯藏與加工方式，不僅能有效抑制微生物生長、延長貯藏期，也能縮小檳榔體積、減輕檳榔質(zhì)量，從而降低運輸、加工和包裝成本，而不同干制工藝對檳榔產(chǎn)品質(zhì)量有重要影響。重點綜述不同干制技術(shù)對檳榔品質(zhì)影響方面的研究進(jìn)展，對于檳榔干制技術(shù)與裝備的升級改造、檳榔加工技術(shù)水平的提高、檳榔產(chǎn)業(yè)鏈的延長及其商品經(jīng)濟(jì)價值的提升有重要意義。

1 檳榔的生產(chǎn)與加工概況

中國為世界檳榔第二大生產(chǎn)國，主要在海南、云南、廣東、廣西及臺灣等地區(qū)廣泛種植，其中海南的檳榔種植面積占全國95%以上，是海南省第一大熱帶經(jīng)濟(jì)作物，也是海南省政府重點發(fā)展的“三棵樹”（橡膠樹、檳榔樹和椰子樹）之一。據(jù)統(tǒng)計，2018年海南檳榔種植面積10.99萬 hm2，總產(chǎn)量27.22萬 t，分別同比增長7.24%和6.70%；2019年海南檳榔總產(chǎn)量達(dá)28.92萬 t，同比增長6.20%[9-10]。當(dāng)前世界范圍內(nèi)檳榔的利用主要有食用和藥用2種方式，檳榔雖然是一種常用中藥，但多以食用為主。檳榔有3種食用方式。一是食用鮮檳榔果。將七八成熟的鮮果切成幾瓣，涂上貝殼漿，包上蔞葉嚼食。二是以印度為主產(chǎn)地的檳榔咀嚼塊。主要由檳榔核粉、蔞葉粉、煙葉及香精香料混合搭配食用。三是以中國湖南省加工為主的食用檳榔咀嚼塊。海南檳榔產(chǎn)量高，但深加工技術(shù)落后，檳榔鮮果經(jīng)干制初加工后，大量運往湖南進(jìn)行深加工，經(jīng)炮制、切片、點鹵、干燥等工序，制作成不同花色的食用檳榔咀嚼品（DB 43/132—2004）。湖南特色的食用檳榔逐漸覆蓋全國，年產(chǎn)值超200億元，產(chǎn)業(yè)前景廣闊。檳榔干果對食用檳榔產(chǎn)品品質(zhì)有重要影響，咀嚼過程中檳榔纖維引發(fā)口腔黏膜纖維性病變、牙齒脫落等安全問題也備受關(guān)注[11]?？刂苾?yōu)化檳榔干制工藝、尋找最適軟化方法，使檳榔干果硬度及咀嚼感降至最低，質(zhì)地變得柔軟，最大程度減少檳榔纖維對口腔的傷害，同時又能提升口感，對檳榔加工企業(yè)和檳榔產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有現(xiàn)實意義。

2 檳榔干制技術(shù)的發(fā)展

2.1 檳榔傳統(tǒng)干制技術(shù)

檳榔傳統(tǒng)干制常采用土爐、煤爐，以橡膠木屑或煤球等煙熏干燥，簡單粗放、“榔”煙四起，對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。傳統(tǒng)干制加工80%采用木材作燃料，每噸鮮果需消耗木材約1.7 t，使檳榔干果加工成本高、利潤率低。大量研究表明，傳統(tǒng)煤爐和木材煙熏方式可導(dǎo)致煙熏制品中形成大量二氧化硫、雜環(huán)胺、多環(huán)芳烴等致癌物質(zhì)，需費時費力去除熏制檳榔干果中煙垢和苯并芘等有害物質(zhì)，以確保檳榔制品衛(wèi)生安全[12-13]。傳統(tǒng)煙熏方式還存在生產(chǎn)周期長、機械化程度低、勞動強度大、衛(wèi)生條件難控制、難以連續(xù)生產(chǎn)及產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等缺陷[14]，因此，便捷、安全、節(jié)能、環(huán)保的新型綠色干制技術(shù)是檳榔初加工發(fā)展的必然趨勢。海南省農(nóng)業(yè)廳自2013年起，開始實施檳榔烘干綠色改造項目，將一批環(huán)保、先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)、配套設(shè)施完善的干制設(shè)備推薦給檳榔加工戶。2017年12月，海南省出臺《關(guān)于加強檳榔加工行業(yè)污染防治的意見》，全面禁止檳榔土法熏烤，進(jìn)一步通過綠色改造，推動檳榔產(chǎn)業(yè)做大做強，并在定安、萬寧、瓊海等主產(chǎn)區(qū)設(shè)立節(jié)能環(huán)保型檳榔烘烤技術(shù)與設(shè)備示范基地，推廣應(yīng)用環(huán)保技術(shù)與設(shè)備，引導(dǎo)檳榔加工產(chǎn)業(yè)向規(guī)模化、聚集化發(fā)展。

2.2 檳榔現(xiàn)代干制技術(shù)

2.2.1 熱風(fēng)干燥技術(shù)在檳榔加工中的應(yīng)用

熱風(fēng)干燥技術(shù)利用熱源提供熱量，基于傳熱傳質(zhì)原理，經(jīng)風(fēng)機將熱風(fēng)吹進(jìn)烘箱或干燥室內(nèi)，熱量由干燥介質(zhì)傳遞給物料，使得物料表面的水分受熱汽化擴(kuò)散到空氣中。當(dāng)物料形成水分梯度時，內(nèi)部水分向表面擴(kuò)散，直到物料中的水分下降到一定程度，同時物料表面溫度受熱后高于物料中心，促使水分從表面向中心傳遞從而達(dá)到干燥的目的[15]。熱風(fēng)干燥技術(shù)操作簡便、易于控制、設(shè)備投資少、成本低廉，但其干燥效率較低、時間長、能耗高，影響產(chǎn)品品質(zhì)[16]。

熱風(fēng)干燥檳榔方面的研究主要集中在干燥方式對其干燥特性的影響。張可喜等[17]采用變溫干燥方式，于50 ℃—80 ℃—50 ℃分別干燥檳榔0.5 h—2 h—2 h，提高檳榔干燥速率。宋菲等[18]對檳榔花進(jìn)行熱風(fēng)干燥動力學(xué)研究，得出干燥溫度越高，干燥速率越快，且整個檳榔花干燥過程處于降速干燥階段。婁正等[19]研究得到檳榔預(yù)處理和干制最優(yōu)工藝為水煮溫度100℃、水煮時間10 min、熱風(fēng)干燥溫度60 ℃、裝載質(zhì)量24 kg/m2，且整個干燥過程沒有恒速干燥階段，只有降速干燥階段，可能因為檳榔在干燥過程中水分蒸發(fā)界面不斷向內(nèi)部遷移，水分遷移的距離不斷增加，從而導(dǎo)致干燥速率逐漸降低，這與大多數(shù)物料的干燥特性類似[20-21]。為使檳榔具有良好的咀嚼性和彈性，前期研究[22]把谷物干制工藝中的緩蘇處理引入至檳榔干制工藝中，研究發(fā)現(xiàn)緩蘇時間1.5 h、緩蘇頻次2次時，檳榔干果的硬度、咀嚼性和彈性較好，且品質(zhì)較佳。此外，郭守志等[23]利用Weibull分布函數(shù)描述烘箱干燥和熱風(fēng)干燥方式下的檳榔干燥過程，并模擬和分析其干燥動力曲線，為檳榔干燥加工的預(yù)測及調(diào)控提供了理論依據(jù)。趙志友等[24]針對檳榔烤籽工藝問題，研究不同熱風(fēng)干燥溫度、風(fēng)速和物料堆積層數(shù)對食用檳榔干燥特性影響，建立檳榔烤籽熱風(fēng)干燥動力學(xué)模型，與郭守志等的研究有異曲同工之處。

2.2.2 熱泵干燥技術(shù)在檳榔加工中的應(yīng)用

熱泵干燥最早用于20世紀(jì)30年代美國的商業(yè)生產(chǎn)，直至20世紀(jì)70年代因較低的營業(yè)成本而被廣泛使用。目前熱泵干燥常用于稻谷、小麥、南瓜、芒果和草藥等生產(chǎn)加工中[25-29]。熱泵干燥系統(tǒng)通常是由壓縮機、蒸發(fā)器、冷凝器和膨脹閥等組成，主要利用熱泵吸收低溫?zé)嵩礋崃浚?jīng)冷凝器冷凝釋放出高溫?zé)崃?，在形成的閉路循環(huán)過程中實現(xiàn)對濕物料的連續(xù)干燥[26,30]。熱泵干燥有效提高低溫?zé)嵩吹睦寐屎臀锪细稍锲焚|(zhì)，且高效節(jié)能、安全、無污染、易控制。

國內(nèi)外關(guān)于熱泵干燥在檳榔加工中的研究報道較少。張容鵠等[31]研究得到檳榔熱泵干燥最佳中試工藝參數(shù)，新鮮檳榔經(jīng)沸水煮沸15 min，前12 h內(nèi)干燥溫度50 ℃、12 h后干燥溫度65 ℃、裝料量3.5 t、烘房空氣相對濕度25%時，檳榔含水率為16.8%，好果率為96.0%，均勻度為91%，單位質(zhì)量干果耗電量為0.92kW·h/kg，此時檳榔干果綜合評分為90.1分。吳耀森等[32]采用緩蘇—熱泵干燥—緩蘇干燥檳榔鹵水，與傳統(tǒng)陰干方式相比，鹵水芳香氣息更濃，干燥時間更短，生產(chǎn)效率得到提高。

2.2.3 其他加工方式

印度檳榔產(chǎn)量占世界檳榔總產(chǎn)量的50%以上，是檳榔主產(chǎn)國之一[33]。與中國檳榔的食用方式不同，印度主要食用檳榔核，而檳榔殼成為加工廢棄物，但檳榔殼也被認(rèn)為是具有廣闊發(fā)展前景的生物質(zhì)原料[34]。Kulanthaisami等[35]報道一種由太陽能收集器、生物質(zhì)燃燒器、熱交換器、鼓風(fēng)機、熱風(fēng)管等組成的干燥設(shè)備，使干制后的檳榔干果在風(fēng)味、色澤等方面均優(yōu)于自然晾曬，且安全衛(wèi)生、省時省力。Siddika等[36]利用檳榔殼和廢尼龍纖維，通過熱壓制備出拉伸性能良好、熱穩(wěn)定性高的纖維生態(tài)復(fù)合材料，極大提高廢棄物綜合利用率。

2.3 干制技術(shù)對檳榔品質(zhì)的影響

干制是水分轉(zhuǎn)移和熱量傳遞的過程。檳榔在干制過程中色澤、硬度、收縮率等表觀物理指標(biāo)，可溶性固形物、多糖、蛋白質(zhì)等營養(yǎng)成分變化，以及多酚、檳榔堿等生物活性成分變化的相關(guān)研究很少，一定程度上影響檳榔干制技術(shù)水平的提升和干制技術(shù)對檳榔品質(zhì)的提高?？沙浞纸梃b現(xiàn)代干制技術(shù)對其他農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)影響的研究[37-40]，為檳榔干制及其品質(zhì)控制研究提供參考。王斌等[41]研究表明熱風(fēng)干燥后檳榔果核的總糖及多酚含量比微波干燥后分別低10.3%和14.5%，同時證明檳榔果肉和果核經(jīng)微波干燥后，總糖和多酚含量均顯著高于青果和熱風(fēng)干燥檳榔，說明微波干燥能較好地保留檳榔的有效成分。若將微波與熱風(fēng)兩種干燥方式聯(lián)合，可能效果非同凡響。王斌等[42]還通過分析檳榔青果和煙果中醛類、酚類、烴類及醇類等風(fēng)味物質(zhì)，得出檳榔不同干制方式形成的風(fēng)味物質(zhì)不同，品質(zhì)差異明顯。李智等[43]利用質(zhì)構(gòu)儀比較煙果和青果的彈性、硬度等質(zhì)構(gòu)特性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)煙果的彈性、硬度及咀嚼性顯著高于青果。吳碩等[44]利用環(huán)保烘烤爐，通過調(diào)控干燥溫度、濕度和風(fēng)速，得出溫度55 ℃、濕度60%和風(fēng)速1.2 m/s時，檳榔干果的硬度和咀嚼性最低，可減少檳榔纖維對食用者口腔的傷害，并在此最優(yōu)干燥工藝條件下減少檳榔煙熏時間，極大地降低苯并(α)芘、甲醛及二氧化硫有害物質(zhì)殘留量，提高檳榔的安全品質(zhì)。

細(xì)胞在代謝過程中會不斷產(chǎn)生活潑的自由基，化學(xué)反應(yīng)性極強，參與一系列的連鎖反應(yīng)，使機體的氧化平衡遭到破壞，引發(fā)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)、酶、糖類、DNA和蛋白質(zhì)改變和損傷，從而導(dǎo)致細(xì)胞凋亡和機體衰老[45-46]。檳榔中的多酚類化合物、維生素C、氨基酸等功能因子協(xié)同作用，有抗氧化和清除自由基的作用，但這些活性成分在干制加工過程中易發(fā)生氧化、分解，其變化規(guī)律及其生物功能特性有待進(jìn)一步研究，這對開發(fā)保健食品和食品抗氧化劑有一定作用。此外，干制過程中檳榔風(fēng)味也會發(fā)生強烈變化，但其揮發(fā)性物質(zhì)的組分、含量變化和特征風(fēng)味物質(zhì)的變化過程仍不清楚。

3 結(jié)語與展望

海南省擁有豐富的太陽能資源，利用太陽輻射的熱能將濕物料中的水分蒸發(fā)除去，節(jié)能減排、降低成本，太陽能已成功應(yīng)用于玫瑰花、粉絲、野生白魚等物料的干燥[47-49]。其他新型干制技術(shù)如微波真空冷凍干燥、紅外干燥、變溫壓差干燥技術(shù)等在農(nóng)產(chǎn)品加工中也備受青睞，在保證農(nóng)產(chǎn)品食用和營養(yǎng)品質(zhì)的基礎(chǔ)上，既能提高生產(chǎn)效率，又節(jié)約能源[50-51]。將熱泵干燥、熱風(fēng)干燥技術(shù)與其他新型干制技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用于檳榔、胡椒等熱帶經(jīng)濟(jì)作物，對優(yōu)化海南經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變加工發(fā)展方式具有重要意義。隨著干制技術(shù)的不斷探索和創(chuàng)新，新技術(shù)、新裝備也將不斷升級和擴(kuò)展。開發(fā)“高效節(jié)能、環(huán)境友好、安全穩(wěn)定”的檳榔干制技術(shù)，對促進(jìn)檳榔產(chǎn)業(yè)化發(fā)展、提高檳榔種植業(yè)、加工業(yè)的社會經(jīng)濟(jì)效益具有深遠(yuǎn)意義。

檳榔加工需注重不同干制過程中檳榔品質(zhì)的變化，研究對比不同干制工藝對檳榔干果品質(zhì)的影響，探究干制過程中檳榔品質(zhì)變化的機理機制，有針對性地研究改善干制工藝，開發(fā)適用于檳榔工業(yè)化應(yīng)用的干制設(shè)備，降低干制成本，可促進(jìn)干制技術(shù)在檳榔加工與貯藏應(yīng)用中的不斷進(jìn)步。具體可從3個方面著手。

1) 預(yù)處理是物料干制前重要的單元操作，根據(jù)檳榔特性與干制方法，選擇與優(yōu)化適宜的預(yù)處理方式有利于提高干制速率、減少干制時間、提升檳榔產(chǎn)品品質(zhì)。且單一干制方式都有其優(yōu)缺點，很難同時滿足干制產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益和品質(zhì)要求，將2種或多種干制方法聯(lián)合，優(yōu)勢互補，可達(dá)到節(jié)能高效、環(huán)保、省力等目的，聯(lián)合干制成為農(nóng)產(chǎn)品干燥的技術(shù)創(chuàng)新趨勢。另外，在現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)上設(shè)計分段式干燥的聯(lián)合干制裝備，力求設(shè)備結(jié)構(gòu)先進(jìn)、性能優(yōu)良、易于操作、高效節(jié)能、安全環(huán)保，最終產(chǎn)出高品質(zhì)產(chǎn)品[52]。

2) 除了研究檳榔干制加工技術(shù)，還需要健全和完善加工各階段的標(biāo)準(zhǔn)及法規(guī)。現(xiàn)有的檳榔干果地方標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了檳榔質(zhì)量規(guī)格指標(biāo)，包括色澤一致率、果實完整率、均勻指數(shù)和含水率等，以及農(nóng)藥殘留限量和污染物限量等方面[53-54]，缺乏干制加工過程標(biāo)準(zhǔn)及對各環(huán)節(jié)有機銜接的全程質(zhì)量控制體系，可根據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)和生產(chǎn)實際，并結(jié)合研究國際組織和標(biāo)準(zhǔn)化程度高的國家，制定系統(tǒng)全面的檳榔干制加工技術(shù)規(guī)程。

3) 加深對檳榔干制規(guī)律及其品質(zhì)影響的研究，可為檳榔干制加工技術(shù)理論的完善、檳榔干制設(shè)備的升級改造和新裝備的研發(fā)提供理論依據(jù)。此外，還需進(jìn)一步明確檳榔干制過程中多糖、蛋白質(zhì)、脂肪等營養(yǎng)成分變化，多酚化合物、檳榔堿、不飽和脂肪酸等生理活性物質(zhì)變化規(guī)律以及檳榔風(fēng)味物質(zhì)形成機制和轉(zhuǎn)化途徑[55]，為檳榔食用價值和藥用價值的提高，以及檳榔功能性產(chǎn)品研發(fā)奠定理論基礎(chǔ)。