挂串密度对晾房干燥吐鲁番无核白葡萄干品质的影响

余 成,郭俊先,艾力·哈斯木,*,黄 华,刘 亚,史 勇,木合塔尔·米吉提

(1.新疆农业大学机电工程学院,新疆乌鲁木齐 830052;2.新疆农业大学数理学院,新疆乌鲁木齐 830052; 3.新疆农业科学院综合实验场,新疆乌鲁木齐 830000; 4.阿克苏职业技术学院,新疆阿克苏 843000)

中国是世界葡萄干的主产国之一,尤其是新疆吐鲁番、哈密等地盛产的无核白绿色葡萄干,由于其色泽鲜绿、果粒饱满、口感优质,深受市场青睐[1-3]。在我国,葡萄干主要产于新疆,年产量超过16万t,占据我国葡萄干总产量的95%以上[4]。随着社会的发展,人们对食品品质和营养健康的追求,因葡萄干富含葡萄糖矿质元素、维生素和氨基酸等营养成分而市场需求旺盛[5-6]。新疆目前主要的葡萄制干方式为晾房荫干,即将新鲜葡萄挂进蜂窝式结构的晾房中,利用晾房内高温、干燥、自然吹过的热风等条件进行晾房荫干[7-8]。荫干的葡萄干虽然色泽翠绿,味道鲜美,成本低,但其干燥周期长,品质不易保障,不但影响商品价值也影响果农的经济收入[9-10]。可见,对葡萄晾房干燥工艺的改进是具有深远意义且至关重要的。

为了提高葡萄干燥的品质,国内外专家进行了各种不同葡萄干燥方法的研究探索。S Salengke[11]等利用欧姆预处理进行干燥,显著提高了葡萄的干燥率。N S Rathore[12]等利用太阳能隧道干燥机与普通预处理干燥进行干燥实验,结果表明:太阳能隧道干燥机的干燥速率及品质明显优于普通预处理干燥。P Barnwal[13]等利用混合光伏热(PV/T)温室干燥机进行葡萄干燥实验,结果表明:强制对流下的完全干燥速度比自然干燥速度要快。国内专家近年研究出多种设备及干燥方法,并申请专利,如李旗[14]、李祝[15]的一种微波热风耦合干燥的焦糖风味葡萄干及其制备方法、一种微波热风耦合干燥的辣味葡萄干及其制备方法。这些成果虽然对葡萄干燥行业的发展起到有力的促进作用,但是由于其高成本及操作的专业性,因此并未广泛用于吐鲁番地区葡萄干燥要求。

吐鲁番普遍使用晾房荫干,但目前却少有人针对晾房干燥进行研究,为促进当地葡萄干产业的发展及提高果农经济收入,葡萄晾房干燥工艺的改进将是葡萄干燥技术研究的一个重要方向。本文对晾房干燥吐鲁番无核白葡萄进行了最佳挂串密度的研究,即以当地果农挂串密度1∶1为参考,另设1∶0.75密度及1∶0.5密度进行挂串实验。为提高实验可靠性,选择4种不同预处理方法(对照组、促干剂处理组、橄榄油+碳酸钾处理组、盐溶液处理组)分别进行不同挂串密度干燥研究,对成品葡萄干的外观、果粒均匀度、破损果粒率、干燥速率、总糖、VC等6项指标进行分析,确定最有利于提高葡萄干燥品质及果农经济收入的晾房干燥挂串密度,以期为吐鲁番地区葡萄晾房干燥提供工艺参考,为晾房干燥探索提供研究基础。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

无核白葡萄样品 新疆吐鲁番克孜里土尔村(42°96′N,89°16′E)木合塔尔果农的葡萄晾房干燥的实验葡萄干样品,含水率为11%～14%,满足葡萄干行业标准[16]和《地理标志产品吐鲁番葡萄干》国家标准[17]的要求；抗坏血酸、碳酸氢钠、草酸、氢氧化钠、2,6-二氯靛酚、高岭土、硫酸铜、酒石酸钾钠、葡萄糖、甲基红、亚甲基蓝、乙醇(95%)、盐酸 均为分析纯；葡萄促干剂 乌鲁木齐市格瑞德保鲜科技有限公司；橄榄油 上海嘉里食品工业有限公司；中盐 吐鲁番联达制盐有限公司；碳酸钾 分析纯，无锡市展望试剂有限公司。

JM电子天平 浙江余姚纪铭称重校验设备有限公司，精度0.001 g;JJ-2BS高速组织捣碎机 常州峥嵘仪器有限公司，转速10000～22000 r/min;DZZKW-S-4电热恒温不锈钢水浴锅 北京市永光明医疗仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 挂串密度对干燥时间的影响 为提高实验的可靠性,实验使用4种不同预处理组[18-22](无预处理组、促干剂预处理、橄榄油+碳酸钾预处理组、盐溶液预处理组)进行1∶0.5、1∶0.75、1∶1密度挂串实验,对三个不同挂串密度的实验样本进行干燥过程中水分变化的全程监测,分析挂串密度对晾房干燥吐鲁番无核白葡萄干燥速率的影响。

每日早8点进入晾房,分别采集3种不同密度挂架上的4种不同预处理的干燥样本,使用电子天平进行样本干燥前称量,并记录,然后将葡萄样本分别装入玻璃皿中,放进鼓风干燥箱干燥。干燥一段时间后,每隔10 min称量一次,连续三次质量不变,即干燥完成,称取重量。根据(GB5009.3-2010)进行含水率计算[23],并记录数据,计算如式(1):

式(1)

式中:X-试样中含水量(%);m1-干燥皿试样的质量,单位为克(g);m2-干燥皿和试样干燥后的质量,单位为克(g);m3干燥皿的质量,单位为克(g)。

1.2.2 糖度测定 实验按照GB 5009.7-2016直接滴定法配制试剂[24],对3种不同密度挂架上的4种不同预处理的干燥样本进行酸水解,检测其含糖率。

取1种的两份试样溶液,一份进行酸水解,另一份直接加蒸馏水稀释。接着标定碱性酒石酸铜溶液,记录滴定时消耗的葡萄糖总体积,同时平行操作三次取平均值。然后对试样溶液进行测定,记录样液消耗的体积,同时平行操作三次取平均值。最后进行计算糖度,按式(2)进行计算:

式(2)

式中:X-试样中糖度含量(以葡萄糖计),g/100 g;A-碱性酒石酸铜溶液(甲液、乙液各半)相当于葡萄糖的质量,mg;m-试样质量,g;V-测定时平均消耗试样溶液体积,mL;V1-样品试液体积,mL。

1.2.3 VC含量测定 实验对VC的测定根据GB6195-86的标准中2,6-二氯靛酚滴定法进行VC测定[25]。

计算公式如式(3)所示:

简言之，要使乡村从原来被动接受的从属地位中摆脱出来，伴随两个平等主体在异质中发挥各自优势，城乡融合的体制机制加快形成，两者的互补和互需将不断增强，最终形成命运共同体。

式(3)

式中:T-每毫升2,6-二氯靛酚溶液相当于抗坏血酸的毫克数,mg/mL;C-抗坏血酸的浓度,mg/mL;V-吸取抗坏血酸的体积,mL;V1-滴定抗坏血酸溶液所用的2,6-二氯靛酚溶液的体积,mL;V2-滴定空白实验所用的2,6-二氯靛酚溶液的体积,mL。

样本的测定及计算:首先进行样液的制备,称取样本,按1∶1比例加入浸提剂,迅速制成匀浆。称取适量匀浆定容并过滤,如果滤液有色,可按每克样品加0.4 g高岭土脱色后在过滤。然后进行滴定,同时做空白实验。为减少测量误差,每组样品均测量三次记录数据并计算其平均值,维生素C含量的具体计算方法如式(4)所示:

式(4)

式中:V-滴定样液时消耗染料溶液的体积,mL;V0-滴定空白时消耗染料溶液的体积,mL;T-2,6-二氯靛酚染料滴定度,mg/mL;A-稀释倍数;W-样品重量,g。

1.2.4 感官指标的评定 根据中华人民共和国农业行业标准NY/T705-2003[16]和GB/T 19586-2008 《地理标志产品 吐鲁番葡萄干》[17]中规定的标准进行感官指标的评定,评定人员为吐鲁番当地10家样本晾房的果农及2位农产品研究方向的教授。方法是:将3种不同密度挂架上的4种不同预处理的干燥样品平铺在样平盘或者检验台上,在室内面向自然光线下,用肉眼观察干果粒的大小均匀程度和色泽度,进行外观等级的评价。

1.2.5 果粒均匀度评定 根据GB/T 19586-2008标准[17],从试样中挑选出大小相对一致的果粒进行称重,按式(5)计算果粒均匀度。

式(5)

式中:D-果粒均匀度,%;F-大小相对一致果粒总质量,g;T-试样质量,g。

1.2.6 果粒破损率评定 根据GB/T 19586-2008标准[17],在筛取杂质的同时,挑选出破损的果粒称重,按照式(6)计算果粒的破损率。

式(6)

式中:H-破损果粒含量,%;I-破损果粒质量,g;B-试样质量,g。

1.3 数据处理

实验在相同条件下进行三次重复实验。实验数据利用IBM SPSS Statistics 19软件进行处理,结果用平均值±SD表示。利用SPSS进行差异分析。用Microsoft Excel 97-2003进行绘图。

2 结果与分析

2.1 挂串密度对干燥时间的影响

表1 不同挂串密度对无核白葡萄晾房干燥水分含量的影响Table 1 Effects of different suspension density on dry moisture content of seedless white grape

不同挂串密度与4种不同预处理组干燥时间关系如下图所描述,图1无预处理组在不同密度下干燥时间曲线图、图2促干剂预处理在不同密度下干燥时间曲线图、图3橄榄油+碳酸钾预处理在不同密度下干燥时间曲线图及图4盐溶液预处理在不同密度下干燥时间曲线图。

图1 无预处理组在不同密度下干燥时间曲线图Fig.1 Drying time curve of no pretreated group under different densities

图2 促干剂预处理在不同密度下干燥时间曲线图Fig.2 Drying time curve of drying agent pretreated under different densities

图3 橄榄油+碳酸钾预处理在不同密度下干燥时间曲线图Fig.3 Drying time curves of K2CO3 and olive pretreated under different densities

由图1～图4所描述的4种不同预处理组与挂串密度的干燥时间关系可以得出如下结论:

图4 盐溶液预处理在不同密度下干燥时间曲线图Fig.4 Drying time curve of salt solution oil pretreated under different densities

同一预处理的干燥组,在干燥前3 d含水量变化较为平缓,由第4 d开始含水量变化加快,尤其是密度越小速率变化越为剧烈,19 d以后1∶0.5密度组含水量变化开始变缓,由第20 d开始1∶0.75含水量变化速率开始减缓,最终与1∶0.5密度组几乎同时达到干燥平衡状态。1∶1密度组在整个干燥过程中整体含水量变化较为平缓直至干燥结束。

无预处理干燥组在1∶0.5、1∶0.75、1∶1的挂串密度条件下,干燥时间分别为30、30、32 d;促干剂预处理干燥组在1∶0.5、1∶0.75、1∶1的挂串密度条件下,干燥时间分别为22、22、24 d;碳酸钾+橄榄油混合液干燥组在1∶0.5、1∶0.75、1∶1的挂串密度条件下,干燥时间分别为24、26、26 d;盐溶液预处理干燥组在1∶0.5、1∶0.75、1∶1的挂串密度条件下,干燥时间分别为27、27、30 d;在不同挂串密度条件下的干燥时间关系分别为图1、图2、图4均为:V1∶0.5=V1∶0.75>V1∶1;图3:V1∶0.5>V1∶0.75=V1∶1。

由4种预处理组在不同挂串密度条件下的干燥时间趋势图可以看出,随着挂串密度的增加无论哪种预处理组,其干燥时间随之减小。

经实验研究分析,出现上述结论的原因初步判定为[26-27]:由于挂串密度的减小使葡萄串与风接触的面积增加,气流更容易通过,使干燥过程长期处于更加适宜的温湿度环境中,因此干燥时间加快,并且减小密度可以有效防止干燥过程中变质果粒的污染,但是综合经济因素考虑,密度太小会减少产量,密度太大质量将会下降,均会影响经济收入,因此1∶0.75密度最为合适。

2.2 综合指标分析

由表2可知,1∶0.5挂串密度的葡萄干平均含糖量为701.9 mg/g,VC平均含量为7.05 mg/100 g,破损率为11.25%,外观、果粒均匀度达到一级标准要求的概率分别为83%、85%。1∶0.75挂串密度的葡萄干平均含糖量为702.4 mg/g,VC平均含量为7.34 mg/100 g,破损率为12.0%,外观、果粒均匀度达到一级标准要求的概率分别为85%、86%。1∶1挂串密度的葡萄干平均含糖量为691.5 mg/g,VC平均含量为7.21 mg/100 g,破损率为17.3%,外观、果粒均匀度达到一级标准要求的概率分别为80%、85%。

表2 不同预处理工艺在不同挂串密度条件下干燥指标评定Table 2 The evaluation drying index of different pretreatment processes under different distribution densities

根据实验数据分析,由表2可知,不同挂串密度干燥后的无核白葡萄干其糖度含量与VC含量具有显著性差异(p<0.05)。1∶0.75密度挂串方式干燥的葡萄干其平均糖度含量与平均VC含量最高,分别为702.4 mg/g与7.374 mg/100 g,显著高于1∶0.5密度及1∶1密度挂串;1∶0.5挂串密度干燥的葡萄干其平均糖度含量与平均VC含量最高,分别为701.9 mg/g与7.05 mg/100 g;1∶1挂串密度干燥的葡萄干其平均糖度含量与平均VC含量最高,分别为691.5 mg/g与7.21 mg/100 g。其中密度为1∶1挂串组的平均糖度显著低于其余两组(p<0.05),1∶0.5密度组VC平均含量也显著低于其他两组(p<0.05)。

通过实验分析初步判定密度为1∶1挂串组的平均糖度明显低于其余两组的原因是:由于1∶1密度的葡萄间隙太小,若有一串葡萄在干燥过程中出现破损,这种情况将会使周围其他紧挨的葡萄串出现变质或者糖分流失。所以其糖度低于1∶0.5和1∶0.75密度组。

出现1∶0.5密度组VC平均含量明显低于其他两组的原因[27-28],初步判定是由于1∶0.5密度挂串的晾架其葡萄间隙较大通风良好,较为干燥,湿度较低,整个干燥过程一直处于温度较高的条件下,所以VC含量损失较大;而1∶0.75密度和1∶1密度的条件下,样本周围温湿度较为适宜,所以VC损失小于1∶0.5挂串密度。

综合比较可以得出结论:挂串密度对葡萄晾房干燥品质有着重要的影响,根据三组不同密度的实验可以看出,唯有1∶0.75密度干燥的葡萄干各项指标较为稳定且符合国家标准要求,因此密度过大或太小都无利于干燥品质的保证。所以为了保证果农的经济收入及葡萄干行业的长远发展,在对葡萄进行晾房干燥时,不但要注意预处理工艺的使用,还要合理的使用挂串密度。

3 结论

无核白葡萄在不同挂串密度条件下,其含水率与干燥时间呈现显著变化(p<0.05),挂串密度越小干燥时间越快,干燥平衡时的含水率也最低。并不是密度越小干燥速率越快越适合干燥,因为在提高干燥速率及品质的前提下应该不影响农户的经济收入和葡萄干产量,挂串密度过大将会导致干燥速率降低及品质下降,密度过小直接影响农户的经济收入及市场供求。因此确定1∶0.75挂串密度在满足干燥时间、提高品质、提高收入等方面较为适宜。不同挂串密度干燥后的无核白葡萄干其糖度含量与VC含量具有显著性差异(p<0.05),1∶0.75密度挂串方式干燥的葡萄干其平均糖度含量与平均VC含量,分别为702.4 mg/g与7.34 mg/100 g;1∶0.5挂串密度干燥的葡萄干其平均糖度含量与平均VC含量最高,分别为701.9 mg/g与7.05 mg/100 g;1∶1挂串密度干燥的葡萄干其平均糖度含量与平均VC含量最高,分别为691.5 mg/g与7.21 mg/100 g;其中1∶0.75密度挂串方式干燥的葡萄干其平均糖度含量与平均VC含量最高。综合葡萄干外观、果粒均匀度、破损果粒率、干燥时间、总糖、VC等6项指标进行分析,确定1∶0.75挂串密度为最佳葡萄晾房干燥挂串密度。

在无核白葡萄晾房干燥过程中随着挂串密度的减小其干燥时间随之减少,初步判定,干燥时间增加的原因是随着密度的减小葡萄与气流的接触面积随之增大,在干燥过程中能使葡萄中散发出来的水分被气流快速带走,使整个干燥过程处于一个通风、温湿度都较为合适的范围,并且随着挂串密度的增加干燥过程中葡萄串之间的相互影响降低,出现变质、腐烂的概率降低。

不同的预处理进行挂串密度干燥研究,实验经探究,最终初确定1∶0.75密度为最佳挂串密度,其在不降低葡萄干产量的同时可使干燥时间及品质提高,本次实验研究为新疆吐鲁番当地葡萄干晾房干燥挂串方式提供参考基础,为当地葡萄干产业经济未来发展奠定研究基础。

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