恒溫和分段式降溫?zé)犸L(fēng)干制技術(shù)對(duì)黑棗干制特性及品質(zhì)的影響

彭 雪，趙麗嬌，雷小青，徐懷德，任亞梅,

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，陜西楊凌 712100；2.知蜂堂健康科技股份有限公司，北京 102299）

黑棗（Diospyros lotusL.），學(xué)名君遷子，又稱(chēng)軟棗、丁香棗等[1]。成熟鮮果肉質(zhì)肥厚，品質(zhì)極佳，果實(shí)中維生素、膳食纖維和果膠等含量豐富[2]，含有鎮(zhèn)靜止疼、抗菌、抗炎、抗氧化、抗腫瘤和潛在治療阿爾茨海默癥等作用的活性物質(zhì)[2,3?7]。黑棗樹(shù)勢(shì)強(qiáng)健，易栽培管理，其作為標(biāo)志性地理產(chǎn)品和經(jīng)濟(jì)作物在山西、河北和山東等省有大面積種植[8?11]。但種植戶(hù)對(duì)成熟果實(shí)的深加工利用并不充分，大多待其在樹(shù)上自然風(fēng)干或采摘曬干后運(yùn)往南方銷(xiāo)售。采用風(fēng)干或曬干方式生產(chǎn)的成品因受環(huán)境衛(wèi)生和天氣等自然條件因素的影響，且黑棗個(gè)體差異較大，成品存在色澤差、質(zhì)地不均勻、且衛(wèi)生質(zhì)量不達(dá)標(biāo)等問(wèn)題，質(zhì)量參差不齊[12]，導(dǎo)致成品在運(yùn)銷(xiāo)到消費(fèi)者的過(guò)程中常出現(xiàn)霉變、生蟲(chóng)等現(xiàn)象。為保證種植戶(hù)的經(jīng)濟(jì)效益，并讓消費(fèi)者獲得品質(zhì)高、安全衛(wèi)生的產(chǎn)品，有必要采用科學(xué)有效的干制以改善黑棗品質(zhì)，并降低經(jīng)濟(jì)成本。

果蔬干制目前仍以熱風(fēng)干制技術(shù)最為常用[13]。熱風(fēng)干制技術(shù)操作簡(jiǎn)單，易規(guī)?；a(chǎn)，設(shè)備成熟[12?15]，但常用的恒溫?zé)犸L(fēng)干制存在干制速率慢，產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)損失嚴(yán)重等問(wèn)題[12]。為解決物料在恒溫?zé)犸L(fēng)干制過(guò)程中存在的問(wèn)題，研究通過(guò)在干制過(guò)程調(diào)整干制介質(zhì)的溫度、濕度和風(fēng)速等參數(shù)，達(dá)到了快速干燥物料并保持其品質(zhì)的目的[16]。分段變溫干制技術(shù)已廣泛應(yīng)用于枸杞[17]、白杏[18]、圣女果[19]和荸薺片[20]等的干制，所得成品色澤良好，復(fù)水性高，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)保留率高，同時(shí)發(fā)現(xiàn)各階段溫度是影響原料干制效率和成品品質(zhì)的主要因素[21]。

本實(shí)驗(yàn)采用恒溫和分段降溫的方式對(duì)無(wú)核黑棗進(jìn)行熱風(fēng)干制，研究了熱風(fēng)干制方式對(duì)黑棗干制特性及品質(zhì)的影響，優(yōu)化了降溫?zé)犸L(fēng)干制溫度參數(shù)，期望能對(duì)黑棗的工業(yè)化干燥加工起到一定的指導(dǎo)作用。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

無(wú)核黑棗 河北涉縣無(wú)核黑棗種植園；葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品 上海融禾醫(yī)藥科技有限公司；焦性沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)品和抗壞血酸標(biāo)準(zhǔn)品 上海瑞楚生物科技有限公司；福林酚 北京索萊寶科技有限公司；酒石酸鉀、亞硫酸氫鈉、苯酚、碘化鉀、氫氧化鈉、無(wú)水乙醇、碳酸氫鈉、草酸、高嶺土 分析純。

N6000 雙光束紫外分光光度計(jì) 上海儀電電子股份有限公司；DGG-9140B 電熱鼓風(fēng)干燥箱 上海森信儀器有限公司；HC-3018R 高速離心機(jī) 安徽中科中佳儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 黑棗熱風(fēng)干制工藝 挑選縱徑10～13 mm、橫徑13～16 mm，百粒重≥250 g 且成熟度一致的新鮮黑棗，用清水清洗2 次，撈出瀝干。將黑棗分成12 份，每份約600 g，單層平鋪于干燥托盤(pán)（25 cm×30 cm×2 cm），將裝有黑棗的托盤(pán)放入（40±1）℃的干燥箱中預(yù)加熱15 min，然后按1.2.2 工藝分別進(jìn)行熱風(fēng)干燥，干燥結(jié)束后取出黑棗冷卻至室溫，然后用0.15 mm厚PE 袋包裝（20 cm×30 cm），即為黑棗干成品。

1.2.2 黑棗熱風(fēng)干制工藝 恒溫?zé)犸L(fēng)干制：黑棗于（65±1）℃電熱鼓風(fēng)箱中恒溫干燥至含水量為35.0%±0.5%。

分段降溫?zé)犸L(fēng)干制：采用3 種工藝參數(shù)分階段對(duì)黑棗干燥。工藝1：第一階段（70±1）℃干燥至含水量為41.0%±0.5%；第二階段（65±1）℃干燥至含水量為37.0%±0.5%；第三階段（55±1）℃干燥至含水量為35.0%±0.5%。工藝2：第一階段（68±1）℃干燥至含水量為41.0%±0.5%；第二階段（63±1）℃干燥至含水量37.0%±0.5%；第三階段（55±1）℃干燥至含水量35.0±0.5%。工藝3：第一階段（66±1）℃干燥至含水量為41.0%±0.5%；第二階段（61±1）℃干燥至含水量37.0%±0.5%；第三階段（55±1）℃干燥至含水量為35.0%±0.5%。

干制過(guò)程中，每隔1 h 測(cè)定一次黑棗的含水量，并稱(chēng)重，并在每一干燥階段末測(cè)定其表面及內(nèi)部溫度，待干燥至水分含量為35%±0.5%取出，冷卻后測(cè)定黑棗干中總糖、總酚和VC含量及復(fù)水性，并評(píng)價(jià)其感官品質(zhì)，綜合比較不同熱風(fēng)干制方式對(duì)黑棗干制特性和品質(zhì)的影響。

1.2.3 指標(biāo)測(cè)定

1.2.3.1 水分含量 采用熱風(fēng)干制工藝技術(shù)對(duì)黑棗進(jìn)行干制前，參照GB 5009.3-2016，采用直接干燥法將黑棗干制至恒重，計(jì)算出黑棗的初始水分含量。然后根據(jù)“1.2.2 黑棗熱風(fēng)干制工藝”對(duì)黑棗進(jìn)行干制，干制過(guò)程中每隔1 h 測(cè)定一次樣品重量，計(jì)算各階段樣品中水分含量，直至干制至樣品最終含水量為35.0%±0.5%，終止干燥。

1.2.3.2 干燥速率（Dr）的計(jì)算

式中：Mt1、Mt2為黑棗干制至t1、t2時(shí)的質(zhì)量，g；t1、t2為干制時(shí)間，h。

1.2.3.3 表面與內(nèi)部溫度 將盛有樣品的干燥盤(pán)移到干燥箱邊緣，用探針式溫度計(jì)快速測(cè)定樣品表面溫度；將探頭換為可刺入式探頭，同樣在干燥箱邊緣將溫度計(jì)刺入黑棗內(nèi)部5 mm 左右深處，待溫度穩(wěn)定后記錄，重復(fù)測(cè)定6 次，取平均值即為內(nèi)部溫度。

1.2.3.4 復(fù)水比測(cè)定 參照Cernisev[16]的方法。準(zhǔn)確稱(chēng)取黑棗干20 g，記初始質(zhì)量m1，然后放入（85±1）℃的150 mL 熱水中浸泡30 min，取出瀝水10 min，用濾紙擦干表面水分，稱(chēng)重并記為m2。復(fù)水比R（%）的計(jì)算公式為：

1.2.3.5 總糖含量測(cè)定 參照NY/T 2332-2013的測(cè)定方法。根據(jù)葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算樣品中總糖含量，線性回歸方程為y=0.5922x?0.0022（R2=0.9999）。

1.2.3.6 總酚含量測(cè)定 采用福林酚法，參照高慧等[22]的方法。根據(jù)沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算總酚含量，線性回歸方程為y=0.135x+0.012（R2=0.9997），結(jié)果用沒(méi)食子酸當(dāng)量表示為mg/g。

1.2.3.7 VC含量測(cè)定 參照GB 5009.86-2016，采用2,6-二氯靛酚滴定法。

1.2.3.8 感官評(píng)定測(cè)定 選取20 位經(jīng)驗(yàn)豐富的評(píng)價(jià)員，參照表1 對(duì)干制后的黑棗干從外觀、香味和口感評(píng)價(jià)打分，使用加權(quán)法綜合評(píng)分，其中外觀占40%、香味和口感各占30%，綜合評(píng)分最高表示感官品質(zhì)更佳。

表1 黑棗干感官品質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Evaluation standard for sensory quality of dried Diospyros lotus L.

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)為3 次平行試驗(yàn)的平均值，結(jié)果均表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，采用Excel 2013 和Minitab 16.0 分析數(shù)據(jù)（Tukey 法）和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同熱風(fēng)干制方式對(duì)黑棗干制特性的影響

圖1 為黑棗在不同熱風(fēng)干制方式下絕對(duì)水分含量的變化曲線。黑棗干燥至相同水分35.0%±0.5%時(shí)，3 種分段降溫工藝較恒溫?zé)犸L(fēng)干制將其干制時(shí)間縮短了1～2 h，以工藝1 耗時(shí)最短，約為6 h。恒溫?zé)犸L(fēng)干制，物料干制在干制后期其水分梯度與溫度梯度方向相反，干制速率受限制[23]，采用降溫?zé)犸L(fēng)干制工藝，物料干制后期的水分梯度與溫度梯度方向一致，干制速率加快。

圖1 黑棗在不同熱風(fēng)干制方式下絕對(duì)水分含量的變化曲線Fig.1 Variation curve of absolute moisture content of Diospyros lotus L.under different hot air drying methods

表2 為黑棗在不同干制工藝過(guò)程中三個(gè)干制階段的干制速率及其內(nèi)外溫度。由表2 可知，黑棗在不同干制工藝過(guò)程中的干制速率均持續(xù)下降，但分段降溫?zé)犸L(fēng)干制明顯提高了黑棗的干制速率，以分段降溫?zé)犸L(fēng)干制工藝1 各階段的干燥速率均最快。同時(shí)，溫度對(duì)黑棗干制過(guò)程中表面和內(nèi)部溫度也有顯著影響。第一階段，由于分段降溫?zé)犸L(fēng)干制溫度較恒溫?zé)犸L(fēng)干制高，黑棗在降溫干制方式下的內(nèi)外溫度高于恒溫干制，且此時(shí)物料水分含量高，有利于加速水分蒸發(fā)；第二階段，黑棗在分段降溫?zé)犸L(fēng)干制工藝2 和工藝3 下的內(nèi)外溫度均低于恒溫?zé)犸L(fēng)干制，但出現(xiàn)了不同干制方式下黑棗的內(nèi)部溫度高于表面溫度。物料在干制過(guò)程中熱量由物料表面向內(nèi)部傳導(dǎo)，一般物料表皮溫度高于內(nèi)部溫度[24]，其原因可能是表面水分蒸發(fā)的冷卻效應(yīng)及黑棗中糖分開(kāi)始遷移并凝結(jié)于皮層形成阻隔，內(nèi)部熱量不易擴(kuò)散，使得內(nèi)溫高于表溫，同時(shí)減緩了干制速率；第三階段，黑棗在降溫?zé)犸L(fēng)干制下的內(nèi)外溫度均低于恒溫干制，有利于減少物料在干制后期因高溫引起營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的大量損失。

表2 不同熱風(fēng)干制方式對(duì)黑棗干制速率及表面和內(nèi)部溫度的影響Table 2 Effects of different hot air drying methods on the drying rate and interior and surface temperature of Diospyros lotus L.

綜合分析，分段降溫較恒溫?zé)犸L(fēng)干制更適宜于黑棗的干制，干制速率快。雖然降溫?zé)犸L(fēng)干制工藝1 各階段的干制速率高于其它干制工藝，耗時(shí)最短，但其使得黑棗表面和內(nèi)部溫度也較高，不利于黑棗營(yíng)養(yǎng)成分的保留。因此，認(rèn)為分段降溫?zé)犸L(fēng)干制工藝2 更適宜于黑棗的干制，其在提高干制速率同時(shí)，黑棗表面和內(nèi)部溫度也相對(duì)較低，有利于營(yíng)養(yǎng)成分的保留。

2.2 不同熱風(fēng)干制方式對(duì)黑棗營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)及復(fù)水性的影響

VC和酚類(lèi)物質(zhì)均為熱敏性物質(zhì)，熱穩(wěn)定性差，干制過(guò)程中常因高溫和氧化等作用降解。若樣品干制后的VC和酚類(lèi)物質(zhì)能被較好地保留，則可認(rèn)為其它基本營(yíng)養(yǎng)成分損失較少[25?26]。表3 為不同熱風(fēng)干制方式所得黑棗干中VC、總酚和總糖的含量及復(fù)水比，可見(jiàn)分段降溫較恒溫?zé)犸L(fēng)干制對(duì)黑棗營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)破壞程度低，VC以降溫?zé)犸L(fēng)干制工藝2 所得黑棗干中最高，為（16.41±0.28）mg/100 g，較恒溫?zé)犸L(fēng)干制高5.90%；總酚和總糖以分段降溫?zé)犸L(fēng)干制工藝3 所得黑棗干最高，但總酚含量與工藝2 無(wú)顯著性差異，分別為（0.96±0.03）mg/g、51.00%±0.13%，分別較恒溫?zé)犸L(fēng)干制的含量高約7.80 mg/100 g、5.26 g/100 g，且三者與恒溫式干制工藝所得黑棗干中VC、總酚和總糖含量存在顯著差異（P<0.05）。此外，分段降溫?zé)犸L(fēng)干制工藝1 所得黑棗干中總糖含量顯著低于工藝2 和工藝3（P<0.05），可能是分段降溫?zé)犸L(fēng)干工藝1 第一階段溫度較高，導(dǎo)致糖類(lèi)物質(zhì)與氨基化合物發(fā)生美拉德反應(yīng)。

表3 不同熱風(fēng)干制方式對(duì)黑棗干VC、總酚、總糖含量和復(fù)水性的影響Table 3 Effects of different hot air drying methods on the content of vitamin C,total phenol,total sugar and rehydration of dried Diospyros lotus L.

復(fù)水性是指干制品吸收水分后恢復(fù)至原有狀態(tài)的能力，一般用復(fù)水比值的大小衡量，復(fù)水比值越大，產(chǎn)品組織破壞程度越小，品質(zhì)越好[26]。表3 可見(jiàn)分段降溫較恒溫?zé)犸L(fēng)干制黑棗干復(fù)水性好，以工藝2 和工藝3 所得黑棗干的復(fù)水性更好，二者無(wú)顯著差異（P<0.05），說(shuō)明分段降溫?zé)犸L(fēng)干制對(duì)黑棗組織結(jié)構(gòu)破壞程度低，產(chǎn)品組織結(jié)構(gòu)多孔疏松。

綜合分析，以分段降溫?zé)犸L(fēng)干制工藝2 更適合黑棗的干燥加工，不僅能有效保留黑棗的營(yíng)養(yǎng)成分，且對(duì)產(chǎn)品組織結(jié)構(gòu)破壞性小。

2.3 不同熱風(fēng)干制方式對(duì)黑棗感官品質(zhì)的影響

對(duì)不同熱風(fēng)干制方式所得黑棗干的外觀、香味及口感的感官評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表4，可知分段降溫較恒溫?zé)犸L(fēng)干制所得黑棗干的各項(xiàng)感官品質(zhì)均較好，恒溫和3 種分段降溫工藝下產(chǎn)品的綜合得分依次為5.82±0.86、6.85±1.14、8.17±0.89 和7.39±0.80，分段降溫?zé)犸L(fēng)干制工藝2 所得黑棗干的外觀、口感及香味單項(xiàng)及綜合評(píng)分均最高，產(chǎn)品更易被消費(fèi)者接受。

表4 不同熱風(fēng)干制方式對(duì)黑棗干感官品質(zhì)的影響Table 4 Effect of different hot air drying methods on the sensory quality of dried Diospyros lotus L.

3 結(jié)論

分段降溫較恒溫?zé)犸L(fēng)干制顯著提高了黑棗的干制速率，干制時(shí)間縮短，營(yíng)養(yǎng)損失較少，成品具有良好的組織特性和感官品質(zhì)。綜合分析，建議黑棗干制采用分段降溫?zé)犸L(fēng)方式，并以（40±1）℃預(yù)熱15 min后，以（68±1）℃干制至含水量41.0%±0.5%，再（63±1）℃干制至含水37.0%±0.5%，最后（55±1）℃干制至35.0%±0.5%含水量的工藝參數(shù)加工。該分段降溫干制工藝較恒溫?zé)犸L(fēng)干制，使黑棗的干制時(shí)間縮短了1.5 h，干制速率提升了18.75%；物料中總糖、總酚和VC等熱敏性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損耗少，三者保留率分別提高了11.47%、10.01%和47.91%。該工藝技術(shù)可為企業(yè)加工黑棗干和其它類(lèi)似產(chǎn)品的深加工提供理論依據(jù)和技術(shù)參考。