不同干燥技術(shù)及其對水產(chǎn)品品質(zhì)影響的研究進展

趙卉雙，焦順山，張振濤，敬璞*

1. 上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院（上海 200240）；2. 中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所（北京 100000）

2018年全國水產(chǎn)品總產(chǎn)量6 457.66萬 t，漁業(yè)總產(chǎn)值1.28萬億元，全國水產(chǎn)品人均占有量46.28 kg。2018年全國水產(chǎn)品養(yǎng)殖產(chǎn)量占比77.3%，中國漁業(yè)養(yǎng)殖占世界總量的60%以上，遠超世界其他國家[1]。隨著居民生活水平的提升，水產(chǎn)品在膳食結(jié)構(gòu)中的比重不斷增加，高品質(zhì)、高附加值的水產(chǎn)品是發(fā)展的必然趨勢。

中國漁業(yè)在迅速發(fā)展，但是水產(chǎn)品加工率卻并不高，2018年水產(chǎn)品加工率僅41.1%。主要原因是新鮮水產(chǎn)品季節(jié)性強，儲存時間短，在貯運和銷售過程中極易發(fā)生腐敗變質(zhì)，影響消費者的購買。如何對原料進行及時保鮮或加工處理成為研究熱點。干制加工通過去除水產(chǎn)品中的水分，降低水分活度，抑制酶活性及微生物生長繁殖，從而防止水產(chǎn)品腐敗變質(zhì)，延長保藏期[2]。水產(chǎn)干制品具有質(zhì)量輕、體積小、保藏期長、不需冷鏈、便于貯藏運輸?shù)忍攸c[3]，因此水產(chǎn)品干燥是國內(nèi)外企業(yè)加工水產(chǎn)品的重要方法。介紹水產(chǎn)干制品的分類，并對不同干燥技術(shù)及其對水產(chǎn)品品質(zhì)的影響進行綜述，并對水產(chǎn)品干燥技術(shù)的發(fā)展趨勢進行展望。

1 水產(chǎn)干制品

水產(chǎn)原料直接或經(jīng)過鹽漬、預(yù)煮以后在自然或人工條件下脫水的過程，稱為水產(chǎn)品干制加工，其制品稱為水產(chǎn)干制品[4]。隨著干燥技術(shù)發(fā)展，水產(chǎn)干制品分為傳統(tǒng)干制品和半干制品兩類。

1.1 傳統(tǒng)干制品

傳統(tǒng)水產(chǎn)干制品主要通過去除水分來抑制微生物的生長和酶的活性，從而延長產(chǎn)品貨架期。傳統(tǒng)干制品主要有淡干制品、鹽干品、煮干品、調(diào)味制品[5]。

1.1.1 淡干制品

又稱生干品，生鮮水產(chǎn)品不經(jīng)過腌制或煮熟直接進行干燥而成的制品。生鮮水產(chǎn)原料具有體型小、肉質(zhì)薄、易干燥的特點，例如魷魚、墨魚、鯊魚翅等。淡干制品的原料組織、結(jié)構(gòu)以及風味變化較少，但是由于干燥前未進行腌制及蒸煮，干燥過程中原料容易發(fā)生腐敗，同時貯藏過程中，由于微生物和酶的影響，易發(fā)生風味的改變。

1.1.2 煮干品

又稱熟干品，是一類以魚蝦貝等體型小、肉質(zhì)厚、容易變質(zhì)的水產(chǎn)品為原料，如海參、鮑魚、縊蟶等，經(jīng)過煮熟后再干燥的制品。煮干品耐貯藏，食用方便，具有較好風味。但是水產(chǎn)品經(jīng)過煮制后，原料中可溶的營養(yǎng)物質(zhì)溶解損失，同時煮熟再干燥制品的組織較硬，復(fù)水性差。

1.1.3 鹽干品

鹽干品是一類以大型魚類為原料，例如黃魚鲞、鰻鲞、帶魚等，經(jīng)過腌制、漂洗再干燥而成的產(chǎn)品。在干燥前利用食鹽進行腌制，可以加快原料脫水，同時抑制微生物的生長，延長產(chǎn)品保藏期。但是鹽漬后不經(jīng)過漂洗的產(chǎn)品過咸，干燥后組織較硬，復(fù)水性差。

1.1.4 調(diào)味干制品

調(diào)味干制品主要以魷魚、海帶等為原料，經(jīng)過調(diào)味料拌或浸漬后干燥或先將原料干燥至半干后經(jīng)調(diào)味料再干燥而成的制品。調(diào)味干制品耐儲存，食用口感較好，深受廣大消費者喜愛。

1.2 半干制品

半干制品是一類含水量2%～50%，水分活度0.6～0.9的食品[6]。半干水產(chǎn)制品既有腌制品的獨特風味，又極大程度地保存了新鮮水產(chǎn)品的主要特征，與傳統(tǒng)干制品及凍品相比，半干制品質(zhì)地柔軟，口感好，貯運及食用方便，并且色澤好，成品率高，生產(chǎn)成本低，同時烹飪方法多，使用范圍廣，備受生產(chǎn)者關(guān)注、消費者青睞。

2 水產(chǎn)品干燥方法

2.1 自然晾曬

自然晾曬具有悠久的歷史，因不需要特殊設(shè)備，操作簡便，成本低，是目前最經(jīng)濟的干燥方法。在中國沿海地區(qū)，自然晾曬干燥仍是水產(chǎn)品干燥的主要方式。常見的自然晾曬分為曬干、風干和陰干3種，完全依賴于自然環(huán)境，可控性差，生產(chǎn)效率低，難以實現(xiàn)規(guī)?；纳a(chǎn)。同時自然晾曬過程中水產(chǎn)品易受到風塵污染、蟲鳥侵襲等，干制品的品質(zhì)和食用安全性很難達到要求[7]。

由于客觀條件的限制，自然晾曬所需時間較長，干燥速率很低。高智春[8]通過對比不同干燥方式下鮑魚干燥速率，發(fā)現(xiàn)自然曬干所需時間最長，干基含水率少于冷風干燥，干燥時間約為冷風干燥的1.3倍。雖然自然晾曬的干燥速率低，但是在品質(zhì)方面經(jīng)自然晾曬得到的水產(chǎn)干制品表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢。Zhang等[9]對比草魚經(jīng)自然晾曬和低溫干燥處理后的產(chǎn)品品質(zhì)，前者感官品質(zhì)及風味均好于后者。

2.2 人工干燥

2.2.1 熱風干燥

熱風干燥是以加熱后的空氣作為干燥介質(zhì)，通過循環(huán)熱空氣，對物料進行加熱，加速水分蒸發(fā)，同時去除物料表面水分而達到干燥目的[10]。該方法操作簡單、設(shè)備投資少、生產(chǎn)率高，是中小企業(yè)常用的干燥方式。熱風溫度是影響熱風干燥速率的主要因素，吳佰林等[11]通過研究不同熱風溫度（40～60 ℃）條件下，鲅魚的干燥特性、干燥動力學(xué)以及品質(zhì)的變化，發(fā)現(xiàn)溫度越高，干燥速率越快，并在試驗溫度范圍內(nèi)，優(yōu)化了鲅魚的熱風干燥工藝條件。吳群芳[12]對牡蠣進行不同溫度下的熱風干燥試驗，研究不同熱風溫度對牡蠣熱風干燥速率的影響。提高熱風溫度可顯著提高牡蠣的干燥速度，縮短干燥時間，但高溫會引起干燥后期階段的干燥速率下降。

在水產(chǎn)品的熱風干燥過程中，由于干燥溫度較高，并且與氧氣長時間接觸，極易引起脂肪氧化和美拉德褐變，產(chǎn)生不良氣味，破壞水產(chǎn)品組織結(jié)構(gòu)，水產(chǎn)品中的熱敏性成分會被破壞，從而使產(chǎn)品品質(zhì)下降[13]。此外，長時間的熱風干燥還會導(dǎo)致細菌等微生物的大量繁殖。

2.2.2 冷風干燥

冷風干燥，是將物料置于低溫、低濕和高風速的條件下，對其進行快速脫水干燥。通過控制干燥環(huán)境的溫度和濕度，有效避免傳統(tǒng)干燥方式造成的水產(chǎn)品中脂肪的氧化、蛋白質(zhì)變性、物料色澤變化、營養(yǎng)物質(zhì)損失等問題[14]，較好地保持物料的特性，同時節(jié)約能源，適用于干燥脂肪和蛋白質(zhì)含量高的水產(chǎn)品。孫麗雯等[15]以扇貝柱為原料進行冷風干燥試驗，結(jié)果表明與傳統(tǒng)自然晾曬方法相比，冷風干燥具有干燥時間短、控制和操作簡單方便、產(chǎn)品的品質(zhì)和安全性好等特點。曾文武[16]研究不同冷風條件對秋刀魚的影響，結(jié)果得到的秋刀魚產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)軟硬適中，色澤較好，深受消費者喜愛。史夢佳[17]采用冷風、熱風2種干燥方法對牡蠣進行干制，發(fā)現(xiàn)冷風干燥后牡蠣的不飽和脂肪酸、鮮味氨基酸以及呈味核苷酸均高于熱風干燥制品，冷風干燥能有效降低脂肪酸的氧化分解，同時最大限度地保留原料中的風味物質(zhì)，經(jīng)過冷風干燥制備的牡蠣干制品不僅營養(yǎng)價值高，鮮味也比較濃郁。但是冷風干燥由于干燥溫度較低，干燥速度較慢，所需時間較長。

2.2.3 真空冷凍干燥

真空冷凍干燥，通過將濕物料中的水分完全凍結(jié)成小冰晶，在真空（1.3～13 Pa）下使物料中的水分由固態(tài)冰直接升華成氣態(tài)水蒸氣，最終使物料脫水[18]。在凍干過程中，水產(chǎn)品的顏色、香氣、滋味、形狀、營養(yǎng)及活性基本不變，真空冷凍干燥極大限度地保存了水產(chǎn)品的特有特征，其次由于其脫水徹底，水產(chǎn)品可在常溫下長期保存，易于儲存和運輸。林豐等[19]對真空冷凍干燥的南極磷蝦進行感官評定，發(fā)現(xiàn)凍干后的蝦色澤較好，無蝦頭黑變，同時凍干制品所含風味物質(zhì)更接近原蝦。張凡偉等[20]對比熱風干燥、微波干燥、真空冷凍干燥刺參制品的復(fù)水性，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過真空冷凍干燥的刺參復(fù)水性最高，其主要原因是凍干刺參微觀結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)均勻疏松的海綿狀，易于復(fù)水。但是真空冷凍干燥處理大批量物料時，對設(shè)備、廠房要求較高；整個冷凍干燥過程需持續(xù)20 h以上，能耗也比一般干燥方式大；設(shè)備一旦損壞，維修復(fù)雜。

2.2.4 微波干燥

微波是一種頻率0.3～300 GHz且波長1 mm～1 m的具有穿透性的高頻電磁波[21]。微波干燥通過高頻電磁波射入物料并與內(nèi)部水分子同頻率高速旋轉(zhuǎn)引起摩擦瞬間產(chǎn)熱，使水分變成水蒸氣而排走，加快干燥速率，改變傳統(tǒng)的由表及里的加熱方式。微波干燥均勻快速，產(chǎn)品質(zhì)量好，能較好地保持食品的營養(yǎng)成分和風味；通過調(diào)節(jié)微波輻射功率，可使物料的加熱環(huán)境隨時發(fā)生改變，易于控制及實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)；此外，微波干燥技術(shù)具有防霉殺菌和保鮮的作用，提高產(chǎn)品的安全性。微波干燥已應(yīng)用于多種水產(chǎn)品的干燥研究。

孫妍等[22]采用WZD4S-06型微波設(shè)備對海參進行微波干燥，發(fā)現(xiàn)微波干燥后的海參形狀均勻完整，并且可以快速復(fù)水，復(fù)水后質(zhì)量良好。齊力娜等[23]對草魚片進行微波干燥，發(fā)現(xiàn)其有效水分擴散系數(shù)較大，干燥時間短，單位能耗低。Wang等[24]通過對比微波干燥、熱風干燥以及冷凍干燥的鯉魚質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)微波干燥所需時間最短。經(jīng)過微波干燥后的鯉魚肉質(zhì)酥脆，色澤鮮亮，具有良好的香氣及風味，同時減輕魚肉的腥味。但是微波干燥的能量是從物料分子內(nèi)部快速產(chǎn)生，由于時間短，產(chǎn)生熱量多，物料內(nèi)外蒸氣壓差大，會使物料迅速膨脹從而導(dǎo)致物料的塌陷或崩裂。同時，微波干燥時干燥時間不易控制，易造成干燥不足或過度干燥的現(xiàn)象[25]。

2.2.5 紅外干燥

紅外線分為短波紅外（近紅外線，0.76～1.70 μm）、快中波紅外線（1.7～2.3 μm）、中短波紅外線（2.3～4.0 μm）和遠紅外線（4～1 000 μm）。紅外線輻射到物料表面時，物料會吸收特定波長的輻射光譜，加速內(nèi)部極性分子振動碰撞，引起溫度升高，驅(qū)動內(nèi)部水分向外擴散轉(zhuǎn)移，實現(xiàn)快速干燥[26]。紅外干燥具有干燥速度快、加熱均勻、品質(zhì)好以及耗能低等優(yōu)點，是一種比較理想的干燥方式。Moon等[27]采用紅外干燥和熱風干燥兩種方法對海參進行干燥，研究不同溫度對海參干燥特性和品質(zhì)的影響，結(jié)果表明遠紅外干燥產(chǎn)生的熱能高于熱風干燥，遠紅外干燥的海參品質(zhì)較好，表面損傷少。此外，徐保國等[28]研究不同干燥方法對魷魚片感官品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)利用紅外干燥技術(shù)得到的魷魚片色澤、感官品質(zhì)最好，同時干燥時間最短，70 min就可達到要求的含水率，復(fù)水性能也最好。

但是由于紅外線穿透能力有限，適用于薄層干燥，對大批量的多層物料加熱效果有限，因此紅外干燥需結(jié)合其他干燥方式，從而具有更廣泛、高效的應(yīng)用。

2.2.6 組合干燥

在實際生產(chǎn)中，根據(jù)物料特點，將兩種或兩種以上的干燥方法聯(lián)合使用，這種干燥方法稱為組合干燥。組合干燥不僅可以改善干制品質(zhì)量，同時可以提高干燥速率、節(jié)約能源，實現(xiàn)不同干燥方法的優(yōu)勢互補。水產(chǎn)品加工中常見的組合干燥方式有熱泵-熱風組合干燥、紅外熱風干燥、微波-冷凍組合干燥、微波熱風聯(lián)合干燥等。從?；ǖ萚29]利用熱泵熱風組合干燥的方法干燥腌漬海參，通過對比不同干燥方式，發(fā)現(xiàn)熱泵-熱風組合干燥可明顯提高干燥后海參的復(fù)水倍數(shù)和復(fù)水品質(zhì)，產(chǎn)品感官品質(zhì)好；Deng等[30]研究發(fā)現(xiàn)，與單獨進行熱泵干燥的魷魚相比，紅外熱泵聯(lián)合干燥后的魷魚片中氧化三甲胺、揮發(fā)性鹽基氮及有氧微生物含量較低；段續(xù)[31]通過對比熱風干燥、冷凍干燥、微波干燥、真空微波干燥以及微波冷凍干燥多種方法對海參的影響，發(fā)現(xiàn)微波-冷凍組合干燥的海參制品色澤、質(zhì)構(gòu)以及復(fù)水性能等均最好，同時微波-冷凍干燥技術(shù)具有明顯的殺菌效果，這對于鮮活海參的凍干加工極為有利。Duan等[32]對羅非魚片進行了微波熱風聯(lián)合干燥，發(fā)現(xiàn)與熱風干燥相比，組合干燥法可有效縮短干燥時間，羅非魚干制品風味、品質(zhì)較好。由于水產(chǎn)品種類繁多，不同品種組織狀態(tài)不同，對組合干燥工藝要求也不同，因此組合干燥法的工藝參數(shù)、干燥機理研究以及合理的數(shù)學(xué)模型的建立還需要大量試驗工作，同時組合干燥所需干燥設(shè)備多，組合使用時干燥轉(zhuǎn)換點不易確定，不利于連續(xù)化大型生產(chǎn)。

3 不同干燥方法對水產(chǎn)品品質(zhì)的影響

3.1 不同干燥方法對水產(chǎn)品感官品質(zhì)的影響

水產(chǎn)品在干燥過程中產(chǎn)生大量的特征風味成分，感官發(fā)生變化，如形成誘人的色澤、風味和質(zhì)感。同時，干燥時脂肪氧化生成一系列揮發(fā)性的醛類、酮類、醚類、醇類以及含氮硫類化合物，在一定條件下可與肌肉中游離氨基發(fā)生美拉德反應(yīng)。以海參為例，段續(xù)[31]通過對比不同干燥方式對海參品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)干燥溫度越高，時間越長，色澤變化越大。冷凍干燥的產(chǎn)品色澤光鮮，肉刺飽滿，顏色與新鮮海參接近。熱風干燥和微波干燥得到的產(chǎn)品顏色發(fā)黑，商品價值低，同時感官評定結(jié)果也說明熱風干燥和微波干燥產(chǎn)品的外形較差。

在干燥過程中物料的硬度隨干燥時間的延長而增加，這主要是由含水量的減少引起的，與肌肉蛋白質(zhì)變性尤其是肌漿蛋白變性凝固有關(guān)。干燥溫度過高、風速過快時，原料表面還會形成一層薄殼[33]，改變其硬度特征。

3.2 不同干燥方法對水產(chǎn)品脂肪的影響

干燥過程中，由于水產(chǎn)品內(nèi)部水分蒸發(fā)，空氣與水產(chǎn)品脂肪的接觸概率增加，而高溫又可以誘發(fā)脂肪氧化的鏈式反應(yīng)，加快水產(chǎn)品氧化，同時產(chǎn)生一系列自由基破壞組織中的其他大分子物質(zhì)，氫過氧化物進一步反應(yīng)產(chǎn)生具有不良氣味的醛酮類物質(zhì)。Wu等[34]研究熱風-微波組合干燥對草魚脂肪的影響，熱風干燥階段草魚的脂肪酸含量降低，脂肪損失高于微波干燥階段，這可能是由于熱風干燥溫度較高，干燥時間長，引起脂肪損失；硫代巴比妥酸（TBA）值是反映脂肪氧化程度的重要指標，史夢佳[17]研究發(fā)現(xiàn)不同溫度下冷風干燥的牡蠣干制品TBA值均有所上升，并隨著干燥溫度升高，TBA值呈現(xiàn)波動趨勢，說明干燥溫度是影響干燥過程中牡蠣脂肪氧化的關(guān)鍵因素，溫度較低或較高均能引起脂肪不同程度氧化，但是由于冷風干燥低溫低濕的特點，所獲得的牡蠣干制品未因氧化超標而變質(zhì)。

3.3 不同干燥方法對水產(chǎn)品蛋白質(zhì)的影響

干燥過程中溫度越高，蛋白質(zhì)越易變性。肌肉蛋白主要包含肌球蛋白、肌動蛋白、肌漿蛋白等。肌球蛋白為鹽溶性蛋白，一般在40～50 ℃發(fā)生熱變性，由于變性是不可逆的，導(dǎo)致它本身的功能喪失，持水力下降。而肌漿蛋白為水溶性蛋白，熱穩(wěn)定性較強，熱變性溫度一般在70～80 ℃。隨著物料表面水分被蒸發(fā)，表面的肌漿蛋白發(fā)生變性，使水產(chǎn)品表層蛋白凝固變硬，阻礙內(nèi)部水分向表層遷移。除此之外，干燥時脂肪氧化的中間產(chǎn)物通過自由基反應(yīng)和美拉德反應(yīng)與蛋白質(zhì)進行交聯(lián)，使蛋白質(zhì)發(fā)生不可逆變性。海參是一種低脂肪、高蛋白的水產(chǎn)品，具有極高的營養(yǎng)價值。孫劍鋒[35]發(fā)現(xiàn)經(jīng)過真空冷凍干燥處理的海參切片，蛋白質(zhì)含量幾乎沒有損失，同時凍干后的海參含有鮮味氨基酸、必需氨基酸等多種氨基酸。

4 結(jié)語與展望

基于水產(chǎn)品干燥技術(shù)的研究現(xiàn)狀，如何獲得低能耗、低成本和高品質(zhì)的水產(chǎn)干制品，是目前急需解決的問題。因此，后續(xù)研究將從2個方面開展：（1）加強傳統(tǒng)干燥基礎(chǔ)理論方面的研究，進行多種模擬分析優(yōu)化水產(chǎn)品干燥工藝，提高干燥效率，研究水產(chǎn)品干燥特性參數(shù)，確定最佳干燥條件，獲得高品質(zhì)水產(chǎn)干制品；（2）根據(jù)實際生產(chǎn)情況，選擇最佳的工藝設(shè)備和干燥條件，結(jié)合各干燥技術(shù)優(yōu)勢，進一步研究聯(lián)合干燥的新方法或研發(fā)新型干燥設(shè)備。此外，國內(nèi)外針對水產(chǎn)品干燥技術(shù)的研究與開發(fā)已引起食品科學(xué)領(lǐng)域的專家學(xué)者關(guān)注，研究報道日益增多，今后漁業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展將與高效、實用的水產(chǎn)品干燥技術(shù)密切相關(guān)。