廖雅萱，程少波，張偉達，董偉河，王宇諾，張家郡，王 海，陳國剛

駿棗變溫干燥工藝優(yōu)化及品質評價

廖雅萱1，程少波1，張偉達1，董偉河1，王宇諾1，張家郡1，王 海2，陳國剛1※

（1. 石河子大學食品學院，石河子 832000；2. 農業(yè)農村部規(guī)劃設計研究院，北京 100125）

紅棗因具有較高的營養(yǎng)價值而備受消費者歡迎。通常新鮮的紅棗采后極易腐爛變質，為了在延長其貨架期的同時也能保持其品質特性，該研究采用變溫干燥法，探究了變溫干燥過程中不同階段溫度和水分轉換點對駿棗糖酸比和褐變度的影響，結合響應面法，建立二次多項式回歸方程模型，對駿棗變溫干燥工藝進行優(yōu)化；將此工藝與恒溫（60 ℃）烘制工藝進行對比，探究其對駿棗品質指標的影響。結果表明，駿棗變溫干燥優(yōu)化工藝為：前期溫度44 ℃，前期水分轉換點19.5%，中期溫度65 ℃，中期水分轉換點17.0%，后期溫度49 ℃，與60 ℃恒溫烘制相比，其糖酸比增加了7.4%，內部褐變度減少了23%，此外，變溫烘制還縮短了駿棗烘制的時間，減少了表皮色差、咀嚼度和硬度，增加了抗氧化物質含量和抗氧化能力。研究結果將有助于駿棗變溫烘制技術的推廣與應用。

干燥；動力學；駿棗；變溫干燥；參數(shù)優(yōu)化

0 引 言

紅棗，又名大棗，富含多種營養(yǎng)素和功效成分，屬于藥食同源的佳品，具有降低血脂、潤膚養(yǎng)顏、補氣安神等多種藥用功能，有“百果之王”之稱[1]。中國是世界上紅棗資源最豐富的國家，產量約占世界總產量的95%，主產于新疆，其次為山東、河北、山西和陜西等地[2]。新疆具有日照時間長、晝夜溫差大、雨少干旱等得天獨厚的環(huán)境特征，出產的紅棗皮薄肉厚、滋甜味美，產品優(yōu)勢顯著。駿棗作為新疆主栽棗品種之一，在南疆地區(qū)大量栽培，形成了多種優(yōu)質的駿棗品牌，獲得了廣大消費者的青睞[3]。

新鮮的駿棗含水量較高，果實在收獲后易失水、軟化、腐爛，不利于貯藏運輸[4]。因此，新疆大部分的駿棗成熟后不立即進行采收，而是借助光照和風吹自然脫水至干熟期，再進行采收及清洗，清洗后的駿棗在烘房中進行烘制，這種方式能夠減少鮮棗的浪費，使資源得到充分利用。駿棗的干制一般采用恒溫烘制，溫度越高，干燥速率越快，但過高的溫度會造成駿棗營養(yǎng)物質的損失，表面易形成硬殼；低溫干燥能保持駿棗的品質，但是干制周期過長，易造成能源的浪費。因此，優(yōu)化干燥工藝既能提高干燥速率，還能減少駿棗營養(yǎng)損失。

目前，駿棗的烘制技術逐漸趨于成熟，然而不同烘制溫度對駿棗干燥速率及品質影響較大。楊喬楠等[5]研究了溫度對紅棗色澤及質構特性的影響，結果表明，紅棗在60 ℃干燥時質構特性最佳，且對紅棗物理特性影響最小。LIU[6]等研究了不同烘制溫度對紅棗質構、色澤、內部褐變、顯微結構和果膠組成的影響，結果表明，較高的溫度使紅棗褐變加劇，低溫烘制紅棗質構特性最佳。持續(xù)的高溫會使產品質量下降和表面損壞，而在變溫干燥中，當物料處于降溫或者停止加熱階段，有足夠的時間讓中心的水分擴散到表面。因此，變溫干燥能夠提高產品品質，減少熱量對表層的破壞[7]。THEWES等[8]探究了靜態(tài)和動態(tài)干燥溫度對巴頓山核桃仁品質的影響，結果表明，動態(tài)變溫干燥對山核桃仁表皮色澤變化影響較小，同時山核桃仁的醛和酮含量較低，說明該干燥過程產生的不愉快氣味較少；而60 ℃的靜態(tài)干燥雖然縮短了干燥時間，但高溫干燥易導致脂質發(fā)生二次氧化，使得山核桃仁的醛和酮含量增加，產生酸敗等不良氣味。吳中華等[9]探究了階段式變溫干燥對枸杞品質的影響，與恒溫干燥相比，階段式變溫干燥縮短了干燥時間，減少了色差變化。

本研究采用變溫烘制的方法對駿棗進行烘制，探究各階段烘制溫度和水分轉化對駿棗品質的影響，以期提高駿棗干燥速率，減少營養(yǎng)物質的損失。通過單因素試驗，確定各試驗因素的閾值；利用響應面法優(yōu)化駿棗變溫干燥最佳工藝；最后，以恒溫干燥的駿棗為對照，測定糖酸比、內部褐變程度、色差、硬度、咀嚼度、可滴定酸、多酚、黃酮、抗壞血酸和抗氧化能力等參數(shù)，比較兩種干燥方式干燥駿棗品質，為駿棗變溫烘制工藝的推廣應用提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

駿棗原料產自新疆和田昆玉當?shù)貤棃@，干基含水率為21%左右，果實采摘后立即送往果蔬貯藏保鮮試驗中心。挑選無機械損傷、無腐爛、無霉變、大小均勻的樣品，在溫度（0±1）℃、相對濕度80%～95%條件下儲藏。

主要儀器設備：X3R高速冷凍離心機，美國賽默飛世爾；UV 2600紫外-可見分光光度計，島津中國有限公司；XB 220A分析天平，Precisa稱質量設備有限公司；TA.GEL質構儀，蘇州保曼精密儀器有限公司；BGZ-246電熱鼓風干燥箱，上海博訊醫(yī)療生物儀器股份有限公司。

1.2 試驗設計與方法

1.2.1 單因素試驗

選擇顏色、大小、形狀均勻的駿棗（初始含水率為21%，以干基計），樣品按照50 g/dm2均勻平鋪于干燥箱中，相對濕度保持在60%±5%，烘箱風速為1 m/s，模擬烘房干燥過程。駿棗在清水中浸泡5 min，烘箱40 ℃預熱30 min，設計前期溫度（40、45、50、55和60 ℃）、前期水分轉換點（20.0%、19.5%、19.0%、18.5%和18.0%）、中期溫度（55、60、65、70和75 ℃）、中期水分轉換點（18.0%、17.5%、17.0%、16.5%和16.0%）和后期溫度（45、50、55、60和65 ℃）共5個單因素試驗，每個因素取5個水平，每30 min稱量一次，當含水率為15%時為干燥終點。

為給予消費者良好的口感，選取糖酸比作為指標，糖酸比在果實感官評價中起著重要作用，在先前的恒溫烘制[10]試驗中發(fā)現(xiàn)，高溫烘制（60、70和80 ℃）的駿棗糖酸比更高，但同時也會引起果肉內部嚴重的褐變，而褐變是對消費者視覺感官最直觀的影響因素[11]，在設計工藝時，為保證駿棗擁有一個較好的口感同時，還要減少果肉的褐變，因此，本研究選取糖酸比、褐變度這兩個指標進行優(yōu)化。

1.2.2 響應面試驗

根據單因素試驗結果，選取前期溫度、中期水分轉換點和后期溫度為試驗因素，各因子水平設置及編碼見表1。以糖酸比1和內部褐變度2作為響應值，進行響應面試驗。

表1 響應面試驗因素與水平

1.2.3 品質指標測定

色差使用手持式智能分光光度計（CIE LAB，測量直徑：8 mm；中國3NH科技有限公司YS3060）測量樣品的表面顏色參數(shù)。測定得到、、值，色差值Δ按照式（1）[12]計算。

Δ=[(L-0)2+(a-0)2+(b-0)2]1/2（1）

式中L、a、b為干制后駿棗表皮的明亮度、紅綠值、藍黃值；0、0、0為干制前駿棗表皮的明亮度、紅綠值及藍黃值。

硬度和咀嚼度使用質構儀進行測定，選用圓柱形探針進行試驗，下壓速度為5 mm/s，向上速度為5 mm/s，壓縮間隔為5 s。結果表示為N/m。

根據CHEN等[13]報道的方法計算樣品含水率。樣品初始含水率測定方法參照GB 5009.3-2010直接干燥法進行測定[14]。含水率（moisture content，M）參照式（2）進行計算。

M=[M-0(1-0)]/0(1-0)（2）

式中M為時刻駿棗質量，g；0為駿棗初始質量，g；0為駿棗初始濕基含水率，%；M為駿棗時刻干基含水率，%。

總糖采用苯酚硫酸法[15]，在波長485 nm處測定反應液的吸光值。結果表示為g/100g，以干質量計。

可滴定酸采用酸堿滴定法，記錄氫氧化鈉滴定液的用量。結果表示為g/100g，以干質量計。

內部褐變采用WANG等[16]的方法。取5 g樣品，使用50%甲醇溶液研磨，超聲提取20 min（超聲功率320 W），在4 ℃下靜置30 min，8 000 r/min離心10 min，取上清液在420 nm下測吸光值，以420 nm/g干物質的吸光度(420)表示褐變程度。

1.2.4 抗氧化物質及抗氧化能力測定

總酚采用福林酚比色法[17]進行測定，在760 nm處測定反應液的吸光值，結果表示為g/kg，以干質量計。

黃酮含量采用LIU等[18]的方法進行測定。取2 mL提取物于10 mL試管中再加入0.3 mL 5%NaNO2溶液，6 min后依次加入0.3 mL10%AlCl3，4 mL10%NaOH和3.4 mL蒸餾水。將溶液充分混合，并在510 nm處測其吸光值。試驗重復3次，結果表示為g/kg，以干質量計。

抗壞血酸的測定。稱取10 g果肉樣品置于研缽中，加入20 mL 5%三氯乙酸（trichloroacetic acid，TCA），在冰浴條件下研磨成漿狀，轉入到100 mL容量瓶中，并用5% TCA溶液定容至刻度，混合、提取10 min后，過濾，收集濾液備用。取1 mL樣品提取液于試管中，加入1.0 mL 5% TCA溶液，再加入無水乙醇1 mL，0.4%磷酸-乙醇溶液0.5 mL，0.5% BP-乙醇溶液1 mL，0.03% FeCl3-乙醇0.5 mL，進行反應、測定。記錄反應體系在波長534 nm處吸光值。試驗重復3次，結果表示為g/kg，以干質量計。

抗氧化能力的測定。稱取0.1 g組織，加入1 mL預冷的提取液，冰浴勻漿，4 ℃ 10 000 r/min離心5 min，取上清液置于冰上待測。在離心管中依次加入鐵離子還原能力（ferric ion reducing antioxidant power，F(xiàn)RAP）工作液900 μL，待測樣本30 μL，蒸餾水90 μL。充分混勻，室溫顯色10 min，測定593 nm處吸光值。試驗重復3次，結果表示為μmol/g。

1.3 數(shù)據分析

采用SPSS18.0軟件對數(shù)據進行方差分析和相關分析。使用Design-Expert 8軟件對Box-Behnken中心組合試驗進行線性回歸和優(yōu)化。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

圖1展示了駿棗變溫干燥的單因素試驗結果。經預處理后，對每個單一因素進行試驗，探究前期溫度、前期水分轉換點、中期溫度、中期水分轉換點和后期溫度對駿棗糖酸比和褐變度的影響，以選出最佳單因素水平。

糖酸比隨著前期溫度的升高，呈先上升后下降的趨勢（圖1a）。干燥前期，果實的水分逐漸散失，使得棗中的可溶性糖和可滴定酸濃度增加，糖酸比存在最大值；李瓊等[19]的結果表明較高的己糖激酶會加速果糖和葡萄糖磷酸化，這不利于果實中糖類的積累，在45 ℃時，糖酸比最高，達44.08，可能與此溫度下己糖激酶的活性受到抑制有關，果實中己糖（果糖+葡萄糖）的消耗減少，使得總糖含量較高，從而增加了糖酸比。在先前研究恒溫烘制工藝時所測的還原糖和氨基酸結果發(fā)現(xiàn)，豐富的氨基酸和還原糖為美拉德反應提供了充足的反應底物，這與高鵬等[20]的研究結果一致，同時還檢測出了糠醛、呋喃、5-甲基-2-呋喃甲醛、2-甲基吡嗪等美拉德反應揮發(fā)性成分，它們是多條美拉德反應途徑的共同中間產物。此外還發(fā)現(xiàn)烘制過程中駿棗的可滴定酸含量隨著烘制過程呈現(xiàn)逐漸升高趨勢。由于長時間的高溫使得棗中部分還原糖參與了美拉德反應，而有機酸在不斷積累，從而使得糖酸比隨著前期溫度升高而降低。由褐變度的變化可知，隨著干燥溫度的升高，果實的褐變程度加劇，高溫加速了美拉德反應產物類黑素的生成，使得果肉內部出現(xiàn)不同程度的褐變，歐陽夢云[21]在南瓜片的熱風干燥過程中也發(fā)現(xiàn)了類似的結果。我們的研究發(fā)現(xiàn)前期溫度顯著（<0.05）影響糖酸比和褐變度。因此，綜合糖酸比和褐變度的結果，選擇適宜的前期溫度為45 ℃。

隨著前期水分轉換點的升高，糖酸比呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢（圖1b）。變溫干燥是一個連續(xù)的過程，所以前期水分轉換點越高，前期階段烘制的時間越短，中期階段烘制的時間越長。糖酸比在水分轉換點為19.5%時達到最大45.69，可能是因為低的水分轉換點使得駿棗在前期階段低溫下烘制的時間延長，此條件下激酶比較活躍不利于糖分積累，而有機酸在不斷積累，導致糖酸比下降；而更高的水分轉換點使駿棗更早地進入中期階段，駿棗在高溫下烘制的時間延長，美拉德反應加劇，糖類物質消耗較多，導致糖酸比下降。褐變度隨水分轉換點的增加呈上升趨勢，且影響不顯著（>0.05），前期水分轉換點與駿棗在中期階段烘制的時間成正比，轉換點越高，中期烘制時間越長，美拉德反應產物積累越多，褐變度越高。因此，選擇前期水分轉換點為19.5%。

注：固定因素水平為：前期溫度45 ℃，前期水分轉換點19%，中期溫度：65 ℃，中期水分轉換點：16%，后期溫度：55 ℃。

隨著中期溫度的升高，糖酸比呈現(xiàn)上升趨勢，在75 ℃時達到最大（圖1c），可能是高溫使部分果膠開始降解，這與丁勝華等[22]的研究結果一致，此外ZHOU等[23]和LI等[24]的研究結果表明，長時間的熱處理會導致果膠聚合物鏈的降解，使得總糖含量升高；同時過高的溫度使部分酸類物質降解，進而造成糖酸比增大。褐變度隨中期溫度的升高呈上升趨勢，這與張寶善等[25]的研究一致，隨著干制溫度升高，棗肉的褐變度逐漸增加。高溫加劇了美拉德反應、抗壞血酸分解等，這些反應均可使駿棗內部顏色加深，因此不宜選擇過高的溫度。此外，較低的中期溫度對糖酸比和褐變度的影響不顯著（>0.05）。綜合考量糖酸比和褐變度，應選擇65 ℃作為中期溫度。

隨著中期水分轉換點的增加，糖酸比呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，褐變度呈現(xiàn)下降趨勢（圖1d），且中期水分轉換點顯著（<0.05）影響糖酸比和褐變度。中期水分轉換點越低，中期階段烘制的時間越長，長時間高溫烘制雖然一定程度上增加了總糖含量，但也加劇了美拉德反應，使褐變加劇顏色加深；中期水分轉換點越高，中期階段烘制的時間越短，部分果膠不能充分分解為可溶性糖，導致總糖含量降低，糖酸比下降，美拉德反應時間縮短，褐變度較低。因此選擇中期水分轉換點為17.0%。

隨著后期溫度的增加，糖酸比呈先上升后下降的趨勢（圖1e），可能是因為在干燥后期，外層水分流失較快，造成內外部水分含量不均勻，使部分細胞破壞[26]，造成部分酸類物質釋放，導致糖酸比下降；此外由于中期高溫環(huán)境，使得一些氧化酶類失活變性，減少了后期階段的氧化。因此，后期階段溫度越低，駿棗內部褐變度也越低，既避免了氧化產生的褐變，又避免了美拉德反應產生的褐變。后期溫度顯著（<0.05）影響糖酸比和褐變度。因此，選擇適宜的后期溫度為50 ℃。

本試驗中前期主要是對駿棗進行預熱處理以及增強合成酶的活性以增加總糖含量，因此，前期溫度不宜過高；中期需要較高的溫度使部分果膠降解為可溶性總糖，但過高的溫度會使駿棗內部褐變嚴重，因此，中期需要選擇適宜的高溫進行干燥；當進入到烘制后期時，既要將駿棗烘至干燥終點，也要防止結殼現(xiàn)象和美拉德反應的發(fā)生，因此，后期溫度不宜過高。經以上單因素試驗分析，最終得出不同單因素的最優(yōu)方案如下：前期溫度為45 ℃，前期水分轉換點為19.5%，中期溫度為65 ℃，中期水分轉換點為17.0%，后期溫度為50 ℃。

2.2 響應面優(yōu)化試驗

2.2.1 響應面試驗結果

根據單因素試驗結果，剔除影響不顯著的因素，固定前期水分轉換點為19.5%，中期溫度為65 ℃，最終選擇前期溫度，中期水分轉換點，后期溫度作為試驗因素，以糖酸比、內部褐變度作為響應值進行響應面試驗。響應面試驗設計方案及結果見表2。對試驗數(shù)據進行多元回歸擬合后得到變溫干燥糖酸比1和內部褐變度2與前期溫度（）、中期水分轉換點（）和后期溫度（）的二次多項式回歸方程為

1=-4 605.58+19.425 35+443.383 5+17.647 5+

0.189-0.004 6+0.15-0.252 42-13.4292-

0.201 592（3）

2=210.808 75-1.344 39-16.868 1-1.275 88+

0.002 2+0.001 47+0.008 8+0.013 9492+

0.471 92+0.010 9092（4）

表2 響應面試驗設計與結果

2.2.2 回歸模型方差分析

表3為單指標回歸方程方差分析，由表3可知，1、2模型的<0.001，表明兩個模型極顯著。在1模型中，其決定系數(shù)2=0.986 1，說明模型擬合較好，根據方差分析可得前期溫度（）、中期水分轉換點（）和后期溫度（）對駿棗糖酸比的影響從大到小為、、；在2模型中，線性回歸極顯著（<0.001），且失擬項不顯著（=0.084 3>0.01），其2=0.955 8，說明回歸模型與實際數(shù)據擬合較好，因此可以用該模型對2進行預測。根據方差分析可得前期溫度（）、中期水分轉換點（）和后期溫度（）對駿棗褐變度的影響從大到小為、、。

2.2.3 多目標優(yōu)化與驗證

為了使駿棗品質最佳，在基于響應面法的多目標優(yōu)化中，通過對多個響應變量的極值點進行優(yōu)化，達到糖酸比最大，褐變度最小。因此，對響應變量進行相關設置，糖酸比的優(yōu)化目標是使其最大，褐變度的優(yōu)化目標是使其最小。通過對參數(shù)進行設置后，得到了變溫干燥工藝參數(shù)多目標優(yōu)化的最佳參數(shù)組合：前期溫度44.36 ℃、中期水分轉換點17.16%、后期溫度49.20 ℃。綜合考慮到實際生產，將優(yōu)化條件調整為：前期溫度44 ℃、中期水分轉換點17.0%、后期溫度49 ℃。驗證結果如表4所示，實際值與模型預測值的相對誤差分別為0.9%和1.3%，均小于5%。

表3 單指標回歸方程方差分析

注：<0.001表示差異極顯著。

Note:< 0.001 indicates a highly significant difference.

表4 驗證試驗結果

2.3 駿棗干燥特性分析

含水率曲線被認為是解釋干燥過程中干燥行為的好方法[27]。不同干燥條件下，駿棗含水率隨時間變化曲線如圖2所示。隨著干燥時間的延長，棗果的含水率逐漸降低。由圖2可以看出，在干燥初期，干燥速率較快[28]，這是因為駿棗在干燥初期含水率較高，水分損失較快；隨著干燥時間的延長，駿棗外部水分損失較多，從而形成結殼，使得內部水分較難去除，導致干燥速率下降。恒溫烘制和變溫烘制所需時間分別為14.17和12.30 h，與60 ℃恒溫干燥相比，變溫干燥所需的干燥時長縮短了13.2%。變溫干燥前期，由于干燥溫度較低，水分難以從內部轉移出來，加之駿棗放入烘箱時間較短，受熱不均勻，導致此階段干燥速率較低；干燥中期，較高的干燥溫度可以迅速去除棗果表面的水分，由于高溫下保持時間較短，也減少了果實表皮硬化現(xiàn)象的產生，同時也加快了水分的蒸發(fā)，提高了干燥速率。恒溫干燥在干燥后期，由于長時間處于高溫狀態(tài)，使駿棗表面形成硬殼，水分更難從內部轉移到表面；硬殼的形成以及糖分轉移并凝結于表層使得駿棗內部溫度高于表面溫度[29]，不利于水分的蒸發(fā)，還延長了干燥時間。因此，在變溫干燥的后期階段，為了避免出現(xiàn)上述現(xiàn)象，設置了后期溫度低于中期溫度，采取降溫式干燥的方法，使內外部溫度均勻且減少硬殼的產生，一方面可以縮短干燥時間，另一方面減少了后期因高溫引起的營養(yǎng)物質流失。

圖2 不同干燥方法‘駿棗’干燥特性曲線

2.4 不同烘制方式對駿棗品質的影響

2.4.1 不同烘制方式對駿棗色澤和質地的影響

顏色是選擇食物的一個基本質量參數(shù)，直接影響消費者對其他感官屬性的感知[30-31]，不同烘制方式對駿棗表皮色澤影響也是不同的。如表5所示，烘制后、、值均有下降，說明烘制過程使駿棗表皮色澤變得灰暗，其中值變化較大，與未烘制駿棗相比，恒溫和變溫烘制分別降低了20.4%和8.1%（<0.05）。值的變化與駿棗葉綠素、類胡蘿卜素、花青素和一些酚類物質的變化有關，這些色素很容易受熱氧化、降解[32]。值降低說明在烘制的過程中紅色逐漸褪去，綠色增加，導致駿棗表皮泛黃，這與高溫下的長時間烘制密切相關。用色差值?來表示產品的整體顏色變化，?越低表示產品顏色變化越小，質量越好[6]。與恒溫烘制相比，變溫烘制的?減少了34.4%，這與變溫烘制有效限制高溫時間有關。

駿棗長時間暴露在高溫下會引發(fā)美拉德反應，從而使內部發(fā)生褐變。由表5可知，烘制后駿棗的內部褐變度均高于未烘制組，且恒溫烘制的駿棗褐變度較高，這與長時間高溫加劇了美拉德反應有關[33]；與恒溫烘制相比，變溫烘制駿棗的褐變度減少了23%，變溫烘制有較低的褐變度，一方面與中期階段在高溫下暴露的時間較短有關，另一方面與變溫烘制中期階段較高的溫度（65 ℃）能更快更有效地使引發(fā)褐變的多酚氧化酶和過氧化物酶失活有關[34-35]。

WOJDYLO等[36]的研究表明，軟組織結構和低咀嚼性的干棗最受消費者歡迎。由表5可以看出，烘制均降低了駿棗的硬度和咀嚼度，與未烘制相比，恒溫和變溫烘制的硬度分別降低了11.3%和24.8%，這是由于在烘制的過程中，水分的損失導致細胞之間出現(xiàn)較大的空洞，從而使硬度降低[6]；與恒溫烘制相比，變溫烘制駿棗的硬度減少了15.1%，硬度的變化與駿棗表面出現(xiàn)結殼現(xiàn)象密切相關，與變溫烘制相比，恒溫烘制更易導致駿棗表面出現(xiàn)結殼，因此恒溫烘制駿棗的硬度高于變溫烘制駿棗。與未烘制相比，恒溫和變溫烘制的咀嚼度分別降低了4.2%和8.9%，由于高溫烘制能夠有效去除駿棗內部的水分，出現(xiàn)多孔結構[37]，因此恒溫和變溫烘制的棗果咀嚼度均有下降。與恒溫烘制相比，變溫烘制駿棗的咀嚼度減少了4.8%，隨著烘制時間的增加，恒溫和變溫烘制的果實細胞組織結構均會出現(xiàn)不同程度的塌陷和收縮[38]，而變溫烘制中期階段的高溫烘制時間較短，減少了這種現(xiàn)象的發(fā)生，因此，變溫烘制擁有更低的咀嚼度。

表5 不同烘制方式對‘駿棗’色澤和質地的影響

注：同列不同字母表示差異顯著（<0.05），下同。

Note: Different letters in the same column indicate significant differences(<0.05). The same below.

2.4.2 不同烘制方式對駿棗營養(yǎng)物質的影響

糖酸比在果實感官評價中起著重要作用，果實糖酸比越高，口感越好[39]。駿棗烘制后水分大量損失，使得總糖、可滴定酸濃度增加，進而引起糖酸比發(fā)生變化。不同烘制方式對駿棗總糖、可滴定酸和糖酸比的影響如表6所示，由表6可知，兩種烘制方式均提高了駿棗的總糖含量，這是因為熱風干制處理能夠促進果實中己糖向蔗糖轉化，有利于可溶性總糖的積累，這與狄建兵等[40]得出的熱風處理能夠有效地提高棗果實糖含量和品質的解釋一致。此外，本研究發(fā)現(xiàn)恒溫烘制后的駿棗總糖含量最高，為78.91 g/100g，是未烘制駿棗的1.54倍，變溫烘制后的駿棗總糖含量為未烘制駿棗的1.38倍。與恒溫烘制相比，變溫烘制駿棗的總糖減少了10.3%，這是由于恒溫烘制過程中較長時間的高溫易導致部分果膠發(fā)生降解，使得總糖含量升高?？傻味ㄋ岷康淖兓c總糖變化趨勢一致，恒溫烘制的駿棗可滴定酸含量為1.58 g/100g；變溫烘制后的駿棗可滴定酸含量為1.32 g/100g，是未烘制駿棗的1.6倍。與恒溫烘制相比，變溫烘制駿棗的可滴定酸減少了16.5%，恒溫烘制的駿棗可滴定酸含量較高可能是果實在烘制的過程中長時間暴露于高溫下，加劇了美拉德反應，產生了甲酸、醋酸等有機酸，此外氨基酸中的堿性基團被消耗，進一步使得可滴定酸含量增加[33]。可滴定酸含量在很大程度上影響糖酸比，進而影響駿棗的口感[39]。從表6中可以看出，未烘制駿棗的糖酸比最高，恒溫烘制駿棗的糖酸比最低，變溫烘制駿棗的糖酸比介于二者之間，與60 ℃恒溫烘制相比，變溫烘制駿棗的糖酸比增加了7.4%。綜上，變溫烘制能夠避免駿棗在高溫下的長時間暴露，至烘制終點時，能較好地保持駿棗品質。

2.4.3 不同烘制方式對駿棗抗氧化物質的影響

通常樣品干制后的抗壞血酸和酚類物質如果能被較好地保留，則可認為其他基本營養(yǎng)成分損失較少[41]。如表7所示，對駿棗中的抗氧化物質進行測定發(fā)現(xiàn)，抗壞血酸含量和總黃酮含量在不同處理組中的由大到小比較結果為：未烘制、變溫烘制、恒溫烘制；總酚含量最高的是變溫烘制駿棗，其次是未烘制駿棗，恒溫烘制的駿棗總酚含量最低；變溫烘制駿棗的抗氧化能力最高，為89.21 μmol/g，恒溫烘制駿棗抗氧化能力最低，未烘制的駿棗抗氧化能力介于二者之間。與恒溫烘制相比，變溫烘制駿棗的總酚、總黃酮、抗壞血酸含量和抗氧化能力分別增加了1.18 g/kg、0.08 g/kg、0.6 g/kg和2.6 μmol/g，差異顯著（<0.05）。

表6 不同烘制方式‘駿棗’的總糖、可滴定酸和糖酸比

果實在高溫烘制的過程中抗氧化物質會發(fā)生一定的熱降解和熱損失。本研究中恒溫烘制駿棗的總酚含量低于未烘制的駿棗，一方面可能是烘制的高溫導致酚類物質發(fā)生了熱降解[42-43]，另一方面，烘制使植物細胞結構被破壞，導致酚類物質從細胞基質中釋放，加劇了酚類物質的流失[44]，從而使總酚含量降低。變溫烘制駿棗的總酚含量高于恒溫烘制駿棗和未烘制駿棗，主要是變溫烘制在高溫下持續(xù)的時間較短，從而減少了酚類物質的熱降解；此外，有研究發(fā)現(xiàn)，紅棗中除了游離酚，還含有通過酯鍵與寡糖或多糖相連的結合酚[45]，適當?shù)母邷貢瘐ユI斷裂，使得結合酚變成游離酚，這可能是變溫烘制駿棗總酚含量較高的另一個原因。CONDE等[46]和GONG等[47]的研究也表明適當?shù)母芍铺幚砟茉谝欢ǔ潭壬咸岣呖偡拥暮浚@與本文的結果一致。

表7 不同烘制方式‘駿棗’的抗氧化物質的抗氧化能力

抗壞血酸是衡量果蔬營養(yǎng)品質的重要指標[48]。由表7可知，烘制駿棗的抗壞血酸含量均低于未烘制駿棗，這是因為抗壞血酸對光和熱非常敏感[49]，在烘制過程中易發(fā)生熱降解，導致其含量下降；變溫烘制駿棗的抗壞血酸含量高于恒溫烘制駿棗，這是由于變溫烘制的高溫烘制階段時間較短（2.33 h），僅為恒溫烘制時長的16.4%，減少了駿棗在高溫下暴露的時間，降低了抗壞血酸的熱降解率。此外，恒溫烘制總時長高于變溫烘制，烘制時間越長，抗壞血酸損失越大，這與MRAD等[50]的研究結果一致。

黃酮類化合物廣泛存在于植物中，是一類具有多種功效的功能活性物質。由表7可以看出，恒溫和變溫烘制后的駿棗總黃酮含量均有下降，這是由于黃酮對溫度較敏感，高溫處理易導致其含量變化[51]，這與王慶衛(wèi)等[52]探究不同熱風干燥溫度均降低了紅棗中總黃酮含量的結果相一致；變溫烘制縮短了駿棗烘制的時間，從而減少了黃酮類物質的熱降解，這是變溫烘制駿棗的總黃酮含量高于恒溫烘制駿棗的主要原因。

為了進一步探究干燥過程中酚類物質與抗氧化能力的關系，本研究進一步測定了鐵離子還原能力（FRAP）來衡量駿棗抗氧化能力。研究發(fā)現(xiàn)棗果中總酚含量與其FRAP值呈現(xiàn)顯著正相關[53]。此外，數(shù)據分析可以看出變溫烘制駿棗的總抗氧化能力高于未烘制駿棗，這是因為中期階段較高的溫度破壞了細胞結構，使生物活性物質釋放出來，導致駿棗抗氧化能力升高[54]；另外這可能還與美拉德反應產物的形成有關，這些產物可能會產生不同的抗氧化性能[55]；持續(xù)的高溫會使生物活性物質發(fā)生熱降解，從而降低了抗氧化能力，這也是恒溫烘制抗氧化能力較低的原因，這與GOZTEPE等[56]的研究結果相一致。

3 結 論

1）通過響應面試驗優(yōu)化駿棗變溫烘制工藝，最佳烘制條件為：前期溫度44 ℃、前期水分轉換點19.5%，中期溫度65 ℃，中期水分轉換點17.0%、后期溫度49 ℃，糖酸比53.65，褐變度4.02。干燥時間12.30 h，與60 ℃恒溫干燥相比，變溫干燥縮短了13.2%。

2）與恒溫烘制（60 ℃）相比，變溫烘制縮短了駿棗烘制的時間，在色澤質地方面，變溫烘制駿棗的表皮色差、內部褐變度、咀嚼度和硬度都較低（<0.05）；此外，變溫烘制的駿棗還有較高的糖酸比，抗氧化物質也得到了很好的保留。綜上所述，變溫烘制是駿棗干制的更好方法。

目前恒溫熱風干燥工藝存在著品質較差、干燥效率低等問題，因此，本文所探究的多階段式變溫干燥工藝，在一定程度上提高干燥效率及品質，解決了傳統(tǒng)烘房干燥的能源和環(huán)境等問題及恒溫熱風干燥的品質問題，順應駿棗制干的發(fā)展趨勢，為新疆紅棗產業(yè)化發(fā)展提供新思路。

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Optimization of the variable temperature drying process and quality evaluation of Junzao

LIAO Yaxuan1, CHENG Shaobo1, ZHANG Weida1, DONG Weihe1, WANG Yunuo1, ZHANG Jiajun1, WANG Hai2, CHEN Guogang1※

(1.,,832000,;2.,,100125,)

Junzao is one of the plant varieties in the Rhamnaceae family rich in nutrients with a variety of medicinal uses. However, the fresh dates are prone to water loss, softening, and rot during storage and transportation from the primary production area of jujube in Xinjiang in western China. More than 95% of dates are used for drying, due to the fresh loss. However, it is still lacking in the strict technical protocol of the traditional baking house under the uneven production standard, leading to the hardening and browning of Junzao in the drying process. In this study, the multi-stage variable temperature drying was optimized to evaluate the quality of Junzao fruits. Firstly, five models of drying kinetics were selected to fit the drying curve. The statistical parameters (such as coefficient of determination (2) and root mean square error (RMSE)) were selected to determine the applicability of the model. It was found that the Page model was better fitted. The moisture content of Junzao fruit gradually decreased with the extension of drying time. Secondly, the single-factor experiments were conducted with the pre-temperature, pre-term moisture conversion point, mid-temperature, mid-term moisture conversion point, and post-temperature as the single factors. Good taste and visual sensation, the sugar-acid ratio, and the internal browning were selected as indicators for the single-factor experiment. An excellent taste of jujube was achieved to reduce the browning of the flesh. The test factors were then determined as the pre-temperature (40, 45, and 50 ℃), mid-term moisture conversion point (16.5%, 17.0%, and 17.5%), and post-temperature (45, 50, and 55 ℃). As such, the response surface test was conducted with the sugar-acid ratio and internal browning as the response values. The results showed that the optimal process parameters were: 45 ℃ for the pre-temperature, 17.0% for the mid-term moisture conversion point, and 49 ℃ for the post-temperature. A comparison was made with the constant temperature (60 ℃) drying, in order to investigate the effects on the surface color, internal browning, chewiness, hardness, total sugar, titratable acid, sugar-acid ratio, antioxidant substances, and antioxidant properties of Junzao. The drying time was reduced by 13.2% during variable temperature drying, compared with constant one. The total sugar, titratable acid, surface color, internal browning, chewiness, and hardness were reduced by 10.3%, 16.5%, 34.4%, 23%, 4.8%, and 15.1%, respectively, while the sugar-acid ratio, total phenolic, total flavonoids, ascorbic acid content, and antioxidant capacity increased by 7.4%, 1.18 g/kg, 0.08 g/kg, 0.6 g/kg, and 2.6 μmol/g, respectively. The multi-stage variable temperature drying was adopted to make the internal and external temperature uniform, and then greatly reduce the crusting on the surface of Junzao, compared with the constant temperature drying. The drying time was shortened to reduce the nutrient loss caused by high temperature. Therefore, the multi-stage variable temperature drying with low carbon and environmental protection can be expected to greatly improve the drying efficiency and quality. The finding can greatly contribute to promoting the application of variable temperature drying technology for Junzao.

drying; kinetics; Junzao; variable temperature drying; parameter optimization

10.11975/j.issn.1002-6819.202212108

S375；S567.1

A

1002-6819(2023)-06-0237-10

廖雅萱，程少波，張偉達，等. 駿棗變溫干燥工藝優(yōu)化及品質評價[J]. 農業(yè)工程學報，2023，39(6)：237-246.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.202212108 http://www.tcsae.org

LIAO Yaxuan, CHENG Shaobo, ZHANG Weida, et al. Optimization of the variable temperature drying process and quality evaluation of Junzao[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2023, 39(6): 237-246. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.202212108 http://www.tcsae.org

2022-12-15

2023-02-12

兵團南疆重點產業(yè)創(chuàng)新發(fā)展支撐計劃項目（2021DB007；2018DB002）；八師科技計劃項目（2022BX01）

廖雅萱，研究方向為果蔬貯藏與加工。Email：2281114797@qq.com

陳國剛，博士，教授，研究方向為果蔬貯藏與加工。Email：cgg611@163.com