我国柿子加工产业的现状与对策

刘 滔,朱 维,李春美,2,*

(1.华中农业大学食品科技学院,湖北武汉 430070 2.华中农业大学教育部环境食品学重点实验室,湖北武汉 430070)

我国柿子加工产业的现状与对策

刘 滔1,朱 维1,李春美1,2,*

(1.华中农业大学食品科技学院,湖北武汉 430070 2.华中农业大学教育部环境食品学重点实验室,湖北武汉 430070)

本文总结了目前国内外在柿子保鲜,脱涩方面的研究进展,分析了传统柿子加工产品:柿饼、柿子酒、柿子醋,柿子酱的研究概况及存在的问题。针对柿子加工的难题,提出柿子产品应向便携化、健康化、多元化方向发展;指出柿饼、柿果全粉、柿子酱、发酵柿子汁、柿单宁功能产品的开发以及生产技术革新是解决柿子深加工产业难题的关键。本文对我国柿子加工的现状和存在的问题进行了分析,并对未来的发展方向进行了思考,以期为将我国柿子资源优势转化为经济优势提供参考。

柿深加工,加工现状,加工难题,产业思路,加工对策

柿(Diospyros kaki)原产于我国,是我国重要的特色水果之一。我国柿品种繁多,据全国柿资源调查统计,我国柿品种有1058种,其中有很多是我国的特有品种[1]。通常将柿分为甜柿和涩柿两大类;按柿果色泽又可分为红柿、青柿、黄柿、朱柿、白柿和乌柿;而以果实形状不同,则可分为圆柿、方柿、长柿、葫芦柿及牛心柿等。在我国较为著名的有陕西径阳、三原一带盛产的鸡心黄柿,陕西富平的尖柿,浙江杭州古荡一带的方柿,华北地区大磨盘柿,河北、山东一带出产的莲花柿以及荷泽的镜面柿[2]。

我国柿种植广泛,除了北部黑龙江、吉林、内蒙古和新疆等寒冷的地区外,大部分省区都有种植。广西、河北、河南、陕西为柿四大主产区,产量约占全国半数。我国柿年产量居世界之首(见图1),据FAO统计,2013年全世界柿种植总面积819167公顷,总产量约4637357吨,其中中国占栽培面积的90%(740100公顷),占总产量的78%(3618823吨),韩国、日本、巴西分别占总量的7.59%,4.63%和3.73%[3]。

图1 2004～2013年我国与全球柿子生产及种植面积变化[3]Fig.1 Changes of persimmon production and area harvested in China and World during 2004～2013[3]

柿果实营养丰富,被誉为“果中圣品”。在成熟新鲜果实中,每100 g果肉中含有0.16 mg维生素A、16 mg维生素C、9 mg钙、20 mg磷以及0.2 mg铁,其中胡萝卜素占据维生素A的大部分含量[4]。柿子富含果胶,它是一种水溶性的膳食纤维,可以纠正便秘,调节肠道菌群组成,具有良好的润肠通便作用。更为独特的是,国内外的研究证实,柿果维生素C含量是苹果的10多倍,食用柿果比食用苹果对心脏更为有益。另外,柿果多酚类物质是优良的抗氧化剂,可有效防止动脉粥样硬化、预防心脑血管等疾病。越来越多的研究表明柿果的特征成分柿单宁具有抗氧化、降血脂、预防动脉粥样硬化、解蛇毒等多种重要的保健功能。柿果除了作为水果直接食用之外,还具有重要的药用价值。著名医学家陶弘景在《名医别录》里面提到:“柿果性味甘涩,微寒,无毒。有清热润肺化痰止咳之功效,主治咳嗽、热渴、吐血和口疮”。明朝医学家李时珍在《本草纲目》中说到,“柿乃脾肺血分之果也,其味甘而气甲,性涩而能收,故有健脾、涩肠、治嗽、止血之功”[5]。

我国柿子资源优势明显,且呈逐年递增的趋势。而作为柿生产超级大国,现有的加工技术不能把优越的柿资源优势转变成巨大的经济优势。在国外,柿解酒饮料、柿子粉、柿子香皂、柿子单宁沐浴液等产品,受到越来越多的关注。而在我国,现有柿果果品加工程度低,品种单一(仅有传统工艺制作的柿饼)。本文对我国柿子加工的现状和存在的问题进行了分析,并对未来的发展方向进行了思考,以期为我国柿子产业化提供参考。

1 柿保鲜

柿果保鲜主要控制措施有低温保鲜,低温气调保鲜技术以及采用化学药剂处理保鲜等方法[6]。

1.1 低温保鲜

低温保鲜一般将柿果在(0±1) ℃冷藏保存。柿果冷藏前必须进行预冷处理,先使果温由常温降到5 ℃,再逐渐降至0 ℃。针对柿果冷藏中易发生褐变、黑斑病,冷藏后易出现冷害症状(果皮灰暗、水浸状、不能正常成熟),可在冷藏前对柿果真空渗透2000 mg/kg的二苯胺或2500 mg/kg的乙氧基喹后配合薄膜包装0 ℃冷藏;或用30或40 g/m3的溴甲烷熏蒸2 h或贮前47 ℃热处理3 h[7]。一般将冷藏技术与其他措施如PE包装相结合,柿果贮藏期约为3个月。此外,将柿果置于-20 ℃的冷库处理24～48 h进行速冻贮藏,待其果肉充分冻结后,放进-10 ℃的冷库中可贮藏1年。冻藏虽然能最大限度保持柿果营养风味,但解冻后果实组织损坏坍塌,汁液流出,商品价值大大降低,且不便鲜食。

1.2 低温气调贮藏

低温气调贮藏也是柿果保鲜的重要手段。气调贮藏分可控气体条件贮藏(CA)和自发气调贮藏(MAP)两种。对于CA贮藏,尽管不同品种柿果对O2和CO2的具体浓度要求有些差异,但一般认为O2浓度为3%～5%,CO2浓度为6%～8%,可使柿果保硬、保脆、防褐变达3～4个月[7]。采用MAP贮藏时,一般采用厚度为0.06～0.08 mm的PVC或PE袋,贮藏前向袋(帐)内以50～100 g/kg果实的比例装入消石灰,并定期测定其内环境气体浓度,配合0 ℃冷藏,125 d后商品率仍很高[8]。

1.3 化学药剂处理保鲜

目前国内外柿果保鲜中最常使用的化学保鲜剂包括:生理活性调节剂、乙烯吸收及抑制剂、脱氧剂及其他相关保鲜剂。

生理活性调节剂GA(赤霉素)及BA(6-苄基腺嘌呤)采后处理柿果,可延缓后熟软化、抑制ABA(脱落酸)的积累。适宜浓度的GA(0.1～0.3 g/L)处理,可延缓磨盘柿常温贮藏下硬度的降低。

1-MCP(1-甲基环丙烯)可阻止乙烯和受体的结合,减少内源乙烯的产生从而达到延迟衰老的目的,常用于水果的保鲜[9]。采用适宜浓度的1-MCP(600 nL/L)处理柿果,与不经过处理相比,可使得脱涩后柿果的贮藏时间延长1倍,且不影响柿果品质。

采用乙烯吸收剂(硅藻土、海泡石、氧化铝、硅胶、KMnO4)结合GA3浸果,可大大降低PE袋中柿果的完熟率及腐烂率,采用乙烯吸收剂结合自发式气调贮藏,可在25 ℃下延缓柿果实软化。此外,采用CaCl2渗透处理不仅可降低柿乙烯释放和呼吸强度,抑制果实软化,还可保持果实硬度,减少烂果率。

虽然采用几种方法复合使用能使柿果保硬、保脆、防褐变达3～4个月[10],但是关于柿果保鲜目前还只是停留在研究阶段,还没有规模性生产应用。其可能存在以下几方面原因:其一,尽管在最适宜的条件下柿果的贮藏期可达到3～4个月,然而,目前的方法也存在着保鲜后柿果在销售过程依然存在软化速度快、褐变速度极快,果皮皱缩、商品期短,商品价值降低等突出问题。其二,柿果富含多酚,在贮藏过程中极易发生褐变、黑斑病等,冷藏易出现冷害症状,冻藏后果实组织损坏坍塌,汁液流出,商品价值大大降低,不便鲜食,因此目前的保鲜技术还没有成熟到规模生产应用。其三,复合保鲜对柿果果品要求高,且与普通柿子相比其出售价格相对高出很多,如广西恭城脆柿,其市场接受度低,生产规模难以形成。

2 柿脱涩

涩柿采收后一般要经过脱涩处理才能鲜食。目前所采用的商品化的脱涩方法主要有温水脱涩、CO2脱涩、酒精脱涩、乙烯利脱涩四种方法。

温水脱涩即将柿果放在水温为35～40 ℃的恒温箱中保持16～18 h,即能脱涩。温水脱涩的果实肉质较脆硬,但是此法脱涩所得果品品质不高,柿子果皮容易胀裂,颜色变暗,柿果营养损失和风味变淡。

高浓度二氧化碳处理柿果,也是柿果常见的脱涩方法,一般采用50%～90%的CO2处理柿果,2～3 d即可脱涩。CO2脱涩的突出优点是不但能脱涩还能保脆,脱涩后果实脆而不软。此法的主要缺点是CO2浓度不好控制,若CO2浓度过高,柿果果肉容易发生褐变[11]。

采用酒精喷洒、浸泡等方式处理,然后密封保温,也可达到脱涩的目的。但酒精脱涩时间长,一般需要9 d左右。金光等人在室温条件下采用30%～40%乙醇处理柿果,可在4 d内完成脱涩[12]。但是脱涩完全后,柿子变软,且酒精用量过多或者浓度过大时,易使果皮表面发生皱缩。

乙烯利脱涩处理跟酒精脱涩方法相近,目前采用的方法也是喷洒和浸泡。采用乙烯利溶液喷洒或浸泡柿果脱涩所需时间与柿子品种、乙烯利浓度,处理时间和外界温度均有关系。此种脱涩方法较简单,脱涩后风味较好,适合大规模生产,但脱涩后的果实稍软,不便于运输。

3 柿子的加工

3.1 柿饼加工

据统计,我们每年的柿产量排在世界第一位,但是国际贸易金额不到全球贸易总额的3%[13]。目前我国柿加工利用比例不足10%、产品品种单一、技术含量低。在这仅有的小部分加工产品中,主要是以柿饼加工为主,青州柿饼、富平柿饼和恭城月柿是国内柿饼的三大品牌,年产量分别为3000吨、500吨和3500吨左右[14]。总体而言,我国柿加工还停留在传统加工工艺阶段。

传统的柿饼加工多采用自然干制法。自然干制法柿饼基本靠露天晒和风吹。自然干制法需要长达数月的时间来完成干燥,长时间暴露于空气中容易受到微生物的污染。近年来,人们对人工干制工艺进行了较多的研究。人工干制法主要是将柿子自然晾晒工艺改为人工烘制,通过控制温度进行烘烤,能明显缩短所需时间,同时操作环境较为干净,具有时间短、健康卫生等优点。张海生等[15]人在柿饼制作工艺的研究中发现,烘干工艺分为三步(第一步:35～40 ℃,时间24 h;第二步:55～60 ℃,烘干时间12 h;第三步:40～45 ℃,烘制时间6 h)能够在节省煤炭等燃料的情况下制作出优良的柿饼。他们认为控制成品的水分含量在40%左右较为适宜。水分偏高,糖分能溶于柿中过剩的水分中,难以形成柿霜。水分太低则会导致硬度大,柿霜少,柿饼品质低劣。尽管人工干制工艺在一定程度上对传统自然干燥工艺进行了改进,但由于柿饼加工工艺中部分工序实现机械化难度较大,如揉捏工序仍为手工作业,费时费工且不卫生,因此限制了柿饼工业化生产的发展。

目前许多柿饼加工企业仍多沿用传统的加工方法,由各家各户分散加工,生产的标准化、机械化和规模化程度均较低。由于柿子糖含量偏高,加上生产条件粗放,柿饼在加工过程中极易受到微生物的污染(主要是霉菌),产品卫生指标较差。其次,由于柿饼大多由各家各户分散加工,同一批次产品质量,感官品质都难以保证一致。

3.2 柿子酒和柿子醋

3.2.1 柿子酒 柿子果酒的酿造方式包括传统的蒸馏法和泡制法以及发酵法。发酵柿子果酒具有良好的营养和保健功能,具有一定的市场优势和发展潜力,液态发酵法和固态发酵法是目前研究得最多的两种发酵方法。赵文红等以柿浆为原材料,经过酶处理后将糖度和酸度分别控制在22 °Brix和pH4.0,加入酵母液在28 ℃发酵5 d后用0.01%亚硫酸氢钠除菌,经过滤、陈酿、杀菌和包装后制得色泽和风味良好的柿子酒[16]。陕西科技大学以柿干为原料,将其打浆后调解糖度,采用果酒酵母,混匀后经过前发酵、后发酵、调制与陈酿,最终得到成品酒[17]。刘后伟等人将柿子与葡萄、红肉火龙果、桑葚等混合发酵,制得陈酿复合型柿子果酒或勾兑复合型柿子果酒,其他水果为柿子果酒赋予了新的色泽、风味,弥补了单一柿子果酒味淡色黄的缺点[18]。天津科技大学及天津樱桃谷农业科技发展有限公司采用液态发酵与固态发酵相结合方式酿造柿子白兰地,不仅提高了营养物质的利用率,而且成品酒中芳香物质的含量与种类明显提高[19]。

3.2.2 柿子醋 与柿子果酒类似,目前柿果醋的加工主要以柿浆为原料,采用酿酒酵母和醋酸菌分别进行发酵。除民间作坊式的传统发酵工艺外,柿子醋的发酵主要采用液态发酵工艺和固态发酵工艺。民间自制柿果醋,不仅发酵时间长,色味不佳,而且无法规模化生产。液态发酵是将柿汁加糖调整糖度进行液态发酵后,再过滤,经离心、后熟制得成品醋。液态发酵法生产的柿子醋色泽淡黄,酸度可达3.5%以上;但是风味不足,设备投资大,操作条件高,不适合中小企业生产。固态发酵是将柿子与蒸煮后的大米、小米、玉米、麸皮等原料进行固态酒精、醋酸发酵,其特点是发酵时间长,柿果醋无浑浊和沉淀,风味好。但是产品的风味稳定性和外观稳定性不佳。也有学者将液态发酵和固态发酵结合使用,制取柿果醋。此外,朱建丽等以新鲜的柿子为主要原料,辅以当归、白芍、茯苓、川芎、肉桂益母草、丹参等中药材,制备了具有一系列保健功能的柿子醋[20-22]。

虽然国内对柿子果酒果醋的加工有很多研究报道,但大多处于研究试制阶段、投产的并不多。究其原因主要有以下几点:一是酿造的果酒,果醋质量不高。一方面,我国酿制的柿子果酒和果醋大都采用单一菌种发酵,产品缺少香气,口感很差,多菌种发酵可明显改善产品品质。田璐等采用氧化葡萄糖酸杆菌、植物乳杆菌、明串珠菌通过多种菌种组合发酵改善了果醋的品质和口感,然而菌种发酵中易发生性能衰退和自然变异[23]。刘晓艳等采用果酒酵母和安琪酵母混合发酵,研究发现柿酒风味得到了明显改善,但其混合的菌种数过少[24]。另一方面,柿子中富含的单宁类物质可能会抑制菌种的生长,越来越多的研究致力于柿酒、柿醋专门菌种的筛选和培育。郑皓等筛选出能满足柿子果醋一般酿造要求的酵母菌,但其是否有酵产香性能仍有待确认;而筛选出的野生醋酸菌产酸性能较低而不利于果醋生产[25]。崔铁忠筛选出2株符合果酒酿酒要求且可产生良好香气的酵母酒,并结合酿酒酵母混菌发酵制出了香气浓郁,适用生产的柿酒,但还处在研究阶段[26]。二是柿子酒和柿子醋品质特性较差,由于柿子中缺少葡萄、苹果等果实中所含的丰富的有机酸,因此制得的产品缺乏典型的果香,无法与目前市场上已有的葡萄酒和苹果醋等产品竞争;第三,由于柿子含有大量的单宁,因此采用常规方法获得的发酵酒往往带有强烈的涩味,而且酒液过于浑浊且产酒率低,因而目前还没有形成大规模生产。综合考虑生产成本、国人饮食习惯等一系列因素,个人认为柿子酒、柿子醋的竞争优势不明显。

3.3 柿粉

目前国内外对柿干燥方法的研究相对较少,一般采用日晒、热风或冷冻干燥的方法。但日晒和热风干燥时间长,干燥后颜色变化大,营养和功能成分损失严重,产品水分含量偏高,质量差,加工、应用性能均不佳。翟文俊等[27]研究真空冷冻干燥对柿品质及其玻璃化温度的影响,并对其营养品质进行了分析,结果表明冻干能较好的保持柿的营养品质。目前国内较大的柿加工企业恭城汇坤农品有限公司将柿汁进行酶解、过滤、灭酶、浓缩,最后经真空冷冻干燥得到柿子粉。但酶解后过滤除去了大量的固形物,大大降低了柿果的利用率。且冷冻干燥能耗大,成本高,限制了其在食品工业上的应用。目前国内外在柿的干燥方面,相关研究主要集中于干燥前的护色处理,采用的方法主要以热风、红外线及晒干为主。

喷雾干燥干燥速度快,物料受热时间短、效率高、料温低,果蔬的营养与风味能很好地保留,而且产品颗粒度小且均匀,有很好的分散性和速溶性,因此,目前市场上的果蔬粉多由喷雾干燥制得。柿果多酚含量高,酶解易褐变;且与其它水果相比,小分子糖,有机酸,果胶含量高,果浆粘度大,喷雾干燥时易粘壁,常规的喷雾干燥条件无法得到粉末。针对目前柿果喷雾干燥粘壁的技术难题,本研究室以我国产量较大的恭城月柿(涩柿)为原料,通过选择合适的干燥助剂及干燥工艺条件,建立了一套柿全果低温喷雾干燥新工艺,在加入占总固形物含量的15%以下的复配助剂时,即可获得溶解度好、吸湿性低、无涩味的柿果全粉,柿果总固形物利用率可达95%以上。这为提高柿的加工利用率,解决柿不耐贮藏的难题,拓宽柿的应用范围,丰富柿产品种类提供了技术支撑[28]。

3.4 柿单宁粉

富含单宁是柿子有别于其它果品的显著特征,越来越多的研究表明柿单宁也是其主要的功效成分,具有显著的抗氧化、降血脂、预防心脑血管疾病、解蛇毒等活性(见表1),是柿子功能化高值利用的物质基础。

表1 柿单宁生理药理活性

因此,针对柿子特征成分单宁制备柿单宁粉有较多的报道。早期柿单宁的提取一般以鲜青柿子为原料,经过榨汁后取汁液进行发酵,过滤得发酵液,干燥即得柿单宁提取液。但采用此法制备时间长,单宁含量低,杂质多。现有的柿单宁提取一般采用含水甲醇或乙醇或丙酮为提取剂,提取物经回收溶剂后干燥得柿单宁粗提物。值得指出的是,柿果小分子量多酚类化合物含量极少,而柿单宁主要为分子量大的聚合物,且在柿果内可能与果胶、纤维素等成分结合,因此采用乙酸乙酯、乙醇或甲醇水溶液作为提取剂提取柿子单宁时往往只能得到小分子多酚类化合物,无法将高分子量单宁或结合态单宁提取出来,因而提取率极低。如国内费学谦等人在柿子酚类物质的分离中采用氯仿和乙酸乙酯萃取的方式来获得单宁粗品,这种方法往往只能够得到部分小分子单宁,且提取时水相和有机相之间乳化严重,分离效果不理想,而采用70%丙酮提取虽然能得到一定量的高分子化合物,但由于柿单宁可能与其它成分结合,因此提取率也不高[60]。此外桂林得坤生物科技股份有限公司采用超高压、超声波处理柿果后再经酶解、微滤、超滤、乙酸乙酯萃取、干燥得到柿单宁粉[61],但此法工艺复杂、成本太高,且只能提取小分子酚类化合物,提取率低,难以推广应用。

针对柿单宁的结构特点及在柿果中的存在形式,结合清洁生产的需要,本实验室采用酸化无水乙醇(含1%盐酸)为提取剂,结合超声辅助提取技术建立了柿单宁低温提取工艺,单宁提取率达92%以上。考虑到柿单宁粗提液中含有大量的还原糖、果胶等杂质,提取剂浓缩后呈粘稠状极难干燥,同时提取时加入的盐酸也给浓缩液带来了不良气味,进一步建立了大孔吸附树脂除去提取液中的还原糖、果胶、部分有机酸和盐酸等非酚性杂质的方法,还实现低分子量酚类和高分子量单宁的有效分离和富集(纯度达85%以上)。本方法具有简单、清洁、高效、得率高等优点,可大大节省时间和设备投入,适于工业化推广和应用[62-63]。

3.5 柿子果酱及其它

柿子果酱的生产工艺一般含选果、脱涩、打浆、加糖浆和护色剂、精磨、浓缩和罐装、杀菌、冷却等步骤。由于柿子单宁含量丰富,在打浆、精磨、杀菌时易褐变,同时杀菌温度过高还会导致返涩。尽管近年有较多的专利涉及柿子果酱的研制,但大多是所用甜味剂、配料及护色剂有所不同[64-66],对柿子果酱生产过程中关键性的技术难点尚无有效的解决方法。除柿子果酱外,还有少许柿子发酵饮料、柿子果脯、果丹皮及果糕的报道。

柿子类胡萝卜素含量丰富,可赋予果酱良好的颜色,丰富的VC、多酚类化合物赋予其良好的营养和保健功能,果胶类物质含量多,利于果酱的加工,将柿子开发成低糖果酱,市场前景可期。

4 总结与展望

4.1 开展以柿单宁为主要内容的课题研究。一方面,以柿果或落果、柿皮等副产物为原料提取柿单宁,开发以柿单宁为主要成分的精细化工产品,如日本的柿单宁口含片、口香糖、润肤乳、沐浴液、香皂等;另一方面,推进柿单宁与食品大分子之间的互作机制研究,为解决褐变、返涩、返浊等加工过程中的技术难点提供理论指导。

4.2 加快建立不同品种柿子理化成分与加工适应性数据库。我国柿子品种繁多,不同品种柿子加工适应性差异显著,进行我国主要柿产区及主要柿品种加工适应性数据的采集,对指导柿子加工意义重大。

4.3 着重开发以下几类产品:柿饼,通过革新传统工艺,加快柿饼的工业化进程,提高柿饼的品质。柿果全粉,将柿果全粉直接作为食品配料,添加到乳制品、饼干、面包等食品中,开发柿子功能食品。开发低糖柿子果酱及发酵型浑浊柿全果汁。

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Present situation and countermeasures of persimmon processing industry in China

LIU Tao1,ZHU Wei1,LI Chun-mei1,2,*

(1.College of Food Science and Technology,Huazhong Agricultural University,Wuhan 430070,China; 2.Key Laboratory of Environment Correlative Food Science(Huazhong Agricultural University), Ministry of Education Wuhan,Wuhan 430070,China)

This paper summarized the currently research progresses of persimmon preservation and deastringency,and analyzed the situation and problems of the traditional persimmon processing product including dried persimmon,persimmon wine,persimmon vinegar and persimmon jam at home and abroad. The processing trendency of the persimmon products should to be portabe,healthy and diversified in the future. In order to solve the problem of persimmon processing,the development and technological innovation of dired persimmon,whole persimmon powder,persimmon jam,fermented persimmon juice,functional persimmon tannin products might be very important. This paper generalized the advance and problems of Chinese persimmon processing industry,and put forward some thoughts on the future development of persimmon processing,which might be helpful for the transformation of Chinese persimmon resource advantage into economic advantage.

persimmon deep processing;current situation;processing problem;industry thoughts;processing strategy

2016-06-30

刘滔(1991-),男，硕士研究生，研究方向：食品科学，E-mail:

*通讯作者:李春美(1973-),女,教授,研究方向:植物多酚化学,E-mail:lichmyl@126.com。

公益性行业(农业)科研专项项目(201203047)。

TS255

A

1002-0306(2016)24-0000-00

10.13386/j.issn1002-0306.2016.24.000