楊森，陳鴻平，劉友平，陳林，楊雨曦

(1.成都中醫(yī)藥大學(xué) 藥學(xué)院，成都 611137；2.四川西部國(guó)際技術(shù)轉(zhuǎn)移中心，成都 611137)

花椒(Zanthoxylumbungeanum)是蕓香科(Rantaceace)花椒屬(ZanthoxylumL.)植物[1]。它被譽(yù)為“中國(guó)八大調(diào)味品”之一，一直受到廣大消費(fèi)者的喜愛[2]。花椒中還含有揮發(fā)油、黃酮、生物堿等活性成分[3-5]。我們通常所提到的花椒主要是指：花椒(ZanthoxylumbungeanumMaxim.)、野花椒(Zanthoxyluymsimulans)、川陜花椒(ZanthoxylumpiasezkillMaxim.)、竹葉花椒 (Zanthoxylumarmatum) 、青花椒(Zanthoxylumschinifolium) 5個(gè)種，主要分布在我國(guó)四川、重慶、陜西、山西、河南、河北、甘肅一帶[6]。鮮花椒采摘后如果不及時(shí)進(jìn)行處理，極易發(fā)生褐變長(zhǎng)霉的情況，影響其經(jīng)濟(jì)價(jià)值和品質(zhì)。當(dāng)花椒的含水量小于11%時(shí)，可以有效地防止花椒生霉，延長(zhǎng)花椒的貯藏時(shí)間。干燥作為花椒加工的一種重要方式，能夠有效地降低花椒中的含水量，高品質(zhì)、低能耗、低成本的干燥工藝是花椒干燥工藝的研究重點(diǎn)。

現(xiàn)有的在花椒干燥加工中常用的干燥前預(yù)處理方法主要有兩種，即燙漂預(yù)處理和化學(xué)試劑預(yù)處理；常用的干燥技術(shù)有熱風(fēng)干燥、微波干燥、真空干燥、熱泵干燥等，本文就花椒的干燥前預(yù)處理方法、干燥技術(shù)、干燥動(dòng)力學(xué)的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的綜述，以期為花椒干燥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供參考依據(jù)。

1 花椒干燥前預(yù)處理

干燥前預(yù)處理技術(shù)是指采用物理、化學(xué)、生物等方法對(duì)即將干燥的物料進(jìn)行前處理，以達(dá)到提高外觀和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，加快干燥速度，延長(zhǎng)保質(zhì)期等目的[7]。

1.1 燙漂預(yù)處理

燙漂處理即使用溫度較高的熱水、沸水或者蒸汽，加熱需要干燥的原料；目前研究報(bào)道的花椒燙漂預(yù)處理方法有3種：熱水燙漂、蒸汽燙漂、微波燙漂。適當(dāng)

的燙漂處理可以達(dá)到清潔花椒表面雜質(zhì)，抑制花椒褐變的相關(guān)酶的活性，提升花椒感官品質(zhì)的效果。鄭嚴(yán)[8]研究表明大紅袍花椒在50 ℃的條件下處理5 min，可以完全消除花椒表面的黏油性物質(zhì)。吳素玲等[9]研究表明通過(guò)2 min的蒸汽殺青后花椒揮發(fā)油中的檜烯(sabinene)和D-檸檬烯(D-limonene)等烯類成分比例有所下降，但揮發(fā)性成分含量排序基本不變。楊兵等[10]研究表明汽蒸處理可以顯著地提高花椒的感官評(píng)分，且汽蒸處理對(duì)花椒中的麻味物質(zhì)和揮發(fā)油含量無(wú)顯著性的影響。姚佳[11]以揮發(fā)油含量為響應(yīng)值對(duì)花椒的汽蒸處理進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化，表明當(dāng)蒸汽壓力為0.35 MPa,蒸汽處理時(shí)間為13.00 s，載料量為2720.00 g/m2時(shí)，花椒中的揮發(fā)油含量最高(0.39 mL/20 g)。楊凌等[12]研究表明以420 W的微波功率，燙漂青花椒40 s，可以滅活花椒中大部分多酚氧化酶(polyphenol oxidase，PPO)和過(guò)氧化物酶(peroxidase，POD)，提高青花椒的品質(zhì)。綜上分析認(rèn)為燙漂處理能夠有效地提升花椒的感官品質(zhì)，對(duì)花椒褐色的相關(guān)酶的活性也有很好的抑制作用，且對(duì)花椒的成分無(wú)顯著性的影響。

1.2 化學(xué)試劑預(yù)處理

化學(xué)試劑預(yù)處理即通過(guò)使用某些化學(xué)試劑，達(dá)到溶解物料表面的臘質(zhì)層，改變物料的表皮結(jié)構(gòu)，加快干燥速度的目的；此外，化學(xué)試劑還可以起到控制微生物生長(zhǎng)、抑制酶促褐變等作用。在花椒的干燥中，化學(xué)試劑預(yù)處理的方法對(duì)花椒的感官品質(zhì)可以起到很好的提升作用，張甫生等[13]選擇抗壞血酸鈉、異抗壞血酸鈉及檸檬酸鈉3種常用護(hù)色劑與微波干燥結(jié)合處理，當(dāng)異抗壞血酸鈉的添加量為0.4%時(shí)，與單用微波干燥相比，a值(-5.26)更小，顏色更綠。與燙漂預(yù)處理相同，化學(xué)試劑也可以起到抑制花椒褐色的相關(guān)酶的活性的作用，姚佳研究表明青花椒的PPO活性和褐變顯著相關(guān)，而化學(xué)試劑對(duì)青花椒中PPO活性的抑制能力大小依次為抗壞血酸>檸檬酸>亞硫酸氫鈉>草酸>醋酸鋅>乙二胺四乙酸二鈉>氯化鈉。化學(xué)試劑雖然同樣可以起到提升花椒感官品質(zhì)的作用，但其添加量的控制，殘留量對(duì)人體健康的影響，對(duì)環(huán)境的影響是目前所需要考慮的。

2 花椒干燥技術(shù)

花椒的干燥是花椒產(chǎn)業(yè)中重要的組成部分，適當(dāng)?shù)母稍锛夹g(shù)可以縮短花椒的干燥時(shí)間，保證花椒的干燥質(zhì)量。目前，花椒常用的干燥技術(shù)有：自然、熱風(fēng)、微波、真空等。

2.1 自然干燥

花椒的自然干燥包括風(fēng)干和日曬。通常在采摘后，將花椒置于室內(nèi)約1 d，使空氣帶走花椒表面的水分，在陽(yáng)光較好時(shí)，置于室外晾曬1 d即可，晾曬時(shí)盡量減少翻轉(zhuǎn)次數(shù)，防止花椒的油泡破裂，對(duì)于少部分未爆開的花椒，待干燥完成后用木棒輕敲使之裂開，過(guò)篩即可?；ń纷匀桓芍频姆椒ê?jiǎn)便，但受光照的影響比較大，容易發(fā)生褐變的情況。陳科偉[14]研究表明影響青花椒褐變的因素依次為：光>酶>氧，且油泡破裂組中青花椒的葉綠素降解會(huì)加速。徐毅等[15]研究表明光照能引起葉綠素降解，其中紫外光照射的影響最大，此外光照還會(huì)降低超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)和POD的活性，引起花椒體內(nèi)活性氧的產(chǎn)生。汪洋等[16]研究表明光對(duì)葉綠素a(chlorophyll a)和葉綠素b(chlorophyll b)降解的影響大小為：紫外光>復(fù)合光>藍(lán)光>黃光，此外光照也可導(dǎo)致青花椒的脫鎂葉綠酸a(pheophorbide a)不同程度的代謝累積，影響青花椒的色澤。此外，花椒在自然干制的過(guò)程中會(huì)引起某些成分的改變。朱羽堯等[17]研究表明，曬干和烘干會(huì)導(dǎo)致大紅袍花椒中的麻味物質(zhì)α-山椒素(α-sanshool)的損失，且曬干和烘干會(huì)減少大紅袍花椒揮發(fā)油中的萜烯類成分，升高醇醛類成分。不同的是，在吳素玲等的研究中風(fēng)干的青花椒烯類成分有所上升，檜烯和D-檸檬烯比例有所提高，而芳樟醇(linalool)的含量反而下降。自然干燥的方法簡(jiǎn)便，無(wú)場(chǎng)地的限制，不會(huì)污染環(huán)境，簡(jiǎn)單實(shí)用，但受天氣的影響較大，干燥時(shí)間較長(zhǎng)，且干燥過(guò)程中容易造成褐變和成分的改變，已逐漸被其他的干燥方式所取代。

2.2 熱風(fēng)干燥

熱風(fēng)干燥是一種使加熱介質(zhì)和待干燥物體直接接觸，并在一定時(shí)間內(nèi)加熱，以使物料脫水的干燥技術(shù)。根據(jù)干燥過(guò)程溫度是否變化，熱風(fēng)干燥可分為恒溫?zé)犸L(fēng)干燥和變溫?zé)犸L(fēng)干燥；按照干燥過(guò)程中是否有間歇時(shí)間，可分為連續(xù)熱風(fēng)干燥和間歇熱風(fēng)干燥。鄭嚴(yán)等研究表明花椒的變溫?zé)犸L(fēng)干燥相較于恒溫?zé)犸L(fēng)干燥，其花椒的質(zhì)量更好，且其能耗更低和干燥速率更快。周秀梅[18]研究表明恒溫間歇熱風(fēng)干燥和分階段間歇熱風(fēng)干燥相比，前者干燥的花椒品質(zhì)更優(yōu)，且在干燥能耗和干燥速率上二者無(wú)明顯的差別。此外，楊兵等還以色差、能耗等為指標(biāo)，用響應(yīng)面法優(yōu)化了汽蒸處理過(guò)后花椒的熱風(fēng)干燥工藝，結(jié)果見表1。熱風(fēng)干燥簡(jiǎn)單易性，和自然干燥相比，不受天氣的影響；且其干燥時(shí)間明顯縮短。其中，恒溫間歇熱風(fēng)干燥和分階段熱風(fēng)干燥是較好的熱風(fēng)干燥方法，但它們的能耗和干燥溫度仍是需要重點(diǎn)考慮的因素。

2.3 微波干燥

微波干燥是使物料中的極性物質(zhì)在電磁波中定向移動(dòng)，產(chǎn)生熱能，而達(dá)到干燥物料的目的[19]。類似于熱風(fēng)干燥，按照干燥過(guò)程是否有間歇時(shí)間，可將微波干燥分為連續(xù)微波干燥和間歇微波干燥。微波干燥的功率、鋪料厚度、加熱時(shí)間、間歇時(shí)間都是影響花椒品質(zhì)的重要因素。王娟等[20]研究表明在連續(xù)微波干燥中，影響花椒品質(zhì)的因素依次為：加熱時(shí)間>加熱功率>花椒鋪料厚度；當(dāng)花椒鋪料厚度為4 cm，功率為480 W時(shí)，干花椒的品質(zhì)最佳。趙超[21]研究表明在間歇微波干燥中，加熱時(shí)間同樣是影響干燥能耗和花椒品質(zhì)最主要的因素，且加熱時(shí)間和間歇時(shí)間存在交互作用。彭林[22]、祝瑞雪等[23]還以花椒中的揮發(fā)油含量、麻味物質(zhì)、葉綠素等為指標(biāo)，通過(guò)響應(yīng)面法優(yōu)化了花椒的微波干燥工藝，結(jié)果見表1。此外，微波干燥還會(huì)引起花椒香氣成分含量的改變；吳素蕊等[24]研究表明與曬干、陰干、鼓風(fēng)干燥、非鼓風(fēng)干燥、紅外線干燥相比，微波干燥的香氣成分更多，且其中的主要香氣成分芳樟醇、檜烯、β-月桂烯(β-myrcene)、α-蒎烯(α-pinene)含量也最高。綜上可知，無(wú)論是連續(xù)微波干燥還是間歇微波干燥，對(duì)花椒品質(zhì)、能耗等影響較大的都是加熱時(shí)間，因此在采用微波干燥時(shí)，應(yīng)注意掌握好加熱時(shí)間。與熱風(fēng)干燥相比，微波干燥的干燥速率更快，干燥后的香氣成分更多，但趙超、張黎驊的研究表明利用微波干燥容易出現(xiàn)局部焦糊的現(xiàn)象,如何提高微波加熱的均勻性是今后工作的研究重點(diǎn)。

2.4 真空干燥

真空干燥是在密閉的干燥容器中，以壓力差和濃度差，使物料中的水分?jǐn)U散至物料表面，然后被排除的干燥方式。影響真空干燥花椒品質(zhì)的因素有溫度、真空度、裝載量；羅傳偉[25]研究表明真空干燥中，溫度越高，花椒的色澤越差，但溫度和真空度的升高會(huì)使花椒的開口率上升，并對(duì)花椒的真空干燥工藝進(jìn)行了優(yōu)化，結(jié)果見表1，此外，還發(fā)現(xiàn)溫度是影響花椒干燥速率、色差、開口率的主要因素，真空度對(duì)色差和開口率的影響強(qiáng)于裝載量，但對(duì)干燥速率的影響則較弱。因此，在花椒的真空干燥中影響花椒品質(zhì)的主要因素是溫度，真空度在一定程度上能夠提高花椒的開口率、干燥速率，但干燥能耗、設(shè)備成本及其對(duì)成分的影響是今后研究所需要考慮的重點(diǎn)。

2.5 聯(lián)合干燥

由于花椒干燥的復(fù)雜性，單一的干燥技術(shù)難以保證花椒產(chǎn)品的質(zhì)量，故除了不斷地完善各種單一的干燥技術(shù)外，將不同干燥工藝的優(yōu)勢(shì)相結(jié)合，已經(jīng)成為干燥技術(shù)發(fā)展的一種趨勢(shì)。李江波等[26]研究表明太陽(yáng)能-熱泵花椒干燥系統(tǒng)比傳統(tǒng)的花椒干燥系統(tǒng)能耗更低，且干燥效果理想。僅采用微波干燥的效果并不令人滿意，趙超的研究表明將微波干燥和熱風(fēng)干燥結(jié)合在一起，雖然延長(zhǎng)了干燥時(shí)間，但更容易達(dá)到花椒行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的特級(jí)水平。除此之外，田冰等[27]、王玲等[28]、張黎驊等[29]還對(duì)花椒的熱泵-微波干燥、熱風(fēng)-微波干燥、真空-微波干燥的工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，結(jié)果見表1。

2.6 其他干燥

除上述常見的熱風(fēng)干燥、微波干燥、聯(lián)合干燥等方法，隨著干燥技術(shù)的發(fā)展，其他干燥技術(shù)在花椒的干燥上也有研究。敖厚豫等[30]研究表明冷凍干燥的花椒的麻味物質(zhì)色譜圖與新鮮花椒的色譜圖接近。王云龍[31]、楊兵等[32]對(duì)花椒的高壓電場(chǎng)干燥和熱泵干燥進(jìn)行了工藝參數(shù)的優(yōu)化，結(jié)果見表1。

表1 花椒干燥技術(shù)Table 1 The drying technologies of Zanthoxylum bungeanum

3 干燥動(dòng)力學(xué)

干燥動(dòng)力學(xué)即研究干燥過(guò)程中水分變化和各種干燥因素之間的關(guān)系，并利用實(shí)驗(yàn)的結(jié)果去指導(dǎo)工業(yè)生產(chǎn)。目前對(duì)于花椒干燥動(dòng)力學(xué)的研究主要集中在其干燥速率隨時(shí)間的變化情況和水分變化曲線的數(shù)學(xué)模型的擬合研究上。

3.1 干燥速率

干燥速率作為干燥動(dòng)力學(xué)的重要組成部分之一。鄭嚴(yán)、周秀梅等研究表明花椒的熱風(fēng)干燥、微波干燥的干燥速率可分為3個(gè)時(shí)期：加速期、恒速期、減速期，在分階段熱風(fēng)干燥中有兩個(gè)恒速期；在微波干燥中隨著微波功率的減小，花椒干燥過(guò)程中恒速期有所延長(zhǎng)。與熱風(fēng)、微波干燥不同，王云龍、羅傳偉等研究表明花椒的高壓電場(chǎng)干燥和真空干燥，無(wú)明顯的恒速期，只有加速期和減速期兩個(gè)階段。目前對(duì)于花椒干燥過(guò)程干燥速率以何種變化形式得到的最優(yōu)花椒品質(zhì)未見報(bào)道。

3.2 干燥數(shù)學(xué)模型

通過(guò)花椒的干燥實(shí)驗(yàn)，研究其干燥曲線，并建立數(shù)學(xué)模型，可以為花椒干燥過(guò)程的控制、預(yù)測(cè)及其為花椒制品的工業(yè)生產(chǎn)提供理論依據(jù)和相關(guān)參數(shù)。常見的干燥數(shù)學(xué)模型可分為以下4種：理論方程、半理論方程、經(jīng)驗(yàn)方程、半經(jīng)驗(yàn)方程。因?yàn)槔碚撃Ｐ头匠绦问綇?fù)雜，故在研究中常采用半理論方程(單項(xiàng)、兩項(xiàng)、三項(xiàng)擴(kuò)散模型等)和半經(jīng)驗(yàn)方程(Lweis、Page、Midilli-Kucuk模型等)。李興東等[33]、趙超等研究表明單項(xiàng)擴(kuò)散式可以較好地描述熱風(fēng)干燥中水分比隨溫度、風(fēng)速、干燥時(shí)間的動(dòng)力學(xué)變化，此外同樣可以較好地描述微波干燥中水分比隨比功率和干燥時(shí)間之間的關(guān)系，結(jié)果見表2。王云龍研究表明Midilli-Kucuk模型可以較好地對(duì)花椒的高壓電場(chǎng)干燥特性進(jìn)行擬合。此外，一種干燥方法常?？梢杂卸喾N數(shù)學(xué)模型與其較好地匹配，羅傳偉研究表明三次多項(xiàng)式、Weibull函數(shù)都可以較好地描述花椒的真空干燥動(dòng)力學(xué)特征，結(jié)果見表2。

表2 花椒不同干燥方法下的干燥數(shù)學(xué)模型Table 2 The drying mathematical model of Zanthoxylum bungeanum under different drying methods

4 結(jié)論與展望

花椒的干燥預(yù)處理及其干燥技術(shù)的選擇和工藝的優(yōu)化直接影響花椒的干燥品質(zhì)。目前花椒生產(chǎn)企業(yè)一般不對(duì)花椒進(jìn)行干燥前預(yù)處理，普遍采用的干燥技術(shù)是熱風(fēng)干燥?；ń返母芍破反嬖谥芍菩实拖拢稍锖蠡ń返钠焚|(zhì)難以保證。實(shí)驗(yàn)室的研究表明采用成本較低的燙漂預(yù)處理和化學(xué)試劑如抗壞血酸、檸檬酸等對(duì)花椒進(jìn)行干燥前處理，有助于減少干燥過(guò)程中花椒的褐變，并保留其營(yíng)養(yǎng)成分。但如何選擇天然優(yōu)良的化學(xué)試劑來(lái)改善花椒產(chǎn)品的干制技術(shù)仍需進(jìn)一步深入探索，降低傳統(tǒng)干制的污染耗能以及產(chǎn)品品質(zhì)不佳的情況，以提高花椒產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

目前，花椒干燥工藝的優(yōu)化主要是依靠感官和揮發(fā)油的含量進(jìn)行評(píng)價(jià)，不同干燥工藝是否會(huì)引起成分的改變?nèi)源芯?。不同的干燥工藝，其干燥的最佳溫度集中?0～60 ℃之間，溫度過(guò)高或者功率過(guò)高都會(huì)降低花椒的品質(zhì)，合適的干燥溫度和干燥方法可以加快花椒的干燥速度，抑制花椒中葉綠素的降解?；ń返母稍飫?dòng)力學(xué)研究表明，干燥方法不同，花椒的干燥特性也不同。對(duì)于同樣的干燥方式，常有多種數(shù)學(xué)模型可以較好地描述花椒干燥過(guò)程中的水分變化情況，如何利用花椒的干燥動(dòng)力學(xué)去指導(dǎo)工業(yè)生產(chǎn)還有待研究?？傊?，目前花椒的干燥方法較多，究竟選用何種干燥方式既可以保證花椒干制的品質(zhì)，又可以節(jié)約能源、降低成本仍待研究。