干燥风温对红枣质构特性的影响规律研究

杨乔楠 ，弋晓康 ，李 洁 ，胡 灿 ，刘恩帅 ，李光辉 ，谭进涛

（1.塔里木大学 机械电气化工程学院，新疆阿拉尔 843300，2.塔里木大学 现代农业工程重点实验室，新疆阿拉尔 843300）

0 引言

目前中国红枣产量占据全球红枣产量的90%以上［1-2］。新疆是我国红枣产业的重要基地，在新疆进行栽培已经有1300多年的历史，新疆地区具有丰富的光热资源，且昼夜温差较大，气候干燥，降水稀少光照充足对红枣生长有巨大的促进作用［3-4］。近年来，随着人民生活水平的不断提高，不仅仅对红枣的保健功能和营养价值有着较高的要求，同时对红枣的口感也有着很高的要求。

常规的干燥方式有热风干燥、自然晾晒与微波干燥，但自然晾晒周期较长。李帆［5］等通过采用不同的干燥方式对红枣进行加工，来检测红枣中色素活性成分含量及不同干燥方式对抗氧化活性的影响。得出真空冷冻干燥提取的红枣色素活性成分损失最少，且干燥温度对色素的影响较大。万江静［6］研究了不同红枣片厚度和干燥温度条件下红枣片干燥特性和品质变化。结果表明，厚度越小，干燥温度越高，干燥速率越快。目前国内外基于红枣干燥温度及口感方面关系研究较少，因而本文对新疆地区的红枣干燥进行研究，对红枣的进一步加工具有理论指导意义。红枣的热风干燥加工方法是目前最广泛的使用方法之一。对采用热风干燥技术的研究有很多，弋晓康等在不同的风温风速等方面进行研究发现以上的影响因素对红枣干燥的速率和品质都有显著的影响［7-10］。香气在红枣干燥过程中也是一种区分品质的标准，不同的干燥温度对香气的影响也存在着差异［11-12］。干燥过程中不同的温度和升温方法都影响着红枣的品质［13-15］。

在以往的研究中，人们大多数是对干燥后的产品进行物理检测，内部检测较少，本文采用了不同的干燥工艺对新疆红枣进行干燥，分析红枣在不同的干燥温度下黏附性、弹性、胶黏性和咀嚼型的变化规律，选择出对物理特性影响最小的干燥温度，研究出在特定温度下红枣的物理特性与含水率的关系，为红枣品质的在线快速检测提供理论基础。

1 试验材料和方法

1.1 试验材料及设备

1.1.1 试验材料

新疆阿拉尔市塔里木大学周边第8农场选取枣龄为9年以上的新鲜骏枣作为试验对象，2018年9月份采摘。选取新鲜的大小均匀，色泽大体一致的果实500颗，含水率为65%±1%将样品表面用酒精擦拭干净后，用自封袋包装后放入5 ℃的冰箱中贮藏。

1.1.2 仪器设备

试验设备主要有BG-Ⅱ型薄层干燥试验台（上海博讯仪器有限公司）；BC/BD-102HT型卧式冷藏冷冻转换柜（海尔集团有限公司）；先行者CP系列电子天平（奥豪斯仪器有限公司），量程为 0～3 200 g，精度为 0.001 g；TMS-PRO 型高精度专业食品物性分析仪（北京盈盛恒泰科技有限公司）；质构仪可以准确的检测出红枣样品随着时间的变化硬度、脆性、弹性、回弹力等的物理特性的变化。

1.2 试验方法及评测指标

1.2.1 试验方法

将冰箱中保存的红枣样品取出，待其温度达到室温（室温为20 ℃）。把红枣均分为三等份，分别在红枣被干燥的一面上用记号笔进行标记，将他们分别在不同的温度下（65 ℃、60 ℃、55 ℃），进行干燥试验。将从干燥箱中取出的红枣冷却至室温（20 ℃），利用称重法来计算红枣的初始含水率，红枣的原始水分在65%±2%，目标水分为25%，每两小时取出一组试验样品，当红枣的湿基含水率低于25%停止试验。

1.2.2 含水率的测定

含水率的计算按照GB/T5009.3—2003规定进行执行。红枣热风干燥过程中含水率用干基含水率进行表示。以时间h作为横坐标，含水率（%）为纵坐标绘制干燥曲线，在任意干燥时刻t红枣的干基含水率为Mt，计算式如下：

式中 Gt—— 红枣任意干燥时间的总质量，g；

G0——初始重量，g；

M0——初始干基含水率，%。

1.2.3 色差的检测

采用HP-C200型手持式色差仪，测定红枣干燥前后的色泽变化，结果以明亮度L*、蓝黄值b*、绿红值 a*、色差 ΔE 表示，在 L*、a*、b*表色系中色差ΔE表示新鲜红枣与干燥后红枣色泽变化差异的程度，红枣热风干燥后的色差ΔE如下式：

式中 L*——在红枣干燥到最终时刻的明亮度；

1.2.4 质构特性

选取TMS-PRO型高精度专业食品物性分析仪（质构仪）对经过热风干燥的红枣进行质地剖面分析（TPA）试验，采用P/5柱形探头，测试速度为40 mm/min，应变量为10%，触发力为0.2 N，两次压缩间隔时间为5.0 s，每组样品检测10次。参照孔江龙、MISKOVSKY等的特质参数，测定的参数选定为：黏附性、弹性、胶黏性、咀嚼性。研究出对红枣口感影响最小的干燥温度。测量前将从干燥箱中取出的红枣冷却至室温（20 ℃），通过对以上参数的研究得出红枣物理特性变化和其干燥温度的关系。

2 结果与分析

2.1 干燥温度对红枣含水率的影响

为探究红枣的干燥动力学影响因素，在不同温度下对红枣进行干燥。干燥温度为55 ℃、60 ℃、65 ℃，初始质量为500 g。图1为红枣在不同的干燥温度下随着时间的变化，含水率的变化过程。图1表明，随着干燥温度的增加，其红枣的干燥时间在逐渐减小。

图1 不同干燥温度下红枣含水率的变化曲线Fig.1 Change curve of moisture content of jujube at different drying temperatures

2.2 干燥温度对黏附特性的影响

为了体现出红枣干燥过程中不同的温度对黏附性、弹性、胶黏性和咀嚼性这4个物理特性的的变化影响，根据试验结果得出了55 ℃、60 ℃、65 ℃时3个风温下红枣干燥的物理特性的变化曲线。图2为红枣在不同的干燥温度下随着含水率的降低黏附性的变化曲线。

图2 干燥温度对黏附特性的影响Fig.2 Effect of drying temperature on adhesion characteristics

从图2中可以看出，随着红枣的干燥时间变长或者含水率的降低红枣干燥温度在55 ℃时黏附性的变化先呈现波动上涨的趋势，当湿基含水率达到40%时达到极值后急速下降；当干燥温度为60℃时，黏附性整体呈现上涨趋势，波动幅度较小，当湿基含水率达到35%时黏附性达到极值，后呈现急速下降趋势；当干燥温度为65 ℃时，湿基含水率在65%～55%内呈现上涨趋势，在55%～50%呈时下降趋势后一路上涨，当湿基含水率为35%时达到极值后急速降低。由于黏附性是为了克服果肉与牙齿之间的吸引力，所以干燥后的黏附性越小越好。

2.3 干燥温度对弹性的影响

弹性是指人牙齿碾磨果肉的力度，它反映了果肉的组织结构状况和细胞分子间结合力的大小。图3为不同干燥温度和含水率与弹性的关系。从图中可以看出，随着干燥时间的增长和含水率的降低，红枣的弹性在不同的温度下的变化趋势各不相同，出现这种情况是因为不同的干燥温度对红枣的弹性影响很大。红枣干燥温度的高或低都会引起弹性的波动震荡。干燥温度在60 ℃时，当湿基含水率在65%～45%之间呈单调递减规律，在45%～35%之间呈上升趋势后有小幅度回落。当干燥温度为55 ℃时，当含水率在65%～50%时，弹性为单调递减，当湿基含水率在50%～40%时湿基含水率又略微上升后下降。当干燥温度为65 ℃是，弹性的波动范围最大湿基含水率在50%时达到最低点后又急速上升，当含水率在35%时达到峰值后急速降低。在干燥的后期，弹性越大，红枣的口感越好。

图3 不同干燥温度下弹性的变化曲线Fig.3 Change curve of elasticity at different drying temperatures

2.4 干燥温度对胶黏性的影响

胶黏性是指枣果实在测定的过程中对于探头的黏附程度，反映枣果肉细胞间结合力大小。图4为不同干燥温度和含水率与胶黏性的关系。从图4中可以看出当干燥温度为60 ℃时，胶黏性呈单调递减，随着湿基含水率的降低，胶黏性也随之降低。当干燥温度为65 ℃时，当含水率在65%～45%之间时胶黏性单调递减后在含水率为40%时小幅度上涨后降低。当干燥温度为55 ℃时，随着湿基含水率的降低胶黏性在波动中不断下降，当含水率在35%～30%时又小幅度上涨。对于质构特性而言，果肉细胞间结合力的大小，所以胶黏性的数值越大越好。

图4 不同干燥温度下胶黏性的变化曲线Fig.4 Change curve of adhesive viscosity at different drying temperatures

2.5 干燥温度对咀嚼性的影响

咀嚼性是指牙齿咀嚼果肉成稳定状态时所需要的能量，枣果实在咀嚼过程中的持续抵抗性。图5为不同干燥温度和含水率与咀嚼型的关系。

图5 不同干燥温度下咀嚼性的变化曲线Fig.5 Change curve of chewiness at different drying temperatures

从图5中我们可以看出，随着含水率的降低，不同干燥温度下红枣的咀嚼型的变化规律各不相同，当干燥温度为60 ℃时，湿基含水率在65%～45%之间为单调递减。当含水率低于45%时为单调递增，当含水率为45%时为最小值。当干燥温度为65 ℃时，含水率在65%～50%时为单调递减，当含水率达到50%时为最小值，后又微速增长，当含水率达到35%后又开始下降。当干燥温度为55 ℃时，红枣的咀嚼型变化幅度较大，当含水率在65%～60%时为急速降低后微量增长，当含水率在55%～45%之间时，咀嚼型单调递减，当含水率在45%～30%时，咀嚼性又开始缓慢增长。所以咀嚼性越大，红枣在咀嚼的过程中越清脆。

由图2至图5中可以看出，根据对质构特性中的黏附性、咀嚼性、弹性和胶黏性的研究可以看出，黏附性越小，咀嚼性、弹性和胶黏性越大，红枣的口感越佳。

2.6 红枣干燥温度和色泽的关系分析

为了体现出红枣干燥过程中不同温度对红枣色差的影响，根据试验得到的颜色值a、b和L计算得到色差ΔE，根据计算结果得出在55 ℃，60 ℃和65 ℃三个不同风温下色差ΔE的关系变化曲线，如图6所示。试验表明，随着干燥温度的升高，当红枣干燥温度为65 ℃色差幅度波动很大且色差的最终数值偏大，说明在65 ℃下对红枣进行烘干温度偏高导致红枣产生褐变，对红枣的外观和口感影响较大。

图6 不同干燥温度下色差的变化曲线Fig.6 Change curve of color at different drying temperatures

当红枣在60 ℃以及55 ℃的温度下烘干其色差的变化趋势大体相同，但是在55 ℃的温度下干燥色差的数值略微偏小，所以干燥温度为55 ℃下干燥对红枣的色泽影响较低。由图6可知，色差值小好，红枣在干燥过程中，含水率达到25%时，60 ℃时色差最小，红枣的色泽效果更佳，更符合消费者心理，感官品质最佳。

3 结语

（1）当红枣的干燥温度为60 ℃时，红枣的咀嚼型、弹性、胶粘性、粘附性达到最佳效果，在60 ℃下干燥的红枣口感最佳。

（2）60 ℃下干燥的红枣色差最小该干燥温度下对红枣物理特性的影响最小。

（3）综合考虑后，该试验的最佳干燥温度为60 ℃。