謝 輝，張 雯，韓守安，王 敏，白世踐，權睿杰，唐晨淇，趙哲嘯，潘明啟，艾孜買提·艾海提，李 疆，陸勝祖※

（1. 新疆農業(yè)科學院園藝作物研究所，烏魯木齊 830091； 2. 新疆維吾爾自治區(qū)葡萄瓜果研究中心，鄯善 838200；3. 新疆農業(yè)大學食品科學與藥學學院，烏魯木齊 830052； 4. 新疆農業(yè)大學林學與園藝學院，烏魯木齊 830052）

0 引 言

新疆是中國葡萄干的主產區(qū)，全疆葡萄干年產量15～18萬t，占全國總產量的95%以上，約占世界總產量的8%[1-3]。新疆的優(yōu)質葡萄干以綠色葡萄干為主，因其新鮮、誘人的色澤和甘甜的味道而備受推崇，其售價是曬干葡萄干的2到3倍[4]，無核白、無核白雞心是生產綠色葡萄干的主要品種[5-6]。對于大多數消費者，顏色是食品的重要品質，而綠色的葡萄干顏色、口感、營養(yǎng)品質和香氣成分與制干環(huán)境中的溫度、相對濕度等因素密切相關[7-12]。干燥一直以來被用來保存各種食物的重要手段，目前常用的干燥方式包括太陽能和工業(yè)干燥方法[13-14]。然而，綠色葡萄干的生產必須采用晾房制干，普通的露天曬干、烘干房干燥常常造成葡萄干顏色褐變、發(fā)黑等現象，嚴重影響葡萄干的經濟價值。不同的研究表明加工和貯藏過程中，綠色果蔬的葉綠素易受溫度、pH值、時間、氧氣、光照、酶、微生物等的影響，葉綠素化學降解的路徑與葉綠素的脫鎂化、差異異構化、高溫分解，以及羥基化、氧化和光氧化作用有關[15-22]。但新疆能夠大規(guī)模生產綠色葡萄的關鍵在于晾房營造的獨特的環(huán)境條件，目前對新疆晾房與外界環(huán)境因子之間的關系及差異缺乏系統、深入的解析。因此，本研究通過對新疆晾房及曬場環(huán)境的溫度、濕度和光環(huán)境進行分析，確定晾房保持葡萄干色澤的關鍵環(huán)境因子，以期為新疆晾房的改進和葡萄干品質的提升提供理論基礎和實踐依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

以吐魯番地區(qū)鄯善縣葡萄與瓜果研究中心資源圃內種植的無核白葡萄為試材，樹齡15 a。2016年8月下旬采集成熟無核白葡萄果實。晾房外觀規(guī)格為長 30 m、寬5 m、高3.5 m，內部長29.5 m、寬4.5 m、高3.4 m；晾房采用土坯建造而成，土坯規(guī)格 24 cm×12 cm×5 cm，搭建出整齊的四方形通風孔。晾房內葡萄掛在鐵絲編織成的長方格簾子上，網孔長、寬分別為100、20 cm；各個簾子之間間隔20～25 cm，確保通風，每個簾子可掛新鮮葡萄200 kg左右，采用此種方式晾干30 m長的晾房可晾制新鮮葡萄30 t。

1.2 方 法

制干地點：在鄯善縣葡萄瓜果研究中心晾房和曬場。對照：為曬干方式，將促干劑處理后的葡萄平鋪于曬場水泥地上直接在陽光下暴曬制干。晾房：在傳統的晾房內進行制干。

制干時間：本研究數據分別為2014年和2016年數據，2014年數據僅有溫度數據；2016年包含溫度、濕度、光環(huán)境、葡萄干色差、葉綠素數據。吐魯番、哈密地區(qū)制干時期根據每年的物候情況分為以下3個時期：

1）8月30日－9月10日主要為制干初期，這一時期農戶將葡萄采收、制干，為制干的主要時期，該時期溫度較高，是葡萄果實快速失水階段。

2）9月10日－9月20日：這一時期大部分葡萄均已進入晾房，在晾房內完成干制過程；少量葡萄采收、制干，這一時期大環(huán)境中的溫度急劇下降；

3）9月20日－9月30日：這一時期早期進入晾房制干的葡萄形成葡萄干，后期進晾房的葡萄緩慢完成干制過程。

2016年制干從8月30日開始，制干期間偶有小雨，對曬干（對照）葡萄干影響較大。此外制干期間無其他明顯的天氣變化情況。

1.2.1 制干方式

2種制干方式均采用促干劑進行預處理，以縮短葡萄制干時間。預處理前挑出新鮮葡萄中的爛粒、破損粒，然后采用促干劑（350 g促干劑加水15 kg制成水溶液）浸泡處理1 min按照各自的制干方式進行制干。待葡萄干含水率降低到 15%時完成制干，收集待測。晾房建造于戈壁灘地勢較高出，晾房外觀、內部結構及掛晾方式見圖1。

圖1 晾房外觀及內部結構掛晾方式Fig.1 Drying room appearance and internal structure and hanging method

1.2.2 指標測定方法

1）溫度測定方法：采用路格L95-4型號溫濕度記錄儀進行測定，將探頭放置在各個制干環(huán)境中，每個制干環(huán)境放置3臺儀器，最后取平均值。

2）含水率測定及干燥速率計算方法如式（1）：取3組無核白葡萄，每組200 g，隨機放置于制干環(huán)境中，每天用百分之一天平測定其質量變化情況，取平均值。

式中Wt代表葡萄果實干燥速率，單位g/g；md代表葡萄干物質的質量， g；mt為任意t時刻葡萄的質量，g。

3）光照強度、紫外線強度測定方法：光照強度采用DE3350照度計測定，每個測定時間點重復測定5次，取平均值。紫外線強度采用UVAB-513照度計測定，測定方法同光照強度。

4）色差值測定與計算方法如式（2）：色差值測定采用CR-10色差儀進行測定，每次測定15個重復，取平均值。用ΔE表示色差值；L表示亮暗，正直表示偏亮，負值表示偏暗；A表示紅綠，正值表示偏紅，負值表示偏綠；B表示黃藍，正值表示偏黃，負值表示偏藍。

5）葉綠素測定方法：采用丙酮-乙醇浸提分光光度法測定。

1.3 數據處理

采用EXECL和DPS進行數據處理和統計分析。

2 結果與分析

2.1 2種制干環(huán)境中溫度變化規(guī)律、差異性分析

制干環(huán)境中的溫度、濕度及光環(huán)境與葡萄干的顏色具有密切的關系，新疆晾房是生產綠色葡萄干的主要制干場所，因此本文對晾房、曬場環(huán)境因子的變化規(guī)律進行分析，對 2種制干加工方式下溫度、濕度、光環(huán)境等環(huán)境因子進行差異分析，探究晾房中綠色葡萄干形成的主要因素。

圖2a分別是吐魯番8月下旬到9月底制干時期，晾房和對照 2種制干環(huán)境中每天最高溫度的變化情況，由圖可見隨著時間的推移制干環(huán)境中的最高溫度的變化趨勢總體上均呈現出下降的趨勢；曬干制干環(huán)境的最高溫度由于外界環(huán)境原因呈先上升后下降變化趨勢，2016年8月30日至9月30日最高溫度在40.8～68 ℃范圍內變化。晾房中的溫度與曬場中的溫度變化規(guī)律差異較大，9月 23日以前晾房中的溫度變化范圍在 30.7～36.8 ℃之間，僅8月30日、9月12日、13日和9月19日4d溫度超過 36.0 ℃，9月 23日溫度為 30.7 ℃，其他時間在32.8～36.0 ℃內變化，變化趨勢較平穩(wěn)。2014年、與2016年最高溫度的變化趨勢總體相似，曬場日最高溫中的最大值在 43.7～55.2 ℃范圍內變化，晾干環(huán)境中的最高溫度分布在30.5～36.3 ℃之間。2014、2016年曬場的最高溫度較晾房中的最高溫度差值分別為 18.9、31.2 ℃，但是2個年晾房最高溫度僅相差0.5 ℃；對最高溫度的平均值分析發(fā)現，晾房中2個年份最高溫度平均值分別為33.3和 34.9 ℃，曬干方式最高溫度平均值分別為 47.7和54.3 ℃，晾房較曬場的最高溫度平均值降低 14.4和19.4 ℃。因此，晾房獨特的結構可以有效的降低制干環(huán)境中的最高溫度。曬干環(huán)境最高溫度顯著高于晾房環(huán)境最高溫度，這一差異導致曬場葡萄果實初期失水速率顯著大于晾房葡萄果實的失水速率，同時也導致曬場葡萄果實產生褐變，曬干處理的1～4 d是快速失水階段，第4d時葡萄果實發(fā)生褐變，晾房中葡萄果實失水是一個相對穩(wěn)定的過程，未發(fā)生褐變。

圖2b是2014、2016年2種制干環(huán)境每日最低溫度的變化情況，2種制干環(huán)境的最低溫度變化趨勢較為一致，溫度較為平穩(wěn)，9月24日以后溫度顯著下降。2014、2016年晾房最低溫度平均值分別為22.6和20.4 ℃，曬場為19.5和17.6 ℃，晾房較曬場最低溫度平均值提升3.1和2.8 ℃。晾房獨特的結構可有效的提升制干環(huán)境中的最低溫度。

圖2 晾房與曬干方式對環(huán)境中溫度變化的影響Fig.2 Effect of environment in sun-dried and drying room on temperature

圖2 c是2014、2016年晾房和曬場日平均溫度的變化情況，2種制干環(huán)境中溫度的總體變化趨勢較為一致。2016年 8月30日至9月20日之間2種制干環(huán)境的平均溫度均在一定的溫度范圍內有序變化，曬場在 27.0～34.0 ℃范圍內變化，晾房在25.8～30.0 ℃范圍內變化。

圖2d是2014、2016年晾房、曬場每日晝夜溫差及平均溫度差異的變化情況，2016年曬場晝夜溫差較大，平均晝夜溫差達到 35.4 ℃；晾房晝夜溫差較小，平均晝夜溫差為 13.5 ℃。整個制干期間曬場晝夜溫差變化差異性大于晾房晝夜溫差的變化幅度，曬場最低的晝夜溫差為27.7 ℃，最高晝夜溫差為50.0 ℃，而晾房晝夜溫差最低值為7.8 ℃，最高值為17.2 ℃。2014、2016年整個制干時期內晾房晝夜溫差平均值分別為14.2和14.5 ℃，相差0.3 ℃。因此，晾房可以有效的為葡萄果實提供穩(wěn)定的制干環(huán)境。曬場劇烈的晝夜溫差變化可能導致葡萄果皮結構產生變化，進而對失水速率、色澤產生影響。

對 2種制干方式中環(huán)境溫度的變化規(guī)律進行分析發(fā)現，相對于曬干方式晾房可以有效的降低制干環(huán)境中的最高溫度、提升最低溫度進而形成較小的晝夜溫差變化，提供一個相對恒溫的制干環(huán)境。因此，可初步確定曬干方式中較高的最高溫度及晝夜溫差變化幅度是葡萄干產生褐變的關鍵因素，晾房中較低的最高溫度和較小的溫度變化是其生產綠色葡萄干的主要因素。因此可以推斷，生產綠色葡萄干最高的溫度應在36 ℃左右，溫度過低、過高均可能導致葡萄果實產生褐變。

2.2 2種制干環(huán)境中濕度變化規(guī)律、差異性分析

圖3a是晾房和曬場最高濕度的變化情況，由圖可知曬場的最高濕度高于晾房的最高濕度。曬場濕度在32.6%～56.7%范圍內變化，9月8日84.2%，9月22日為80.7%、9月25日、9月26日最高濕度為100%的原因是降水，降雨后葡萄果實因吸水產生褐變是曬干方式中葡萄干褐變的原因之一。晾房的濕度變化較為一致，濕度在 27.8%～52.3%范圍內變化，整個制干時期 9月 20日以后晾房內的最高濕度高于 9月 20日以前的最高濕度。這一時期晾房中濕度上升主要是由于外界環(huán)境氣溫降低、濕度上升引起的，但是這一時期葡萄已基本完成干制過程，對晾房中葡萄干的色澤影響較小。

圖3b是晾房和曬場最低濕度的變化情況，晾房內的最低濕度高于曬場的最低濕度。晾房內的最低濕度變化較平穩(wěn)，制干后期最低濕度高于前期最低濕度，濕度在 8.1%～24.9%范圍內變化。曬場的最低濕度變化較為一致，除降水外，最低濕度在4.3%～7.7%范圍內變化。

綜合分析表明，制干環(huán)境中的濕度、晝夜?jié)穸茸兓秶怯绊懢G色葡萄干形成的關鍵因素，晾房內的濕度不易受外界濕度影響，濕度維持在15.0%到35.0%是晾房可生產出綠色葡萄干的關鍵因素。曬場的濕度最高值、最低值均易受到外界氣候的影響，進而對果實的色澤產生影響，高濕度極易導致葡萄干發(fā)生褐變。因此，吐魯番高溫、干燥環(huán)境下晾房結構對維持環(huán)境中的濕度具有明顯的作用，是綠色葡萄干形成的主要因素。

圖3 晾房與曬干方式對干燥環(huán)境中濕度變化的影響Fig.3 Effect of environment in sun-dried and drying room on humidity

2.3 制干時期關鍵節(jié)點單日溫、濕度變化差異性分析

整個制干時期，按照溫度、濕度及制干時長等因素制干時期從8月30日到9月30日分為4個關鍵節(jié)點，圖4a是8月30日（制干初期，少量開始制干）24 h內溫濕度的變化情況，經分析發(fā)現24 h內曬干環(huán)境溫、濕度的變化幅度大于晾房內溫、濕度的變化幅度。曬場的溫度24 h內在19.2～50.2 ℃范圍內變化，差值為30 ℃；晾房環(huán)境 24 h內則為 22.5～36.1 ℃，差值為 13.6 ℃。曬場 24 h內濕度在 5.5%～54.3%范圍內變化，差值為48.8%；而晾房內則為 11.2%～34.4%內變化，差值為22.2%；晾房內的溫度、濕度變化范圍均顯著小于曬干環(huán)境內的溫度、濕度。8月30日至9月10日多數晾房內均開始制干，因此 9月 10日屬于多數晾房制干的前期階段，9月 20日幾乎所有的晾房均已晾干，9月 30日多數晾房內的葡萄已制成葡萄干。這3個時期曬場晝夜溫度差值分別為31.5、40.1和36.9 ℃，晾房為13.6、17.2和14.9 ℃；曬場晝夜?jié)穸炔钪捣謩e為79%、44%和49.5%，晾房為20.6%、21.7%和30.1%，在不同關鍵時期晾房內溫度、濕度變化差異均顯著小于曬場溫度、濕度變化范圍。晾房內溫度、濕度的變化幅度均顯著小于曬場溫度、濕度的變化幅度是晾房內產生綠色葡萄干的另一個主要因素。

圖4 晾房、曬干方式制干關鍵時期全日溫、濕度變化Fig.4 Comparison of temperature and humidity in critical period of raisins drying between method of sun-dried and drying room

圖5 是以上4個關鍵時期24 h內平均溫度、平均濕度的對比情況，經分析發(fā)現隨著制干的進行平均溫度總體下降，曬場的平均溫度始終高于晾房環(huán)境內的平均溫度；9月20日高于9月10日平均溫度，說明9月10日－9月20日這一時期溫度較平穩(wěn)。9月20日平均溫度顯著高于9月30日平均溫度，晾房內9月20日較9月30日平均溫度高6.0 ℃，曬場為6.1 ℃。平均濕度的變化規(guī)律為先上升、下降、再上升的過程，這個主要與制干環(huán)境內的葡萄果實水分散失、氣候原因有關，4個關鍵時期24 h曬干環(huán)境的平均濕度均高于晾房環(huán)境內的平均濕度。

圖5 制干關鍵時期24 h平均溫度、濕度對比Fig.5 Comparison of 24 hour's temperature and humidity in critical period of raisins drying

根據晾干開始時期不同，8月30－9月10日是晾干的初期，直至9月20日，這一時期是葡萄干快速失水的階段，監(jiān)測結果表明這一階段的溫度高于9月20日以后的溫度，可確保葡萄快速失水，制干時期晚于9月15日由于高溫時間較短葡萄當年有可能不能形成葡萄干。

晾房內的溫度、濕度變化幅度均小于曬場的溫度、濕度。綜合以上因素，晾房內較小的晝夜溫度、濕度差異是綠色葡萄干形成的另一個因素，每年8月30日－9月20日這一階段相對穩(wěn)定的高溫環(huán)境是晾房能夠生產綠色葡萄干的另一個主要因素，葡萄果實在8月30日至9月20日這一相對穩(wěn)定的高溫環(huán)境下散失水分10 d左右可確保葡萄成干及保持綠色。

綜上所述，曬場的溫度顯著高于晾干環(huán)境中的溫度，高溫環(huán)境有利于保存干果色澤、品質[23-26]，但是曬場明顯的晝夜溫差變化將會導致葡萄干品質顯著下降[27]，并且曬場的最高溫度不能導致相關的酶失活[24,28]，這是曬場葡萄發(fā)生褐變而晾房內葡萄干保持綠色的主要原因之一。同時，晾房中適宜的濕度及晝夜?jié)穸茸兓彩橇婪恐芯G色葡萄干形成的另一個主要原因[28-31]。

2.4 2種制干方式中光環(huán)境分析

圖6a分別是晾房、曬場光照強度、紫外線強度白晝的變化情況，由圖 7a可知曬場的光照強度由 9:00的1 116 μmol/(m2·s)一直上升至 1 578 μmol/(m2·s)（13:00），隨后下降至 1 293 μmol/(m2·s)（17:00），而晾房內光照強度變化范圍一直為2.0～3.3 μmol/(m2·s)，實際情況中曬干環(huán)境最大的光強超過 2 000 μmol/(m2·s)。

圖6b是晾房、曬場紫外線強度的變化情況，白晝條件下曬場的紫外線強度與光照強度相似，先上升后下降，13:00 紫外線強度為 121.5 μmol/(m2·s)，9:00 最低為55.7 μmol/(m2·s)，而晾房環(huán)境內紫外線強度一直在 0.13～1.46 μmol/(m2·s)的范圍內變化，顯著小于曬干環(huán)境內的紫外線強度。因此，通過晾房這種構造可有效的隔絕光強和紫外線。國外學者在研究也發(fā)現降低光強是生產綠色葡萄干的必要條件[24-25]，當光照強度為 70%時葡萄干的顏色由褐色轉變?yōu)辄S褐色，由此可知光環(huán)境與葡萄干的顏色關系密切[32]。

圖6 不同制干環(huán)境光照強度、紫外線強度對比情況Fig.6 Comparison of light and UV intensity in days of raisins drying between method of sun-dried and drying room

2.5 晾房和曬干對葡萄果實失水速率及色澤的影響

干燥過程中，果實的失水速率與制干環(huán)境中的溫度、濕度密切相關（圖7），本研究發(fā)現，制干初期曬場較高的溫度導致葡萄果實的失水速率顯著高于晾房葡萄果實的失水速率。采用曬干方式制作葡萄干，9 d時間可成干；而采用晾房的方式則需14 d時間成干。干制過程中不同的干燥溫度對葡萄果實的失水速率產生較大影響，水分散失速率對葡萄果實內的生理生化變化產生一定的影響，進而對葡萄干的色澤產生較大影響。

由表 1可知新疆晾房和曬場生產出的葡萄干顏色差異較大，采用晾房方式生產出的葡萄干顏色以綠色為主，曬場生產出的葡萄干顏色以褐色為主。綠色葡萄干更符合中國人對葡萄干顏色的需求，市場上綠色葡萄干的經濟價值顯著高于褐色葡萄干。通過對綠色、褐色 2種葡萄干色差值的比較可發(fā)現：晾房處理葡萄干代表亮度的L值及代表黃藍顏色的B值顯著大于曬干葡萄干的顏色，L值越大表示顏色越亮，B值越大表示顏色偏黃；晾房 A值顯著小于對照處理的A值，根據A值定義晾房葡萄干的顏色偏向于綠色；晾房ΔE值大于曬干葡萄干ΔE值8.42，根據ΔE值定義，當ΔE值大于4.00以上，代表色差非常大。采用曬干方式進行制干，L值先上升后下降，由18.52上升到20.21，然后下降至4.89；A值由-3.15升到12.38，B值同L值變化規(guī)律一致，由14.51上升到17.23，然后降至12.30。晾房內葡萄果實的L值是一個平緩下降的過程，由18.52降至12.65；A值由-3.15上升至7.27；B值先上升后下降，由 14.51上升至 23.14，然后降至22.17。

圖7 曬干、晾房內葡萄果實失水速率對比Fig.7 Comparison of water loss rate in different drying methods

表1 曬干、晾房處理無核白葡萄干的色差值比較Table 1 Comparison of color between raisins in sun-dried and drying room

圖 8是采用曬干、晾房方式制干后葡萄果實內葉綠素含量的差異情況，通過對黎明無核、和田紅、波爾萊特、無核白雞心和無核白5種綠色葡萄干中的葉綠素a、葉綠素 b和總葉綠素含量差異的比較分析發(fā)現，采用晾干方式加工的 5種葡萄干中的總葉綠素含量均高于曬干方式中總葉綠素的含量，其中無核白和波爾萊特中總葉綠素的含量高于其他 3個品種。對葉綠素組分的分析可知，不同制干方式下晾干方式葡萄干中葉綠素a的含量顯著高于曬干方式葡萄干中葉綠素a的含量，不同制干方式對葡萄干中葉綠素 b的影響無明顯規(guī)律，差異較小。因此，晾干方式可有效的抑制葡萄果實內葉綠素a的降解，曬干方式中較高的溫度導致葡萄果實內葉綠素a降解，葡萄干的綠色主要與葉綠素a含量相關。

圖8 曬干、晾房處理葡萄干顏色及葉綠素質量分數差異Fig.8 Differences in color and chlorophyll content between raisins in sun-dried and drying room

3 結 論

通過對制干期間曬場和晾房環(huán)境的差異分析，探討了晾房能夠生產綠色葡萄干的關鍵環(huán)境因子，分析了外界環(huán)境與晾房環(huán)境之間的差異，確定加工方式對葡萄干色澤相關指標的影響。

1）吐魯番的高溫環(huán)境及在此環(huán)境條件下晾房獨特的構造營造的適宜溫度對維持葡萄果實色澤的穩(wěn)定性起到了關鍵作用，制干期間可降低日間環(huán)境中的最高溫度（30.5～36.3 ℃），平均溫度（25.8～30.0 ℃），較小的晝夜溫差變化（7.8～17.2 ℃）與綠色葡萄干形成密切相關，而曬干方式中以上關鍵指標的變化范圍分別是40.8～68.0、27.0～34.0、27.7～50.0 ℃。

2）晾房獨特的構造維持了較平穩(wěn)的濕度及晝夜?jié)穸茸兓秶?，使晾房內的濕度不易受外界濕度影響，濕度維持在15.0%～35.0%是晾房可生產出綠色葡萄干的關鍵因素。

3）晾房內較低的光照強度和紫外線強度是形成綠色葡萄干的重要因素之一，相對于曬干方式中超過2 000 μmol/m2s的光強和 121.5 μmol/(m2·s)的紫外線強度，晾房能將光照強度和紫外線強度控制在 3.3和1.46 μmol/(m2·s)之下。

4）葡萄干色澤變化主要受果實中葉綠素a的影響，晾房生產的綠色葡萄干中的葉綠素 a含量顯著高于曬干葡萄干，二者葉綠素b含量無明顯差異。

本研究可為新疆綠色葡萄干加工裝置的環(huán)境控制、加工工藝的改進提供理論基礎和生產實踐數據。