低褐变度灰枣片微波热风联合干燥工艺优化研究

张 明，马 超，张博华，贺 怡，马 敏，宋 烨

（中华全国供销合作总社济南果品研究院，山东济南 250014）

灰枣（Zizyphus jujubecv.huizao）也称为新郑灰枣，原产于河南新郑地区，是目前我国红枣主要种植品种之一。20 世纪70 年代初，新疆地区从河南新郑引种，由于新疆地区光热资源得天独厚，使得新疆所产灰枣各项指标均优于原产地区新郑，灰枣从而成为新疆红枣产业的主要品种，新疆地区因此也成为我国灰枣的主产区[1]。灰枣作为我国红枣主要种植品种，具有非常高的营养和药用价值，富含糖类、有机酸、维生素、氨基酸等多种营养成分以及多糖、黄酮等生物活性组分，具有增强免疫力、抗氧化、抗衰老等多重功效，是理想的养生保健果品[2-5]。目前灰枣除用作加工即食红枣外，主要加工为干制灰枣片，广泛用于休闲食品、烘焙、茶饮等领域。

目前灰枣片的干燥方法主要包括热风干燥、微波干燥、冷冻干燥、膨化干燥等，其中以热风干燥和微波干燥应用最为广泛。由于灰枣含糖量较高，因此在干燥过程中易发生褐变，严重影响产品品质和商品价值。传统热风干燥存在干燥时间长、色泽差等问题，而微波干燥存在色泽不均匀、干燥节点难把控等突出问题，将两者优势相结合，采用微波热风联合干燥方式加工灰枣片，对促进灰枣片加工产业提质增效具有重大意义[6-8]。

本研究以灰枣片为原料，采用微波热风联合干燥技术对其进行干燥处理，以褐变度为评价指标，通过单因素试验和正交试验优化确定低褐变度灰枣片联合干燥最佳工艺，以期为灰枣片的干燥生产提供一定的理论和技术指导。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新疆灰枣，由山东中合果蔬食品有限公司提供。

冰乙酸、丙酮，天津大茂化学试剂厂，均为分析纯。

1.2 仪器与设备

热风循环烘箱RXH-B-1，江阴市宏达粉体设备有限公司；微波真空设备WZD4S-01，南京三乐微波技术发展有限公司；高速台式离心机TGL-10B，上海安亭科学仪器厂；水分测定仪MB23，奥豪斯仪器（上海）有限公司；紫外可见分光光度计UV-1800 型，上海美谱达仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 低褐变度灰枣片微波热风联合干燥工艺单因素实验

分别取灰枣片100 g，置于微波真空设备中，不抽真空，微波干燥功率1 000 W，经微波干燥处理后，用热风烘箱将其水分含量干燥至8%～10%。按照影响因素具体将实验分为三组，分别进行单因素试验，第一组灰枣片的厚度为4 mm，微波干燥时间分别为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 min，热风干燥温度80 ℃；第二组灰枣片厚度为4 mm，微波干燥时间1 min，热风干燥温度分别为50、60、70、80、90 ℃；第三组灰枣片厚度依次设为3、4、5、6、7 mm，微波干燥时间1 min，热风干燥温度80 ℃。完成干燥处理后取出灰枣片用研钵粉碎，测定其褐变度。

1.3.2 正交试验

选用微波干燥时间、热风干燥温度、枣片厚度三个因素进行正交优化实验，从而确定最佳工艺条件。正交实验因素与水平如表1 所示。

表1 正交试验因素与水平Table 1 Factors and level of orthogonal experiment

1.4 测定指标与方法

褐变度测定参考杨婧等[9]的方法稍作修改。称取1 g经研钵粉碎后的灰枣片样品，加入10 mL 体积分数为2%的醋酸溶液，充分混匀，尼龙布过滤后取上清液，再向上清液中加入10 mL 丙酮，充分混匀后再次过滤，将滤液于420 nm 波长下测其吸光值，结果以吸光值/干质量（g·DW）表示。

1.5 数据处理与分析

数据处理均采用Microcal Origin 8.0 软件进行，数据统计均采用SPSS 20.0 进行ANOVA 单因素方差分析和Ducan’s 多重检验（P＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 微波干燥时间对灰枣片褐变度的影响

由图1 可知，经不同微波干燥时间处理，随着干燥时间的延长，灰枣片褐变度整体呈先降低后逐渐上升趋势，当微波干燥时间为1 min 时，灰枣片褐变度达到最低值，为0.207 g·DW。其原因可能是微波干燥时间较短时，灰枣片内部水分含量较高，后续热风干燥时间较长，导致灰枣片褐变度偏高。而微波干燥时间过长时，枣片易发生美拉德反应和焦糖化反应，产生类黑精等深色物质，导致产品色泽较深[10]。因此，初步确定最适微波干燥时间为1min。

图1 微波干燥时间对灰枣片褐变度的影响Fig.1 Effect of microwave drying time on browning degree of gray jujube slices

2.1.2 热风干燥温度对灰枣片褐变度的影响

由图2 可知，随着热风干燥温度的升高，灰枣片褐变度整体呈先降低后升高趋势，热风干燥温度为50 ℃时，褐变度最高，为0.296 g·DW，热风干燥温度为80 ℃时，褐变度最小，为0.272 g·DW。其原因可能是虽然热风干燥温度较低，但为达到商品所需水分含量要求，热风干燥时间较长，导致灰枣片褐变度较高。而当热风干燥温度过高时，酶促褐变受到抑制，但非酶促反应加剧，物料表面水分挥发过快，还原糖、氨基酸等物质作用，在发生美拉德反应基础上，易进一步发生焦糖化等反应，同时VC、黄酮类物质受热氧化，导致灰枣片色泽较深[11-12]。因此，初步确定最适热风干燥温度为80 ℃。

图2 热风干燥温度对灰枣片褐变度的影响Fig.2 Effect of hot air drying temperature on browning degree of grey jujube slices

2.1.3 枣片厚度对灰枣片褐变度的影响

图3 显示了枣片厚度对灰枣片褐变度的影响，由图可知，随着枣片厚度的增加，枣片褐变度整体呈先降低后升高趋势。枣片厚度为3 mm 时，褐变度为0.268 g·DW，4 mm 时，最小，为0.259 g·DW，随后逐渐升高，6 mm 时达到0.295 g·DW，随后趋于平稳。其原因可能是当枣片厚度过薄时，物料水分迁移速度过快，枣片温度较高，在高温下，单糖脱水生成糠醛及其衍生物，与胺类物质反应形成深褐色物质。而当枣片过厚时，需要的干燥时间更长，过程中美拉德反应等褐变反应产生的深色物质积累更多[13]。综上所述，枣片厚度初定4 mm 为宜。

图3 枣片厚度对灰枣片褐变度的影响Fig.3 Effect of jujube slice thickness on browning degree of grey jujube lice

2.2 正交优化试验

由表2 可以看出，各因素对灰枣片褐变度的影响大小依次为A＞B＞C，即微波干燥时间＞热风干燥温度＞枣片厚度。最佳工艺参数组合为A1B1C1，即微波干燥时间0.5 min，热风干燥温度75 ℃，枣片厚度3 mm。通过进一步验证，在此条件下，枣片褐变度为0.176 g·DW，较热风干燥、微波干燥等单独干燥方式分别降低39.93%和22.81%，且产品外观色泽均匀性及感官品质明显优于热风、微波两种单一干燥方式。

表2 正交实验结果与分析Table 2 Orthogonal experimental results and analysis

3 结论

本研究针对传统热风干燥及微波干燥干燥效率低、色泽品质差、干燥节点难把控等问题，采用微波热风联合干燥工艺处理灰枣片，并通过单因素和正交试验对联合干燥条件进行了优化。极差分析结果表明各因素对灰枣片褐变度的影响大小依次为微波干燥时间＞热风干燥温度＞枣片厚度。低褐变度灰枣片微波热风联合干燥的最佳工艺为微波干燥时间0.5 min，热风干燥温度75 ℃，枣片厚度3 mm。进一步验证表明，在此条件下，枣片褐变度为0.176 g·DW，较热风干燥、微波干燥等单独干燥方式分别降低39.93%和22.81%，且产品外观色泽均匀性及感官品质明显优于热风、微波两种单一干燥方式。可见，联合干燥处理提高了灰枣片的色泽品质和附加值，可为低褐变度灰枣片的生产加工提供借鉴和指导。