代文婷，吉建邦，康效寧，馬金爽，代佳慧，王世萍

1. 海南省農業(yè)科學院農產品加工設計研究所（?？?570100）；2. 海口市檳榔加工研究重點實驗室（?？?570100）；3. 海南省熱帶果蔬冷鏈研究重點實驗室（?？?570100）

檳榔為棕櫚科檳榔屬常綠喬木，原生長于馬來西亞，主要分布于東南亞、亞洲熱帶地區(qū)、歐洲和太平洋部分區(qū)域[1-2]。檳榔是中國四大南藥（檳榔、益智、砂仁、巴戟）之首，最早記載于《藥錄》，辛、甘、苦和澀味集聚一身，其種子、果皮、花均可入藥，有驅蟲、降氣、利水、抗炎、消積和截瘧等功效，用于治療飲食停滯、腹脹，多種腸道寄生蟲、水腫和瘧疾等癥狀[3-4]。檳榔含有多種生物活性成分，主要包括生物堿類、三萜類、酚類化合物、多糖、脂肪酸類及多種氨基酸和礦物質等[5-8]。檳榔為典型的呼吸躍變型果實，鮮果水分可達80%左右，采后生理代謝旺盛，呼吸高峰過后食用品質迅速下降，極易失水萎蔫、腐爛變質，不耐貯運加工，這嚴重制約檳榔的物流半徑和消費形式。

干制是檳榔重要的貯藏與加工方式，不僅能有效抑制微生物生長、延長貯藏期，也能縮小檳榔體積、減輕檳榔質量，從而降低運輸、加工和包裝成本，而不同干制工藝對檳榔產品質量有重要影響。重點綜述不同干制技術對檳榔品質影響方面的研究進展，對于檳榔干制技術與裝備的升級改造、檳榔加工技術水平的提高、檳榔產業(yè)鏈的延長及其商品經濟價值的提升有重要意義。

1 檳榔的生產與加工概況

中國為世界檳榔第二大生產國，主要在海南、云南、廣東、廣西及臺灣等地區(qū)廣泛種植，其中海南的檳榔種植面積占全國95%以上，是海南省第一大熱帶經濟作物，也是海南省政府重點發(fā)展的“三棵樹”（橡膠樹、檳榔樹和椰子樹）之一。據統(tǒng)計，2018年海南檳榔種植面積10.99萬 hm2，總產量27.22萬 t，分別同比增長7.24%和6.70%；2019年海南檳榔總產量達28.92萬 t，同比增長6.20%[9-10]。當前世界范圍內檳榔的利用主要有食用和藥用2種方式，檳榔雖然是一種常用中藥，但多以食用為主。檳榔有3種食用方式。一是食用鮮檳榔果。將七八成熟的鮮果切成幾瓣，涂上貝殼漿，包上蔞葉嚼食。二是以印度為主產地的檳榔咀嚼塊。主要由檳榔核粉、蔞葉粉、煙葉及香精香料混合搭配食用。三是以中國湖南省加工為主的食用檳榔咀嚼塊。海南檳榔產量高，但深加工技術落后，檳榔鮮果經干制初加工后，大量運往湖南進行深加工，經炮制、切片、點鹵、干燥等工序，制作成不同花色的食用檳榔咀嚼品（DB 43/132—2004）。湖南特色的食用檳榔逐漸覆蓋全國，年產值超200億元，產業(yè)前景廣闊。檳榔干果對食用檳榔產品品質有重要影響，咀嚼過程中檳榔纖維引發(fā)口腔黏膜纖維性病變、牙齒脫落等安全問題也備受關注[11]?？刂苾?yōu)化檳榔干制工藝、尋找最適軟化方法，使檳榔干果硬度及咀嚼感降至最低，質地變得柔軟，最大程度減少檳榔纖維對口腔的傷害，同時又能提升口感，對檳榔加工企業(yè)和檳榔產業(yè)的發(fā)展具有現實意義。

2 檳榔干制技術的發(fā)展

2.1 檳榔傳統(tǒng)干制技術

檳榔傳統(tǒng)干制常采用土爐、煤爐，以橡膠木屑或煤球等煙熏干燥，簡單粗放、“榔”煙四起，對生態(tài)環(huán)境造成嚴重污染。傳統(tǒng)干制加工80%采用木材作燃料，每噸鮮果需消耗木材約1.7 t，使檳榔干果加工成本高、利潤率低。大量研究表明，傳統(tǒng)煤爐和木材煙熏方式可導致煙熏制品中形成大量二氧化硫、雜環(huán)胺、多環(huán)芳烴等致癌物質，需費時費力去除熏制檳榔干果中煙垢和苯并芘等有害物質，以確保檳榔制品衛(wèi)生安全[12-13]。傳統(tǒng)煙熏方式還存在生產周期長、機械化程度低、勞動強度大、衛(wèi)生條件難控制、難以連續(xù)生產及產品質量不穩(wěn)定等缺陷[14]，因此，便捷、安全、節(jié)能、環(huán)保的新型綠色干制技術是檳榔初加工發(fā)展的必然趨勢。海南省農業(yè)廳自2013年起，開始實施檳榔烘干綠色改造項目，將一批環(huán)保、先進、經濟、配套設施完善的干制設備推薦給檳榔加工戶。2017年12月，海南省出臺《關于加強檳榔加工行業(yè)污染防治的意見》，全面禁止檳榔土法熏烤，進一步通過綠色改造，推動檳榔產業(yè)做大做強，并在定安、萬寧、瓊海等主產區(qū)設立節(jié)能環(huán)保型檳榔烘烤技術與設備示范基地，推廣應用環(huán)保技術與設備，引導檳榔加工產業(yè)向規(guī)?；?、聚集化發(fā)展。

2.2 檳榔現代干制技術

2.2.1 熱風干燥技術在檳榔加工中的應用

熱風干燥技術利用熱源提供熱量，基于傳熱傳質原理，經風機將熱風吹進烘箱或干燥室內，熱量由干燥介質傳遞給物料，使得物料表面的水分受熱汽化擴散到空氣中。當物料形成水分梯度時，內部水分向表面擴散，直到物料中的水分下降到一定程度，同時物料表面溫度受熱后高于物料中心，促使水分從表面向中心傳遞從而達到干燥的目的[15]。熱風干燥技術操作簡便、易于控制、設備投資少、成本低廉，但其干燥效率較低、時間長、能耗高，影響產品品質[16]。

熱風干燥檳榔方面的研究主要集中在干燥方式對其干燥特性的影響。張可喜等[17]采用變溫干燥方式，于50 ℃—80 ℃—50 ℃分別干燥檳榔0.5 h—2 h—2 h，提高檳榔干燥速率。宋菲等[18]對檳榔花進行熱風干燥動力學研究，得出干燥溫度越高，干燥速率越快，且整個檳榔花干燥過程處于降速干燥階段。婁正等[19]研究得到檳榔預處理和干制最優(yōu)工藝為水煮溫度100℃、水煮時間10 min、熱風干燥溫度60 ℃、裝載質量24 kg/m2，且整個干燥過程沒有恒速干燥階段，只有降速干燥階段，可能因為檳榔在干燥過程中水分蒸發(fā)界面不斷向內部遷移，水分遷移的距離不斷增加，從而導致干燥速率逐漸降低，這與大多數物料的干燥特性類似[20-21]。為使檳榔具有良好的咀嚼性和彈性，前期研究[22]把谷物干制工藝中的緩蘇處理引入至檳榔干制工藝中，研究發(fā)現緩蘇時間1.5 h、緩蘇頻次2次時，檳榔干果的硬度、咀嚼性和彈性較好，且品質較佳。此外，郭守志等[23]利用Weibull分布函數描述烘箱干燥和熱風干燥方式下的檳榔干燥過程，并模擬和分析其干燥動力曲線，為檳榔干燥加工的預測及調控提供了理論依據。趙志友等[24]針對檳榔烤籽工藝問題，研究不同熱風干燥溫度、風速和物料堆積層數對食用檳榔干燥特性影響，建立檳榔烤籽熱風干燥動力學模型，與郭守志等的研究有異曲同工之處。

2.2.2 熱泵干燥技術在檳榔加工中的應用

熱泵干燥最早用于20世紀30年代美國的商業(yè)生產，直至20世紀70年代因較低的營業(yè)成本而被廣泛使用。目前熱泵干燥常用于稻谷、小麥、南瓜、芒果和草藥等生產加工中[25-29]。熱泵干燥系統(tǒng)通常是由壓縮機、蒸發(fā)器、冷凝器和膨脹閥等組成，主要利用熱泵吸收低溫熱源熱量，經冷凝器冷凝釋放出高溫熱量，在形成的閉路循環(huán)過程中實現對濕物料的連續(xù)干燥[26,30]。熱泵干燥有效提高低溫熱源的利用率和物料干燥品質，且高效節(jié)能、安全、無污染、易控制。

國內外關于熱泵干燥在檳榔加工中的研究報道較少。張容鵠等[31]研究得到檳榔熱泵干燥最佳中試工藝參數，新鮮檳榔經沸水煮沸15 min，前12 h內干燥溫度50 ℃、12 h后干燥溫度65 ℃、裝料量3.5 t、烘房空氣相對濕度25%時，檳榔含水率為16.8%，好果率為96.0%，均勻度為91%，單位質量干果耗電量為0.92kW·h/kg，此時檳榔干果綜合評分為90.1分。吳耀森等[32]采用緩蘇—熱泵干燥—緩蘇干燥檳榔鹵水，與傳統(tǒng)陰干方式相比，鹵水芳香氣息更濃，干燥時間更短，生產效率得到提高。

2.2.3 其他加工方式

印度檳榔產量占世界檳榔總產量的50%以上，是檳榔主產國之一[33]。與中國檳榔的食用方式不同，印度主要食用檳榔核，而檳榔殼成為加工廢棄物，但檳榔殼也被認為是具有廣闊發(fā)展前景的生物質原料[34]。Kulanthaisami等[35]報道一種由太陽能收集器、生物質燃燒器、熱交換器、鼓風機、熱風管等組成的干燥設備，使干制后的檳榔干果在風味、色澤等方面均優(yōu)于自然晾曬，且安全衛(wèi)生、省時省力。Siddika等[36]利用檳榔殼和廢尼龍纖維，通過熱壓制備出拉伸性能良好、熱穩(wěn)定性高的纖維生態(tài)復合材料，極大提高廢棄物綜合利用率。

2.3 干制技術對檳榔品質的影響

干制是水分轉移和熱量傳遞的過程。檳榔在干制過程中色澤、硬度、收縮率等表觀物理指標，可溶性固形物、多糖、蛋白質等營養(yǎng)成分變化，以及多酚、檳榔堿等生物活性成分變化的相關研究很少，一定程度上影響檳榔干制技術水平的提升和干制技術對檳榔品質的提高?？沙浞纸梃b現代干制技術對其他農產品品質影響的研究[37-40]，為檳榔干制及其品質控制研究提供參考。王斌等[41]研究表明熱風干燥后檳榔果核的總糖及多酚含量比微波干燥后分別低10.3%和14.5%，同時證明檳榔果肉和果核經微波干燥后，總糖和多酚含量均顯著高于青果和熱風干燥檳榔，說明微波干燥能較好地保留檳榔的有效成分。若將微波與熱風兩種干燥方式聯合，可能效果非同凡響。王斌等[42]還通過分析檳榔青果和煙果中醛類、酚類、烴類及醇類等風味物質，得出檳榔不同干制方式形成的風味物質不同，品質差異明顯。李智等[43]利用質構儀比較煙果和青果的彈性、硬度等質構特性，結果發(fā)現煙果的彈性、硬度及咀嚼性顯著高于青果。吳碩等[44]利用環(huán)保烘烤爐，通過調控干燥溫度、濕度和風速，得出溫度55 ℃、濕度60%和風速1.2 m/s時，檳榔干果的硬度和咀嚼性最低，可減少檳榔纖維對食用者口腔的傷害，并在此最優(yōu)干燥工藝條件下減少檳榔煙熏時間，極大地降低苯并(α)芘、甲醛及二氧化硫有害物質殘留量，提高檳榔的安全品質。

細胞在代謝過程中會不斷產生活潑的自由基，化學反應性極強，參與一系列的連鎖反應，使機體的氧化平衡遭到破壞，引發(fā)細胞膜結構、酶、糖類、DNA和蛋白質改變和損傷，從而導致細胞凋亡和機體衰老[45-46]。檳榔中的多酚類化合物、維生素C、氨基酸等功能因子協(xié)同作用，有抗氧化和清除自由基的作用，但這些活性成分在干制加工過程中易發(fā)生氧化、分解，其變化規(guī)律及其生物功能特性有待進一步研究，這對開發(fā)保健食品和食品抗氧化劑有一定作用。此外，干制過程中檳榔風味也會發(fā)生強烈變化，但其揮發(fā)性物質的組分、含量變化和特征風味物質的變化過程仍不清楚。

3 結語與展望

海南省擁有豐富的太陽能資源，利用太陽輻射的熱能將濕物料中的水分蒸發(fā)除去，節(jié)能減排、降低成本，太陽能已成功應用于玫瑰花、粉絲、野生白魚等物料的干燥[47-49]。其他新型干制技術如微波真空冷凍干燥、紅外干燥、變溫壓差干燥技術等在農產品加工中也備受青睞，在保證農產品食用和營養(yǎng)品質的基礎上，既能提高生產效率，又節(jié)約能源[50-51]。將熱泵干燥、熱風干燥技術與其他新型干制技術聯合應用于檳榔、胡椒等熱帶經濟作物，對優(yōu)化海南經濟結構，轉變加工發(fā)展方式具有重要意義。隨著干制技術的不斷探索和創(chuàng)新，新技術、新裝備也將不斷升級和擴展。開發(fā)“高效節(jié)能、環(huán)境友好、安全穩(wěn)定”的檳榔干制技術，對促進檳榔產業(yè)化發(fā)展、提高檳榔種植業(yè)、加工業(yè)的社會經濟效益具有深遠意義。

檳榔加工需注重不同干制過程中檳榔品質的變化，研究對比不同干制工藝對檳榔干果品質的影響，探究干制過程中檳榔品質變化的機理機制，有針對性地研究改善干制工藝，開發(fā)適用于檳榔工業(yè)化應用的干制設備，降低干制成本，可促進干制技術在檳榔加工與貯藏應用中的不斷進步。具體可從3個方面著手。

1) 預處理是物料干制前重要的單元操作，根據檳榔特性與干制方法，選擇與優(yōu)化適宜的預處理方式有利于提高干制速率、減少干制時間、提升檳榔產品品質。且單一干制方式都有其優(yōu)缺點，很難同時滿足干制產品的經濟效益和品質要求，將2種或多種干制方法聯合，優(yōu)勢互補，可達到節(jié)能高效、環(huán)保、省力等目的，聯合干制成為農產品干燥的技術創(chuàng)新趨勢。另外，在現有設備基礎上設計分段式干燥的聯合干制裝備，力求設備結構先進、性能優(yōu)良、易于操作、高效節(jié)能、安全環(huán)保，最終產出高品質產品[52]。

2) 除了研究檳榔干制加工技術，還需要健全和完善加工各階段的標準及法規(guī)?，F有的檳榔干果地方標準中規(guī)定了檳榔質量規(guī)格指標，包括色澤一致率、果實完整率、均勻指數和含水率等，以及農藥殘留限量和污染物限量等方面[53-54]，缺乏干制加工過程標準及對各環(huán)節(jié)有機銜接的全程質量控制體系，可根據現行標準和生產實際，并結合研究國際組織和標準化程度高的國家，制定系統(tǒng)全面的檳榔干制加工技術規(guī)程。

3) 加深對檳榔干制規(guī)律及其品質影響的研究，可為檳榔干制加工技術理論的完善、檳榔干制設備的升級改造和新裝備的研發(fā)提供理論依據。此外，還需進一步明確檳榔干制過程中多糖、蛋白質、脂肪等營養(yǎng)成分變化，多酚化合物、檳榔堿、不飽和脂肪酸等生理活性物質變化規(guī)律以及檳榔風味物質形成機制和轉化途徑[55]，為檳榔食用價值和藥用價值的提高，以及檳榔功能性產品研發(fā)奠定理論基礎。