红枣干制技术及其研究进展

,, ,

(陕西师范大学食品工程与营养科学学院,陕西西安 710062)

红枣亦称大枣,是鼠李科(Rhamnaceae)枣属(ZizyphusMill)植物枣树的果实。在我国种植分布广泛,在河北、山东、河南、山西、陕西、新疆、宁夏、黑龙江等地区均有种植。2000年以来,我国红枣产业呈持续增长的发展态势,年平均增长率为14.51%[1]。红枣富含多种微量元素、脂肪、蛋白质、纤维素、维生素等人体所需营养素和多种生物活性成分,是药食同源的水果之一,素有“木本粮食,滋补佳品”的美誉。枣果中的蛋白质含有16种氨基酸,包括8种人体必需氨基酸;红枣中的多糖分为酸性多糖和中性多糖,主要由鼠李糖,阿拉伯糖,葡萄糖,半乳糖和D-果糖等组成[2-3];红枣中的总酚含量较高(5.18～8.53mg/g),且枣皮中的多酚比枣肉中的多酚具有更高的总抗氧化能力和清除DPPH·和·OH的能力[4-5];红枣中还含有丰富的核苷和碱基[6],以及成分复杂的红枣香精油[7]。红枣内含有的对人体有利的营养元素及生物活性物质种类齐全,大多数来源于枣肉,少部分来源于枣皮。因此,对于红枣的加工,首先要考虑加工过程中将这些营养成分及生物活性物质尽可能多的保留。目前,市场上的红枣产品主要有红枣饮料、红枣粉、红枣发酵产品以及红枣的干制品,但这些红枣产品都具有其各自的弊端,如红枣复合饮料多种多样,但是在红枣汁的提取过程中温度对红枣中可溶性固形物和总糖含量有显著性影响[8],可溶性固形物和总糖含量均有降低;对于全枣肉红枣粉的加工技术研究发现[9],在喷雾干制过程中总黄酮含量,总多酚含量均有降低,对于红枣发酵酒的研究表明[10]采用干枣比采用鲜枣发酵酒有利。

干枣是我国传统的红枣加工产品,也是我国目前红枣加工的主要产品。红枣的干制,就是将鲜红枣从含水量70%左右降低到25%左右,使其可溶性固形物的浓度提高到微生物难以生存和利用的程度。红枣中的水分主要以游离水、胶体结合水和化合水三种状态存在,红枣干制就是通过各种干制技术排除全部游离水和部分胶体结合水[11]。

1 红枣干制技术

枣农通常采用的一种最简单,最直接的红枣干制方法是自然干制,但因其生产周期长,营养成分损失大,出品率低,产品卫生质量差,特别是受气候因素的影响往往造成产品的大量腐烂损失。魏利清[12]等人通过对比红枣在自然晒制、自然阴制和热风干制后可溶性固形物变化规律,发现可溶性总糖含量总体呈下降趋势,干制初期快速下降,下降幅度从大到小依次为55℃>45℃>自然晒制>65℃>自然阴制;而在整个干制过程中,除蔗糖外的其他非还原糖含量总体呈下降趋势,至干制结束时,自然阴制、55℃、65℃条件下均降为零,45℃、自然晒制条件下保持较高含量。王恒超[13]等人的研究表明,自然干制后红枣的还原糖,VC和总酸的损失率比真空冷冻干燥所带来的损失率大。因此自然干制方法不利于红枣干制的广泛应用,与此同时红枣干制技术成为国内外学者研究的热点。目前,红枣干制技术的研究主要包括热风干制、微波干制、真空冷冻干制、远红外辐射干制、太阳能干制、射频热风联合干制等。

1.1 热风干制技术

热风干燥技术是利用热源提供热量来加热干燥室内的空气,使得物料之间与物料周围的空气存在温度差,使物料内部的水分由于温度梯度而蒸发出来,从而达到干制的目的。热风干制是农产品干制中应用范围最广的一种干制技术,主要包括人工烘房干制和干燥机干制等。张宝善[14]等人利用热风干制技术,在不同温度和不同时间下对油枣进行了干燥,比较非酶褐变受温度和时间的影响,结果表明:随着干制温度升高,时间延长,枣肉的褐变度和5-HMF含量逐渐增加,总糖、还原糖、抗坏血酸和氨基酸态氮逐渐减少。闫忠心[15]等人研究发现:影响红枣香气品质的主要香气物质种类为酯类、醛类、酸类和酚类;自然阴干的红枣香气品质较差,而采用热风干制可有效提高红枣的香气品质;60℃热风干制的红枣香气成分综合得分最高,优于50℃和70℃热风干制红枣的香气品质。王毕妮[16]等人研究了自然干制和热风干制对红枣中的酚类化合物及其抗氧化活性的影响,结果显示:红枣干制后其中酚酸类化合物含量显著下降,总黄酮含量变化不明显,而热风干制后其原花青素含量显著升高。经热风干制和自然干制的红枣抗氧化活性间无显著性差异,但热风干制所需时间短,制得的红枣香味浓。

烘房干制是热风干制中应用最广泛的一种干制技术。研究表明[17-18],干制方式是影响干制红枣质量和干制时间长短的重要因素之一,其次,科学的控制空气的温度和湿度,也是获得优质干红枣的重要因素之一[19]。闫宝生[20]指出,经烘房干制,每100kg鲜枣较自然晒干法可增加好枣量15～18kg,干枣增收率为27%～33%,且产品的VC含量相对较高。

1.2 微波干制技术

微波是一种电磁波,既具有粒子携带的机械能,同时也具有电场能和磁场能。当电场极性方向不断改变时,原料中的极性分子高速运动,并产生摩擦热,从而使物质的表面和内部同时升温,达到干燥的目的[21-23]。由于其独特的加热特性和干燥机理,具有克服常规干燥时物料受热不均匀、时间长、能耗大、干燥效果不理想等缺点。目前,微波干制技术主要以微波联合技术应用于各种物质的干制过程中,其应用面非常广泛,刘小丹[24]等人采用微波-热风联合干制技术对红枣进行了干燥研究,结果表明:微波-热风干燥方式的时间比分段热风干制时间缩短11%以上,从而得出微波-热风联合干制技术是适合红枣干制较好的方法。杨艳杰[25]等人分别采用自然晒干、微波干燥、电热恒温干燥的方法干制红枣,并测定干制后红枣中的VC含量,发现微波干燥处理的红枣VC含量显著高于自然晒制20d和电热恒温干燥的样品。李焕荣[26]等人通过研究干制方式对红枣部分营养成分和香气成分的影响,发现经微波处理后再采用65℃干燥与直接进行65℃干燥的枣相比,前者有4种酯、9种酸,后者有7种酯、4种酸,同时也发现在相同干制温度条件下使用微波辅助干制能明显的缩短干制时间,但经微波预处理后再干制对口感和风味会产生不利的影响。

1.3 真空冷冻干制技术

真空冷冻干燥是将含水物料预先进行降温冻结,然后在适当的温度(45～55℃)和高真空度下使冰晶直接升华为水蒸气以除去物料内部的水分[27]。基于真空冷冻干燥技术对食品的营养成分及活性物质能够很好地保存,近年来真空冷冻干燥技术更是广泛地应用于食品干燥的各个领域。曹有福[28]等人通过探讨枣片厚度、真空度、预冻初始温度对红枣片VC保存率的影响规律,得出了真空冷冻干燥枣片的最佳条件。王恒超[13]等人研究骏枣中的几种营养成分在自然干制,热风干制和真空冷冻干制的过程中的变化规律,结果发现VC、总酸、总糖、蔗糖、果糖、葡萄糖、可溶性蛋白质含量在真空冷冻干制中的保存率最高,热风干制次之,自然干制最低。孙曙光[29]等人认为真空冷冻干燥技术也适用于金丝小枣冻干粉的生产。

1.4 远红外辐射干制技术

远红外干燥是利用远红外辐射元件发出的远红外线辐射到物料时,引起原子和分子的剧烈转动,使物体变热从而达到加热干燥的目的。蔬果等产品受其分解的可能性比较小,营养成分流失少。狄建兵[30]等人通过对比不同种干燥方法对红枣品质的影响,发现不同干燥方式干燥时间从大到小依次为电热干燥2.5h,远红外干燥75min,远红外-微波联合干燥34min,微波干燥10min;不同的干燥方式所得的总糖含量依次为远红外-微波联合干燥44.3%,远红外干燥42.6%,电热干燥38.1%,微波干燥25.23%,远红外-微波联合干燥能够保持高的枣总糖含量。不同干燥方式干燥后所得VC含量依次为微波干燥112.51mg/100g,远红外-微波联合干燥101.85mg/100g,远红外干燥48.63mg/100g,电热干燥20.52mg/100g。可以看出远红外-微波联合干燥时间短,总糖含量高,VC含量仅次于微波干制。

表1 红枣各种干制技术的优缺点Table 1 The advantages and disadvantages of various dried jujube technology

1.5 太阳能干制技术

太阳能干制是指利用太阳辐射能和太阳干制装置所进行的干制作业[31]。过利敏[32]等人以库车灰枣为实验材料,以烘房、晒架制干为对照,开展红枣的太阳能干燥工艺研究。结果发现该装置集热温度平均为46.6℃,温升为23℃,适宜进行红枣的太阳能干燥;产品色泽、风味品质及洁净度较好;当水分25%时,红枣脱水速率平均为2.39kg/d,干燥时间为7～10d,干燥周期较普通晒架法缩短25%,与人工烘房干燥相比能耗大幅下降。高林朝[33]等人设计研制了一套太阳能与辅助热源互补的太阳能干燥红枣的实验装置,采用太阳墙集热器加热空气,实现了对红枣的连续干燥作业,结果发现含水率75%的鲜枣,干燥10h可达到终含水率30%,但干燥温度不宜超过65℃,否则,会影响干枣的质量和着色。

1.6 射频热风联合干制技术

射频热风干燥的主要原因是分子极化现象,分子间的作用力使物料中的分子运动,因而产生相应的摩擦挤压效应,使物料达到被加热的目的。研究表明[34]此技术不但能够降低单独使用热风干制时的时间,而且增加了杀菌作用。但在对于此技术在多数领域的仍处于研究阶段,报道较少。张丽[34]对射频热风联合干燥红枣技术进行了研究,结果表明红枣热风干燥所需时间是射频热风联合干燥的3倍,使用射频热风联合干燥可以大大的缩短红枣的干燥时间,提高生产效率,降低能耗。

2 不同红枣干制技术的优缺点比较

目前,各种干制技术在红枣干制中均有应用,且得到了相应的重视。不同干制技术都有其自身的优点,但也存在着一些不足。现将红枣各种干制技术的优缺点汇总如表1。

3 红枣干制技术存在的问题及展望

由于红枣具有多种营养成分及保健功能,目前,不论在国内市场上还是国外市场上,都深受人们的青睐。同时随着人们生活水平的不断提高,对食品的要求也越来越高,对红枣干制品不但要求形状整齐,色泽纯正,香味十足,口感甘甜,而且更要具有红枣原有的营养成分,活性物质及保健功能。但是对于红枣干制存在的问题主要有以下几点:

a.在红枣产区,大量农户仍以自然干制作为红枣的主要干制方式,产品品质低,卫生质量差,腐烂损失严重。

b.人工干制技术设备投资高,技术难度大,难于在红枣产区农户中大量推广。

c.一些新的红枣干制技术目前仍处于研究阶段,设备和技术尚不成熟,难于推广应用。

因此,基于以上红枣干制中存在的问题,未来红枣干制技术的开发和研究需从以下几点着手:

d.充分了解红枣的功能成分的特性,研究能够最大程度的保持其原有成分的干燥技术。

e.由于各种干制技术都有优缺点,因此可将各种干制技术取长补短联合使用,研究以干制时间较短,设备成本较低廉,设备安装简单,干制品质较好的干制技术。

f.随着我国经济的不断发展,生产力的不断提高,红枣的干制技术需要面向智能化,数字化,自动化。

g.由于大多数红枣产地都在偏远的山区,因此为能更好的就地取材,减少红枣因运输造成的破果烂果率,红枣的干制技术要易于向偏远山区推广,且建设简单。

[1]张莹,刘芳,何忠伟.我国红枣产业的经济分析与前景展望[J].农业展望,2011(10):36-40.

[2]姚瑞祺,刘海英,牛鹏飞,等.超声辅助提取大枣多糖及柱前衍生高效液相分析[J].西北农林科技大学学报:自然科学版,2007,35(12):162-166.

[3]Zhihui Zhao,Jun Li,Xiangmei Wu,etal.A Bioactive Polysaccharide Isolated from the Fruits of Chinese Jujube[J].Asian Journal of Chemistry,2012,24(2):813-815.

[4]Jin-Wei Li,Liu-Ping Fan,Shao-Dong Ding,etal.Nutritional composition of five cultivars of Chinese jujube[J].Food Chemistry,2007,103:454-460.

[5]王毕妮,红枣多酚的种类及抗氧化活性研究[D].杨凌：西北农林科技大学,2011.

[6]Sheng Guo,JinAo Duan,YuPing Tang,etal.Characterization of Nucleosides and Nucleobases in Fruits ofZiziphusjujubaby UPLC-DAD-MS[J].Food Chemistry,2010,58:10774-10780.

[7]Sharif M Al-Reza,Vivek K Bajpai,Sun Chul Kang.Antioxidant and antilisterial effect of seed essential oil and organic extracts fromZizyphusjujuba[J].Food and Chemical Toxicology,2009,47:2374-2380.

[8]鲁周民,张丽,尹蓉,等.酶解条件对红枣汁主要成分的影响[J].农业工程学报,2009,25(1):300-302.

[9]李媛萍,徐怀德,李翠平,等.全枣肉红枣粉加工技术研究[J].食品工业科技,2012(17):194-199.

[10]苏娜.红枣发酵酒加工工艺研究[D].杨凌：西北农林科技大学,2008.

[11]高林朝,康艳,郝庆英,等.太阳墙集热器干燥红枣的实验研究[J].河南农业大学学报,2006,40(6):657-660.

[12]魏利清,万红军,许铭强.枣干制过程中可溶性糖含量变化的规律[J].食品与机械,2011,27(6):67-70.

[13]王恒超,陈锦屏,付恒,等.骏枣干制过程中集中营养物质的变化规律[J].食品科学,2012,33(15):48-51.

[14]张宝善,陈锦屏,李慧芸.热风干制对红枣非酶褐变的影响[J].食品科学,2006,27(10):139-142.

[15]闫忠心,鲁周民,刘坤,等.干制条件对红枣香气品质的影响[J].农业工程学报,2011,27(10):389-392.

[16]王毕妮,樊明涛,程妮,等.红枣干制方式对红枣多酚抗氧化活性的影响[J].食品科学,2011,23(32):157-161.

[17]Fadhela A,Koolia S,Fathata A,etal.Study of the solar drying of gapes by three different processes[J].Desalination,2005(185):535-541.

[18]Kolawole O Falade,Taiwo O olurin,Ebenezer A,etal.Effect of pretreatment and temperature on air-drying of Dioseorea alata and Dioseorea rotundata slices[J].Journal of Food Engineering,2007,80(4):1002-1006.

[19]雷昌贵.太行山阿婆枣[D].西安：陕西师范大学,2007.

[20]闫宝生.烘房干制红枣技术的应用[J].农产品加工,2005(4):58-59.

[21]Joanna Bondaruk,Marek Markowski,Wioletta Blaszezak. Effect of drying conditions on the quality of vacuum-microwave dried Potato cubes[J].Journal of Food Engineering,2007,81(2):306-312.

[22]Ozkan I,Alibas,Akbudak B,etal.Microwave drying characteristics of spinach[J].Journal of Food Engineering,2007,78(2):577-583.

[23]Soysal Y,Oztekin S,Eren OM.Mierowave drying of parsley:Modelling,Kinetics,and Energy Aspects[J].Biosystems Engineering,2006,93(4):403-413.

[24]刘小丹,张淑娟,贺虎兰,等.红枣微波-热风联合干燥特性及对其品质的影响[J].农业工程学报,2012,28(24):280-286.

[25]杨艳杰,秦明利.红枣干制过程中VC含量测定分析[J].安徽农业科学,2008,36(15):6516-6599.

[26]李焕荣,徐晓伟,许淼.干制方式对红枣部分营养成分和香气成分的影响[J].食品科学,2008,29(10):330-332.

[27]句荣华,陈永志.我国2010年速冻食品机械发展战略[J].包装与食品机械,1996(6):18-20.

[28]曹有福,李树君,赵凤敏,等.红枣冻干工艺参数的优化[J].农产品加工·学刊,2009,10:64-67.

[29]孙曙光,张新明,商显德,等.真空冷冻干燥技术在金丝小枣冻干纯粉生产中的应用[J].山东食品发酵,2012(1):38-40.

[30]狄建兵,王愈,张培宜,等.不同干方法对红枣品质的影响[J].农产品加工·学刊,2012,1:70-72.

[31]刘伟涛,李汴生,俞裕明,等.太阳能干燥设备在食品原料干燥中的应用[J].食品工业科技,2008,29(10):203-206.

[32]过利敏,张谦,邹淑萍,等.新疆红枣的太阳能干燥工艺研究初探[J].新疆农业科学,2011,48(3):458-462.

[33]高林朝,康艳,郝庆英,等.太阳墙集热器干燥红枣的实验研究[J].河南农业大学学报,2006,40(6):657-660.

[34]刘嫣红,唐炬明,毛志怀,等.射频-热风与热风处理保鲜白面包的比较[J].农业工程学报,2009,25(9):323-328.

[35]张丽.红枣的射频热风联合干制技术的研究[D].杨凌：西北农林科技大学学报,2010,26:28-41.

[36]Saxena Alok,Maity Tanushree,Raju PS,etal.Degradation Kinetics of Color and Total Carotenoids in Jackfruit(Artocarpus heterophyllus)Bulb Slices during Hot Air Drying[J].Food Bioprocess Technology,2012,5:672-679.

[37]江宁,刘春泉,李大婧,等.果蔬微波干燥技术研究进展[J].江苏农业科学,2008(1):216-219.

[38]Pamidighantam Prabhakara Rao,Allani Nagender,Lingamallu Jaganmohan Rao,etal.Studies on the effects of microwave drying and cabinet tray drying on the chemical composition of volatile oils of garlic powders[J].European Food Research and Technology,2007,224:791-795.

[39]Wang Juan,Li Yuanzhi,Chen Renren,etal.Comparison of volatiles of banana Powder dehydrated by vaeuun belt drying,freeze-drying and air-drying[J].Food Chemistry,2007(50):1-15.

[40]张宝善,陈锦屏,李强.干制方式对红枣VC、还原糖和总酸变化的影响[J].西北农林科技大学学报,2004,32(11):117-121.

[41]Lee SeungHong,Jeon YouJin.Effects of far Infrared radiation drying on antioxidant and anticoagulant activities of Ecklonia cava extracts[J].Journal of the Korean Society for Applied Biological Chemistry,2010,5(2):175-183.

[42]Fudholi A,Otman MY,Ruslan MH,etal.Techno-economic analysis of solar drying system for seaweed in Malaysia[J].Recent Researches in Energy,Environment and Landscape Architecture,2011(7):89-95.