不同干燥方式对白熟期枣粉品质的影响

刘可昕，王勤，聂馨玙，刘可心，孟辰，赵智慧，敖常伟*

（1.河北农业大学食品科技学院，河北保定 071000；2.新疆生产建设兵团兴新职业技术学院，新疆乌鲁木齐 830000；3.河北农业大学中国枣研究中心，河北保定 071000）

枣是鼠李科枣属（ZizyphusjujubaMill）植物，是我国重要的经济树种。根据枣果成熟度的不同可划分为5 个阶段：白熟期、初红期、半红期、全红期和成熟期[1]，不同阶段营养成分含量不同。白熟期婆枣果肉以青白颜色为主，口感脆而甜，汁多、果皮微薄。果实富含VC、黄酮、多酚、皂苷、三萜等营养物质，还具有抗氧化活性、抗炎、抗菌和抗癌特性[2]。

白熟期枣果的VC含量较高且可溶性糖、多糖物质含量较低，这表明白熟期枣果糖分积累不多，含糖量相对较低，吸湿性小，黏度低更适合作为制粉的原材料[3]。与正常成熟的枣果相比，过早收获的枣果质地坚硬且风味较差，严重降低了商业价值和消费者的接受度[4]，因此白熟期枣果不适合鲜食。枣缩果病是一种严重危害枣树的果实病害，在果实白熟期后发病，导致果实口感柴化、味苦、果肉颜色变褐，提前落果[5]。张朝红等[6]指出婆枣是一种高感病型品种，为了避免枣缩果病造成的枣果损耗，在枣果发病前的白熟期进行采摘，可以较大程度上避免枣缩果病导致的损失。一些传统种植的品种，如婆枣、赞皇大枣等均属于高感病品种，对于这些品种的高效利用亟待解决。目前白熟期枣果主要用于加工成蜜枣或枣醋，产品较为单一。

目前制备枣粉主要分为枣干制后打粉或喷雾干燥制粉（枣加水打浆后添加助干剂）两种方式。枣的干燥技术主要有日光干燥（sunlight drying，SD）法、热风干燥（hot air drying，HAD）法、二流体喷雾干燥（two-fluid spray drying，TSD）法、真空冷冻干燥（vacuum freeze drying，VFD）法等。SD 法是干燥方式中最简单、最直接的方法，其特点是干燥过程所需时间长且易受天气气候影响，在企业大规模加工中使用较少，但在传统加工中依旧常见；HAD 法所需温度较高、时间较长，并且在干燥过程中枣果会发生褐变，严重影响枣粉的品质；TSD法历时短，速率快，适合连续化生产，但在喷雾干燥过程中，由于枣汁含糖量较高，容易出现粘壁现象；VFD法在低温条件下干燥，可以有效保持枣果原有的风味和营养成分，干燥成品品质极好，但干燥时间较长，成本较高。枣粉不仅保留了枣果的营养成分，经过干燥可以延长其贮藏期。枣粉制备工艺流程简单，成本也较为低廉，可直接冲泡饮用或作为食品添加剂应用到实际生产中，还可以制备成枣粉类加工产品。目前枣果主要消费方式是以成熟鲜枣和干制枣为主[7]，对于白熟期枣果的利用和开发较少。枣粉需求量大，应用广，为了满足市场对枣粉的需要，采用白熟期鲜枣制粉具有重要意义。

本研究以白熟期婆枣为原材料，研究SD、HAD、TSD、VFD 4 种方式对白熟期婆枣粉的物理性质、营养品质及抗氧化活性的影响，研究和评价制备枣粉的加工适应性，以期为白熟期婆枣粉加工提供理论依据，有效避免因枣缩果病造成的枣果损耗，提高白熟期婆枣的经济利用价值。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

婆枣（白熟期）：2022年9月18日采摘自河北省阜平县河北农业大学试验园。柠檬酸（食品级）：正宏生物科技有限公司；麦芽糊精（食品级）：河南万邦实业有限公司；抗坏血酸（分析纯）：北京索莱宝科技有限公司；1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（1，1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）（色谱纯）：东京化成工业株式会社。

1.2 仪器与设备

电热恒温鼓风干燥箱（DHJ-101-1A）：宁波东南仪器有限公司；真空冷冻干燥机（LG0.2）：沈阳航天新阳速冻设备制造有限公司；喷雾干燥机（SD-Basic）：嘉盛（香港）科技有限公司；破碎打浆机（SGJ-300）：廊坊市惠友机械有限公司；超微破壁振动磨（ZD-10）：广州雷迈机械设备有限公司；分光测色仪（CM-5）：日本柯美能达公司；高效液相色谱（high performance liquid chromatography，HPLC）仪（1200）：美国Agilent 公司。

1.3 方法

1.3.1 新鲜婆枣的干燥处理

将婆枣清洗沥干后去核，去核后的婆枣浸泡在0.6%（质量分数）柠檬酸溶液中进行护色，防止枣果表面发生褐变。采用4种不同干燥方式进行处理。

1）日光干燥（SD）法：将去核后的婆枣均匀平铺一层在盘子中，放置于室外日光通风处进行干燥，干燥至含水量为35%。

2）热风干燥（HAD）法：将去核后的婆枣均匀平铺在盘子中，放在电热恒温鼓风干燥箱内，温度65 ℃，干燥至含水量为35%。

3）二流体喷雾干燥（TSD）法：去核后的婆枣进行打浆处理，100 目滤布过滤，枣浆中加入3%（质量分数）麦芽糊精，水浴60 ℃进行保温处理。喷雾干燥机干燥参数为入口温度140 ℃，进料速度为3 mL/min，出口温度80 ℃。

4）真空冷冻干燥（VFD）法：去核后的婆枣先进行-35 ℃预冻处理，取出后迅速放入干燥室内，冷阱温度-40 ℃，真空度20 Pa，干燥时间20 h。

1.3.2 干燥婆枣的粉碎处理

采用SD、HAD 及VFD 制备的干枣果，进行超微粉碎处理，过80 目筛后真空密封保存。TSD 制备的枣粉采用真空密封保存。

1.3.3 枣粉理化性质的测定

采用分光测色仪测定明亮度（L*）值、偏红度（a*）值、偏黄度（b*）值，参考Huang 等[8]的方法计算色差（△E）值、白度（W）值，以及休止角、滑动角。

参考乔小全等[9]的方法加以改动测定溶解度、复水性。

参考夏晓霞等[10]的方法加以改动测定水溶性。

参照GB 5009.86—2016《食品安全国家标准食品中抗坏血酸的测定》中的2，6-二氯靛酚滴定法测定VC含量。

采用紫外分光光度法测定总黄酮[11]、总皂苷[12]含量。

参照NY/T 3676—2020《灵芝中总三萜含量的测定分光光度法》测定总三萜含量。

采用高效液相色谱法测定葡萄糖、果糖、蔗糖含量。

采用紫外分光光度法测定DPPH 自由基清除能力[13]、羟基自由基清除能力。

1.4 数据统计及分析

数据均采用Microsoft Office Excel 2014 软件进行分析，并用其绘制表格，采用Origin 2021 绘图。所有数据表示为平均值±标准差，采用SPSS Statistics 26.0软件进行显著性分析、主成分分析及聚类分析。

2 结果与分析

2.1 不同干燥方式对枣粉色泽的影响

不同干燥方式对枣粉色泽的影响见表1。

表1 不同干燥方式对枣粉色泽的影响Table 1 Effects of different drying methods on the color of jujube powder

色泽是最直接反应产品品质的感官指标，不同干燥方式对枣粉L*值、a*值、b*值、△E值和W值的影响均有显著差异。由表1 可知，不同干燥方式枣粉色泽差异明显，△E值大小依次为SD＞HAD＞TSD＞VFD。△E值代表干燥前后颜色变化程度。SD 枣粉△E值最高，这是由于SD 干燥时间较长、温度较高，美拉德反应剧烈，造成枣粉非酶褐变[14]，L*值最低，干燥效果最差。VFD 枣粉△E值最低，表明VFD 枣粉的温度低且时间短，对物料颜色影响较小，L*值最大说明颜色较浅，a*值最低，b*值偏高，呈现浅黄绿色，这是由于VFD预先将枣果中的水分冻结，在真空的状态下将枣果里的冰直接升华成水蒸气逸出，从而达到除去水分的目的，因此VFD 枣粉可以有效抑制褐变的发生，较好地保存枣果原有的颜色。TSD 枣粉L*值、a*值和b*值较低，表明TSD 枣粉褐变程度较小，这是由于TSD 是在高温瞬时条件下进行，对枣粉颜色影响较小，TSD 枣粉△E值偏高，是由于干燥过程中添加的麦芽糊精为白色，使得枣粉整体颜色偏浅。HAD 枣粉L*值、a*值和b*值偏高，△E值较低，表明HAD 枣粉颜色偏红，这是由于HAD 时间较长，温度较高，造成枣粉褐变。W值越大、L*值越小表明枣粉颜色褐变越严重，色泽越暗[15]。VFD 枣粉W值最大，a*值最小，△E值最小说明VFD 枣粉褐变程度较轻，颜色较好。SD 枣粉L*值最小，a*值最大，△E值最大说明SD 枣粉褐变严重，色泽暗沉。

2.2 不同干燥方式对枣粉物理性质的影响

不同干燥方式对枣粉物理性质的影响见表2。

表2 不同干燥方式对枣粉物理性质的影响Table 2 Effects of different drying methods on the physical properties of jujube powder

由表2 可知，不同干燥方式枣粉物理性质均存在差异性，溶解度大小依次为TSD＞HAD＞VFD＞SD。溶解度是评价枣粉冲调性的指标之一。一般认为，溶解度越高越有利于人体对枣粉的消化吸收和枣粉的速溶、冲调和复配添加等多元化利用[16]。TSD 枣粉颗粒较小，与水接触的表面积大，加快了枣粉的溶解速率。喷雾过程中添加适量的麦芽糊精改善了枣粉的外层形态，使枣粉之间的粘黏性降低，溶解度升高。SD 枣粉溶解度最差，其主要原因可能是晒干过程无法将水分完全蒸发，加之枣果中糖含量较高，打粉不彻底现象严重，枣粉在溶解时，容易结块从而降低溶解度[9]。

休止角、滑动角大小依次为VFD＞HAD＞SD＞TSD。休止角（θ）和滑动角是描述粉末流动性的标志。休止角和滑动角大小与粉体流动性呈负相关关系，休止角和滑动角越小则流动性越好，反之则越差[8]。王念明等[17]认为，当θ＜30°，表示流动性好；当θ＜40°，可以满足生产过程中的流动性需求；当θ＞40°，流动性差。TSD 枣粉休止角最小，为30.81°，表明其摩擦力较小，颗粒表面光滑，与其他干燥方式枣粉具有显著差异（P＜0.05），主要原因是在干燥前向枣浆中加入了助干剂（麦芽糊精），可以有效避免因枣浆中含糖量过高在干燥过程中发生的粘结现象以及因干燥后粉粒细小发生的团簇现象[18]。VFD 流动性最差是由于在低温真空状态下可以最大程度保留枣果原有的组织结构，同时处理后的粉粒细小易发生团簇现象。

水溶性大小依次为TSD＞HAD＞VFD＞SD。水溶性指数直接反映了粉末是否能够迅速完全地溶解[19]，是食用品质的重要指标之一。TSD 枣粉水溶性最好，因其颗粒细小且边缘圆滑，结构较疏松，比表面积大，溶于水后其分散性增加，更易吸水，提高了枣粉在水中的溶解性和水溶性指数[10]。SD 枣粉水溶性最差是由于干燥后枣果含水量较高，粉碎后粉粒不够细小，降低了水溶性指数。

复水性大小依次为SD＞VFD＞HAD＞TSD。复水性是现代研究中衡量干燥制品品质的重要指标，影响复水性的因素主要为原料及干燥方式[20]。枣粉的复水性可能与粒径呈正相关，粒径越大则复水性越大[10]。SD 枣粉由于粉碎前的干枣果含水量相对较高，粉碎后颗粒较大，质地疏松，所以复水性最佳。TSD 过程中温度瞬间升高，组织结构被破坏后影响其复原能力，同时，TSD枣粉粒径最小，因此颗粒间空隙也最小，导致枣粉在水中更易粘结，聚集成团后水分向内部渗透受到抑制[10]。

2.3 不同干燥方式对枣粉营养成分的影响

不同干燥方式对枣粉营养成分的影响见表3。

表3 不同干燥方式对枣粉基本营养成分的影响Table 3 Effects of different drying methods on the nutrient content of jujube powder

由表3 可知，不同干燥方式枣粉营养成分均存在差异性。VC含量依次为VFD＞HAD＞SD＞TSD。VC不稳定，极易受外界因素的影响而发生分解[21]。VC对热极敏感且见光易分解[22]，枣粉干燥过程中温度过高、时间较长会造成VC大量损失。VFD 枣粉VC含量高达393.91 mg/100 g，说明在低温和真空状态下干燥处理能最大程度保留鲜枣中VC。TSD 枣粉VC含量最低，主要是枣浆在喷雾干燥时温度较高且容易与氧气接触，同时干燥前预热处理温度过高会造成VC大量损失。

总黄酮含量为VFD＞TSD＞HAD＞SD。黄酮类物质是许多营养保健品的主要功效成分，具有抗氧化作用[23]。VFD 枣粉总黄酮含量最高，主要由于干燥环境为低温真空状态，能够有效清除自由基，在这种条件下可以有效抑制黄酮、总酚类物质的氧化和降解[24]，同时黄酮含量高也表明其具有较好的抗氧化活性。黄酮属于热敏性物质[25]，SD 枣粉中总黄酮含量最低，是由于干燥过程温度高且时间长，使得黄酮类物质损失过多。

总皂苷含量为VFD＞HAD＞SD＞TSD。皂苷是一类具有良好食用和保健价值的活性物质，可通过诱导肿瘤凋亡从而进一步抑制癌细胞的恶化达到抗肿瘤的作用[26]。VFD 枣粉属于低温干燥，总皂苷含量最高，干燥过程中有效成分损耗较少。张静等[27]通过研究不同干燥方式对滇重楼总皂苷含量的影响发现，总皂苷含量随着温度的升高有降低的趋势，TSD 过程中处理温度为140 ℃，温度过高造成皂苷损失过多。

总三萜含量为VFD＞TSD＞SD＞HAD。三萜类化合物具有一定的抗癌活性以及抑制艾滋病病毒的作用[28]。Guo 等[29]研究发现，干燥后的枣比新鲜大枣三萜酸含量要高，可能是因为结合在一起的三萜酸经历了被酶分解的过程，造成三萜酸含量增加。VFD 是在低温低氧的条件下进行干燥，枣果中的氧化酶活性较低，三萜类物质可更好地保留。HAD 属于高温密闭环境下进行干燥，导致三萜类物质被氧化分解。

葡萄糖含量为VFD＞HAD＞SD＞TSD，果糖含量为VFD＞HAD＞SD＞TSD，蔗糖含量为 VFD＞SD＞HAD＞TSD。VFD 枣粉中糖含量最高，VFD 方式是目前较好的食品干燥方式之一[9]，能够最大程度保留鲜枣果中原有的营养成分。TSD 中糖含量最低，分析其原因是在枣果打浆过程中，蔗糖这种双糖物质溶于水后分解成葡萄糖和果糖，在干燥处理前加入助干剂（麦芽糊精）起到了降糖作用。总的来说，果糖含量＞葡萄糖含量＞蔗糖含量，蔗糖含量最低，这可能是由于枣果在预处理时使用柠檬酸钠溶液护色，使得蔗糖分解造成含量最低。

2.4 不同干燥方式对枣粉抗氧化能力的影响

不同干燥方式对枣粉抗氧化能力的影响见表4。

表4 不同干燥方式对枣粉抗氧化能力的影响Table 4 Effects of different drying methods on the antioxidant capacity of jujube powder

由表4 可知，不同干燥方式制备出的枣粉抗氧化能力差异明显。DPPH 自由基清除能力依次为4 mg/mL VC对照＞VFD＞TSD＞SD＞HAD。羟基自由基清除能力依次为VFD＞TSD＞HAD＞SD＞4 mg/mL VC对照。VFD枣粉DPPH 自由基清除能力最强，为86.44%，与对照组DPPH 自由基清除能力接近，羟基自由基清除能力最强，为85.00%，结合前面测定的枣粉中抗氧化物质（总黄酮、总皂苷）也可以得知，VFD 最大程度地保留了枣粉的抗氧化活性。在干燥过程中，强烈的高温以及长时间的热处理通常会导致抗氧化活性成分的降解，进而导致抗氧化能力的严重损失[24]，TSD 经过高温处理后，其DPPH 自由基清除能力及羟基自由基清除能力均低于VFD。HAD 与SD 枣粉的抗氧化能力较弱，主要是由于HAD 属于高温长时干燥，高氧和高气流环境易造成枣粉抗氧化物质的降解。

2.5 主成分分析

主成分分析是一种多变量统计分析技术[30]。通过确定主成分来代表样本中多复杂变量，根据主成分在不同样本中的贡献率来评估样本之间的规律性和差异，结果如表5 和图1所示。

图1 碎石图Fig.1 Scree plot

表5 主成分的特征值和方差贡献率Table 5 Eigenvalues and variance contribution of principal components

由表5 可知，选取特征值大于1 作为主成分，得到3 个主成分，分别描述了50.125%、34.802%和15.073%的方差贡献率，前3 个主成分累计方差贡献率达100.000%，可以代表样品的全部信息。由图1 可知，提取的3 个主成分可代表不同干燥方式枣粉的19 个理化指标的全部信息。

主成分载荷矩阵不同干燥方式对枣粉物理性质的影响见表6 和图2。

图2 载荷图Fig.2 Loading plot

表6 主成分载荷矩阵Table 6 Loading matrix of principal components

由表6 及图2 可知，主成分1 中总皂苷、总黄酮、W值、L*值、a*值、总三萜、VC等指标具有较大载荷，主成分2 中溶解度、水溶性、复水性等指标具有较大载荷，主成分3 中b*值具有较大载荷。

根据主成分载荷、特征值及方差贡献率得到综合得分函数，计算不同干燥方式枣粉的综合得分并进行排序，结果见表7。

表7 不同干燥方式枣粉的主成分得分及排序Table 7 Principal component scores and ranking of jujube powder prepared with different drying methods

综合得分函数为F= 0.501 25F1+ 0.348 02F2+0.150 73F3。排序越靠前表明枣粉品质就越高，当F＞0时，表明枣粉品质高于平均水平；当F＜0 时，表明枣粉品质低于平均水平[16]。由表7 可知，不同干燥方式枣粉的主成分综合得分结果为VFD＞HAD＞SD＞TSD。

2.6 聚类分析

以不同干燥方式枣粉的理化指标为变量，采用组间连接、平方欧氏距离进行聚类分析[31]，结果见图3。

图3 不同干燥方式聚类分析树状图Fig.3 Dendrogram of different drying methods

由图3 可知，当平方欧氏距离选为15 或20 时，可将4 种干燥方式枣粉聚成两类，HAD、SD、TSD 聚为第一类，表明这3 种干燥方式粉体学性质趋于一致。VFD 处理枣果可以最大程度保留原有的外观与营养成分，因此VFD 单独聚为第二类，这说明VFD 与其他3 种干燥方式存在明显差异。

3 结论

本研究结果表明，不同干燥方式枣粉的色泽、物理性质、营养成分和抗氧化能力均存在明显差异。VFD枣粉的色泽、营养成分及抗氧化能力最强，TSD 枣粉物理性质最佳。主成分分析综合得分中VFD 排名第一；聚类分析中，VFD 与其他3 种干燥方式存在显著差异。综上所述，从色泽、物理性质、营养成分及抗氧化能力上来看，VFD 法为制备白熟期枣粉的最佳干燥方式，但在实际生产中，VFD 法成本较高，因此VFD 法更适合制备高附加值产品，所制备枣粉具有更高的经济价值。HAD 所需成本相对较低且操作简单，适合大规模生产实践中应用。