槟榔生产工艺概览

精制槟榔的软化加工工艺研究

湖南精制槟榔是以槟榔干果果壳为主要原料,配以特制卤水制成的具地方特色的大众化咀嚼物。槟榔与烟草、酒精、咖啡构成世界四大嗜好品,世界范围内槟榔嚼块的消费人群达6亿人以上。在我国的台湾、海南和湖南地区的人们嚼食槟榔嚼块比较流行。槟榔果壳主要由纤维素、半纤维素、木质素、果胶等物质组成。槟榔果壳中的纤维素分子是由大量的β-D-葡萄糖分子以1,4-糖苷键连接组成的链状聚合物,纤维素分子又被半纤维素、木质素等分子包裹交联形成紧密的组织结构。因此,天然的槟榔果壳十分坚硬,人工直接咀嚼相当困难,长期咀嚼槟榔会增加口腔负担,造成口腔的组织损伤。对槟榔果壳进行软化以减少槟榔嚼块对口腔的损害作用是保护消费者健康,支持槟榔行业健康发展的现实需求。

国内已报道较多研究有关于槟榔软化工艺。目前,工业上通常采用物理法、化学法、酶解法对槟榔果壳进行软化处理。

一、物理软化法。主要采用煮、蒸、微波、辐照等方法使槟榔膨松软化,但能耗高且容易造成槟榔颜色变深,进而影响产品的美观。辐照通过高能射线破坏纤维素分子中的氢键,降低纤维素的结晶度,使纤维素、半纤维素、木质素之间的结合力下降。Gryczka等研究[1]发现辐照后的植物组织中木质纤维素的细胞壁受到破坏,纤维结构变得松散。辐照还能够杀菌而延长槟榔的保存时间,吴硕[2]发现 8~10kGy 辐照剂量可杀灭槟榔干果中的微生物,并使槟榔干果储存时间延长2个月。微波使植物纤维细胞壁内部水分汽化与细胞壁内的空气形成高压冲出细胞壁,由于细胞壁上微细的纹孔对无法瞬间释放全部高压气体,造成细胞壁的破裂,使纤维素、半纤维素以及木质素之间的连结变得疏松,降低纤维素的结晶度。杜秋懿[3]发现长时间、大功率的微波可以明显的降低纤维素的聚合度,但会使得槟榔内部产生干枯感。王云龙[4]采用水热-微波联用法降低了木质素转化为玻璃态的温度,缩短了软化需要的时间。李智等[5]采用高温干蒸工艺处理槟榔原籽,能起到明显的软化效果,经处理的样品品质良好,且对槟榔青果和烟果老籽能起到良好的减菌效果。

二、化学软化法。该法能显著提高植物纤维的反应活性,提高降解效率,但容易造成化学物质的残留影响产品风味。常用的方法有酸处理和碱处理。酸能够将半纤维素水解为单糖,降低植物组织内纤维的聚合度。碱能够有效降低植物组织中的半纤维素和木质素,并溶解部分纤维素,也是目槟榔行业中普遍采用的软化方法。肖晓义[6]选择食品级NaOH作为碱煮试剂,并优化了碱煮工艺,发现优化工艺后生产的槟榔更加柔软,且对牙周炎相关的梭杆菌(Fusobacterium spp.)具有更强的抑制作用。

三、酶解法。常用酶或产酶微生物对槟榔纤维进行软化,该方法效果较好,但软化条件较难掌控,且容易造成槟榔表面及切口起毛,影响产品品质。一般认为能够软化纤维的酶通常是漆酶、木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶。能产这些酶微生物是某些白腐菌类真菌,如黄孢原毛平革菌等。纤维素酶是木聚糖酶、外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶、β-葡萄糖苷酶等能降解纤维素生成葡萄糖的水解酶总称。研究[7]发现用担子类真菌处理槟榔中的木质素,处理后的槟榔纤维抗张强度和拉伸强度都有所增加。研究[8]发现使用白腐菌和纤维酶、木聚糖酶、果胶酶复配对纤维有良好的降解效果。巢雨舟等[9]采用超声酶解工艺软化槟榔纤维,以槟榔的咀嚼性、碎渣性和硬度的综合得分为指标优化工艺条件,得到的最佳工艺条件为酶添加量0.4%,超声功率560W,处理时间32h,处理温度45℃。李卫等[10]采用高压耦合纤维素酶水解软化槟榔壳,通过高压—酶解作用降低纤维组织的紧密度,使槟榔壳纤维组织在酶的作用下发生水解。实验得出在酶解温度50℃,酶解时间5h,纤维素酶的用量30FIU/g,pH=4.8条件下时纤维素酶对槟榔壳纤维水解效果最佳。

目前,单一的软化方法均存在局限性,赵志友等[11]通过多次实验发现蒸、微波和酶处理的软化效果最佳,对槟榔的综合口感影响较小,但槟榔碱损失严重。碱处理的软化效果很好,槟榔碱的保留效果也好,但对槟榔的综合口感是有利有弊。煮处理的软化效果很差,槟榔碱损失严重,但对口感风味有帮助。酸处理的软化效果很差,对口感风味有负面影响,但槟榔碱保留率较高。将多种软化方法复合使用可以取得更好的效果,是软化槟榔的发展方向。吴硕等[12]将高温水煮与酶解、辐照结合,发现在水煮25min、酶解温度50℃、酶解时间0.5h、酶添加量0.08%、8~10kGy辐照剂量的条件下槟榔的硬度显著降低,并延长了槟榔的保存时间。

除对槟榔纤维软化处理外,研究人员还探讨通过提取槟榔中的有效成分再配制成保健饮料,或者将槟榔浸膏和食用胶等制成槟榔风味的口香糖等途径,减少或消除咀嚼槟榔对口腔造成的影响。

参考文献

[1] Gryczka U, Migdal W, Chmielewska D, et al. Examination of changes in the morphology of lignocellulosic fibers treated with e-beam irradiation[J]. Radiation Physics and Chemistry,2014,94.

[2] 吴硕.食用槟榔初加工工艺优化与槟榔干果品质评定方法研究[D].湖南农业大学,2016.

[3] 杜秋懿,张鹏,玉澜,等.微波对楠竹粉纤维素聚合度及其结晶结构的影响[J].山东化工,2020,49(02):35-37.

[4] 王云龙,王宪,沈华杰,等.水热-微波处理木材软化效果模型构建[J].轻工科技,2019,35(05):28-30.

[5] 李智,徐欢欢,邓建阳,等.高温干蒸工艺软化槟榔及其灭菌效果研究[J].食品与机械,2015,31(04):194-197.

[6] 肖晓义.食用烟果槟榔碱煮软化工艺优化及其咀嚼变化研究[D].湖南农业大学,2022.

[7] 何京亮.食用槟榔酶法软化技术研究[D].中南林业科技大学,2012.

[8] 姚东云,高亚玲,韩继红,等.槟榔软化工艺的研究进展[J].中国医药指南,2011,9(29):229-230.

[9] 巢雨舟,夏延斌,赵志友,等.食用槟榔超声酶解软化工艺优化[J].农产品加工,2016,(21):14-17(+21).

[10] 李卫,郑成.高压耦合酶解技术软化槟榔壳的研究[J].广东化工,2007(05):23-25.

[11] 赵志友,巢雨舟,袁思颂,等.软化方法对食用槟榔品质的影响[J].食品与机械,2017,33(07):189-193.

[12] 吴硕,李宗军,谭雅等.槟榔干果的杀青软化及辐照保藏研究[J].核农学报,2017,31(04):711-718.