干制工藝對板栗片質構特性的影響

沈峻峰，諶彥希，王 盼，魏明飛，何夷敏

(1.黃岡師范學院 生物與農業(yè)資源學院，湖北 黃岡 438000；2.黃岡師范學院 大別山特色資源開發(fā)湖北省協(xié)同創(chuàng)業(yè)中心，湖北 黃岡 438000)

板栗是山毛櫸科栗屬落葉喬木[1]，現(xiàn)有栗屬植物10余種，主要分布在亞洲，美洲，歐洲和非洲[2]。到目前為止，全球大部分研究者認為栗屬植物起源于中國[3-5]。日本栗是野生種純化而來，原產于日本和朝鮮半島。歐洲栗原產于地中海沿岸，現(xiàn)己廣泛分布在歐洲和西亞地區(qū)[6]。美洲栗原產于北美，由于20世紀初受到了栗疫病的危害，現(xiàn)已瀕臨滅絕[7]。而我國板栗品種多且品質好，種植范圍非常廣泛，質量和產量均居世界首位[8]。

板栗的營養(yǎng)成分以糖類為主，還含有豐富蛋白質、核黃素、少量酚類物質、多種維生素及大量的微量元素，尤其是各種氨基酸[9]。板栗還具有健脾、止瀉、防治多種腫瘤、活血化瘀、止血等健康功效，其中含有的不飽和脂肪酸對高血壓、冠心病、動脈硬化患者具有調養(yǎng)之功效[10]。

新鮮板栗新陳代謝旺盛、采收期短，根據(jù)板栗不易儲藏的特性，我國從傳統(tǒng)的沙藏、架藏法，逐漸研究發(fā)展出更多提高板栗耐儲藏性的措施[11]。目前，國內市場上的板栗制品主要有糖炒栗子、糖水栗子罐頭、速凍板栗仁、板栗干制品等[12]。板栗干制品主要有板栗干、板栗片、板栗粉，干制品的常用干燥技術有以下幾種：熱風干燥[13]、微波干燥[14]、真空干燥[15]、噴霧干燥[16]、滾筒干燥[17]、過熱蒸汽干燥[18]等。

板栗干燥脫水后，由于水分含量低，抑制了酶的活性，防止了微生物特別是致病菌的生長繁殖，從而達到了防腐的效果[19]。一般來說，工業(yè)上傳統(tǒng)的果蔬脫水多采用單一的熱風干燥法，該法溫度高、干燥時間長、能耗大，而且對干制品的色澤和營養(yǎng)成分有不利的影響。而微波干燥具有快速、高效、能耗低的特點，是一種值得推廣的干制技術[20]。

本試驗將微波與熱風干燥相結合，先進行熱風干燥再微波干燥，以微波加熱時間、微波干燥功率、熱風干燥時間，及浸泡板栗片的糖水濃度為影響因素，進行單因素試驗。在單因素試驗的基礎上，選擇微波加熱時間、熱風干燥時間、糖液濃度三個因素進行正交試驗分析，以板栗片的脆性和硬度作為評價指標，優(yōu)化干制工藝，探索提高板栗片品質的方法。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

市售羅田板栗；白砂糖；CT3質構分析儀(Brookfield公司)、電熱鼓風恒溫干燥箱(上虞市道墟鎮(zhèn)燕光儀器設備廠)、美的微波爐(廣東美的微波電器制造有限公司)。

1.2 方法

1.2.1板栗片加工工藝流程

板栗預處理→糖液調配→切片→糖液浸泡→烘箱熱風干燥→微波干燥→板栗片

1.2.2板栗片制作步驟

①板栗挑選：顆粒飽滿、表面無蟲眼、無霉變，形狀呈半球型；②劃口脫殼：劃口機劃口，手工脫殼去衣；③糖液調配：按要求濃度稱取白砂糖，加水攪拌均勻；④切片：將板栗切成1 mm左右厚度均勻的薄片；⑤糖液浸泡：迅速將板栗薄片置于糖液中，保鮮膜封口，浸泡30 min；⑥烘箱熱風干燥：用鑷子夾起板栗片置于濾紙上擺放整齊，再放入100 ℃恒溫烘箱中按所要求的時間干燥；⑦微波干燥：從烘箱中取出板栗片后立即置于微波爐中，按所要求功率干燥特定時長。

1.2.3質構特性的表征方法

干制板栗片作為一種脆性零食，其感官特性對產品品質有較大影響，表1中列出了想要探討的質構特性的參數(shù)，以及對應的感官定義和質構儀參數(shù)的定義，通過質構儀測定參數(shù)來表征板栗片的質構特征以及對應的感官特征。

表1 干制板栗片質構特征、感官定義及相應的質構儀測試定義

質構儀測試參數(shù)：測試目標類型為壓縮，目標值1 mm，測試速度1.00 mm/s，探頭型號為TA39-D2mm圓柱探頭。

板栗片質構試驗方法：將不同干燥條件下所得的板栗片產品置于質構儀底座上進行測試，每一組物料進行多次平行實驗，得出的質構特征結果進行分析。

1.2.4干燥條件對板栗片質構特性的影響

(1)微波加熱時間。取板栗薄片15片，平均分成5組，分別按照微波加熱時間1 min、2 min、3 min、4 min、5 min進行干燥，選定糖液濃度10%、微波低火擋位、烘箱時間4 min。其他條件(板栗片厚度1 mm、糖液浸泡時間30 min、烘箱溫度100 ℃)均一致的條件下制作板栗片。每組板栗片置于質構儀中進行10次脆性、硬度的測定；

(2)微波干燥功率。選擇微波爐的5個擋位：低火(140 W，1擋)、中低火(280 W，2擋)、中火(420 W，3擋)、中高火(560 W，4擋)、高火(700 W，5擋)，微波處理時間為3 min，其他條件保持不變，每組板栗片置于質構儀中進行10次脆性、硬度的測定；

(3)糖液濃度。選擇糖液濃度分別為5%、10%、15%、20%、25%，微波時間為3 min，微波功率擋位為1檔(140 W)，其他條件保持不變，每組板栗片置于質構儀中進行10次脆性、硬度的測定；

(4)熱風干燥時間。選擇烘箱熱風干燥溫度100 ℃，時間分別為2 min、4 min、6 min、8 min、10 min，微波時間為3 min，微波功率擋位為140 W(1檔)，糖液濃度10%，其他條件保持不變，每組板栗片置于質構儀中進行10次脆性、硬度的測定。

1.2.5正交試驗

以單因素的試驗結果為依據(jù)，選取微波加熱時間(A)、糖液濃度(B)、熱風干燥時間(C)為考察因素，選擇3因素3水平的正交分析試驗進行試驗結果的分析(表2)。

表2 正文試驗因素水平表

2 結果與分析

2.1 單因素試驗分析

由脆性的感官定義和儀器測試定義可知，物料的脆性可通過研究其在質構測試中的斷裂力學參數(shù)來表征，因此，以下將通過斷裂數(shù)和斷裂性來討論板栗片脆性特征，并結合硬度特征的改變，綜合討論干燥條件對板栗片產品質構特性的影響。

2.1.1微波時間對板栗片質構的影響

由圖1可知，隨著微波時間增加，板栗片的斷裂數(shù)增加，斷裂性降低，硬度降低；當微波時間超過3 min時，板栗片的斷裂數(shù)呈下降趨勢，而斷裂性、硬度呈上升趨勢。當板栗片的微波時間為3 min時，斷裂數(shù)達到最大值，斷裂性、硬度達到最小值，主要原因可能是隨著微波時間加長，板栗片水分含量減少，使其脆性增加、硬度降低，當微波時間超過一定值時，干燥過度，板栗片失水過多，變得堅硬，脆性也相應降低。微波時間加長，干燥能耗將增大，綜合以上因素，結合微波時間對板栗片的脆性、硬度的影響效果，取合適的微波時間為3 min。

圖1 微波時間對板栗片質構特性的影響

2.1.2微波干燥功率對板栗片質構的影響

由圖2可知，微波擋位設置在140 W(1擋)和280 W(2擋)時，板栗片的斷裂數(shù)并無明顯差別，隨著微波功率的繼續(xù)增加，板栗片的斷裂數(shù)降低，斷裂性和硬度增加。因為食物脆性是由斷裂數(shù)和斷裂性共同表征的，裂數(shù)越多且斷裂性越低時，表明食物脆性越好。所以當所用微波干燥功率為140 W時，板栗片的脆性最好，硬度值最小。主要可能是因為隨著微波干燥功率的增大，板栗片干燥程度增大，失水過多，導致其內部出現(xiàn)較大的孔洞，脆性降低。結合微波擋位對板栗片的脆性、硬度的影響效果，取合適的微波功率為140 W檔。

圖2 微波加熱功率對板栗片質構特性的影響

2.1.3糖液濃度對板栗片質構的影響

由圖3可知，糖液濃度為5%和10%時，板栗片的斷裂數(shù)、斷裂性和硬度幾乎無明顯差異，也就是對其脆性和硬度沒有顯著影響。當糖水濃度超過10%后，板栗片的斷裂數(shù)呈快速下降趨勢，斷裂性和硬度值呈快速上升趨勢?？赡苁且驗樘欠?/p>

圖3 糖液濃度對板栗片質構的影響

濃度較大，除去滲透進入板栗片內部的糖以外，其余糖附著在板栗片表面，經(jīng)過烘箱和微波干燥，形成板栗片外層的糖膜，使其外部變得堅硬，且由于糖分這層保護膜的存在，板栗片內部并未達到干燥最佳效果，因此脆性也低。結合糖水濃度對板栗片脆性、硬度的影響效果，且為了板栗片帶有適當?shù)奶鹞?，選擇合適的糖液濃度為10%。

2.1.4熱風干燥時間對板栗片質構的影響

由圖4可知，隨著熱風干燥時間增加，板栗片的斷裂數(shù)增加，斷裂性降低，硬度也降低，當熱風干燥時間超過4 min時，板栗片的斷裂數(shù)值呈下降趨勢，而斷裂性、硬度呈上升趨勢。當板栗片的微波時間為4 min時，斷裂數(shù)達到最大值，斷裂性、硬度達到最小值，主要原因可能是隨著熱風干燥時間加長，板栗片水分含量減少，使其脆性增加、硬度降低，當熱風干燥時間超過一定值時，干燥過度，板栗片失水過多，變得堅硬，脆性也相應降低。且熱風干燥時間加長，也就增大了干燥能耗。結合熱風干燥時間對板栗片的脆性、硬度的影響效果，取合適的熱風干燥時間為4 min。

圖4 烘箱熱風干燥時間對板栗片質構的影響

2.2 正交試驗分析

由單因素的試驗結果分析可得，微波干燥功率的改變對板栗片的脆性和硬度的影響相對較小，所以選擇微波干燥時間、熱風干燥時間、糖液濃度為考察因素，以板栗片的脆性和硬度為評價指標，進行3因素3水平的正交分析試驗，正交實驗方案與結果見表3，斷裂數(shù)方差分析見表4，斷裂性方差分析見表5。

當硬度值適中時，板栗片口感最好，因此僅做參考，不做分析。板栗片質構優(yōu)劣主要以斷裂數(shù)和斷裂性表征，斷裂數(shù)越大，斷裂性越小，表明板栗片脆性越好，即品質越好。

由表3可知，由極差(R值)大小確定斷裂數(shù)顯著性影響順序為： 熱風干燥時間>糖液濃度>微波干燥時間，即熱風干燥時間是主要因素，糖液濃度次之，微波干燥時間較??；斷裂性影響顯著性順序依次為：糖液濃度>微波干燥時間>熱風干燥時間，即糖液濃度是主要因素，微波干燥時間次之，熱風干燥時間較小。再根據(jù)k值確定最優(yōu)加工工藝方案均為A2B2C2，與單因素實驗所得到的最優(yōu)工藝方案相同。

從表4板栗片斷裂數(shù)方差分析可知，微波干燥時間、糖液濃度和熱風干燥時間三個因素都對板栗片產品的斷裂數(shù)有顯著影響；從表5斷裂性方差分析可知，上述三個因素對板栗片產品的斷裂性有顯著影響。

表5 板栗片斷裂性方差分析

表4 板栗片斷裂數(shù)方差分析

綜上所述，本試驗考察的三個因素對板栗片的質構均有顯著影響，最優(yōu)工藝參數(shù)組合為微波干燥時間3min，糖液濃度10%，熱風干燥時間4min。

3 討論與結論

在板栗片制作過程中，通過對板栗片脆性、硬度進行單因素試驗的結果分析，說明微波加熱時間、微波干燥功率、糖液濃度、熱風干燥時間對板栗片的脆性、硬度有一定程度的影響。并結合正交試驗分析，以脆性為指標得出最佳的工藝條件為：微波功率140 W、微波時間3 min、糖水濃度10%、熱風干燥時間4 min(溫度100 ℃)；所得的成品板栗片色澤金黃，酥脆可口，淡淡的甜味，并帶有板栗清香。板栗片干制工藝條件的優(yōu)化為產品開發(fā)提供了基礎，有助于對羅田板栗的深度開發(fā)，提高其附加值，為當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展開辟新的方向。