盧素珊,涂楨楷,趙錫和,龍成樹,吳耀森,劉 軍
(廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備研究所,廣東 廣州 510630)
荔枝(學(xué)名:Litchi chinensis Sonn.)是無患子科,屬常綠喬木,高約10 m。果皮有鱗斑狀突起,呈鮮紅、紫紅,成熟時(shí)呈鮮紅色。花期春季,果期夏季。荔枝是我國南部有悠久栽培歷史的著名果樹,主要分布在我國西南部、南部和東南部,廣東和福建南部栽培最盛[1],與香蕉、菠蘿、龍眼同稱“南國四大果品”。荔枝味甘、酸、性溫,入心、脾、肝經(jīng),可止呃逆,止腹瀉,是頑固性呃逆及五更瀉者的食療佳品,同時(shí)有補(bǔ)腦健身、開胃益脾、促進(jìn)食欲等功效。荔枝果實(shí)除食用外,果核具有行氣散結(jié)和祛寒止痛的功效,可用于治療寒疝腹痛等[2]。
中國荔枝主要分布于北緯18°~29°范圍內(nèi),廣東栽培最多,廣西和福建次之,四川、云南、重慶、浙江、貴州及臺(tái)灣等省也有少量栽培。我國荔枝品種繁多,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),現(xiàn)有品種近200 個(gè),其中廣東82 個(gè)、廣西64 個(gè)、福建41 個(gè)[3]。其中廣東主要荔枝品種有三月紅、玉荷包、妃子笑、黑葉(烏葉)、桂味、掛綠、糯米糍、淮枝、尚書懷、仙進(jìn)奉等;廣西主要荔枝品種有丁香、黑葉、大糙、水荔等;福建主要荔枝品種有蘭竹、桂味、烏葉和元紅等。2020 年,全國荔枝種植面積約810.46 萬畝(1 畝=0.067 hm2),荔枝產(chǎn)量255.35 萬t,其中廣東種植面積410 萬畝,占全國種植面積50.6%,廣西荔枝種植面積占全國荔枝種植面積37.8%,廣東荔枝產(chǎn)量130 萬t,占全國產(chǎn)量50.9%,其中妃子笑產(chǎn)量為54.39 萬t,黑葉產(chǎn)量45.46 萬t,懷枝產(chǎn)量18.1 萬t[4-5]。
水果分級(jí)機(jī)可根據(jù)水果外形尺寸、重量、成熟度、味道、糖分等不同理化參數(shù)對(duì)水果進(jìn)行分級(jí)。水果尺寸分級(jí)機(jī)是指利用水果外型尺寸差異對(duì)水果進(jìn)行等級(jí)劃分,根據(jù)不同分級(jí)形式可劃分為輥式、滾筒式、擋板式、鏈板式、楔形輸送帶回轉(zhuǎn)式、振動(dòng)篩式等,主要用于表皮較厚,形狀較為規(guī)整,且對(duì)機(jī)械負(fù)荷不敏感的水果或果干分級(jí),其造價(jià)相對(duì)較低,適用范圍較廣[6]。重量分級(jí)主要對(duì)單個(gè)水果的重量進(jìn)行動(dòng)態(tài)稱重,通過設(shè)定不同重量等級(jí)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu),對(duì)水果進(jìn)行分級(jí),其造價(jià)相對(duì)適中,適用性較強(qiáng),因此該類分級(jí)設(shè)備應(yīng)用效果最好[7]。水果成熟度、味道、糖分等分級(jí)主要采用光電式分級(jí)機(jī)(視覺識(shí)別),根據(jù)水果成熟度、味道、糖分等理化特性及外觀形狀、顏色對(duì)水果進(jìn)行分級(jí)。光電式分級(jí)機(jī)采用非接觸方式進(jìn)行檢測(cè)分級(jí),對(duì)水果的機(jī)械損傷小,有利于自動(dòng)化控制,使用效果非常好,但設(shè)備造價(jià)高,適用于大型果蔬加工企業(yè)[7]。荔枝具有較為規(guī)則的外形,但個(gè)體差異等級(jí)不夠明顯,果莖長(zhǎng)2.0~3.5 cm,因此利用質(zhì)量或尺寸分級(jí)的效果不理想,而荔枝是帶枝采摘,去枝會(huì)縮短其保鮮時(shí)間,采用機(jī)械化裝備必須要去枝。胡經(jīng)宇等[8]開發(fā)了一種荔枝可調(diào)節(jié)角度式分級(jí)裝置,通過角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)對(duì)荔枝進(jìn)行精準(zhǔn)分級(jí),但市面上并未見到相關(guān)成熟產(chǎn)品。江西綠萌采用光電式分級(jí)機(jī)(視覺識(shí)別)分級(jí),但設(shè)備造價(jià)高,普通果農(nóng)和合作社無法承擔(dān),故應(yīng)用較少。
預(yù)冷作為果蔬冷鏈物流的重要環(huán)節(jié),也是冷鏈物流的最初環(huán)節(jié),是利用預(yù)冷技術(shù)快速去除果蔬的田間熱,將果蔬溫度由田間溫度快速降至事宜儲(chǔ)藏運(yùn)輸?shù)臏囟鹊倪^程[9]。根據(jù)不同預(yù)冷介質(zhì)可分為空氣預(yù)冷、水預(yù)冷、真空預(yù)冷??諝忸A(yù)冷主要指的是壓差預(yù)冷,壓差預(yù)冷是利用冷風(fēng)機(jī)強(qiáng)制循環(huán),使冷空氣在果蔬包裝箱兩側(cè)形成壓力差,利用冷空氣流經(jīng)果蔬表面對(duì)其進(jìn)行降溫,也稱為強(qiáng)制通風(fēng)預(yù)冷,但會(huì)存在干耗大、預(yù)冷速度慢、冷卻不均勻等現(xiàn)象,特別對(duì)于荔枝會(huì)造成褐變影響品相。水預(yù)冷是以水作為預(yù)冷介質(zhì),采用噴淋、浸泡或混合方式直接接觸果蔬表面,帶走果蔬熱量,實(shí)現(xiàn)快速預(yù)冷[10]。LIANG[11]采用水預(yù)冷方式對(duì)荔枝保鮮貯藏效果進(jìn)行了分析,水預(yù)冷有利于增加荔枝水分,降低荔枝果皮電解質(zhì)滲透率,抑制褐變,保持荔枝品質(zhì)。水預(yù)冷設(shè)備成本和使用成本較低,預(yù)冷效果理想,是目前應(yīng)用最為廣泛的預(yù)冷方式,現(xiàn)有荔枝預(yù)冷普遍采用水預(yù)冷方式,但后期高濕貯藏條件下易導(dǎo)致病原微生物大量繁殖,出現(xiàn)大面積荔枝腐損,是目前亟待解決的問題。真空預(yù)冷是采用抽真空的方法使果蔬表面水分在低壓條件下迅速蒸發(fā)帶走熱量,從而達(dá)到快速預(yù)冷目的。適用于表面積比較大、組織松軟氣孔多的果蔬,如葉菜類、胡蘿卜等,暫未在荔枝預(yù)冷中見到應(yīng)用。
荔枝為非躍變型果實(shí),果實(shí)呼吸強(qiáng)度高,易褐變。荔枝包裝要求保濕防潮,具有氣調(diào)作用,承載能力強(qiáng),易堆疊,包裝溫度穩(wěn)定均勻[12]。荔枝包裝一般分為內(nèi)包裝和外包裝,內(nèi)包裝常用的有薄膜包裝、保鮮紙包裝、涂膜包裝[13]。外包裝常用的有紙板、紙箱和泡沫箱,其中紙箱用于短距離和短時(shí)間流通,泡沫箱包裝多用于長(zhǎng)距離(電商)等流通銷售。荔枝常用的運(yùn)輸模式為常溫運(yùn)輸、簡(jiǎn)易冷藏運(yùn)輸和冷藏保鮮運(yùn)輸,根據(jù)不同運(yùn)輸方式,荔枝需采用不同的包裝處理[14]。常溫運(yùn)輸中荔枝從采摘到消費(fèi)整個(gè)流通過程均處于常溫條件下,荔枝采用簡(jiǎn)單簍筐或紙箱包裝即可,但一般銷售半徑不大于200 km,運(yùn)輸時(shí)間較短,小于3 h,適用于產(chǎn)地銷售。荔枝采用常溫運(yùn)輸車、泡沫箱、冰塊3 者相結(jié)合的冷藏方式,可實(shí)現(xiàn)荔枝簡(jiǎn)易冷藏運(yùn)輸,荔枝在整個(gè)流通過程中溫度基本可控,且處于較低溫度,保鮮效果好,包裝、運(yùn)輸成本較低,被廣泛采用[15]。荔枝冷鏈物流,是荔枝從采摘到消費(fèi)整個(gè)流程處于低溫保鮮狀態(tài),采用冷藏車進(jìn)行運(yùn)輸,使荔枝處于低溫冷藏狀態(tài),保鮮效果最佳[16],但物流成本較高,適用于附加值較高的荔枝品種的較遠(yuǎn)距離運(yùn)輸,目前全程冷鏈物流模式所占的比例還很低。
荔枝初加工的主要產(chǎn)品有荔枝干、荔枝罐頭、速凍荔枝等。荔枝精深加工的主要產(chǎn)品有荔枝酒、荔枝果汁、荔枝風(fēng)味醋、荔枝果泥、荔枝果凍、荔枝果漿、荔枝調(diào)味品以及荔枝護(hù)膚品等產(chǎn)品[17],本文主要從荔枝干燥、荔枝罐頭、荔枝酒和荔枝功能性產(chǎn)品加工等4 個(gè)方面進(jìn)行介紹。
農(nóng)產(chǎn)品干燥方式主要有自然晾曬、熱風(fēng)干燥、熱泵干燥、微波干燥、真空冷凍干燥以及多種干燥方式組合的組合干燥。荔枝干是荔枝加工的主要方式,年加工量占鮮果產(chǎn)量的8%~9%?,F(xiàn)有荔枝主要干燥方式多采用自然晾曬、火焙、熱風(fēng)干燥等干燥方式。上述3 種加工方法的干燥溫度采用55~90 ℃,干制時(shí)間長(zhǎng)約4~5 d,因干燥溫度高,溫濕度波動(dòng)大,對(duì)原有風(fēng)味和營養(yǎng)成分破壞較大。其中荔枝自然晾曬干燥時(shí)間長(zhǎng),勞動(dòng)強(qiáng)度大,易受環(huán)境污染;火焙干燥的果實(shí)品質(zhì)不穩(wěn)定;熱風(fēng)干燥具有清潔,可靠的優(yōu)點(diǎn),但存在能耗高的缺點(diǎn)[18-19]。熱泵干燥技術(shù)是利用熱泵從低溫?zé)嵩粗形諢崃?,將其在較高溫度下釋放從而對(duì)物料進(jìn)行干燥的方法。與傳統(tǒng)干燥相比,熱泵干燥具有干燥能耗低、干燥品質(zhì)高、無直接排放等優(yōu)點(diǎn),因此在農(nóng)產(chǎn)品干燥加工中廣泛應(yīng)用[20-21]。近年來國內(nèi)學(xué)者在荔枝熱泵干燥特性、工藝、裝備等方面均有深入研究,熱泵干燥技術(shù)在荔枝干燥生產(chǎn)應(yīng)用中越來越多。楊韋杰等[19]利用GHRH20 型熱泵干燥機(jī)對(duì)荔枝熱泵干燥特性及模型進(jìn)行了研究,結(jié)果表明Midilli 模型能較好模擬整果荔枝熱泵干燥過程,可描述和預(yù)測(cè)荔枝熱泵干燥過程。熱泵干燥荔枝果肉,25%水分含量的荔枝果肉品質(zhì)和儲(chǔ)藏性較佳[22]。其他干燥方式如真空冷凍干燥[23]、真空微波等新型干燥技術(shù)由于設(shè)備投資成本高,未得到廣泛應(yīng)用,僅少數(shù)用于荔枝果肉干燥,具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。荔枝干加工較為簡(jiǎn)單,加工技術(shù)裝備較為成熟,但在荔枝肉(燈籠肉)加工過程中剝殼去核機(jī)械化程度低,大多采用人工或機(jī)器輔助對(duì)荔枝進(jìn)行剝殼去核作業(yè),生產(chǎn)效率低,而龍眼剝殼去核已有專業(yè)設(shè)備,只需人工輔助喂料就可以實(shí)現(xiàn)龍眼自動(dòng)剝殼去核[24-25]。由于龍眼外形和果核較為規(guī)整,易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化;而荔枝果核呈不規(guī)則狀,不同荔枝品種差異較大,難以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。荔枝機(jī)械化剝殼去核已成為荔枝肉(燈籠肉)加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸,解決荔枝剝殼去核自動(dòng)化問題有利于降低荔枝肉加工成本,提高生產(chǎn)效率。
荔枝罐頭是荔枝加工的第二大產(chǎn)品,僅次于荔枝干,年加工量占鮮果總量約2.5%[16]。2020 年我國荔枝罐頭出口2.41 萬t,出口金額3.1 億美元,是我國主要出口水果罐頭品種之一[26]。荔枝罐頭主要產(chǎn)地為福建省漳州市,其荔枝罐頭出口量占全國55%[27]。荔枝罐頭加工工藝較為成熟,主要分為原料挑選→洗果→剝殼、去核→分級(jí)、清洗→修整→裝罐、加糖液→排氣→封罐→殺菌→冷卻→檢驗(yàn)等步驟。韋崇云[28]、王德培等[29]針對(duì)荔枝罐頭加工中果肉顏色變紅、影響罐頭品質(zhì)等問題,在保證傳統(tǒng)荔枝罐頭風(fēng)味的前提下對(duì)罐頭生產(chǎn)中添加劑和制作工藝進(jìn)行優(yōu)化,并對(duì)排氣、封罐、殺菌、冷卻等工藝進(jìn)行了探討,獲得了糖水荔枝罐頭的較優(yōu)加工工藝流程,為荔枝罐頭加工提供了工藝技術(shù)參考,有利于促進(jìn)荔枝罐頭加工產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。
果酒是指以新鮮的水果或者果汁為原料,經(jīng)調(diào)糖、調(diào)酸等工藝,全部或部分發(fā)酵而成的具有較低酒精度的發(fā)酵酒[30]。荔枝酒是指采用為原料加工而成的漿果類發(fā)酵酒。荔枝酒加工工藝為荔枝果(挑選)→清洗→去皮去核→榨汁→過濾→調(diào)整成分→發(fā)酵→新酒→陳釀→澄清→過濾→成品。荔枝酒含有多種氨基酸,其中8 種為人體必需氨基酸,荔枝酒中含有的礦物質(zhì)元素對(duì)心臟有保健作用,維生素能參與機(jī)體內(nèi)糖的代謝過程,可預(yù)防精神緊張,利于睡眠,含有的黃酮類物質(zhì)能改善毛細(xì)血管血液循環(huán),具有預(yù)防動(dòng)脈硬化和抗衰老的作用[31],同時(shí)符合現(xiàn)代健康飲食習(xí)慣[32]。荔枝酒是荔枝產(chǎn)業(yè)最優(yōu)勢(shì)的加工產(chǎn)品形式,荔枝酒的質(zhì)量很大程度上取決于荔枝品質(zhì)特性。目前暫時(shí)沒有釀酒專用的荔枝品種,因此在釀酒工藝上需要針對(duì)不同品種荔枝原料對(duì)工藝進(jìn)行調(diào)整,在一定程度上會(huì)影響荔枝固有的風(fēng)味。同時(shí)在釀酒酵母選育上存在不足,而荔枝果酒加工環(huán)節(jié)自動(dòng)化程度較高,特別是去核打漿已完全實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)[33-34],因此發(fā)展荔枝酒加工有利于提高荔枝附加值,拓展荔枝加工產(chǎn)品,緩解荔枝集中上市時(shí)鮮果低價(jià)滯銷現(xiàn)象,促進(jìn)和完善整個(gè)荔枝加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展。荔枝酒營養(yǎng)豐富、酒質(zhì)溫和、酸甜爽口,具有荔枝果酒獨(dú)特的果香與酒香,深受年輕消費(fèi)者喜愛,是具有較大市場(chǎng)前景的果酒產(chǎn)品。
荔枝的品種繁多,不同荔枝品種果殼、果核、果肉占鮮果比例差別較大,特別是荔枝核大小差異明顯,荔枝核作為荔枝功能性產(chǎn)品加工的原料,荔枝果殼和果核占鮮果比越大越利于荔枝功能性產(chǎn)品提取?,F(xiàn)有荔枝品種中黑葉和淮枝,其果殼和果核鮮果比例均為15%左右,是目前用于荔枝功能性產(chǎn)品加工的主要品種。荔枝功能性成分加工是荔枝精深加工的主要方式,加工產(chǎn)品主要有荔枝多糖、花青素[35]、天然色素[36]、荔枝種仁油、生物黃酮類、荔枝核皂甙[37]。荔枝核含有皂苷、多酚、脂肪酸等功能成分,具有降血糖、降血脂、護(hù)肝、抗病毒活性、抗腫瘤活性等作用,荔枝殼提取物具有抑制肝癌細(xì)胞和乳腺癌細(xì)胞生長(zhǎng)作用,同時(shí)也可抑制酪氨酸激酶活性,其中類黃酮具有免疫調(diào)節(jié)功能[38],可用于開發(fā)功能食品和藥品,是豐富荔枝產(chǎn)品、延伸荔枝產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向。
在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的背景下,大數(shù)據(jù)+數(shù)字農(nóng)業(yè)成為新的發(fā)展方向,荔枝產(chǎn)業(yè)迎來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。直播電商、網(wǎng)購等新業(yè)態(tài)成為荔枝產(chǎn)銷的重要幫手,數(shù)字農(nóng)業(yè)發(fā)展為荔枝種植、收獲、加工、銷售提供了新的方向和挑戰(zhàn)。面對(duì)電商,全程冷鏈物流成為荔枝鮮果銷售的短板,荔枝冷藏保鮮技術(shù)也同樣制約荔枝鮮果銷售的周期。在荔枝集中上市期如何解決大量荔枝銷售、加工需求,而在非上市季節(jié)如何解決荔枝加工企業(yè)生產(chǎn)原料來源,成為荔枝加工產(chǎn)業(yè)的瓶頸。發(fā)展新型荔枝加工技術(shù),延長(zhǎng)荔枝加工周期,是當(dāng)前荔枝產(chǎn)業(yè)面臨的重大挑戰(zhàn)。