山西臨縣黃河灘棗全棗粉制備工藝

楊兆艷，王玲麗，張琪林，田艷花，閆麗娜

1.山西藥科職業(yè)學(xué)院食品工程系（太原 030031）；2.運(yùn)城學(xué)院生命科學(xué)系（運(yùn)城 044000）

黃河灘棗即長(zhǎng)在黃河邊上的紅棗，俗稱“灘棗”，學(xué)名“木棗”，是山西四大名棗之一，其特點(diǎn)顆粒碩大，呈圓柱形，色如墨玉，果肉甜軟潤(rùn)香，素稱“人參果”。據(jù)牛林茹等[1]研究分析，黃河灘棗總糖含量高于灰棗、駿棗、壺瓶棗、板棗、金絲小棗和贊皇大棗。山西臨縣紅棗面積和產(chǎn)量規(guī)模均居全國(guó)縣級(jí)之首[2]，號(hào)稱“天下紅棗第一縣”，沿黃棗區(qū)農(nóng)民的主要收入來(lái)源多依靠紅棗。近年來(lái)，連續(xù)的自然災(zāi)害和病蟲(chóng)害等因素，以及新疆紅棗產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，臨縣紅棗出現(xiàn)嚴(yán)重的滯銷現(xiàn)象。臨縣紅棗產(chǎn)業(yè)的不良發(fā)展，嚴(yán)重影響臨縣農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展[3-4]。全棗粉作為一種新型深加工產(chǎn)品，不僅適應(yīng)棗加工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，而且滿足了廣大消費(fèi)者的消費(fèi)需求。全棗粉生產(chǎn)的方法主要有2種：干燥后直接粉碎和加水制漿后進(jìn)行干燥。加水制漿后可采用真空冷凍干燥[5-6]、沸騰流化床干燥[7]和噴霧干燥[8-9]。但真空冷凍冷凍干燥加工成本高、生產(chǎn)效率低，很少被企業(yè)采用，沸騰流化床干燥和噴霧干燥在加工過(guò)程中需要加入一定量助干劑，難以滿足消費(fèi)者“純天然”的需求。采用熱風(fēng)干燥后直接粉碎，成本投入低，生產(chǎn)過(guò)程中不需要添加加工助劑，符合消費(fèi)者對(duì)純天然的消費(fèi)理念，是全棗粉加工最常用的方法。但是熱風(fēng)干燥存在時(shí)間長(zhǎng)、營(yíng)養(yǎng)成分有損失的缺陷，同時(shí)，國(guó)內(nèi)外因地理位置差異對(duì)山西臨縣黃河灘棗的基礎(chǔ)研究及深加工方面的研究寥寥可數(shù)。試驗(yàn)以山西臨縣黃河灘棗為研究對(duì)象，確保在滿足感官的前提下，獲得營(yíng)養(yǎng)成分損失最小的全棗粉生產(chǎn)工藝，為黃河灘棗的深加工提供理論依據(jù)，確保果農(nóng)增產(chǎn)增收，推動(dòng)臨縣黃河灘棗加工產(chǎn)業(yè)的良性循環(huán)發(fā)展，研究成果應(yīng)用前景廣闊。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

黃河灘棗（購(gòu)買(mǎi)于山西臨縣）；抗壞血酸、葡萄糖等（標(biāo)準(zhǔn)品）；偏磷酸、草酸、2,6-二氯靛酚、碳酸氫鈉、氫氧化鈉、磷酸、乙醇、硫酸銅、酒石酸鉀鈉、乙酸鋅、冰醋酸、亞鐵氰化鉀、鹽酸等（均為分析純）。

1.2 試驗(yàn)儀器與設(shè)備

DHG-9076A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海精宏試驗(yàn)設(shè)備有限公司）；FW-177型中草藥粉碎機(jī)（天津市泰斯勒儀器有限公司）；GT10-1高速臺(tái)式離心機(jī)（北京時(shí)代北利離心機(jī)有限公司）；DS-1組織搗碎勻漿機(jī)（常州市金壇友聯(lián)儀器研究所）；HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋（杭州艾普儀器設(shè)備有限公司）；MT-5000酸度計(jì)：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；V1800可見(jiàn)分光光度計(jì)：龍尼克（上海）儀器有限公司；SZ-1快速混勻器（常州普天儀器制造有限公司）；SHB-Ⅲ循環(huán)水式多用真空泵（鞏義市科瑞儀器有限公司）；DK-98-Ⅱ可調(diào)電爐（天津市泰斯特儀器有限公司）；ME 104E/02電子分析天平：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程

黃河灘棗→清洗晾干→切片→干燥→粉碎

1.3.2 切片厚度的考察

取處理過(guò)的干棗，用不銹鋼刀分別切成4，6和8 mm厚，將電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱設(shè)置溫度60 ℃，待溫度升至設(shè)定溫度時(shí)，分別將4，6和8 mm的干棗切片平鋪至箱內(nèi)，每隔2 h測(cè)定水分。

1.3.3 干燥溫度的考察

打開(kāi)電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，分別將溫度設(shè)置為50，60，70和80 ℃，等溫度升至設(shè)置溫度之后，將6 mm的干棗切片放入箱內(nèi)，每隔2 h測(cè)定水分，取干燥16 h的樣品測(cè)定其多糖、VC、總酸、蛋白質(zhì)和還原性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)，并結(jié)合表1進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，確定最適干燥溫度。

表1 感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.3.4 干燥時(shí)間的考察

設(shè)置烘箱溫度60 ℃，等溫度升至設(shè)置溫度之后，將6 mm的干棗切片放入箱內(nèi)，分別取14，16，18和20 h的樣品測(cè)定樣品中多糖、VC、總酸、蛋白質(zhì)和還原性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)，并結(jié)合表1進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，確定最適干燥時(shí)間。

1.3.5 棗粉流動(dòng)性的考察

在鐵架臺(tái)上將一個(gè)口徑8 cm的漏斗固定并保持垂直，試驗(yàn)臺(tái)鋪上坐標(biāo)紙，白紙到漏斗口的距離記為h（2 cm），將分別過(guò)0.230，0.180，0.150，0.120，0.109，0.096和0.080 mm孔徑篩的棗粉沿漏斗內(nèi)壁均勻倒入，棗粉圓錐頂端碰到漏斗底端時(shí)，測(cè)定棗粉所形成的圓錐半徑r，計(jì)算休止角大小，確定其流動(dòng)性的等級(jí)[10]，判斷標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。按式（1）計(jì)算休止角。

表2 流動(dòng)性判斷標(biāo)準(zhǔn)

式中：θ為休止角，°；h為坐標(biāo)紙到漏斗口的距離，cm；r為圓錐半徑，cm。

1.3.6 數(shù)據(jù)處理

采用Excel作圖，SPSS 19.0軟件對(duì)黃河灘棗中多糖、VC、總酸、蛋白質(zhì)和還原性糖5種成分進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用ANOVA對(duì)不同溫度和不同時(shí)間的干燥棗粉進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

1.3.7 測(cè)定方法

水分測(cè)定參照GB 5009.3—2016[11]中直接干燥法；VC測(cè)定參照GB 5009.86—2016[12]中2,6-二氯靛酚滴定法；總酸測(cè)定參照GB/T 12456—2008[13]中pH電位法；還原糖測(cè)定參照GB 5009.7—2016[14]中第一法直接滴定法；蛋白質(zhì)測(cè)定參照GB 5009.5—2016[15]中凱氏定氮法；多糖測(cè)定參照周禹含等[16]采用苯酚硫酸法。

2 結(jié)果與分析

2.1 切片厚度的確定

據(jù)圖1可知，干棗切片越厚，干燥的速度相對(duì)較緩。其中，6 mm和4 mm的變化曲線較為接近，分別于20 h和22 h完成干燥，8 mm干棗片干燥完成需要更長(zhǎng)的時(shí)間，不容易達(dá)到干燥要求；綜合干燥結(jié)果以及對(duì)干燥棗片感官狀態(tài)的觀察，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)4 mm厚度的產(chǎn)品出現(xiàn)表面結(jié)殼和焦化現(xiàn)象，分析原因可能是因?yàn)榍衅穸冗^(guò)小，物料表面因收縮過(guò)快所導(dǎo)致。綜合考慮，最適切片厚度選擇6 mm。

圖1 棗切片厚度對(duì)含水量的影響

2.2 干燥溫度的確定

據(jù)圖2可知，隨著烘干溫度升高，干棗片中含水量下降趨勢(shì)越明顯。在60 ℃和70 ℃烘干條件下，干棗片含水量的下降曲線最為接近，在22 h時(shí)，含水量分別為4.1%和3.1%；50 ℃條件下水分的減少最為平緩，80 ℃條件下水分的下降速度最快。

圖2 不同干燥溫度對(duì)棗切片含水量的影響

多糖和VC是紅棗中質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對(duì)較高的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，VC既具有酸性又具有還原性，所以在高溫下極易氧化裂解。從圖3可以看出，溫度對(duì)VC、多糖、蛋白質(zhì)的影響較為顯著。同時(shí)，VC也是一種酸，其大量損失對(duì)總酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)有一定影響，但由于臨縣黃河灘棗相對(duì)其他品種棗來(lái)說(shuō)，總酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)本身較高，所以整體變化不大。

據(jù)圖4分析得出，干燥溫度對(duì)干棗片的色澤、氣味、脆度、滋味、組織狀態(tài)5個(gè)方面影響較為顯著。60 ℃干燥組和70 ℃干燥組，感官得分較為接近，它們?cè)谏珴?、氣味、脆度、滋味、組織狀態(tài)的感官得分分別為41分和37分，棗粉總體感官較好；80 ℃干燥的感官分值整體偏低，這可能是因?yàn)楦稍餃囟冗^(guò)高，水分及各種營(yíng)養(yǎng)成分流失較多。綜合考慮棗粉的品質(zhì)和節(jié)能等因素，根據(jù)圖2和圖3的分析結(jié)果，選擇60 ℃作為干棗切片的最佳干燥溫度。

圖3 不同干燥溫度對(duì)棗粉有效成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

圖4 不同干燥溫度對(duì)產(chǎn)品感官品質(zhì)的影響

2.3 干燥時(shí)間的確定

從圖5可以看出，時(shí)間對(duì)VC、多糖、蛋白質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響較為顯著。隨著干燥時(shí)間延長(zhǎng)，黃河灘棗中VC、多糖、蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈下降趨勢(shì)，尤其是VC和多糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)。干燥時(shí)間20 h時(shí)，干棗粉中有效成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為最低；干燥時(shí)間14和16 h時(shí)，有效成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)相差無(wú)幾。

圖5 不同干燥時(shí)間對(duì)棗粉有效成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

據(jù)圖6可知，干燥時(shí)間對(duì)干棗片的色澤、氣味、脆度、滋味、組織狀態(tài)5個(gè)方面影響極為顯著。從圖中可以看出，14 h干燥組和16 h干燥組，感官得分較為接近，它們?cè)谏珴?、氣味、脆度、滋味、組織狀態(tài)的感官得分分別為39分和44分，棗粉總體感官較好；干燥時(shí)長(zhǎng)為20 h的感官分值整體偏低，這可能是因?yàn)楦稍飼r(shí)間太長(zhǎng)，對(duì)干棗的品質(zhì)產(chǎn)生一定影響。考慮到市場(chǎng)上棗粉的需求和節(jié)能等因素綜合圖5的結(jié)果分析，選擇16 h作為干棗切片的最佳干燥時(shí)間。

圖6 不同干燥時(shí)間對(duì)產(chǎn)品感官的影響

2.4 粉碎工藝參數(shù)的確定

測(cè)定與評(píng)價(jià)粉體流動(dòng)性的方法比較多，其中測(cè)量確定粉體的休止角是評(píng)價(jià)粉體流動(dòng)性較為簡(jiǎn)便的方法之一。當(dāng)粉體的休止角值越小，產(chǎn)品顆粒之間相互摩擦力就會(huì)變得越小，進(jìn)而促使粉體具有良好的流動(dòng)性[10]。

由表3分析結(jié)果可得，紅棗粉的顆粒度對(duì)流動(dòng)性影響較大，顆粒度太大或者太小，都會(huì)造成休止角增大，從而使其流動(dòng)性降低。粒度0.109 mm孔徑篩時(shí)，休止角最小，休止角大小為29.8°，流動(dòng)性極好，故選擇0.109 mm孔徑篩。

表3 粉碎工藝參數(shù)測(cè)定結(jié)果

2.5 產(chǎn)品有效成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)

按照確定的最佳工藝烘干粉碎后測(cè)定，產(chǎn)品中有效成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)見(jiàn)表4。

表4 棗粉中有效成分質(zhì)量分?jǐn)?shù) 單位：%

3 結(jié)論

試驗(yàn)以山西臨縣黃河灘棗為原料，探究熱風(fēng)干燥生產(chǎn)全棗粉的工藝。確定最佳工藝：將6 mm干棗切片放置在60 ℃干燥箱中烘干16 h，烘干后棗片含水量為6.8%，用粉碎機(jī)0.109 mm粉碎。干棗粉產(chǎn)品呈紅褐色，棗香味濃郁，流動(dòng)性極好。最終產(chǎn)品中VC質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.21%、多糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.83%、總酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.73%、蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.03%、還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20.9%。