真空冷凍干燥技術(shù)對食品品質(zhì)的影響

王 靜，張衛(wèi)衛(wèi)，石 勇，徐 娟

（好想你健康食品股份有限公司，河南鄭州 450000）

食品在加工、貯藏和運輸過程中會發(fā)生各種物理、化學(xué)和生物變化，這些變化會導(dǎo)致食品的外觀、營養(yǎng)成分發(fā)生變化，特別是在加工高價值食品時[1]。干燥是一種古老的加工和保藏食品的方法，可將物料中水分含量降低，有效阻礙物料內(nèi)部微生物的滋生和以水為介質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生，從而延長貨架期、降低貨運成本。目前，已有的干燥方式有風(fēng)干、曬干、陰干、熱風(fēng)干燥、遠紅外干燥、微波干燥、真空干燥、真空冷凍干燥、變溫壓差膨化干燥，以及多種方式聯(lián)合干燥的技術(shù)。在眾多干燥方法中，真空冷凍干燥技術(shù)是保留食品品質(zhì)較好的方法[2-3]。

真空冷凍干燥（Vocuum Freeze-drying） 技術(shù)是一種已在食品加工業(yè)廣泛研究并應(yīng)用的食品干燥技術(shù)，是將物料凍結(jié)到共晶點溫度以下，在低壓狀態(tài)下，通過升華除去物料中水分的一種干燥方式。真空冷凍干燥可以很好地保持物料原有的色、香、味及形態(tài)。近年來，果蔬脆片休閑食品悄然進入市場，愈來愈受到消費者的青睞，國內(nèi)部分企業(yè)也瞄準(zhǔn)該市場積極籌劃果蔬干制休閑食品加工項目[4-5]。

食品原料中含有豐富的營養(yǎng)成分，真空冷凍干燥技術(shù)對其營養(yǎng)成分有不同程度的影響。因此，參考了眾多研究，對比分析了真空冷凍干燥技術(shù)對原料品質(zhì)的影響及原理。

1 真空冷凍干燥對食品質(zhì)構(gòu)特性的影響

食品的質(zhì)構(gòu)特性包括食品的硬度、脆度、彈性、咀嚼性、收縮率，直接反映了人們在食用時的口感。王迪等人[6]對比研究了不同干燥方式對黃秋葵脆條硬度、脆度和收縮率的影響。結(jié)果表明，真空冷凍干燥黃秋葵脆條樣品硬度最小、脆度最好、收縮率最小。通過對不同干燥方式梨干質(zhì)構(gòu)特性的研究，發(fā)現(xiàn)真空冷凍干燥梨干樣品硬度和彈性較小，這可能是因為真空冷凍干燥的梨干內(nèi)部細胞變形、破裂和分離，內(nèi)部呈疏松多孔海綿狀，細胞膨壓部分喪失，樣品組織骨架遭到破壞，但是真空冷凍干燥后梨干的咀嚼性為1.93 mJ，與鮮樣的咀嚼性（2.19 mJ） 較為接近[7]。因此，真空冷凍干燥后的樣品具有硬度低、脆度高的特點。

2 真空冷凍干燥對食品色澤的影響

色澤是評價食品干制后感官品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，色澤得分在食品總的質(zhì)量評價中約占總分的45%。通過對比不同干燥方式對黃秋葵[6]、棗粉[8]、檸檬[9]、苦瓜[10]等干燥后色澤的變化情況發(fā)現(xiàn)，真空冷凍干燥后的樣品均具有較佳的色值。對于易氧化褐變的食品，真空冷凍干燥過程中溫度低，氧化褐變發(fā)生幾率小，可最大程度地保持產(chǎn)品的色澤。另外，干燥過程的低溫環(huán)境對酶促褐變和非酶促褐變均有抑制作用。

3 真空冷凍干燥對食品中糖分的影響

糖分是食品中的主要營養(yǎng)成分，高煒等人[9]對比了冷凍干燥、熱風(fēng)干燥、紅外干燥及真空干燥對檸檬片中還原糖含量的影響，4種干燥方式對檸檬片還原糖含量具有顯著性影響，其中采用真空冷凍干燥與熱風(fēng)干燥時還原糖含量較低，無顯著性差異。李亞歡等人[11]試驗結(jié)果得出干燥方式對銀耳總糖、多糖及還原糖含量影響大，冷凍干燥的銀耳總糖和多糖含量均最高，但是還原糖含量比熱風(fēng)干燥的還原糖含量低。王迪等人[6]的研究表明，真空冷凍干燥的黃秋葵相比其他干燥方式具有更高的多糖含量，真空冷凍干燥一直處于真空條件下，且溫度相對較低，對多糖破壞小，而熱風(fēng)干燥和紅外干燥所需溫度高、時間長，在較高的溫度下，多糖易發(fā)生降解。唐秋實等人[12]研究了干燥方式對杏鮑菇總糖含量的影響，結(jié)果表明，干燥方式對總糖含量影響較大，原因在于不同干燥方式致使杏鮑菇中糖組分相互轉(zhuǎn)化和分解，而真空冷凍干燥則能較好地保留糖組分。黃忠闖等人[13]熱風(fēng)干燥芒果總糖保留率為67.99%，真空凍干芒果總糖保留率為85.66%。因此，真空冷凍干燥可以有效保留食品中的總糖、多糖組分，但是還原糖含量可能會由于長時間的干燥而降低。

4 真空冷凍干燥對食品中蛋白質(zhì)的影響

李寶玉等人[14]研究了不同干燥方式對香蕉品質(zhì)的影響。研究發(fā)現(xiàn)，干燥方式對香蕉中蛋白質(zhì)含量具有顯著影響，與鮮樣相比，變溫壓差膨化干燥、真空冷凍干燥、真空干燥、傳統(tǒng)油炸干燥處理后的香蕉蛋白質(zhì)含量降低，一方面可能是前處理過程中部分水溶性蛋白質(zhì)的溶出，另一方面可能是由于蛋白質(zhì)的鹽析作用。周鳴謙等人[15]通過對比不同干燥方式對蓮子蛋白質(zhì)含量的影響，發(fā)現(xiàn)干燥方式對蓮子中蛋白質(zhì)含量影響不大，可能是因為蓮子蛋白質(zhì)本身穩(wěn)定性較好，常規(guī)溫度加工不易造成損失。因此，真空冷凍干燥方式對食品中蛋白質(zhì)含量的影響與食品品種有很大的關(guān)系。

5 真空冷凍干燥對食品中VC的影響

VC是大多數(shù)果蔬中的基本成分，不僅可以預(yù)防疾病如壞血病，還是一種生物抗氧化劑。在食品加工過程中，VC對加工條件比較敏感，會隨著pH值、溫度、光照、酶、氧氣和過渡金屬離子交換劑等變量的變化而降解，因此，許多研究都會將加工過程VC含量的變化作為品質(zhì)指標(biāo)來考查。

葉磊等人[16]研究了熱風(fēng)干燥和真空冷凍干燥對桑葚果粉VC含量的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，熱風(fēng)干燥溫度高于真空冷凍干燥，對VC破壞作用較大，這2種方式的VC保留率分別為37.47%和97.97%，說明真空冷凍干燥更有利于保持桑葚中的VC含量。周國燕等人[17]比較了不同真空冷凍干燥和熱風(fēng)干燥工藝下獼猴桃VC的損失率。研究結(jié)果表明，冷凍干燥的獼猴桃VC損失率大大低于熱風(fēng)干燥。對比不同干燥后的檸檬片中的VC含量變化情況，發(fā)現(xiàn)經(jīng)冷凍干燥后的檸檬片VC含量最高，是60℃熱風(fēng)干燥的檸檬片VC含量的1.9倍。VC是一種極不穩(wěn)定的營養(yǎng)物質(zhì)，對光、熱、氧敏感，易反應(yīng)分解，真空冷凍有利于VC的保留，原因在于低溫、真空條件下避免了高溫對維生素的破壞。

劉霞等人[18]對比了不同干燥方式對毛豆中VC含量的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，冷凍干燥后毛豆中VC比熱風(fēng)干燥提高了約2.3倍。Gümü?ay?A等人[19]的研究結(jié)果表明，曬干、烘干和真空冷凍干燥均會使番茄中的VC含量降低，VC損失率分別為69.45%，94.82%，18.02%，表明真空冷凍干燥更有利于降低VC的損失率。比較熱風(fēng)干燥和凍干后芒果VC含量的變化，結(jié)果顯示，熱風(fēng)干燥對VC的破壞嚴(yán)重，保留率僅為29.01%，而真空冷凍干燥對VC的保留率較高為81.02%[13]。以上研究結(jié)果表明，真空冷凍干燥會使食品中的VC含量降低，但是不同食品種類，VC含量損失率不同。盡管真空冷凍干燥過程真空度低、溫度低，但是真空冷凍干燥時間較長，且有氧氣存在，而VC對溫度和氧氣比較敏感，因此長時間的真空冷凍干燥過程會使食品中的VC含量降低，而不同的食品物料，真空冷凍干燥溫度不同，可能會導(dǎo)致VC損失率不同。

6 真空冷凍干燥對食品中總酚和總黃酮含量的影響

植物中的總酚和總黃酮是植物的次生代謝產(chǎn)物，具有較強的抗氧化活性，能夠有效清除自由基，抑制脂質(zhì)過氧化，保護機體生物大分子、減少和清除自由基。植物抗氧化活性的高低與植物中的總酚和總黃酮含量有顯著正相關(guān)關(guān)系。干燥方式對總酚和總黃酮含量會有不同的影響[20-21]。

鄧媛元等人[10]研究了不同干燥方式對苦瓜總酚和總黃酮含量的影響。結(jié)果表明，熱干燥方式（熱風(fēng)、微波、熱泵、真空干燥）的總酚和總黃酮含量均相對較高，且抗氧化活性明顯高于非強熱干燥方式（日曬和真空冷凍干燥）。郭澤美等人[22]對比不同干燥方式對葡萄皮渣中總酚含量的影響。結(jié)果顯示，真空冷凍干燥后葡萄皮渣中總酚含量最低為47.63 mg/100 g，而烘干后總酚含量最高為88.84 mg/100 g。這可能是多酚氧化酶的作用，多酚氧化酶在室溫條件下最活躍，而高溫會抑制其活性。真空冷凍干燥雖然其活性在低溫下受到抑制，但真空干燥過程中的回溫溫度條件較為溫和，多酚氧化酶的作用導(dǎo)致苦瓜及葡萄皮渣中多酚類化合物的降解。此外，干燥時間對皮渣多酚化合物含量有直接影響，這是由于在干燥過程中，葡萄皮渣與氧氣充分接觸，多酚氧化酶對多酚化合物的氧化起催化作用，干燥時間越長，多酚氧化酶作用時間也越長，多酚化合物因氧化損失也就越多。

但是，對比不同干燥方式對刺梨果黃酮含量的影響，冷凍干燥后刺梨黃酮含量最高，對比鮮刺梨提高81%。這可能是因為真空冷凍干燥前期的速凍使樣品內(nèi)部形成了冰晶，使得凍干物料細胞的破裂造成黃酮類物質(zhì)的溶出[23]。

綜合以上研究結(jié)果，真空冷凍干燥的各種食品中總酚含量、總黃酮含量變化不一致，這一方面與干燥條件有關(guān)，另一方面也與物料自身的組織結(jié)構(gòu)特性有關(guān)。對總酚、總黃酮含量變化的機理目前尚不明確，需要繼續(xù)深入研究。

7 結(jié)語

通過對食品感官品質(zhì)和營養(yǎng)成分的分析發(fā)現(xiàn)，真空冷凍干燥總體上是一種能夠有效保留食品營養(yǎng)成分的干燥方法，具體對食品營養(yǎng)成分的影響因食品種類的不同會有差異，但對比傳統(tǒng)的熱干燥方式，真空冷凍干燥得到的樣品具有較高的營養(yǎng)成分保留率。

真空冷凍干燥技術(shù)雖然能較好地保留食品中的營養(yǎng)成分，但是由于干燥時間較長、能耗較大，限制了真空冷凍干燥技術(shù)的大范圍應(yīng)用。目前，研究者利用真空冷凍干燥技術(shù)結(jié)合其他干燥方式，以更好地利用真空冷凍干燥技術(shù)的優(yōu)點，利用聯(lián)合干燥來提高干燥效率、節(jié)約能耗，如利用真空冷凍-變溫壓差膨化技術(shù)干燥菠蘿蜜[24]，真空微波-真空冷凍干燥干燥蘋果片[25]，可在保證產(chǎn)品品質(zhì)的前提下節(jié)約能耗。因此，隨著干燥新技術(shù)、新設(shè)備的不斷出現(xiàn)和研究的不斷深入，真空冷凍干燥聯(lián)合其他干燥技術(shù)會是真空冷凍干燥技術(shù)的一大發(fā)展趨勢。

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