楊喬楠 ，弋曉康 ，李 潔 ，胡 燦 ，劉恩帥 ，李光輝 ，譚進(jìn)濤

（1.塔里木大學(xué) 機(jī)械電氣化工程學(xué)院，新疆阿拉爾 843300，2.塔里木大學(xué) 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆阿拉爾 843300）

0 引言

目前中國紅棗產(chǎn)量占據(jù)全球紅棗產(chǎn)量的90%以上［1-2］。新疆是我國紅棗產(chǎn)業(yè)的重要基地，在新疆進(jìn)行栽培已經(jīng)有1300多年的歷史，新疆地區(qū)具有豐富的光熱資源，且晝夜溫差較大，氣候干燥，降水稀少光照充足對(duì)紅棗生長有巨大的促進(jìn)作用［3-4］。近年來，隨著人民生活水平的不斷提高，不僅僅對(duì)紅棗的保健功能和營養(yǎng)價(jià)值有著較高的要求，同時(shí)對(duì)紅棗的口感也有著很高的要求。

常規(guī)的干燥方式有熱風(fēng)干燥、自然晾曬與微波干燥，但自然晾曬周期較長。李帆［5］等通過采用不同的干燥方式對(duì)紅棗進(jìn)行加工，來檢測(cè)紅棗中色素活性成分含量及不同干燥方式對(duì)抗氧化活性的影響。得出真空冷凍干燥提取的紅棗色素活性成分損失最少，且干燥溫度對(duì)色素的影響較大。萬江靜［6］研究了不同紅棗片厚度和干燥溫度條件下紅棗片干燥特性和品質(zhì)變化。結(jié)果表明，厚度越小，干燥溫度越高，干燥速率越快。目前國內(nèi)外基于紅棗干燥溫度及口感方面關(guān)系研究較少，因而本文對(duì)新疆地區(qū)的紅棗干燥進(jìn)行研究，對(duì)紅棗的進(jìn)一步加工具有理論指導(dǎo)意義。紅棗的熱風(fēng)干燥加工方法是目前最廣泛的使用方法之一。對(duì)采用熱風(fēng)干燥技術(shù)的研究有很多，弋曉康等在不同的風(fēng)溫風(fēng)速等方面進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)以上的影響因素對(duì)紅棗干燥的速率和品質(zhì)都有顯著的影響［7-10］。香氣在紅棗干燥過程中也是一種區(qū)分品質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)，不同的干燥溫度對(duì)香氣的影響也存在著差異［11-12］。干燥過程中不同的溫度和升溫方法都影響著紅棗的品質(zhì)［13-15］。

在以往的研究中，人們大多數(shù)是對(duì)干燥后的產(chǎn)品進(jìn)行物理檢測(cè)，內(nèi)部檢測(cè)較少，本文采用了不同的干燥工藝對(duì)新疆紅棗進(jìn)行干燥，分析紅棗在不同的干燥溫度下黏附性、彈性、膠黏性和咀嚼型的變化規(guī)律，選擇出對(duì)物理特性影響最小的干燥溫度，研究出在特定溫度下紅棗的物理特性與含水率的關(guān)系，為紅棗品質(zhì)的在線快速檢測(cè)提供理論基礎(chǔ)。

1 試驗(yàn)材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料及設(shè)備

1.1.1 試驗(yàn)材料

新疆阿拉爾市塔里木大學(xué)周邊第8農(nóng)場(chǎng)選取棗齡為9年以上的新鮮駿棗作為試驗(yàn)對(duì)象，2018年9月份采摘。選取新鮮的大小均勻，色澤大體一致的果實(shí)500顆，含水率為65%±1%將樣品表面用酒精擦拭干凈后，用自封袋包裝后放入5 ℃的冰箱中貯藏。

1.1.2 儀器設(shè)備

試驗(yàn)設(shè)備主要有BG-Ⅱ型薄層干燥試驗(yàn)臺(tái)（上海博訊儀器有限公司）；BC/BD-102HT型臥式冷藏冷凍轉(zhuǎn)換柜（海爾集團(tuán)有限公司）；先行者CP系列電子天平（奧豪斯儀器有限公司），量程為 0～3 200 g，精度為 0.001 g；TMS-PRO 型高精度專業(yè)食品物性分析儀（北京盈盛恒泰科技有限公司）；質(zhì)構(gòu)儀可以準(zhǔn)確的檢測(cè)出紅棗樣品隨著時(shí)間的變化硬度、脆性、彈性、回彈力等的物理特性的變化。

1.2 試驗(yàn)方法及評(píng)測(cè)指標(biāo)

1.2.1 試驗(yàn)方法

將冰箱中保存的紅棗樣品取出，待其溫度達(dá)到室溫（室溫為20 ℃）。把紅棗均分為三等份，分別在紅棗被干燥的一面上用記號(hào)筆進(jìn)行標(biāo)記，將他們分別在不同的溫度下（65 ℃、60 ℃、55 ℃），進(jìn)行干燥試驗(yàn)。將從干燥箱中取出的紅棗冷卻至室溫（20 ℃），利用稱重法來計(jì)算紅棗的初始含水率，紅棗的原始水分在65%±2%，目標(biāo)水分為25%，每兩小時(shí)取出一組試驗(yàn)樣品，當(dāng)紅棗的濕基含水率低于25%停止試驗(yàn)。

1.2.2 含水率的測(cè)定

含水率的計(jì)算按照GB/T5009.3—2003規(guī)定進(jìn)行執(zhí)行。紅棗熱風(fēng)干燥過程中含水率用干基含水率進(jìn)行表示。以時(shí)間h作為橫坐標(biāo)，含水率（%）為縱坐標(biāo)繪制干燥曲線，在任意干燥時(shí)刻t紅棗的干基含水率為Mt，計(jì)算式如下：

式中 Gt—— 紅棗任意干燥時(shí)間的總質(zhì)量，g；

G0——初始重量，g；

M0——初始干基含水率，%。

1.2.3 色差的檢測(cè)

采用HP-C200型手持式色差儀，測(cè)定紅棗干燥前后的色澤變化，結(jié)果以明亮度L*、藍(lán)黃值b*、綠紅值 a*、色差 ΔE 表示，在 L*、a*、b*表色系中色差ΔE表示新鮮紅棗與干燥后紅棗色澤變化差異的程度，紅棗熱風(fēng)干燥后的色差ΔE如下式：

式中 L*——在紅棗干燥到最終時(shí)刻的明亮度；

1.2.4 質(zhì)構(gòu)特性

選取TMS-PRO型高精度專業(yè)食品物性分析儀（質(zhì)構(gòu)儀）對(duì)經(jīng)過熱風(fēng)干燥的紅棗進(jìn)行質(zhì)地剖面分析（TPA）試驗(yàn)，采用P/5柱形探頭，測(cè)試速度為40 mm/min，應(yīng)變量為10%，觸發(fā)力為0.2 N，兩次壓縮間隔時(shí)間為5.0 s，每組樣品檢測(cè)10次。參照孔江龍、MISKOVSKY等的特質(zhì)參數(shù)，測(cè)定的參數(shù)選定為：黏附性、彈性、膠黏性、咀嚼性。研究出對(duì)紅棗口感影響最小的干燥溫度。測(cè)量前將從干燥箱中取出的紅棗冷卻至室溫（20 ℃），通過對(duì)以上參數(shù)的研究得出紅棗物理特性變化和其干燥溫度的關(guān)系。

2 結(jié)果與分析

2.1 干燥溫度對(duì)紅棗含水率的影響

為探究紅棗的干燥動(dòng)力學(xué)影響因素，在不同溫度下對(duì)紅棗進(jìn)行干燥。干燥溫度為55 ℃、60 ℃、65 ℃，初始質(zhì)量為500 g。圖1為紅棗在不同的干燥溫度下隨著時(shí)間的變化，含水率的變化過程。圖1表明，隨著干燥溫度的增加，其紅棗的干燥時(shí)間在逐漸減小。

圖1 不同干燥溫度下紅棗含水率的變化曲線Fig.1 Change curve of moisture content of jujube at different drying temperatures

2.2 干燥溫度對(duì)黏附特性的影響

為了體現(xiàn)出紅棗干燥過程中不同的溫度對(duì)黏附性、彈性、膠黏性和咀嚼性這4個(gè)物理特性的的變化影響，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果得出了55 ℃、60 ℃、65 ℃時(shí)3個(gè)風(fēng)溫下紅棗干燥的物理特性的變化曲線。圖2為紅棗在不同的干燥溫度下隨著含水率的降低黏附性的變化曲線。

圖2 干燥溫度對(duì)黏附特性的影響Fig.2 Effect of drying temperature on adhesion characteristics

從圖2中可以看出，隨著紅棗的干燥時(shí)間變長或者含水率的降低紅棗干燥溫度在55 ℃時(shí)黏附性的變化先呈現(xiàn)波動(dòng)上漲的趨勢(shì)，當(dāng)濕基含水率達(dá)到40%時(shí)達(dá)到極值后急速下降；當(dāng)干燥溫度為60℃時(shí)，黏附性整體呈現(xiàn)上漲趨勢(shì)，波動(dòng)幅度較小，當(dāng)濕基含水率達(dá)到35%時(shí)黏附性達(dá)到極值，后呈現(xiàn)急速下降趨勢(shì)；當(dāng)干燥溫度為65 ℃時(shí)，濕基含水率在65%～55%內(nèi)呈現(xiàn)上漲趨勢(shì)，在55%～50%呈時(shí)下降趨勢(shì)后一路上漲，當(dāng)濕基含水率為35%時(shí)達(dá)到極值后急速降低。由于黏附性是為了克服果肉與牙齒之間的吸引力，所以干燥后的黏附性越小越好。

2.3 干燥溫度對(duì)彈性的影響

彈性是指人牙齒碾磨果肉的力度，它反映了果肉的組織結(jié)構(gòu)狀況和細(xì)胞分子間結(jié)合力的大小。圖3為不同干燥溫度和含水率與彈性的關(guān)系。從圖中可以看出，隨著干燥時(shí)間的增長和含水率的降低，紅棗的彈性在不同的溫度下的變化趨勢(shì)各不相同，出現(xiàn)這種情況是因?yàn)椴煌母稍餃囟葘?duì)紅棗的彈性影響很大。紅棗干燥溫度的高或低都會(huì)引起彈性的波動(dòng)震蕩。干燥溫度在60 ℃時(shí)，當(dāng)濕基含水率在65%～45%之間呈單調(diào)遞減規(guī)律，在45%～35%之間呈上升趨勢(shì)后有小幅度回落。當(dāng)干燥溫度為55 ℃時(shí)，當(dāng)含水率在65%～50%時(shí)，彈性為單調(diào)遞減，當(dāng)濕基含水率在50%～40%時(shí)濕基含水率又略微上升后下降。當(dāng)干燥溫度為65 ℃是，彈性的波動(dòng)范圍最大濕基含水率在50%時(shí)達(dá)到最低點(diǎn)后又急速上升，當(dāng)含水率在35%時(shí)達(dá)到峰值后急速降低。在干燥的后期，彈性越大，紅棗的口感越好。

圖3 不同干燥溫度下彈性的變化曲線Fig.3 Change curve of elasticity at different drying temperatures

2.4 干燥溫度對(duì)膠黏性的影響

膠黏性是指棗果實(shí)在測(cè)定的過程中對(duì)于探頭的黏附程度，反映棗果肉細(xì)胞間結(jié)合力大小。圖4為不同干燥溫度和含水率與膠黏性的關(guān)系。從圖4中可以看出當(dāng)干燥溫度為60 ℃時(shí)，膠黏性呈單調(diào)遞減，隨著濕基含水率的降低，膠黏性也隨之降低。當(dāng)干燥溫度為65 ℃時(shí)，當(dāng)含水率在65%～45%之間時(shí)膠黏性單調(diào)遞減后在含水率為40%時(shí)小幅度上漲后降低。當(dāng)干燥溫度為55 ℃時(shí)，隨著濕基含水率的降低膠黏性在波動(dòng)中不斷下降，當(dāng)含水率在35%～30%時(shí)又小幅度上漲。對(duì)于質(zhì)構(gòu)特性而言，果肉細(xì)胞間結(jié)合力的大小，所以膠黏性的數(shù)值越大越好。

圖4 不同干燥溫度下膠黏性的變化曲線Fig.4 Change curve of adhesive viscosity at different drying temperatures

2.5 干燥溫度對(duì)咀嚼性的影響

咀嚼性是指牙齒咀嚼果肉成穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)所需要的能量，棗果實(shí)在咀嚼過程中的持續(xù)抵抗性。圖5為不同干燥溫度和含水率與咀嚼型的關(guān)系。

圖5 不同干燥溫度下咀嚼性的變化曲線Fig.5 Change curve of chewiness at different drying temperatures

從圖5中我們可以看出，隨著含水率的降低，不同干燥溫度下紅棗的咀嚼型的變化規(guī)律各不相同，當(dāng)干燥溫度為60 ℃時(shí)，濕基含水率在65%～45%之間為單調(diào)遞減。當(dāng)含水率低于45%時(shí)為單調(diào)遞增，當(dāng)含水率為45%時(shí)為最小值。當(dāng)干燥溫度為65 ℃時(shí)，含水率在65%～50%時(shí)為單調(diào)遞減，當(dāng)含水率達(dá)到50%時(shí)為最小值，后又微速增長，當(dāng)含水率達(dá)到35%后又開始下降。當(dāng)干燥溫度為55 ℃時(shí)，紅棗的咀嚼型變化幅度較大，當(dāng)含水率在65%～60%時(shí)為急速降低后微量增長，當(dāng)含水率在55%～45%之間時(shí)，咀嚼型單調(diào)遞減，當(dāng)含水率在45%～30%時(shí)，咀嚼性又開始緩慢增長。所以咀嚼性越大，紅棗在咀嚼的過程中越清脆。

由圖2至圖5中可以看出，根據(jù)對(duì)質(zhì)構(gòu)特性中的黏附性、咀嚼性、彈性和膠黏性的研究可以看出，黏附性越小，咀嚼性、彈性和膠黏性越大，紅棗的口感越佳。

2.6 紅棗干燥溫度和色澤的關(guān)系分析

為了體現(xiàn)出紅棗干燥過程中不同溫度對(duì)紅棗色差的影響，根據(jù)試驗(yàn)得到的顏色值a、b和L計(jì)算得到色差ΔE，根據(jù)計(jì)算結(jié)果得出在55 ℃，60 ℃和65 ℃三個(gè)不同風(fēng)溫下色差ΔE的關(guān)系變化曲線，如圖6所示。試驗(yàn)表明，隨著干燥溫度的升高，當(dāng)紅棗干燥溫度為65 ℃色差幅度波動(dòng)很大且色差的最終數(shù)值偏大，說明在65 ℃下對(duì)紅棗進(jìn)行烘干溫度偏高導(dǎo)致紅棗產(chǎn)生褐變，對(duì)紅棗的外觀和口感影響較大。

圖6 不同干燥溫度下色差的變化曲線Fig.6 Change curve of color at different drying temperatures

當(dāng)紅棗在60 ℃以及55 ℃的溫度下烘干其色差的變化趨勢(shì)大體相同，但是在55 ℃的溫度下干燥色差的數(shù)值略微偏小，所以干燥溫度為55 ℃下干燥對(duì)紅棗的色澤影響較低。由圖6可知，色差值小好，紅棗在干燥過程中，含水率達(dá)到25%時(shí)，60 ℃時(shí)色差最小，紅棗的色澤效果更佳，更符合消費(fèi)者心理，感官品質(zhì)最佳。

3 結(jié)語

（1）當(dāng)紅棗的干燥溫度為60 ℃時(shí)，紅棗的咀嚼型、彈性、膠粘性、粘附性達(dá)到最佳效果，在60 ℃下干燥的紅棗口感最佳。

（2）60 ℃下干燥的紅棗色差最小該干燥溫度下對(duì)紅棗物理特性的影響最小。

（3）綜合考慮后，該試驗(yàn)的最佳干燥溫度為60 ℃。