槟榔干制技术研究进展

代文婷，吉建邦，康效宁，马金爽，代佳慧，王世萍

1. 海南省农业科学院农产品加工设计研究所（海口 570100）；2. 海口市槟榔加工研究重点实验室（海口 570100）；3. 海南省热带果蔬冷链研究重点实验室（海口 570100）

槟榔为棕榈科槟榔属常绿乔木，原生长于马来西亚，主要分布于东南亚、亚洲热带地区、欧洲和太平洋部分区域[1-2]。槟榔是中国四大南药（槟榔、益智、砂仁、巴戟）之首，最早记载于《药录》，辛、甘、苦和涩味集聚一身，其种子、果皮、花均可入药，有驱虫、降气、利水、抗炎、消积和截疟等功效，用于治疗饮食停滞、腹胀，多种肠道寄生虫、水肿和疟疾等症状[3-4]。槟榔含有多种生物活性成分，主要包括生物碱类、三萜类、酚类化合物、多糖、脂肪酸类及多种氨基酸和矿物质等[5-8]。槟榔为典型的呼吸跃变型果实，鲜果水分可达80%左右，采后生理代谢旺盛，呼吸高峰过后食用品质迅速下降，极易失水萎蔫、腐烂变质，不耐贮运加工，这严重制约槟榔的物流半径和消费形式。

干制是槟榔重要的贮藏与加工方式，不仅能有效抑制微生物生长、延长贮藏期，也能缩小槟榔体积、减轻槟榔质量，从而降低运输、加工和包装成本，而不同干制工艺对槟榔产品质量有重要影响。重点综述不同干制技术对槟榔品质影响方面的研究进展，对于槟榔干制技术与装备的升级改造、槟榔加工技术水平的提高、槟榔产业链的延长及其商品经济价值的提升有重要意义。

1 槟榔的生产与加工概况

中国为世界槟榔第二大生产国，主要在海南、云南、广东、广西及台湾等地区广泛种植，其中海南的槟榔种植面积占全国95%以上，是海南省第一大热带经济作物，也是海南省政府重点发展的“三棵树”（橡胶树、槟榔树和椰子树）之一。据统计，2018年海南槟榔种植面积10.99万 hm2，总产量27.22万 t，分别同比增长7.24%和6.70%；2019年海南槟榔总产量达28.92万 t，同比增长6.20%[9-10]。当前世界范围内槟榔的利用主要有食用和药用2种方式，槟榔虽然是一种常用中药，但多以食用为主。槟榔有3种食用方式。一是食用鲜槟榔果。将七八成熟的鲜果切成几瓣，涂上贝壳浆，包上蒌叶嚼食。二是以印度为主产地的槟榔咀嚼块。主要由槟榔核粉、蒌叶粉、烟叶及香精香料混合搭配食用。三是以中国湖南省加工为主的食用槟榔咀嚼块。海南槟榔产量高，但深加工技术落后，槟榔鲜果经干制初加工后，大量运往湖南进行深加工，经炮制、切片、点卤、干燥等工序，制作成不同花色的食用槟榔咀嚼品（DB 43/132—2004）。湖南特色的食用槟榔逐渐覆盖全国，年产值超200亿元，产业前景广阔。槟榔干果对食用槟榔产品品质有重要影响，咀嚼过程中槟榔纤维引发口腔黏膜纤维性病变、牙齿脱落等安全问题也备受关注[11]。控制优化槟榔干制工艺、寻找最适软化方法，使槟榔干果硬度及咀嚼感降至最低，质地变得柔软，最大程度减少槟榔纤维对口腔的伤害，同时又能提升口感，对槟榔加工企业和槟榔产业的发展具有现实意义。

2 槟榔干制技术的发展

2.1 槟榔传统干制技术

槟榔传统干制常采用土炉、煤炉，以橡胶木屑或煤球等烟熏干燥，简单粗放、“榔”烟四起，对生态环境造成严重污染。传统干制加工80%采用木材作燃料，每吨鲜果需消耗木材约1.7 t，使槟榔干果加工成本高、利润率低。大量研究表明，传统煤炉和木材烟熏方式可导致烟熏制品中形成大量二氧化硫、杂环胺、多环芳烃等致癌物质，需费时费力去除熏制槟榔干果中烟垢和苯并芘等有害物质，以确保槟榔制品卫生安全[12-13]。传统烟熏方式还存在生产周期长、机械化程度低、劳动强度大、卫生条件难控制、难以连续生产及产品质量不稳定等缺陷[14]，因此，便捷、安全、节能、环保的新型绿色干制技术是槟榔初加工发展的必然趋势。海南省农业厅自2013年起，开始实施槟榔烘干绿色改造项目，将一批环保、先进、经济、配套设施完善的干制设备推荐给槟榔加工户。2017年12月，海南省出台《关于加强槟榔加工行业污染防治的意见》，全面禁止槟榔土法熏烤，进一步通过绿色改造，推动槟榔产业做大做强，并在定安、万宁、琼海等主产区设立节能环保型槟榔烘烤技术与设备示范基地，推广应用环保技术与设备，引导槟榔加工产业向规模化、聚集化发展。

2.2 槟榔现代干制技术

2.2.1 热风干燥技术在槟榔加工中的应用

热风干燥技术利用热源提供热量，基于传热传质原理，经风机将热风吹进烘箱或干燥室内，热量由干燥介质传递给物料，使得物料表面的水分受热汽化扩散到空气中。当物料形成水分梯度时，内部水分向表面扩散，直到物料中的水分下降到一定程度，同时物料表面温度受热后高于物料中心，促使水分从表面向中心传递从而达到干燥的目的[15]。热风干燥技术操作简便、易于控制、设备投资少、成本低廉，但其干燥效率较低、时间长、能耗高，影响产品品质[16]。

热风干燥槟榔方面的研究主要集中在干燥方式对其干燥特性的影响。张可喜等[17]采用变温干燥方式，于50 ℃—80 ℃—50 ℃分别干燥槟榔0.5 h—2 h—2 h，提高槟榔干燥速率。宋菲等[18]对槟榔花进行热风干燥动力学研究，得出干燥温度越高，干燥速率越快，且整个槟榔花干燥过程处于降速干燥阶段。娄正等[19]研究得到槟榔预处理和干制最优工艺为水煮温度100℃、水煮时间10 min、热风干燥温度60 ℃、装载质量24 kg/m2，且整个干燥过程没有恒速干燥阶段，只有降速干燥阶段，可能因为槟榔在干燥过程中水分蒸发界面不断向内部迁移，水分迁移的距离不断增加，从而导致干燥速率逐渐降低，这与大多数物料的干燥特性类似[20-21]。为使槟榔具有良好的咀嚼性和弹性，前期研究[22]把谷物干制工艺中的缓苏处理引入至槟榔干制工艺中，研究发现缓苏时间1.5 h、缓苏频次2次时，槟榔干果的硬度、咀嚼性和弹性较好，且品质较佳。此外，郭守志等[23]利用Weibull分布函数描述烘箱干燥和热风干燥方式下的槟榔干燥过程，并模拟和分析其干燥动力曲线，为槟榔干燥加工的预测及调控提供了理论依据。赵志友等[24]针对槟榔烤籽工艺问题，研究不同热风干燥温度、风速和物料堆积层数对食用槟榔干燥特性影响，建立槟榔烤籽热风干燥动力学模型，与郭守志等的研究有异曲同工之处。

2.2.2 热泵干燥技术在槟榔加工中的应用

热泵干燥最早用于20世纪30年代美国的商业生产，直至20世纪70年代因较低的营业成本而被广泛使用。目前热泵干燥常用于稻谷、小麦、南瓜、芒果和草药等生产加工中[25-29]。热泵干燥系统通常是由压缩机、蒸发器、冷凝器和膨胀阀等组成，主要利用热泵吸收低温热源热量，经冷凝器冷凝释放出高温热量，在形成的闭路循环过程中实现对湿物料的连续干燥[26,30]。热泵干燥有效提高低温热源的利用率和物料干燥品质，且高效节能、安全、无污染、易控制。

国内外关于热泵干燥在槟榔加工中的研究报道较少。张容鹄等[31]研究得到槟榔热泵干燥最佳中试工艺参数，新鲜槟榔经沸水煮沸15 min，前12 h内干燥温度50 ℃、12 h后干燥温度65 ℃、装料量3.5 t、烘房空气相对湿度25%时，槟榔含水率为16.8%，好果率为96.0%，均匀度为91%，单位质量干果耗电量为0.92kW·h/kg，此时槟榔干果综合评分为90.1分。吴耀森等[32]采用缓苏—热泵干燥—缓苏干燥槟榔卤水，与传统阴干方式相比，卤水芳香气息更浓，干燥时间更短，生产效率得到提高。

2.2.3 其他加工方式

印度槟榔产量占世界槟榔总产量的50%以上，是槟榔主产国之一[33]。与中国槟榔的食用方式不同，印度主要食用槟榔核，而槟榔壳成为加工废弃物，但槟榔壳也被认为是具有广阔发展前景的生物质原料[34]。Kulanthaisami等[35]报道一种由太阳能收集器、生物质燃烧器、热交换器、鼓风机、热风管等组成的干燥设备，使干制后的槟榔干果在风味、色泽等方面均优于自然晾晒，且安全卫生、省时省力。Siddika等[36]利用槟榔壳和废尼龙纤维，通过热压制备出拉伸性能良好、热稳定性高的纤维生态复合材料，极大提高废弃物综合利用率。

2.3 干制技术对槟榔品质的影响

干制是水分转移和热量传递的过程。槟榔在干制过程中色泽、硬度、收缩率等表观物理指标，可溶性固形物、多糖、蛋白质等营养成分变化，以及多酚、槟榔碱等生物活性成分变化的相关研究很少，一定程度上影响槟榔干制技术水平的提升和干制技术对槟榔品质的提高。可充分借鉴现代干制技术对其他农产品品质影响的研究[37-40]，为槟榔干制及其品质控制研究提供参考。王斌等[41]研究表明热风干燥后槟榔果核的总糖及多酚含量比微波干燥后分别低10.3%和14.5%，同时证明槟榔果肉和果核经微波干燥后，总糖和多酚含量均显著高于青果和热风干燥槟榔，说明微波干燥能较好地保留槟榔的有效成分。若将微波与热风两种干燥方式联合，可能效果非同凡响。王斌等[42]还通过分析槟榔青果和烟果中醛类、酚类、烃类及醇类等风味物质，得出槟榔不同干制方式形成的风味物质不同，品质差异明显。李智等[43]利用质构仪比较烟果和青果的弹性、硬度等质构特性，结果发现烟果的弹性、硬度及咀嚼性显著高于青果。吴硕等[44]利用环保烘烤炉，通过调控干燥温度、湿度和风速，得出温度55 ℃、湿度60%和风速1.2 m/s时，槟榔干果的硬度和咀嚼性最低，可减少槟榔纤维对食用者口腔的伤害，并在此最优干燥工艺条件下减少槟榔烟熏时间，极大地降低苯并(α)芘、甲醛及二氧化硫有害物质残留量，提高槟榔的安全品质。

细胞在代谢过程中会不断产生活泼的自由基，化学反应性极强，参与一系列的连锁反应，使机体的氧化平衡遭到破坏，引发细胞膜结构、酶、糖类、DNA和蛋白质改变和损伤，从而导致细胞凋亡和机体衰老[45-46]。槟榔中的多酚类化合物、维生素C、氨基酸等功能因子协同作用，有抗氧化和清除自由基的作用，但这些活性成分在干制加工过程中易发生氧化、分解，其变化规律及其生物功能特性有待进一步研究，这对开发保健食品和食品抗氧化剂有一定作用。此外，干制过程中槟榔风味也会发生强烈变化，但其挥发性物质的组分、含量变化和特征风味物质的变化过程仍不清楚。

3 结语与展望

海南省拥有丰富的太阳能资源，利用太阳辐射的热能将湿物料中的水分蒸发除去，节能减排、降低成本，太阳能已成功应用于玫瑰花、粉丝、野生白鱼等物料的干燥[47-49]。其他新型干制技术如微波真空冷冻干燥、红外干燥、变温压差干燥技术等在农产品加工中也备受青睐，在保证农产品食用和营养品质的基础上，既能提高生产效率，又节约能源[50-51]。将热泵干燥、热风干燥技术与其他新型干制技术联合应用于槟榔、胡椒等热带经济作物，对优化海南经济结构，转变加工发展方式具有重要意义。随着干制技术的不断探索和创新，新技术、新装备也将不断升级和扩展。开发“高效节能、环境友好、安全稳定”的槟榔干制技术，对促进槟榔产业化发展、提高槟榔种植业、加工业的社会经济效益具有深远意义。

槟榔加工需注重不同干制过程中槟榔品质的变化，研究对比不同干制工艺对槟榔干果品质的影响，探究干制过程中槟榔品质变化的机理机制，有针对性地研究改善干制工艺，开发适用于槟榔工业化应用的干制设备，降低干制成本，可促进干制技术在槟榔加工与贮藏应用中的不断进步。具体可从3个方面着手。

1) 预处理是物料干制前重要的单元操作，根据槟榔特性与干制方法，选择与优化适宜的预处理方式有利于提高干制速率、减少干制时间、提升槟榔产品品质。且单一干制方式都有其优缺点，很难同时满足干制产品的经济效益和品质要求，将2种或多种干制方法联合，优势互补，可达到节能高效、环保、省力等目的，联合干制成为农产品干燥的技术创新趋势。另外，在现有设备基础上设计分段式干燥的联合干制装备，力求设备结构先进、性能优良、易于操作、高效节能、安全环保，最终产出高品质产品[52]。

2) 除了研究槟榔干制加工技术，还需要健全和完善加工各阶段的标准及法规。现有的槟榔干果地方标准中规定了槟榔质量规格指标，包括色泽一致率、果实完整率、均匀指数和含水率等，以及农药残留限量和污染物限量等方面[53-54]，缺乏干制加工过程标准及对各环节有机衔接的全程质量控制体系，可根据现行标准和生产实际，并结合研究国际组织和标准化程度高的国家，制定系统全面的槟榔干制加工技术规程。

3) 加深对槟榔干制规律及其品质影响的研究，可为槟榔干制加工技术理论的完善、槟榔干制设备的升级改造和新装备的研发提供理论依据。此外，还需进一步明确槟榔干制过程中多糖、蛋白质、脂肪等营养成分变化，多酚化合物、槟榔碱、不饱和脂肪酸等生理活性物质变化规律以及槟榔风味物质形成机制和转化途径[55]，为槟榔食用价值和药用价值的提高，以及槟榔功能性产品研发奠定理论基础。