品种与干燥方式对花生干燥特性及干燥后品质影响的研究进展

陈楠，王殿轩，陈鹏枭，郭相毅，李玉，吴建章，朱文学

(河南工业大学 粮油食品学院，河南 郑州，450001)

花生(ArachishypogaeaL.)又名“长生果”、“泥豆”等，起源于南美洲的热带和亚热带地区，是我国重要的出口创汇农产品，其总产量在我国油料作物中位居首位[1]。花生的蛋白质含量达24%～36%，仅次于大豆；其脂肪含量约为50%，高于大豆、棉籽和油菜籽，仅次于芝麻[2]。花生富含一系列营养物质，其中包括不饱和脂肪酸、植物蛋白、纤维、生育酚、甾醇和酚类化合物等[3-4]。另外，花生还具有提高智力、抗老化、预防肿瘤等功效[5]。

近年来我国花生产量稳步提升，虽单产高于世界平均水平，但品质略逊一等[6]。随着人们消费观念的改变，生产上在追求花生产量的同时，对花生品质的要求日趋迫切[7]。刚收获的花生水分高达50%[8]，若干燥不及时，极易发生霉变，甚至产生毒素，造成经济损失[9-12]。据统计，每年因干燥不当导致花生霉变而产生的损失约占总量的10%～20%[13]。花生水分低于10%时，可在20 ℃以下长期贮存[14]。因此，干燥是保障花生产后品质的重要环节之一。

花生品种是影响干燥品质的内在因素之一，外在干燥条件也同样影响干燥品质，如不同干燥方式对花生品质的影响不同。本文重点综述了不同品种、不同干燥方式对花生干燥特性和干燥后品质影响的研究现状，并展望其未来发展趋势，以期为促进花生产业发展提供理论参考。

1 花生品种类型及现有干燥方式概述

1.1 花生品种类型

美国花生的植物学类型与我国基本一致，包括Virginia(弗吉尼亚型)、Runner(兰娜型)、Valencia(瓦伦西亚型)和Spanish(西班牙型)。其中，最主要的2种类型为Runner型和Virginia型，二者约占美国花生总产量的95%[15]。Runner型花生以散布模式生长，在大小上相较于其他3种类型更为统一，风味更浓，是制作花生酱的主要原料。Virginia型花生生长模式为直立型或集中成束，因其籽粒较大而主要作为休闲花生产品进行销售[16]。Valencia型花生的产量最低，约占美国总产量的1%，用于制作休闲食品[17]。Spanish型花生主要用于榨油，少量用于制作花生加工产品，如花生酱、糖果等[18]。

我国花生按主茎与侧枝上生殖枝和营养枝的着生及分布状况分为连续开花亚种和交替开花亚种，进一步按植物学类型又分为普通型、龙生型、珍珠豆型、多粒型和中间型五大类型[8]。我国花生种质资源中最多的品种为普通型和珍珠豆型，中间型和龙生型次之，多粒型最少[19]。按生育期可分为3个品种：早熟(春播130 d以下)、中熟(春播130～160 d)、晚熟(春播160 d以上)；按植株的株型指数和主茎与侧枝所成的角度可将花生分为直生型、半蔓生型和蔓生型；按籽仁大小分为大粒品种(百仁重>80 g)、中粒品种(百仁重50～80 g)、小粒品种(百仁重<50 g)；按荚果大小分为大果型(百果重200 g以上)、中果型(百果重150～200 g)、小果型(百果重150 g以下)[20]。

我国各省均种植花生，以山东、河南、河北为核心的北方产区(含苏北和淮北)其面积和产量均占全国的50%以上，其次为华南产区和长江流域产区[21]。各产地种植的花生因品种、气候条件、土壤状况、耕种方式不同，其品质也不尽相同。我国花生种植区域以长江为界大致可分为北方花生产区和南方花生产区，其种植面积占比约为65%和35%，总产量占比约为70%和30%[22]。北方花生品种主要为中间型，部分为普通型和珍珠豆型，油酸含量较高；南方花生以珍珠豆型品种为主，蛋白质含量较高[23-24]。花生五大品种类型的农艺学性状及产地分布如表1所示。通过分析可以看出，我国花生早熟品种资源较少，主要分布在珍珠豆型和多粒型品种中，二者的主要特征均为连续开花，开花量大、受精率高，因此生育期较短；中熟和晚熟品种资源较为丰富，主要包括中间型、普通型和龙生型。不同品种类型的花生因分枝性不同，栽培上各有优缺点。普通型和龙生型品种的分枝性均存在蔓生型，蔓生型品种株型分散，产量低，目前种植面积较小。而直生型品种株型紧凑，适用于密植，丰产性较好，目前播种面积较为广泛。其中，珍珠豆型品种在全世界播种面积最大，分布最广，近年来栽培面积扩展迅速，超过了普通型，成为我国花生的主要类型。中间型品种为其他四大品种类型选育和衍生的新品种，生育期介于早熟和晚熟之间，适应性广，绝大多数高产品种属于中间型。

表1 花生五大品种类型的农艺学性状及产地分布[19,22-25]Table 1 Agronomic characters and origin distribution of five peanut varieties

1.2 花生现有干燥方式

目前，我国花生的干燥方式主要有自然干燥、热风干燥、微波干燥、真空干燥、热泵干燥、红外干燥等[26]。干燥速率和干燥品质是评价干燥工艺适宜性和干燥技术的2个重要指标。如表2所示，不同的干燥方式在应用中各有优缺点。因此，采用单一的干燥方式往往难以达到理想的干燥效果。联合干燥技术如微波热风联合干燥、微波冷冻联合干燥等根据优势互补原则，不仅使单一干燥方式的不足得到了最大限度的弱化、干燥效率得到了提高，还能改善产品品质、降低干燥能耗，是目前研究的热点[2]。

表2 花生现有干燥方式的优缺点[26-29]Table 2 Advantages and disadvantages of existing drying methods of peanut

2 不同品种对花生干燥特性及干燥后品质的 影响研究进展

2.1 不同品种对花生干燥特性的影响研究进展

对花生干燥特性的研究是从干燥工艺的角度出发，分析干燥介质参数及原始物料参数与干燥效果之间的关系，进而选取干燥过程中适宜的风温、风量、缓苏比等干燥工艺参数[14]。品种对干燥特性的影响实质为成分物质对干燥速率的影响[30]。

宋晓峰等[31]发现，在自然干燥条件下，同期不同品种花生籽仁的干燥速度并不一致，得出籽仁干燥速度可能与果室果仁宽度比有关。王传堂等[32]对4个品种高油酸花生的脱水特性进行研究，结果表明，不同品种的花生脱水特性具有差异。小粒花生中，花育665、花育668的脱水速率明显比18S22快，而大粒花生19L87较小粒花生的脱水速率快，同时表明了不同粒型的花生脱水速率也具有差异。渠琛玲等[33]研究了开农71(大果、高油酸)、开农8834-9(大果、普通型)、天府3号(小果、普通型)3个品种花生各组分的水分含量在热风干燥过程中的变化规律。结果表明，同一品种花生其壳和仁的干燥曲线变化趋势存在差异，不同品种花生的花生荚果、花生壳和花生仁在干燥过程中呈现相似的干燥规律。由低场核磁共振弛豫谱图可知，自由水和弱结合水为花生干燥过程中主要的散失水分。

也有研究表明，品种对干燥速率的影响并不显著。QU等[34]选取了3个大小和油酸含量不同的花生品种，采用对流式热风干燥系统，研究了深床干燥中不同因素对花生干燥特性的影响，同时首次将SVR应用于花生干燥，建立水分SVR预测模型。模型预测精度结果表明，SVR优于LR、RLR、LLR和MLP模型，而花生品种对干燥速率的影响不显著。这与MAO等[35]的研究结果一致，通过对Sutherland(Runner型)和Middleton(Virginia型)2个品种的花生进行薄层干燥的研究结果表明，二者的干燥速率无显著差异。其中，two-compartment模型能够较好地描述该干燥过程。

2.2 不同品种对花生干燥后品质的影响研究进展

2.2.1 感官品质

1.5 观察指标 ①两组患者治疗前、后激素水平变化：包括E2、FSH、LH、孕酮(T)、催乳素(PRL)和AMH，分别于治疗前、后抽取患者外周静脉血5 ml，离心10 min分离血清，置于-20℃下保存待测，采用化学发光法测定E2、FSH、LH、T、PRL和AMH含量；②观察两组患者治疗前、后双侧卵巢AFC数变化：采用美国GE公司彩色多普勒超声诊断仪进行阴道超声检查；③观察两组患者治疗前、后生活质量情况：采用健康状况调查量表评价，包括生理健康、情感职能、生理职能和生理功能4个量表，每个量表100分，评分越高生活质量越好；④观察两组患者成功排卵和妊娠情况。

干燥后花生的感官品质主要因花生品种、含油量以及干燥工艺而异。栾文琪等[20]研究了1072份花生样品，结果表明，花生百果重中变异系数最大的为珍珠豆型品种，花生百仁重中变异系数最大的为多粒型品种，各品种类型花生平均百仁重为中间型>普通型>龙生型>珍珠豆型>多粒型。林茂等[36]对5个品种的彩色花生进行品质分析，结果表明，各品种花生的百果重、百仁重和种皮颜色均存在较大差异，种皮颜色对花生的感官评分也具有一定影响。对于深色种皮的花生，种皮颜色对香味具有较大影响，对脆度和甜度的影响较小。

除了脂肪酸含量的差异外，高油酸品种通常很难与普通油酸品种区分。NEPOTE等[37]研究发现，烘烤花生的风味和甜味是普通花生和高油酸花生间存在显著差异的2个性状。TALCOTT等[38]在恒定时间和温度条件下，对8个品种和4个实验基因型的高油酸花生和普通油酸花生进行了干燥烘烤前后感官特性的研究。结果表明，与普通油酸花生相比，高油酸品种具有更强的焦香味。MARTN等[39]研究发现，在贮藏过程中，与普通花生相比高油酸花生的感官特性较好，具有更强烈的甜度、烘烤花生风味以及更少的氧化风味、更长的货架期[40]。由于脂质氧化会导致不良风味的产生，而高含量的油酸能够提高花生抗脂质氧化的稳定性。

烘烤颜色常被用来预测花生的风味，但无论颜色如何，不同品种花生的风味和香气存在差异。刘玉兰等[41]研究发现，以不同品种的花生为原料制取的花生酱样品具有相同种类的挥发性风味成分，但其含量存在差异。花生所含挥发性风味成分中，吡嗪化合物与烘烤的风味和香气高度相关[42]。BAKER等[43]采用顶空固相微萃取的方法测定了4个不同品种的花生在不同时间-温度组合下的吡嗪类化合物含量，结果表明，Florida MDR 98的吡嗪类化合物含量最高，风味和香气感官评分最高，其次是Florunner、Georgia Greene和SunOleic 97R。

2.2.2 营养及加工品质

品种是影响花生品质的主要因素之一，其品质的差异表现在花生品种类型间及同一类型不同品种间。崔少雄[25]研究发现，普通型和龙生型品种的油酸含量较高，珍珠豆型品种的油酸和蛋白质含量较高，多粒型和珍珠豆型品种的遗传多样性水平低于普通型和龙生型。邱庆树等[44]研究了415份五大类型花生品种，结果表明，多粒型花生的粗蛋白质和粗脂肪含量最高，普通型花生的油酸、亚油酸比值(O/L)最高。其中，白沙1016的粗蛋白、氨基酸、天门冬氨酸与谷氨酸和人体必需氨基酸含量在6个参试品种中均居首位。滕葳等[45]收集了上千份花生样品对其品质进行统计分析，结果表明，普通型花生的蛋白质含量变幅最大，其次为珍珠豆型，中间型变化最小。花生各品种类型间的蛋白质含量也存在较大差异，普通型花生的蛋白质含量最高为34.75%，龙生型为21.06%，二者相差13.6%。珍珠豆型花生的平均蛋白质含量居各品种类型花生之首。

花生仁中的蛋白质和脂肪是评价花生品质的重要指标。AFOLABI等[46]研究发现，由于品种的差异，花生蛋白含量在154～302 g/kg。花生的脂肪及脂肪酸组成也显著受到品种的影响[47]。同时，不同品质指标受品种因素的影响程度存在差异。梁克红等[48]对8个品种花生的营养品质进行多因素方差分析，结果表明，品种因素对蛋白质、灰分和水分含量影响显著，而对脂肪含量的影响较小。杜琪等[49]发现，干燥后花生营养品质降低且不同品种之间具有一定差异。花生油的酸价和过氧化值在干燥后均增加，增幅为大粒花生品种花育22(HY22)>小粒花生品种农花16(NH16)>中粒花生品种花育20(HY20)，而蛋白质、氨基酸、油酸和亚油酸等组分的含量变化不明显。高油酸花生油比普通油酸花生油的氧化稳定性强，营养价值较高。LIM等[50]研究了新型高油酸花生品种(K-Ol)与2个普通花生品种(Daekwang和Jopyung)理化特性的差异，结果表明，高油酸花生油的油酸和亚油酸含量明显高于普通花生，且氧化稳定性和氧化诱导时间得到了显著的提高。不同品种花生中微生物在相同的环境条件下生长速度不同，吸湿快和易滋生微生物的花生品种蛋白质含量较高，而脂肪含量较低[51]。

目前我国以花生为原料制作的加工产品主要包括花生油、花生酱、盐脆花生等休闲食品。花生原料品种的差异直接影响花生制品的品质。刘玉兰等[41]将7个不同品种花生对花生酱品质的影响进行对比分析，结果表明，花生酱中挥发性成分的种类和含量因原料花生品种不同而存在较大差异。四粒红花生制取的花生酱粗蛋白含量最高、酸价和过氧化值较低、粗脂肪含量最低。郑畅等[52]以高油酸花生和普通花生为原料，通过压榨制油研究了二者之间营养品质的差异。结果表明，高油酸花生油的油酸含量相较普通花生油提高了28.03%，而亚油酸含量降低了20.91%；植物甾醇含量增长了1.4倍；α-维生素E和γ-维生素E含量存在显著差异(P<0.05)，而二者的总量无显著差异。GONG等[53]对17个品种的花生进行了品质分析并将其制成花生酱。结果表明，不同品种花生的脂肪含量、蛋白质含量、糖含量和脂肪酸组成存在显著差异。其中，油亚比除高油酸品种HOP(开农17-15)为19.82∶1外，绝大多数品种均为1∶1。该品种的花生抗脂质氧化稳定性最高，是最适合制作花生酱的品种，高油酸品种花生制成的花生酱比普通品种的保质期更长。于丽娜等[54]以四粒红、花育20、花育23、花育33、高油酸花生为原料制作花生芽来研究不同品种花生对花生芽营养品质的影响，结果表明，与其他品种相比，四粒红花生芽的蛋白质、维生素 C和白藜芦醇含量最高，总糖含量仅次于花育23，含油量相对较低。

3 不同干燥方式对花生干燥特性及干燥后品 质的影响研究进展

3.1 不同干燥方式对花生干燥特性的影响研究进展

干燥方式不同，则物料接触方式、干燥环境和热源不同，因此干燥特性存在差异(表3)。卢映洁等[55]通过磁共振成像和低场核磁共振研究了不同温度的热风干燥过程中带壳鲜花生水分的迁移特性，发现干燥速率与热风温度呈正相关，LF-NMR及MRI结果表明花生的水分由内部逐渐向外迁移，使内部弱结合水不断减少。通过建立数学模型拟合分析发现，Quadratic模型和Vazquez模型分别为花生壳和花生仁的最佳收缩模型[56]。陈鹏枭等[57]研究了热风干燥中花生壳和花生仁的干燥动力学，结果表明，干燥过程中花生壳和花生仁两组分干燥速率的变化趋势差异性较大，前期花生壳干燥速率较快，而花生仁干燥速率在中后期逐渐有所提升，整体上花生壳的干燥效率高于花生仁。通过将试验数据与干燥数学模型拟合分析发现，Logarithmic模型可用于表述高油酸花生的干燥过程。渠琛玲等[9]采用自然晾晒、热风干燥、常温通风干燥对湿花生进行干燥，结果表明，虽然常温通风干燥所需时间较热风干燥长，但在阴雨天也能保证花生质量，有效降低花生水分。且设备成本低，可一机多用，适用于小农户。

凌铮铮等[58]研究发现，与传统干燥方式相比，花生干燥效率在间歇微波-热风耦合干燥下得到显著提升。确定干燥综合评分最高的工艺条件为微波间歇比1.10、热风温度45 ℃、微波强度1.25 W/g。ZHU等[59]研究发现，与红外干燥和热风干燥相比，红外辅助喷动床干燥花生的时间分别减少了33%和40%，能耗分别降低了32%和66%。由于红外线的穿透能力有限[60]，将红外线与热风、微波及真空等干燥方法相结合可以克服这一限制，并能减少干燥时间，使干燥效率得到提高[61]。

表3 花生常用干燥方式的干燥特性[27-29,62-65]Table 3 Drying characteristics of peanut by common drying methods

3.2 不同干燥方式对花生干燥后品质的影响研究进展

3.2.1 感官品质

新鲜花生与干燥后花生的风味等感官品质不同的主要原因是干燥过程中花生内部会发生碳水化合物、脂肪、蛋白质的降解和美拉德反应等一系列化学反应[66]。邢建荣等[67]比较了沥干、真空干燥、鼓风干燥3种干燥方法对小京生花生品质的影响，结果表明，常压鼓风干燥的花生色泽均匀、香味浓郁、硬度适中，综合评分最高。陈霖[68]研究了常规和控温微波条件下花生品质的差异，结果表明，常规微波干燥花生易出现焦糊现象，而控温微波干燥的花生表皮完整，色泽品质较好。卢映洁等[55]在花生热风干燥过程中采用SEM对其微观结构进行观察发现，花生壳和花生仁的结构在干燥过程中发生变形、且孔隙率逐渐增大。干燥前期，干燥的对象主要是壳，到干燥后期为花生仁。通过穿刺测试发现，花生仁的硬度在较高的干燥温度下表现出增大-减小-增大的趋势。KUMAR等[69]研究发现，脉冲红外干燥较滚筒干燥的花生感官特性好并显著缩短了干燥时间。

联合干燥不仅能较好地保留花生的风味和颜色等感官品质，还能有效降低能耗。BAKER等[70]研究发现，热风辅助射频干燥花生的总体接受分数高于滚筒干燥的花生，具有良好的色、形、味，消费者的整体接受度较高。这与JIAO等[71]的研究结果一致。BAGHERI等[29,72]发现采用红外和热风相结合的方式干燥花生籽粒比单独使用热风干燥降低了31%的能耗，且花生的颜色、质地等感官品质较好。王招招等[73]发现，对比热风干燥，微波-热风耦合干燥花生的色泽、外形、味道得到了显著的提高，且花生仁收缩程度小、颜色均匀。

3.2.2 营养及加工品质

不同干燥方式因其干燥时间、温度、湿度、风速及干燥均匀性不同而使物料营养成分的稳定性和保留度均受到不同程度的影响。王海鸥等[74]采用3种干燥方法对花生的后熟干燥品质进行对比分析，结果表明，在株晾干法花生果仁的粗蛋白和粗脂肪含量较鲜摘晾干和鲜摘催干分别增加了3%、2%，机械催干果仁的不饱和脂肪酸相对含量显著低于鲜果仁。在株晾干花生的主要氨基酸和氨基酸总含量最高，其次为鲜摘晾干，机械催干最低。QU等[75]以自然干燥为对照组，研究了热风干燥中温度对花生品质的影响。结果表明，花生热风干燥温度在45 ℃以下时可以保证花生品质。花生红衣和籽粒的破损率及花生油的酸价和过氧化值在热风温度45 ℃以上时显著增加，籽粒的发芽率、硬度、脆性和维生素E含量等在50 ℃以上时发生显著变化，且热风使花生蛋白的疏水性增加。花生自然晒干比在其他干燥条件下更易氧化，而储存时间比干燥条件对花生后期贮藏品质的影响更大[76]。

相较于单一干燥方式，联合干燥具有能耗小、效率高、干燥品质好等优势。纵伟等[77]采用热风干燥、微波干燥、真空干燥和微波结合真空干燥对花生蛋白经不同干燥方式干燥后的功能特性进行对比分析，结果表明，微波结合真空干燥的干燥时间较短，花生蛋白的功能特性也得到了较好的保留。WANG等[78]研究表明，果蔬经微波冷冻干燥后与真空冷冻干燥中导电加热得到的产品品质相似。为此，朱凯阳等[79]采用微波干燥、微波冷冻干燥及热风干燥3种方式干燥新鲜花生进行验证，结果表明，经微波冷冻干燥后花生的脂肪、脂肪酸及氨基酸含量显著高于微波和热风干燥的花生，酸价和过氧化值显著低于微波和热风干燥的花生，而粗蛋白含量无显著差异，这与王招招等[73]的研究结果一致。王童等[80]对比了微波、热风、微波热风联合干燥3种干燥方式对花生营养品质的影响，结果表明，对于氨基酸、脂肪和不饱和脂肪酸含量，微波热风联合干燥的花生显著高于微波干燥和热风干燥(P<0.05)，而微波干燥和热风干燥的花生其酸价和过氧化值显著高于微波热风联合干燥(P<0.05)。

在实际应用中，常用的单一干燥方式存在干燥不均匀、干燥周期长、热效率低、干燥品质较差等缺点，已逐渐无法满足未来花生产业的发展需求。针对花生干燥存在的问题，联合干燥通过将不同单一干燥方式根据各自特点有机结合起来，从而达到优势互补的目的，不仅能显著提高干燥效率、缩短干燥时间，还能有效改善干燥产品品质、降低能耗。目前，联合干燥技术在农产品干燥加工中已经得到了越来越多的应用。若能根据粮食的干燥特性在不同的干燥阶段采用最优组合的联合干燥方式，将最大限度地提高干燥效率、保证产品品质。因此，研发适应我国实际生产需求的高效、提质、节能的花生专用联合干燥技术和设备将有利于促进花生产业健康可持续发展，在粮食干燥领域中具有广阔的应用前景。

4 问题与展望

目前，我国花生在干燥技术方面的研究取得了一定的突破，但仍存在不足之处。针对花生干燥特性及干燥品质，从品种和干燥方式两个角度来看，主要有以下几个方面有待进一步优化。

(1)缺乏对不同用途花生品种的筛选

我国花生品种丰富，而不同品种花生之间的品质存在较大差异。目前我国所产花生中用作榨油占50%以上，食用占40%以上，其中30%作为原料制作为各种加工产品，5%～7%以花生仁出口[81]。将各品种花生混用不仅会降低产品品质，还提高了生产成本。因此，筛选适用于不同用途的花生品种尤为重要。专用品种较少、品种更新滞后、品质性状差异不突出等是当前制约我国花生生产发展的主要问题，也是花生专业化生产不及玉米、小麦等作物的原因之一。

(2)关于具有代表性的花生品种对干燥特性的影响开展的研究较少

花生的干燥特性与结构、形状、尺寸等因素有关，不同品种的花生其农艺学性状存在差异是造成干燥特性不同的原因之一。关于花生干燥中成分物质对干燥特性影响的相关研究较少。利用高油酸、高糖、高脂肪等具有代表性的花生品种，系统性研究成分物质的高低对干燥特性的影响，有利于促进花生专用干燥技术和设备的研发。

(3)干燥方式造成花生品质差异的机理有待进一步探究

在研究干燥技术的同时，需要加强对干燥理论的研究，探索花生品质即成分物质在不同干燥方式下的变化机理。同时，随着干燥技术不断发展，干燥处理在多组分食品加工中越来越重要。花生为双组分结构，花生壳和花生仁具有不同的干燥特性和不同程度的收缩，二者的理化性质和结构也可能影响干燥速率，有待进一步研究。因此，将花生双组分分为两部分研究，建立湿热传递模型，对探究花生干燥机理具有重要意义。

5 结论

本文综述了品种和干燥方式2个因素对花生干燥特性及干燥后品质影响的相关研究，为改善花生产后加工品质和干燥技术的进一步研究奠定了基础。相较于品种而言，干燥方式对花生干燥特性及干燥后品质的影响更显著。与单一干燥方式相比，联合干燥技术将不同干燥方式根据各自的特点有机结合，具有干燥效率高、产品品质好、干燥能耗低等优势。现阶段关于联合干燥技术理论的研究尚处于探索阶段，缺乏实践研究。在花生品质得到保证的前提下，若花生具有快速干燥的品种特性，结合低成本、低能耗、高效率的新型联合干燥技术，对促进我国花生产业发展及干燥过程中能源的科学利用等均具有重要的意义。