烘干温度和时间对灰枣品质特征的影响

左晓婷 ,李丽莉 ,孙玉芳 ,靳 娟 ,杨晓娟 ,郝 庆*

(1 新疆农业大学 园艺学院,乌鲁木齐 830091;2 新疆农业科学院 园艺作物研究所/农业部新疆地区果树科学观测实验站,乌鲁木齐 830091)

灰枣(Ziziphusjujubacv.Huizao)原始产地为河南新郑,具有较强的耐干旱、耐盐碱、抗风等优势,是中国优质的鲜食制干兼用枣品种[1-3],1987年开始引种到新疆若羌县。由于灰枣果实品质较优,在多个红枣品种中脱颖而出,已成为南疆制干枣栽培面积最大的品种[4]。新疆地理位置和气候的优势使得灰枣在新疆长势良好,果实口感细腻香甜、营养充足和产量充裕。新疆灰枣主要用于制干,一般都在11月统一采收。而采收时因成熟时间、成熟度不同,部分果实含水量依然较高,且后期清洗加工环节也会有水分携带和浸入,因此在实际生产中,往往需要将灰枣在一定温度下烘干,但在实际生产中由于烘干的时间、温度不同,导致制干灰枣的果实品质、营养成分及销售价格受到影响[5-6]。

迄今为止,对红枣的制干技术日趋成熟,不同的烘干温度、时间对红枣的外在和内在品质都有一定的影响。廖雅煊等[7]报道,骏枣最佳的烘制变温温度分别为初期温度44 ℃,中期温度65 ℃,最终温度49 ℃,可同时保证骏枣外在与内在的营养品质。Liu等[8]研究发现,在烘制温度为40 ℃时,骏枣的色泽、果肉褐变、硬度等指标均较好,而在温度为60℃时品质显著降低。关东[9]的研究结果表明,在60℃热风干燥、80 ℃巴氏杀菌和分别为100 ℃烘烤、蒸制、煮制时,灰枣的外在品质指标降低,但是随着温度逐渐升高后,活性成分在增加。

不同烘制时间和温度组合对红枣品质影响非常大,有关红枣的烘制方式报道较多,但对灰枣采后烘制参数相关的研究报道较少。本研究以新疆喀什麦盖提地区的灰枣为对象,通过测定不同干燥温度(45℃、55 ℃、65 ℃、75 ℃)、不同干燥时间(4 h、6 h、8 h)烘干后灰枣果实品质及营养成分相关指标,分析不同温度、不同时间烘干条件下灰枣品质的变化特征,筛选出灰枣采后最佳的烘干温度和时间。

1 材料和方法

1.1 材 料

2022年11月在新疆维吾尔自治区喀什麦盖提地区(东经77°65′,北纬38°90′)收获灰枣,然后送往新疆农业科学院园艺作物研究所实验室。选择无机械损伤、无腐烂、无霉变、大小均匀的灰枣(单粒重4～6 g),保存于(0±1) ℃、相对湿度80%～95%的条件下进行干燥实验。实验开始前,进行预实验处理,使样品含水率达到统一标准。

1.2 样品处理

灰枣在烘箱(额定功率740 W,体积42 cm×35 cm×35 cm;ENXIN DGG-9053A,Senxin Co.)中干燥,样品以50 g/dm2的密度均匀铺在托盘上进行烘制处理。试验共设计13组处理,不同处理组每组3个重复,其中一组是烘前的对照组(自然风干样品),其余12个处理组则根据不同企业设置的烘干温度(45 ℃、55 ℃、65 ℃、75 ℃)、时间(4 h、6 h、8 h)随机组合而成(4×3)。在设置的不同温度、不同间组合烘干条件下,对灰枣以恒定气流温度和1 m/s热风流速下进行干燥,定时利用水分测定仪检测含水率,使灰枣最终含水率统一达到25%;将每个样品统一去核后,切成均匀块状,用打磨机进行磨碎,用液氮快速冷冻,放入自封袋中,快速排除气体,做好标记后保存在-80 ℃冰箱中供进一步分析。

1.3 测定指标及方法

1.3.1灰枣表皮颜色

在CIELab颜色空间中,L*代表明度或暗度,a*代表红/绿,b*代表黄/绿,采用手持式智能色度计YS3060(CIE Lab,测量直径8 mm,深圳市三恩时科技有限公司)测定灰枣样品的上述表面颜色参数,并据测定值计算色差值ΔL*、Δa*、Δb*,并用公式(1)计算总色差值(ΔE):

1.3.2灰枣感官评价

每处理均取30 个枣,对其进行编号后分别派10个评委对处理后的灰枣色泽、风味、口感、外观进行评定,每项指标10 分,得分高的品质质量好。

1.3.3灰枣果实纵横径

用游标卡尺对不同处理组的灰枣样品纵横径进行测量,并求出纵横径的比值。

1.3.4灰枣营养及功能指标

可溶性糖含量测定采用蒽酮硫酸比色法[7],抗坏血酸含量测定采用钼蓝比色法[7],可滴定酸含量测定采用酸碱滴定法[7],总酚含量采用福林酚比色法[10]进行测定,黄酮含量采用Liu等[11]的方法进行测定。

1.4 数据分析

3次结果均以平均值±标准差表示。用SPSS 26.0 (IBM,美国)对数据进行方差分析和相关分析。用Duncan多极差检验评价组间差异显著性。

2 结果与分析

2.1 烘干温度和时间对灰枣外观品质的影响

2.1.1表皮颜色

果实表皮颜色是重要的外观指标之一。CIELab颜色空间中,L*、a*、b*分别代表枣皮的明亮度、红绿值、蓝黄值,ΔE代表评价样品颜色总体变化的指标,当ΔE＞3时表明其可用肉眼鉴别差异。结果(图1)显示,随着干燥温度升高和时间延长,灰枣果实的表皮颜色慢慢由明到暗,红色褪去,黄色变深及皱缩现象明显、褐变较严重。L*、a*、b*值在对照组(自然风干样品)分别为31.25、26.27、19.85,它们均随着烘干温度的升高和烘干时间的延长而逐渐下降,且均显著低于对照,说明枣皮颜色在不同烘干温度和烘干时间下均变化较明显。同时,枣皮的ΔE随着烘干温度的升高和烘干时间的延长而呈现逐渐上升趋势,且在65 ℃/8 h、75℃/6 h、75 ℃/8 h 这3个处理组合下均大于3,说明这3个处理的枣皮颜色与对照均呈现显著差异(P＜0.05)。

图1 不同烘干温度和时间处理下灰枣色差的变化Different lowercase letters indicate significant difference under 0.05 level (P＜0.05).The same below.Fig.1 The color difference of Z.jujuba under different drying temperature and time

其中,与CK 相比,不同烘干温度时间处理组合枣皮的L*值降低6.7%～23.69%,并以55 ℃/6 h处理最大(29.27),75 ℃/8 h处理最小(23.72);a*值降低8.5%～30.3%,其并以45 ℃/4 h处理最大(24.04),75 ℃/8 h处理为最小(18.30);b*值降低8.3%～31.49%,并 以45 ℃/6 h 处理最大(18.20),75 ℃/6 h处理最小(13.6)。因此,灰枣表皮颜色在45 ℃/4 h、45 ℃/6 h、55 ℃/4 h、55 ℃/ 6 h、65 ℃/4 h、65 ℃/6 h处理下较佳,在45 ℃/8 h、55 ℃/8 h、75 ℃/4 h处理下次之,在65 ℃/8 h、75℃/6 h、75 ℃/8 h处理下较差。

2.1.2内部褐变

灰枣果实外观和内部褐变观察结果(图2)显示,随着烘干温度与时间的增加,果肉横切面的颜色逐渐变褐,果肉逐渐疏散。

图2 不同烘干温度和时间处理下灰枣内部褐变的变化Fig.2 Changes of internal browning of Z.jujuba at different drying temperature and time combinations

其中,从表皮纵切观察:在45～65 ℃条件下,烘干4～6 h灰枣褐变均不明显,而烘干8 h时均褐变明显;在75 ℃条件下,各烘干时间灰枣均褐变明显,并以 75 ℃/6 h处理褐变最为明显。可见,在烘干温度为45℃、55 ℃、65 ℃下处理4 h、6 h时,灰枣果实纵切面褐变不明显。

2.1.3果实感官评价

依据灰枣果实色泽、风味、外观、口感的感官评定结果(表1)可知,随着烘干时间与温度的升高,各项评定指标得分均呈现下降趋势。其中综合指标较好的处理组合为65 ℃/6 h,较差的处理组合为75℃/8 h。

表1 不同烘干温度和时间处理下灰枣果实感官评价结果Table 1 Results of sensory evaluation of Z.jujuba fruit at different drying temperature and time combinations

2.1.4果实纵横径

由表2可知,随着烘干时间与温度的升高,灰枣果实横纵径值逐渐下降。其中,与初始样品相比,灰枣横径在45 ℃、55℃、65 ℃、75 ℃烘干不同时间下分别降低了0.37%～2.52%、0.47%～2.67%、2.09%～3.39%、3.82%～5.15%,纵径分别降低0.52%～3.36%、0.54%～4.76%、2.23%～4.47%、4.07%～6.24%。同时,横径变化范围为37.72～39.77 mm,纵径变化范围是26.00～27.93 mm,灰枣的果形指数范围在1.43～1.47之间。

表2 不同烘干温度和时间处理下灰枣纵横茎的变化Table 2 Changes of longitudinal and transverse diameter of Z.jujuba under different drying temperature and time combinations

2.2 烘干温度和时间对灰枣内在品质的影响

2.2.1可溶性糖含量

图3,A 显示,经过不同温度、时间的烘干处理后,各个温度、时间梯度灰枣的可溶性糖含量均显著升高(P＜ 0.05);与烘干前比较,灰枣可溶性糖含量在45 ℃、55 ℃、65 ℃和75 ℃处理下的增幅为5.8%～9.75%、7.26%～12.52%、10.55%～17.631%及12.80%～18.69%,其中增幅最大的处理组合为75 ℃/8 h,增加幅度最小的为45 ℃/4 h。可见。灰枣可溶性糖含量在烘干温度和时间为75℃/8 h下较高。

图3 不同温度时间处理下灰枣可溶性糖、可滴定酸和抗坏血酸含量的变化Fig.3 The soluble sugar,titratable acid and ascorbic acid contents of Z.jujuba under treatments with different temperature and time combinations

2.2.2可滴定酸含量

随着烘干温度的升高,灰枣可滴定酸含量的变化趋势与可溶性糖含量一致,即随着烘干温度及时间的增加,灰枣可滴定酸的含量显著升高(图3,B)。其中,与烘干前比较,可滴定酸含量增幅在45 ℃、55℃、65 ℃和75 ℃处理下分别为3.9%～13.90%、4.21%～19.67%、18.30%～30.08%及21.11%～34.51%,其中增幅最大的处理为75 ℃/8 h,增加幅度最小的为45 ℃/4 h。说明在烘干时间温度为75℃/8 h时可滴定酸含量较高。

2.2.3抗坏血酸含量

不同烘干温度、时间下制干枣的抗坏血酸含量的变化趋势与可溶性糖、可滴定酸含量相反,即随着烘干温度和时间的增加抗坏血酸含量显著降低(P＜0.05)(图3,C)。其中,灰枣抗坏血酸的含量在45 ℃/4 h、45 ℃/6 h、55 ℃/4 h、55 ℃/6 h处理下较高,相比于未烘制灰枣分别降低7.6%、7.66%、10.10%、9.64%、13.31%,而以75 ℃/8 h 处理的抗坏血酸含量最低。由此可知,灰枣抗坏血酸含量与烘干温度和时间呈负相关。

2.2.4总酚和总黄酮含量

总酚及总黄酮是灰枣中主要的抗氧化物质,其含量多少与抗氧化能力息息相关。图4显示,灰枣的总酚和黄酮含量在不同烘干处理下均比对照组显著降低,而随着烘干温度和时间的增加则表现出逐渐增加的趋势,其变化范围分别为1.90～2.55 mg/g和2.70～3.63 mg/g。

图4 不同烘干温度和时间处理下灰枣黄酮和总酚含量的变化Fig.4 The flavonoid and total phenol contents of Z.jujuba under treatments with different temperature and time combinations

其中,在45 ℃/4 h和45 ℃/6 h处理下,灰枣总酚含量比对照的下降趋势较为明显;在65 ℃/6 h、65 ℃/8 h和75 ℃/6 h、75 ℃/8 h处理下,灰枣总酚含量恢复增加幅度较高,仅比对照分别降低7.02%、5.4%、2.6%、1.75%。灰枣黄酮含量在不同处理下的变化趋势与总酚含量几乎一致,同样是75 ℃/6 h、75 ℃/8 h、65 ℃/6 h、65 ℃/8 h处理下灰枣总黄酮含量最接近对照。

2.3 各烘干处理灰枣果实品质综合评价

对不同烘干温度、时间处理后灰枣果实品质相关指标进行主成分分析得到3个特征值大于1的主成分因子,累计贡献值为89%,表明前3个的主成分能描述13个不同处理的大部分品质信息(表3)。

表3 不同烘干温度和时间处理下主成分的特征向量、特征值、贡献率和累计贡献率Table 3 Eigenvector,eigenvalue,contribution rate and cumulative contribution rate of principal components under different drying temperature and time treatments

其中,第一主成分贡献率为51.29%,主要反映了75 ℃/6 h、65 ℃/6 h、45 ℃/4 h和45 ℃/6 h下灰枣品质的变化状况,它们的向量绝对值分别为3.35、3.29、2.65、2.62;第二主成分贡献率为18.94%,主要反映了CK、45 ℃/4 h、55 ℃/8 h、65℃/6 h 的变化状况,它们的向量绝对值分别为2.38、1.66、1.01、0.98;第三主成分贡献率为18.77%,主要反映了CK、45 ℃/4 h、75 ℃/6 h、65℃/8 h的变化状况,向量绝对值分别为3.37、1.10、1.10、1.89。同时,根据表3中不同烘干时间和温度处理下灰枣的主成分分析综合得分排序(表4),表现为45 ℃/4 h＞45 ℃/6 h＞55 ℃/4 h＞55 ℃/6 h＞45 ℃/8 h＞55 ℃/8 h＞65 ℃4/ h＞75 ℃/4 h＞CK＞75 ℃/8 h＞65 ℃/8h＞65 ℃/6 h＞75 ℃/6 h。

表4 不同烘干温度和时间处理下主成分得分和综合排序情况Table 4 Principal component score and comprehensive ranking under different drying temperature and time combinations

3 讨论

外观是评价制干产品质量的重要指标之一。本研究探讨了不同烘干温度、时间对灰枣表面颜色的影响。研究显示,随着烘干温度、时间的增加,灰枣果实的表皮颜色慢慢由明到暗,红色褪去,黄色变深及皱缩现象明显、褐变较严重。主要原因是在高温干燥环境改变枣的表面颜色的过程中,枣的a*和b*的值严重下降。a*和b*值的变化被认为与红枣表面叶绿素、类胡萝卜素、花青素和一些酚类物质的浓度有关;这些色素很容易被热氧化降解,从而影响枣的表面颜色,这与Liu等[11]、Sun等[12]和欧阳梦云等[13]的研究结果一致。内部褐变与表皮颜色一样,也是评价干制品优良的重要指标之一。本研究结果显示,灰枣表皮颜色和内部的褐变情况对灰枣不同处理产生的影响一致,同时,为了表皮和内部颜色的美观,可以选择低温进行烘干,这与刘宇星[14]的研究结果一致。灰枣外观饱满程度会影响消费者购买意愿。灰枣果形指数越接近1 表示果实越饱满,指数越大则果实呈现长倒卵形状[15]。

灰枣在制干过程中,因为长期处于温度较高且密闭的环境当中,会产生一系列的化学反应,最终会对灰枣的营养品质产生一定的影响[16]。不同温度、时间的烘干方式,使得灰枣的含糖量不断增加,这是由于热风干燥技术会使灰枣糖分的转换发生变化,从而促使可溶性糖含量不断增加。这与丁胜华等[17]研究在热风干燥、自然晾干和微波干燥环境下对金丝小枣进行制干后,金丝小枣的含糖量会随着温度的升高而增加结论一致。与此同时,由于烘干温度的增加,使灰枣长时间处于高温环境中,使得美拉德反应不断加剧,产生大量有机酸和醋酸等,导致可滴定酸含量逐渐升高。值得注意的是,可滴定酸含量的增高也可能由于氨基酸内部碱性基团减少造成的[18]。这一结论与廖雅萱等[7]的研究结果一致。抗坏血酸是一种普遍存在果蔬当中的抗氧化剂,因此以抗坏血酸含量衡量灰枣的品质好坏十分必要[19]。根据本研究结果可知,在不同烘干时间和温度的梯度下,灰枣抗坏血酸含量降低的原因主要是因为抗坏血酸自身特性导致,其对热量极其敏感,随着烘干温度和时间的增加,灰枣中的抗坏血酸就开始发生一定的降解,导致灰枣中营养成分的减少。这与Mrad 等[20]关于抗坏血酸降解的结论一致。

总酚和总黄酮含量都是评价灰枣内在品质的重要指标。灰枣在不同温度、时间的烘制过程中,抗氧化物质的含量会适当地减少,本研究中烘干温度、时间的变化促进酚类物质发生一定的热降解,是导致灰枣中酚类物质含量降低的主要原因[21]。本研究结果表明,在65 ℃/6 h、65 ℃/8 h和75 ℃/6h、75℃/8 h时灰枣中多酚含量开始接近峰值,其原因可能是温度持续升高,导致灰枣中的结合酚形成游离酚,最终使得灰枣中多酚含量随着处理温度、时间的升高而不断增加。这与王庆卫等[22]不同烘制处理红枣中多酚含量的变化情况一致。功能性成分黄酮普遍存在果实中[23]。在本研究中,烘干后的灰枣黄酮含量均低于未烘干的灰枣,其原因可能是随着烘干温度、时间的增加,灰枣中黄酮对光、热量较为敏感,发生了大量的降解。这与张娜等[24]的结论一致,即在对骏枣分别进行60 ℃、70 ℃、80 ℃、90 ℃的热处理后,黄酮的含量呈现下降趋势,也是因为黄酮对温度的敏感度极高,导致含量呈现降低趋势。

4 结论

研究对采后灰枣进行不同烘干时间和温度的处理后,通过对果实外在和内在品质检测,发现在45℃/4 h、45 ℃/6 h、55 ℃/4 h、55 ℃/ 6 h、65 ℃/4 h、65 ℃/6 h下灰枣的表皮颜色较亮、内部褐变不明显、感官评价得分较高、果实纵横径差异不大。同时,通过对内在品质分析表明,在65 ℃/6 h、65 ℃/8 h和75 ℃/6 h、75 ℃/8 h烘干条件下灰枣果实黄酮、总酚、可溶性糖、可滴定酸的含量较高,但65 ℃/8 h、75 ℃/6 h、75 ℃/8 h处理下表皮颜色、内部褐变、感官评价、果形指数等指标表现较差。最后,通过外在和内在品质指标主成分分析综合评价得出采后灰枣最佳烘干温度和时间为45 ℃/4 h。