干制技術(shù)對果蔬干制品品質(zhì)的影響研究進展

王浩 ，張明 ，王兆升 ，宋燁 ，馬超，楊立風(fēng) ，張博華 ，吳茂玉 *

（1.山農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東泰安271000；2.中華全國供銷合作總社濟南果品研究院，山東濟南250014）

果蔬為含水量高的易腐農(nóng)產(chǎn)品，極易因環(huán)境和微生物的作用發(fā)生各種不良的變化，從而造成腐爛變質(zhì)[1]。干制是指在自然條件或人工控制條件下使產(chǎn)品中水分蒸發(fā)的工藝過程[2]，果蔬干制是指采用一定的干制技術(shù)先脫去新鮮果蔬中的水分，然后將果蔬以低含水量的狀態(tài)保存起來的一種加工方法，其產(chǎn)品稱為果蔬干制品。果蔬干制品對延長果蔬貯藏時間、改變果蔬貯藏性能及生理活性具有重要意義。

目前果蔬干制技術(shù)主要有熱風(fēng)干燥、真空微波干燥、真空冷凍干燥、變溫壓差膨化干燥等。果蔬干制品品質(zhì)主要包括感官品質(zhì)和營養(yǎng)成分（多酚、維生素等）等，其品質(zhì)的好壞影響果蔬干制品的市場銷售量。因此，分析果蔬常用干制技術(shù)原理及優(yōu)缺點對于了解果蔬干制技術(shù)特征及其對果蔬干制品品質(zhì)的影響具有重要意義。

1 熱風(fēng)干燥

1.1 工作原理

熱風(fēng)干燥是根據(jù)傳質(zhì)傳熱原理，利用熱源提供熱量，通過風(fēng)機將熱風(fēng)吹入干燥室或烘箱內(nèi)，并將熱量從干燥介質(zhì)傳遞給物料，使物料表面水分受熱汽化為水蒸氣，擴散到周圍空氣中。當(dāng)物料表面水分含量低于內(nèi)部水分含量、并形成水分梯度時，內(nèi)部水分便向表面擴散，直到物料中的水分下降到一定程度，與此同時，物料表面溫度受熱后高于物料中心，形成溫度梯度，促使水分從表面向中心傳遞從而達到干燥的目的[3]。

熱風(fēng)干燥具有操作簡單、物料處理量大和成本低等優(yōu)點，除熱敏性物料外，大多數(shù)物料可采用熱風(fēng)干燥。但實際生產(chǎn)中，由于加熱時物料由外向內(nèi)進行熱傳導(dǎo)，傳熱和傳質(zhì)方向相反，從而導(dǎo)致熱風(fēng)干燥的速度慢、效率低[4]。

1.2 對果蔬干制品品質(zhì)的影響

熱風(fēng)干燥是傳統(tǒng)的干燥方式，在有氧和高溫條件下進行，干燥過程中物料易發(fā)生化學(xué)變化，在氧化酶的催化下酚類物質(zhì)會發(fā)生氧化，氨基和糖在高溫下會發(fā)生美拉德反應(yīng)等。盧可可等[5]研究了六種不同熱風(fēng)干燥方式對香菇多酚含量、組成及抗氧化活性的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同干燥條件下香菇多酚的含量、組成、抗氧化性有所差異，恒溫干燥是香菇比較理想的熱風(fēng)干燥方式。谷俊華等[6]通過不同的熱風(fēng)溫度對苦瓜進行干制，結(jié)果發(fā)現(xiàn)熱風(fēng)50℃條件下苦瓜干制品多酚含量最高,為2.83 mg/g;不同的干燥溫度對苦瓜中多酚抗氧化能力的影響較大，差異明顯；清除DPPH自由基能力最強的是熱風(fēng)干燥50℃其IC50為0.015 mg/mL；熱風(fēng)干燥80℃時對ABTS自由基的清除能力最強其IC50為0.0689 mg/mL。綜合考慮，熱風(fēng)干燥50℃對苦瓜干品質(zhì)的影響最小。

熱風(fēng)的溫度、濕度、風(fēng)速是影響熱風(fēng)干燥制品的關(guān)鍵因素。劉立果等[7]分析了熱風(fēng)干燥的溫度、濕度和風(fēng)速對新疆駿棗熱風(fēng)干燥工藝的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，溫度對紅棗的干燥速率和品質(zhì)影響最大，熱風(fēng)溫度越高，干燥速度越快，果皮紅的程度越小，果皮的明度越小，紅棗皺縮越嚴(yán)重，糖分析出量越多。熱風(fēng)濕度對糖分的析出量也有顯著的影響，而風(fēng)速對果皮的明度有顯著的影響。楊兵等[8]研究了熱風(fēng)干燥對青花椒品質(zhì)的影響，結(jié)果表明干燥溫度和風(fēng)速對青花椒品質(zhì)影響較大，鋪放量對其影響較小。

2 真空微波干燥

2.1 工作原理

真空微波干燥是在真空條件下用微波輻射作為加熱源進行加熱而使物料脫水的過程。微波是一種具有極性的電磁波，其與極性物質(zhì)作用時，引起極性分子旋轉(zhuǎn)，當(dāng)這種旋轉(zhuǎn)行為受到原子的彈性散射或晶格熱振動等因素阻礙時會引起能量耗散，電磁能轉(zhuǎn)化為熱能，從而引起物料溫度升高[9]，達到干燥物體的目的。

與傳統(tǒng)干燥相比，微波干燥可以抑制褐變，更好地保存產(chǎn)品顏色；微波干燥后的產(chǎn)品具有多孔性，其容積密度比傳統(tǒng)干燥的??；減少了產(chǎn)品所能承受的最大應(yīng)力和最大應(yīng)變，增加了彈性，降低了粘性，與真空干燥聯(lián)用，彈性增加更顯著[10]。

2.2 對果蔬干制品品質(zhì)的影響

真空微波與傳統(tǒng)干燥方式相比有較大優(yōu)勢，與熱風(fēng)干燥相比，真空微波干制品的色、香、味、營養(yǎng)素、熱敏性和易氧化的生物活性組分能得到更好地保留，這歸因于微波真空干燥過程的低溫、干燥速率快和低氧條件等特點。付輝戰(zhàn)等[11]研究發(fā)現(xiàn)新鮮桑椹真空微波干燥后不僅能夠延長桑椹的貨架期，且便于運輸和貯藏。他還建立了干燥動力學(xué)模型，探討了不同工藝參數(shù)（微波功率、物料裝載厚度）對干燥樣品有效水分?jǐn)U散系數(shù)、理化性狀及功能活性成分含量的影響。在最優(yōu)工藝條件下，干燥樣品的色澤保持能力優(yōu)（色差ΔE為2.265），復(fù)水性好（復(fù)水比為2.387），咀嚼性、彈性佳（咀嚼性為372.5 mJ、彈性為0.696 cm），功能活性成分保留效果好（總花色苷質(zhì)量比3.22 mg/g、矢車菊素-3-O-葡萄糖苷質(zhì)量比4.78 mg/g、矢車菊素-3-O-蕓香糖苷質(zhì)量比4.21 mg/g、1-脫氧野尻霉素質(zhì)量比0.53 mg/g，抗氧化能力0.37 μmoL/g）。利用真空微波干燥技術(shù)進行桑椹采后干制加工，與熱風(fēng)干燥加工相比具有干燥速度快、效率高、干制產(chǎn)品品質(zhì)好的特點。

李定金等[12]以調(diào)味山藥片為試驗對象，研究不同微波功率、真空度和切片厚度對調(diào)味山藥片真空微波干燥特性的影響。結(jié)果表明，調(diào)味山藥片真空微波干燥過程中呈現(xiàn)出加速、恒速和降速干燥3個階段；微波功率、真空度和切片厚度對調(diào)味山藥片的干燥特性影響較大，隨著微波功率和真空度的增大，干燥速率增大；隨著切片厚度的增大，干燥速率降低。杜冉等[13]采用真空微波干燥技術(shù)制備食用菌粉，通過對食用菌粉水分含量、營養(yǎng)成分、粉體特性、微細(xì)化難易程度、感官及微觀組織的研究，評價了真空微波干燥對食用菌粉品質(zhì)的影響，研究表明，真空微波干燥食用菌的總糖、粗蛋白、粗纖維和氨基酸總量含量分別是真空冷凍干燥的87.45%～92.61%、82.95%～94.40%、81.82%～96.97%和88.21%～95.44%，遠(yuǎn)高于熱風(fēng)干燥。真空微波干燥技術(shù)耗時最短，產(chǎn)品水分含量最低，干燥后的食用菌色澤較明亮，略有收縮，微觀組織較疏松。

3 真空冷凍干燥

3.1 工作原理

真空冷凍干燥是將濕物料凍結(jié)到共晶點溫度下，使物料中的水分變成固態(tài)冰，然后在較高的真空環(huán)境下，通過給物料加熱，將冰直接升華成水蒸氣，再用真空系統(tǒng)中的水汽凝結(jié)器將水蒸氣冷凝，是集真空技術(shù)、冷凍及干燥技術(shù)為一體的干燥技術(shù)[14]。

真空冷凍干燥的相平衡溫度低，且處于真空狀態(tài)，適用于熱敏性及易氧化物料的干燥，能最大程度地保留物料的色澤、風(fēng)味物質(zhì)等營養(yǎng)成分；干燥后的產(chǎn)品不失原有固體框架結(jié)構(gòu)，可保持原有形狀；但是真空及低溫的設(shè)備需要較高的能耗，生產(chǎn)成本高[15]。

3.2 對果蔬干制品品質(zhì)的影響

由于真空冷凍干燥是將物料中水分直接由冰升華為水蒸氣，適用于熱敏性及易氧化物料的干燥，對品質(zhì)影響較小。魏婷等[16]利用真空冷凍干燥對鮮食棗營養(yǎng)品質(zhì)的變化進行研究，冷凍干燥產(chǎn)品維生素C保留率高達99.58%；有機酸是產(chǎn)品中重要的風(fēng)味營養(yǎng)物質(zhì)，在干燥結(jié)束時，草酸、酒石酸、檸檬酸含量分別是鮮樣的1.64倍、1.32倍、3.83倍；冷凍干燥后ABTS+·清除能力提高6.91%，抗氧化力保留率達92.01%。凍干過程中凍干時間也會對營養(yǎng)物質(zhì)含量及活性有重要影響。Yujing Sun等[17]研究了三種不同的干燥方法（曬干、熱風(fēng)干燥、冷凍干燥）對未成熟柑橘類水果的植物化學(xué)成分和抗氧化活性的影響，結(jié)果表明冷凍干燥更有利于保留酚類化合物和抗氧化成分。

真空冷凍干燥與熱風(fēng)干燥相比最大優(yōu)點在于能很好地保留物料的色澤、風(fēng)味物質(zhì)及維生素等營養(yǎng)成分，是一種較好的物料干燥方式。張倩茹等[18]以11種常見果品、蔬菜為原料，對熱風(fēng)干燥和真空冷凍干燥的果品、蔬菜粉中總酚、原花色素進行測定含量。結(jié)果表明通過熱風(fēng)干燥得到的果品、蔬菜粉總酚的保留率在85.94%～93.27%，原花色素的保留率在66.17%～72.58%；真空冷凍干燥的果品、蔬菜粉總酚保留率在93.50%～96.98%，原花色素的保留率在95.24%～98.15%。由此可見，真空冷凍干燥可較好地保持果品、蔬菜原有的酚類物質(zhì)，得到的果品、蔬菜粉感官品質(zhì)和營養(yǎng)價值更優(yōu)。Gomathi Rajkumar等[19]對熱風(fēng)干燥和冷凍干燥過程中卷心菜片的物理參數(shù)、揮發(fā)物輪廓和感官品質(zhì)進行了評估，發(fā)現(xiàn)新鮮卷心菜的香味成分大部分保留在冷凍干燥產(chǎn)品中。冷凍干燥還會帶來積極的感官效果，消費者更容易接受。此外，有學(xué)者提出，Hyeon-Jin Park等[20]對熱風(fēng)干燥和冷凍干燥制成的泡菜粉進行對比，冷凍干燥的泡菜粉褐變指數(shù)低，凍干粉的水吸收指數(shù)（WAI）和水溶性指數(shù)（WSI）高于熱風(fēng)干燥的。

4 噴霧干燥

4.1 工作原理

噴霧干燥設(shè)備主要由壓力式霧化室、噴頭、干燥室、旋風(fēng)分離器、接收器等組成。首先，物料在霧化室中經(jīng)高壓泵獲得高壓從噴頭噴出，由于壓力大且噴孔小，快速將物料霧化；之后霧滴進入干燥室，與熱空氣瞬間發(fā)生熱質(zhì)交換，物料中的大部分水分迅速蒸發(fā)，最后將產(chǎn)品干燥成粉末[21]。

4.2 對果蔬干制品品質(zhì)的影響

噴霧干燥由于物料漿液被霧化器分散成霧滴，從而使噴霧干燥的速率加快，物料處理時間短，有利于維生素等熱敏性成分的保留。雷湘蘭等[22]用不同干燥方式處理制得的佛手瓜粉維生素C含量與鮮佛手對比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，佛手瓜經(jīng)熱風(fēng)干燥處理后維生素C保留率最低，僅為19.03%，真空干燥和噴霧干燥較熱風(fēng)干燥維生素C保留率明顯提高，分別為45.71%和51.24%。張麗茹[23]對比分析了熱風(fēng)干燥、噴霧干燥、變溫壓差干燥和真空冷凍干燥對淮山品質(zhì)的影響，噴霧干燥淮山全粉的堆積密度和吸水性低于熱風(fēng)干燥和變溫壓差干燥的；噴霧干燥制備的淮山全粉的溶解度高于其他三種干燥方式的；噴霧干燥制備的淮山全粉蛋白質(zhì)等營養(yǎng)成分損失率比其他三種干燥方式小。

噴霧干燥中物料漿液中含有一定的糖分，高溫使產(chǎn)品微粒具有一定的粘稠度，從而使干燥室內(nèi)壁易于粘附產(chǎn)品微粒，最終使得產(chǎn)品得率較低。因此，在噴霧干燥工藝過程中，工藝參數(shù)的設(shè)置尤為重要，比如料液比、進料速度、包埋劑的種類和添加量等，這些因素對干制品的顏色、口感、營養(yǎng)成分有重要的影響。商飛飛等[24]在香芋全粉噴霧干燥工藝參數(shù)研究中得出，添加0.01%的黃原膠作為包埋劑可提高出粉率，加速干燥，防止粘壁，該條件下噴霧干燥效果較好，制得的香芋全粉呈淡紫色，香芋固有氣味濃郁。Seid Mahdi Jafari等[25]利用噴霧干燥生產(chǎn)石榴汁粉時發(fā)現(xiàn)，進氣溫度只會影響粉末的密度，而麥芽糊精的含量也會影響最終粉末的花青素含量。經(jīng)SEM分析發(fā)現(xiàn)，低麥芽糊精的水平和較高的進口空氣溫度會導(dǎo)致更小但更光滑的顆粒。

5 變溫壓差膨化干燥

5.1 工作原理

物料經(jīng)過預(yù)處理和預(yù)干燥等前處理工序后，根據(jù)氣體的熱壓效應(yīng)和相變原理，將物料放入膨化罐中，通過不斷改變罐內(nèi)的壓差、溫度，使被加工物料內(nèi)部的水分瞬間汽化蒸發(fā)，依靠氣體的膨脹帶動組織中物質(zhì)的結(jié)構(gòu)變性，使物料形成均勻的多孔狀結(jié)構(gòu)，并具有一定膨化度和脆度[26]。

5.2 對果蔬干制品品質(zhì)的影響

物料經(jīng)過簡單的預(yù)干燥后進行膨化干燥，在干制的過程中一般不使用添加劑，產(chǎn)品酥脆性佳，口感良好，最大程度地保留了果蔬原有的營養(yǎng)成分及香氣成分，使其具有與油炸產(chǎn)品相似的酥脆性，但同時又克服了油炸產(chǎn)品含油脂高、易酸敗等缺點。羅紅霞等[27]采用變溫壓差膨化干燥技術(shù)研究了甘薯脆片膨化前后營養(yǎng)成分和微觀結(jié)構(gòu)的變化，從微觀和宏觀兩方面探討了變溫壓差膨化干燥技術(shù)對甘薯片品質(zhì)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與鮮樣相比，干制品中還原糖含量增加，粗纖維等物質(zhì)的含量在前處理階段有所下降，膨化后又有所回升；干制品內(nèi)部空腔明顯增大，結(jié)構(gòu)疏松，分布較均勻。Jian-Yong Yi等[28]對蘋果片進行壓差膨化干燥，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與真空干燥相比，該干燥技術(shù)具有更高的膨脹率。

經(jīng)過變溫壓差膨化干燥的干制品水分含量一般在7%以下，低水分含量不利于微生物的生長繁殖，干燥產(chǎn)品還可以加工成粉，具有較大的應(yīng)用前景[29]。畢金峰等[30]對比分析了熱風(fēng)干燥、真空干燥、變溫壓差膨化干燥及噴霧干燥技術(shù)制備胡蘿卜微粉的理化性質(zhì)及營養(yǎng)指標(biāo)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，變溫壓差膨化干燥處理的胡蘿卜微粉在吸濕性、還原糖含量、總糖含量方面優(yōu)于其他三種干燥方式。

6 聯(lián)合干燥

6.1 工作原理

聯(lián)合干燥是將兩種或多種干燥方式結(jié)合起來對物料進行干燥。一般采取不同干燥方式的優(yōu)點進行組合，多采用分段式或者疊加式的干燥方式，如前期熱風(fēng)干燥、后期壓差膨化干燥[31]。

聯(lián)合干燥的優(yōu)點是減少干燥時間、降低能耗、提高質(zhì)量、易于操作，可最大限度地降低成本和保持食品品質(zhì)。目前的難點是最佳轉(zhuǎn)換點的確定，由于不同果蔬組織狀態(tài)相差很大，因此需要通過大量試驗來確定聯(lián)合干燥時不同干燥方法的最佳工藝轉(zhuǎn)換點。

6.2 對果蔬干制品品質(zhì)的影響

李秀平等[32]以火龍果干燥后的色澤、收縮率、復(fù)水性為表觀物理指標(biāo)，可溶性固體、有效酸度、蛋白質(zhì)含量的變化為營養(yǎng)成分指標(biāo)，討論了熱風(fēng)-真空聯(lián)合干燥對火龍果的影響。結(jié)果表明，營養(yǎng)成分較鮮果均有一定程度的降低，干燥后色澤變化很小，收縮率為73.48%，復(fù)水性能良好，酸度略有下降，可溶性固形物降至6.1%，蛋白質(zhì)損失率為61.62%。

聯(lián)合干燥優(yōu)勢互補，避免了單一干燥方式的缺點，對果蔬進行聯(lián)合干燥，應(yīng)依據(jù)加工原料以及各個干燥技術(shù)的特點，以最少的能耗獲得最佳的果蔬干制品。Ning Jiang等[33]以冷凍干燥聯(lián)合真空微波干燥對秋葵進行干燥，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與冷凍干燥相比，聯(lián)合干燥處理的秋葵，其主要抗氧化成分包括兒茶素、槲皮素明顯較高，干燥時間和能耗分別降低了約75.36%和71.92%。

7 小結(jié)

對果蔬進行干制不僅能提高其貯藏性能，還能改善干制品品質(zhì)，提高果蔬的附加值，在果蔬產(chǎn)品生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛，常用的干燥方法有熱風(fēng)干燥、真空微波干燥、噴霧干燥和真空冷凍干燥等。熱風(fēng)干燥是目前應(yīng)用最多、最為經(jīng)濟的干燥方法，但經(jīng)熱風(fēng)干燥的食品，其色、香、味難以保留，維生素等熱敏性營養(yǎng)成分或活性成分損失較大。真空微波干燥的最大缺點是易出現(xiàn)過度加熱，局部溫度可超過100℃，導(dǎo)致食品、藥品等熱敏性物料的品質(zhì)下降，營養(yǎng)風(fēng)味損失。噴霧干燥是目前果蔬粉加工常用的方式，其維生素等熱敏性成分的保留較好，但由于物料漿液中含有一定的糖分，使干燥室內(nèi)壁易于粘附產(chǎn)品微粒，產(chǎn)品得率較低。真空冷凍干燥的食品色、香、味均好，營養(yǎng)流失少，但生產(chǎn)成本較高。

高效、節(jié)能、通用和環(huán)保是干燥工藝及設(shè)備的未來發(fā)展趨勢，下一步的工作重點要結(jié)合各種干燥技術(shù)及設(shè)備的特點，根據(jù)不同的原料特性及不同的干制加工技術(shù)的優(yōu)缺點，選擇適合的干制加工技術(shù)，以最適合的工藝參數(shù)來進行干制，以提高果蔬干制品品質(zhì)、獲得最佳的果蔬干制品。