红枣相关产品的研究进展
2021-04-08张云亮范洪臣窦博鑫张阳阳张丽丽
张云亮 ,范洪臣 ,*,窦博鑫 ,张阳阳 ,张丽丽 ,刘 颖 ,*
(1.哈尔滨商业大学食品工程学院,黑龙江 哈尔滨 150076;2.兰州兰生血液制品有限公司,甘肃 兰州 730030)
红枣为鼠李科(Rhamnaceae)枣属(Ziziphus Mill.)植物枣树的果实[1-2]。据古书《本草纲目》记载,红枣具有养胃、健脾、益血、滋补及强身之效,且我国素有“日食三枣,长生不老”之说,现红枣已被规划为药食同源食品[3-4]。据相关统计显示,我国红枣种植面积与产量均居世界第一,且是全球唯一出口红枣的国家[5]。现阶段,我国红枣加工制品众多,但并未实现系列化、普及化、国际化、品牌化的红枣产品,因此如何充分利用我国红枣种植资源优势,研发更多红枣系列产品,是红枣生产与加工销售需要面临的极大挑战。
虽然我国在红枣年产量上占绝对优势,但相关产品在国际销售市场中并未形成鲜明特点及经济优势[6],且大多数新鲜红枣不耐贮藏,久置后容易出现腐烂变质,影响其营养价值与销售,故如何在最大程度保留营养价值的情况下进行红枣保鲜与相关产品的研制亟待探究。近年来,红枣新兴产品不断涌现,本文重点综述了红枣干燥制品红枣干、红枣营养粉与发酵制品红枣酒、红枣酸奶、红枣醋、红枣饮料的研究现状,以期为今后红枣相关产品的研发提供理论参考。
1 红枣干燥制品
目前,红枣干燥技术主要有自然晾晒、热风干燥、直接微波干燥、微波真空干燥,冷冻干燥等[6]。自然晾晒虽操作简单,但易受天气状况的影响,如晾晒过程中出现阴雨天,极易导致腐烂变质,且晾晒过程中红枣的营养物质流失严重。热风干燥技术是以热空气为媒介进行干燥的方法,此技术虽成本低、干燥速度快,但容易出现过度硬化、口感风味变差、加工过程温度控制难等一系列问题[7]。相对前两种技术,微波真空干燥技术通过建立真空环境,利用微波进行加热,加热过程温度较低,不会造成大幅度的营养物质氧化流失,故微波真空干燥通过外加真空环境能大幅度解决直接微波干燥的多种缺点问题,但如何解决微波真空干燥过程中微波能量分配不均匀而造成的局部焦糊等问题,是该方法能否应用于大规模工业化生产急需解决的技术性问题。冷冻干燥是食品加工中一种高效的脱水技术,利用该方法进行红枣干燥,VC 含量保存率可达90%以上,且枣香味明显[8],是加工高档红枣干燥制品的常用技术,国际化、品牌化产品可考虑通过此技术研制系列产品。
1.1 红枣干
红枣干是在自然晾晒或人为加热的条件下,使枣内部水分蒸发而制得的产品,通过使用恰当的干燥技术将红枣干制,既能够保留红枣的营养成分,还能大幅度延长红枣保质期。据相关统计,自2012 年以来,红枣干在干果产量中位居第一[9],且新鲜的红枣除少部分加工为其他副产品外,大部分红枣被制作成干制品进行销售[10]。但红枣干制作过程中不恰当的干燥方式会造成营养物质流失、香味成分改变以及焦糊等不利影响。因此,在红枣干制作过程中,如何正确使用干燥技术、准确控制干燥温度、精确确定干燥时间是亟待解决的问题。
Fang[11-12]等以红枣为原料,分别在 50、60 和 70 ℃的热风干燥条件下测定了红枣收缩率、密度、VC、色泽和复水率的变化,通过使用三个线性区域描述收缩率随含水量的变化,通过研究揭示了提高干燥温度可改善VC 的保留率和褐变的程度,并降低收缩率和密度等。张宝善等[8]通过研究自然晾晒、热风干燥、红外辐射与真空冷冻干燥4 种干燥方式发现,自然晾晒过程中光照对VC 的破坏力极大,热风与红外辐射VC保持率较高,4 种干燥方式中冷冻干燥对VC 破坏率最低,且相关营养物质流失最少。但如何将冷冻干燥技术大批量应用于工业化生产,还需进一步探究解决其高成本、高耗能等问题。高飞[13]通过研究表明,各技术干燥效果排序为热风联合真空冷冻>热风联合红外>真空冷冻>热风联合微波>热风>红外>微波,确定热风与真空冷冻技术相结合是枣干各指标及感官均最佳的干燥方式。其他干燥技术的结合研究、互作影响及最佳工艺条件的确定还需进一步探究。
1.2 红枣营养粉
将红枣通过适度干燥后制作成红枣干,虽可保留其营养价值并达到延长保质期的效果,但红枣干加工及食用方法单一,且枣皮干燥后较硬、食用咀嚼性差、吸收率不高[14]。近年来,红枣营养粉因营养丰富、吸收率高、适口性好等因素,在红枣产品的消费市场中占据一定优势,且红枣营养粉食用方法多样,既可与其他营养价值高的粉体复配为复合营养粉,也可加入到日常制作的食品中食用。
郭敏瑞等[14]以红枣为原料,利用喷雾干燥技术成功研制溶解性良好的红枣粉,并确定其最佳加工工艺条件为:进风温度170 ℃、进料流量1.3 L/h、雾化器转速400 r/min,所得粉体润湿时间为3.9 s、分散时间为 2.3 s。Feyza 等[15]在 3 种不同温度(60、70 和 80 ℃)和 3 种不同风速(0.5、1.0、1.5 m/s)下进行红枣干燥试验,值得注意的是,此研究根据修正的Arrhenius 方程预测了过程活化能为28.183 kJ/mol,且通过研究7 种不同的薄层干燥模型,认为Page 和Wangh 及Singh模型最能解释枣片的干燥过程,通过研究确定水分含量和水分活度值是粉末制品的重要性能指标。李翔等[16]以羊肚菌和红枣为原料成功研制了复合营养粉,羊肚菌高蛋白、高维生素营养成分与红枣补血、益气、养颜、美容的效果相结合,更优于单一红枣粉的营养价值与保健功效,其他营养原料与红枣粉进行复配亦可得到营养丰富的混合营养粉,但不同原料之间的复配与互作影响,需研究人员按照实际原料进行开发探究。红枣营养粉虽营养价值高、口感好,但能否进行大规模生产还需进一步开发更多加工技术或各技术相结合的干燥方法,以达到快速、低成本、低耗能、营养成分流失少的营养粉制作过程。在营养粉产品开发方面还需着重研究复配红枣营养粉的开发或利用生物酶解技术(蛋白酶、纤维素酶等)、菌种发酵技术(乳酸菌、益生菌等)与物理加工技术(超微粉碎技术),以解决营养粉口感差、吸收率低、溶解性差等一系列问题。
2 红枣发酵制品
2.1 红枣酒
发酵型红枣酒是利用酵母菌进行酒精发酵,以成熟的红枣或红枣汁为原料进行发酵作用,发酵后可产生特殊的香味物质以及对人体有益的多种营养成分[17-20]。酿酒文化在中国历史悠久,但红枣酒酿制过程中菌种的筛选与使用还未进行大量研究,发酵过程使用的酿酒酵母多为葡萄酒发酵的菌种,发酵生产专一性差。王庆科等[21]通过富集培养与纯化后初步筛选出了2 株适用于红枣酒发酵的酵母菌种。因此更多专一性红枣酒发酵菌种的研究与选育是目前亟待解决的问题,也是红枣酒能否大批量、高水平生产销售的重要影响因素。
张洁等[22]通过研究确定了红枣酒预处理最佳酶解条件:果胶酶添加量、酶解时间及酶解温度分别为0.25%、2 h 和40 ℃,发酵过程最佳工艺条件为:酿酒酵母添加量0.4 g/L,发酵温度25 ℃,发酵时间7 d,在此条件下制得的红枣酒品质优良且口感得到明显提高,因此,适当的发酵前预处理有利于发酵过程的进行以及酒品口感的提升。Xu 等[23]将不同种类的脉冲电场(PEF)应用于枣浆发酵前,对发酵动力学、成分、挥发性和感官品质进行了研究和比较。结果表明,用10 个指数脉冲波在1.5 kV/cm 处预处理,脉冲频率1 Hz 条件下能显著提高枣酒的果香,降低酒中杂醇油的含量,因此PEF 预处理是一种极具发展前途的酿酒处理方法,可应用于酿酒工业,以提高酿造酒的香味和品质。其他具有发展前景的低温预处理技术在酿酒生产中的应用亟待探讨研究。李坚等[24]采用脉冲电场辅助浸提对红枣酒发酵进行处理,研究表明,采用两种技术结合所制得的酒品中总酸、总酚含量明显提高,而甲醇含量明显降低,因此不同物理及化学加工技术的应用对酒品品质的影响显著,但不同技术的结合须准确研究其动力学及互作影响后进行应用生产。综合近年来的研究,红枣酒是红枣产品中最具开发力的产品之一,但如何进一步开发具有国际影响力、国际品牌号召力的红枣酒产品还有待进一步研究,发酵新技术的应用、新菌种的开发均为目前红枣酒大批量生产销售的瓶颈问题。
2.2 红枣酸奶
红枣酸奶主要是以红枣为原料,以乳酸菌为发酵剂进行发酵所得的制品。近年来单一及复合型红枣酸奶的研制不断兴起,复合型红枣酸奶既可达到多种原料营养成分富集的效果,也可改善红枣酸奶的香味及口感,是目前红枣酸奶研发领域极具前景的方向,也是当前红枣酸奶的研究热点。
李玲玲等[25]以红枣、南瓜、鲜牛奶为主要原料,通过单因素与正交试验,确定了最佳发酵配方及加工工艺条件,在此条件下制得的凝固型酸奶稳定性好,且香味明显。除此之外,已通过研究确定了香蕉-山楂-红枣、苹果-蜂蜜-红枣、白姜-红枣、石斛-红枣、枸杞-红枣等多种复合型红枣酸奶的最佳配方及最佳工艺条件[26-30]。刘敏[31]在现有酸奶加工配方的基础上添加保加利亚乳杆菌与嗜热链球菌进行红枣酸奶的研制,通过配方与加工条件的优化,成功研制了以乳粉、木糖醇、红枣膳食纤维为主要原料的复合型酸奶,为健康型红枣酸奶的开发提供了新的研究方向。秦楠等[32]通过使用德式乳杆菌保加利亚亚种和嗜热链球菌与益生菌双歧杆菌为发酵剂成功研制了以北芪菇、红枣、鲜牛奶为原料的复配型酸奶,并确定了其最佳配方及最佳工艺条件。综上所述,在红枣酸奶的研发过程中,不仅要考虑复配型酸奶研制,还需研究不同菌种的发酵剂对酸奶品质的影响,以期达到在提高营养价值的基础上,改善酸奶的品质及口感的目的。
2.3 红枣醋
果醋是以果汁为原料,经过酒精发酵与醋酸发酵后制得的产品。发酵后产生的果醋富含多种功能性有机酸,具有抗疲劳、预防动脉粥样硬化等多种保健功能[33],是近年来水果饮品的新宠,并已被当作新型保健饮品及调味品上市销售[34],红枣营养价值高,亦可进行高端、保健型红枣醋的研制。
余昆等[35]以红枣、枸杞为原料,对酒精发酵与醋酸发酵阶段的工艺条件进行优化后制得感官及品质均良好的保健型复合红枣醋,并确定了配方及最佳加工工艺条件。曹淼等[36]采用顶空固相微萃取与气质联用法,探究了枣醋不同发酵阶段香味物质的变化,对红枣醋中酸、醇、酚等物质进行了跟踪测定,为红枣醋的研制提供了理论基础。化志秀等[37]采用液态深层发酵法研究了红枣醋发酵阶段主要成分及其抗氧化性的变化,为优良红枣醋的研制提供了理论参考。郑战伟等[38]在前人研究的基础上,成功设计了液态深层发酵法大规模生产红枣醋工厂的初步规划,为红枣醋工业化生产提供理论基础与设计参考,但在红枣醋发酵制作过程中灭菌等相关关键性技术的研究较少,应进一步研究探讨低温、轻加工技术的开发利用,以降低红枣醋制作过程中营养物质有机酸等的损耗量,提高其营养物质的保存率。从产品销售方面考虑,还需研究不同种原料混合发酵醋香味物质及营养成分的改变,在保证其红枣醋香味物质正常的情况下,增加红枣醋的营养价值及保健功能,在稳定其调味品市场的基础上,开拓保健品市场的发展,并着重研究新型低温、全物理、轻加工生产技术,以开发更高端、国际化、品牌化的红枣醋产品。
2.4 红枣饮料
红枣营养价值丰富,且具有药用价值,属于典型的药食同源食品。新鲜红枣除加工成红枣干、红枣营养粉、红枣酒、红枣酸奶、红枣醋等产品外,红枣饮料产品也在近年来大量涌现于消费市场。
红枣中含有丰富的蛋白质、糖类、有机酸等物质,其丰富的营养成分与优良功效为红枣饮料的加工奠定了坚实基础,红枣饮料的研发也符合当下健康饮品的潮流。李兴等[39]以藜麦、红枣为原料,成功研制了复合型红枣饮料,该产品极具保健价值,是一种新型健康饮品。Guo 等[40]通过研究表明,红枣饮料经生物酶解处理后化学成分及挥发性成分发生变化,酶解后饮品中总皂苷和氮含量明显增加,乙酸含量明显减少,且该处理方法显著提高了饮品中香味物质的产出。杨智等[41]将电子鼻技术应用于5 种不同的红枣乳酸发酵饮料,通过体外模拟电子鼻对不同品种红枣发酵饮料的风味物质进行测定,为红枣饮料的研发提供了理论基础。
近年来,随着人们生活水平的不断提高,对食品滋味、营养要求不断趋向严苛,故在红枣产品加工过程中可进一步开发利用智能探测技术,如体外模拟电子舌、电子鼻等,将所测物质特性转化为电信号的原理,实现实时测定制作过程中香味物质等的变化,以显著提高产品的香味与适口性。
3 展望
我国红枣得天独厚的产量优势是机遇也是挑战,新鲜红枣不易贮藏,还需进一步研发既能延长红枣保质期又能尽量减少营养物质流失的产品,加强红枣干、红枣营养粉干燥技术结合的应用及动力学研究、互作研究。红枣酒、红枣酸奶、红枣醋等产品需引进高端的加工技术,以开发具有国际影响力、品牌号召力的高端产品。复合及保健型红枣营养粉、红枣酒、红枣酸奶、红枣醋的研发需进一步加强。为更好的符合大众消费观念,还需大量开发成本低、营养价值高的其他红枣产品,如红枣冰淇凌、红枣蛋糕、红枣饼干等。工业化生产中需更深入探讨连续化生产材料、能量、劳动力的综合利用率及消费市场的定位,使红枣相关系列产品在稳步发展中得到进一步提高。