干制技术对果蔬干制品品质的影响研究进展

王浩 ，张明 ，王兆升 ，宋烨 ，马超，杨立风 ，张博华 ，吴茂玉 *

（1.山农业大学食品科学与工程学院，山东泰安271000；2.中华全国供销合作总社济南果品研究院，山东济南250014）

果蔬为含水量高的易腐农产品，极易因环境和微生物的作用发生各种不良的变化，从而造成腐烂变质[1]。干制是指在自然条件或人工控制条件下使产品中水分蒸发的工艺过程[2]，果蔬干制是指采用一定的干制技术先脱去新鲜果蔬中的水分，然后将果蔬以低含水量的状态保存起来的一种加工方法，其产品称为果蔬干制品。果蔬干制品对延长果蔬贮藏时间、改变果蔬贮藏性能及生理活性具有重要意义。

目前果蔬干制技术主要有热风干燥、真空微波干燥、真空冷冻干燥、变温压差膨化干燥等。果蔬干制品品质主要包括感官品质和营养成分（多酚、维生素等）等，其品质的好坏影响果蔬干制品的市场销售量。因此，分析果蔬常用干制技术原理及优缺点对于了解果蔬干制技术特征及其对果蔬干制品品质的影响具有重要意义。

1 热风干燥

1.1 工作原理

热风干燥是根据传质传热原理，利用热源提供热量，通过风机将热风吹入干燥室或烘箱内，并将热量从干燥介质传递给物料，使物料表面水分受热汽化为水蒸气，扩散到周围空气中。当物料表面水分含量低于内部水分含量、并形成水分梯度时，内部水分便向表面扩散，直到物料中的水分下降到一定程度，与此同时，物料表面温度受热后高于物料中心，形成温度梯度，促使水分从表面向中心传递从而达到干燥的目的[3]。

热风干燥具有操作简单、物料处理量大和成本低等优点，除热敏性物料外，大多数物料可采用热风干燥。但实际生产中，由于加热时物料由外向内进行热传导，传热和传质方向相反，从而导致热风干燥的速度慢、效率低[4]。

1.2 对果蔬干制品品质的影响

热风干燥是传统的干燥方式，在有氧和高温条件下进行，干燥过程中物料易发生化学变化，在氧化酶的催化下酚类物质会发生氧化，氨基和糖在高温下会发生美拉德反应等。卢可可等[5]研究了六种不同热风干燥方式对香菇多酚含量、组成及抗氧化活性的影响，结果发现，不同干燥条件下香菇多酚的含量、组成、抗氧化性有所差异，恒温干燥是香菇比较理想的热风干燥方式。谷俊华等[6]通过不同的热风温度对苦瓜进行干制，结果发现热风50℃条件下苦瓜干制品多酚含量最高,为2.83 mg/g;不同的干燥温度对苦瓜中多酚抗氧化能力的影响较大，差异明显；清除DPPH自由基能力最强的是热风干燥50℃其IC50为0.015 mg/mL；热风干燥80℃时对ABTS自由基的清除能力最强其IC50为0.0689 mg/mL。综合考虑，热风干燥50℃对苦瓜干品质的影响最小。

热风的温度、湿度、风速是影响热风干燥制品的关键因素。刘立果等[7]分析了热风干燥的温度、湿度和风速对新疆骏枣热风干燥工艺的影响。结果发现，温度对红枣的干燥速率和品质影响最大，热风温度越高，干燥速度越快，果皮红的程度越小，果皮的明度越小，红枣皱缩越严重，糖分析出量越多。热风湿度对糖分的析出量也有显著的影响，而风速对果皮的明度有显著的影响。杨兵等[8]研究了热风干燥对青花椒品质的影响，结果表明干燥温度和风速对青花椒品质影响较大，铺放量对其影响较小。

2 真空微波干燥

2.1 工作原理

真空微波干燥是在真空条件下用微波辐射作为加热源进行加热而使物料脱水的过程。微波是一种具有极性的电磁波，其与极性物质作用时，引起极性分子旋转，当这种旋转行为受到原子的弹性散射或晶格热振动等因素阻碍时会引起能量耗散，电磁能转化为热能，从而引起物料温度升高[9]，达到干燥物体的目的。

与传统干燥相比，微波干燥可以抑制褐变，更好地保存产品颜色；微波干燥后的产品具有多孔性，其容积密度比传统干燥的小；减少了产品所能承受的最大应力和最大应变，增加了弹性，降低了粘性，与真空干燥联用，弹性增加更显著[10]。

2.2 对果蔬干制品品质的影响

真空微波与传统干燥方式相比有较大优势，与热风干燥相比，真空微波干制品的色、香、味、营养素、热敏性和易氧化的生物活性组分能得到更好地保留，这归因于微波真空干燥过程的低温、干燥速率快和低氧条件等特点。付辉战等[11]研究发现新鲜桑椹真空微波干燥后不仅能够延长桑椹的货架期，且便于运输和贮藏。他还建立了干燥动力学模型，探讨了不同工艺参数（微波功率、物料装载厚度）对干燥样品有效水分扩散系数、理化性状及功能活性成分含量的影响。在最优工艺条件下，干燥样品的色泽保持能力优（色差ΔE为2.265），复水性好（复水比为2.387），咀嚼性、弹性佳（咀嚼性为372.5 mJ、弹性为0.696 cm），功能活性成分保留效果好（总花色苷质量比3.22 mg/g、矢车菊素-3-O-葡萄糖苷质量比4.78 mg/g、矢车菊素-3-O-芸香糖苷质量比4.21 mg/g、1-脱氧野尻霉素质量比0.53 mg/g，抗氧化能力0.37 μmoL/g）。利用真空微波干燥技术进行桑椹采后干制加工，与热风干燥加工相比具有干燥速度快、效率高、干制产品品质好的特点。

李定金等[12]以调味山药片为试验对象，研究不同微波功率、真空度和切片厚度对调味山药片真空微波干燥特性的影响。结果表明，调味山药片真空微波干燥过程中呈现出加速、恒速和降速干燥3个阶段；微波功率、真空度和切片厚度对调味山药片的干燥特性影响较大，随着微波功率和真空度的增大，干燥速率增大；随着切片厚度的增大，干燥速率降低。杜冉等[13]采用真空微波干燥技术制备食用菌粉，通过对食用菌粉水分含量、营养成分、粉体特性、微细化难易程度、感官及微观组织的研究，评价了真空微波干燥对食用菌粉品质的影响，研究表明，真空微波干燥食用菌的总糖、粗蛋白、粗纤维和氨基酸总量含量分别是真空冷冻干燥的87.45%～92.61%、82.95%～94.40%、81.82%～96.97%和88.21%～95.44%，远高于热风干燥。真空微波干燥技术耗时最短，产品水分含量最低，干燥后的食用菌色泽较明亮，略有收缩，微观组织较疏松。

3 真空冷冻干燥

3.1 工作原理

真空冷冻干燥是将湿物料冻结到共晶点温度下，使物料中的水分变成固态冰，然后在较高的真空环境下，通过给物料加热，将冰直接升华成水蒸气，再用真空系统中的水汽凝结器将水蒸气冷凝，是集真空技术、冷冻及干燥技术为一体的干燥技术[14]。

真空冷冻干燥的相平衡温度低，且处于真空状态，适用于热敏性及易氧化物料的干燥，能最大程度地保留物料的色泽、风味物质等营养成分；干燥后的产品不失原有固体框架结构，可保持原有形状；但是真空及低温的设备需要较高的能耗，生产成本高[15]。

3.2 对果蔬干制品品质的影响

由于真空冷冻干燥是将物料中水分直接由冰升华为水蒸气，适用于热敏性及易氧化物料的干燥，对品质影响较小。魏婷等[16]利用真空冷冻干燥对鲜食枣营养品质的变化进行研究，冷冻干燥产品维生素C保留率高达99.58%；有机酸是产品中重要的风味营养物质，在干燥结束时，草酸、酒石酸、柠檬酸含量分别是鲜样的1.64倍、1.32倍、3.83倍；冷冻干燥后ABTS+·清除能力提高6.91%，抗氧化力保留率达92.01%。冻干过程中冻干时间也会对营养物质含量及活性有重要影响。Yujing Sun等[17]研究了三种不同的干燥方法（晒干、热风干燥、冷冻干燥）对未成熟柑橘类水果的植物化学成分和抗氧化活性的影响，结果表明冷冻干燥更有利于保留酚类化合物和抗氧化成分。

真空冷冻干燥与热风干燥相比最大优点在于能很好地保留物料的色泽、风味物质及维生素等营养成分，是一种较好的物料干燥方式。张倩茹等[18]以11种常见果品、蔬菜为原料，对热风干燥和真空冷冻干燥的果品、蔬菜粉中总酚、原花色素进行测定含量。结果表明通过热风干燥得到的果品、蔬菜粉总酚的保留率在85.94%～93.27%，原花色素的保留率在66.17%～72.58%；真空冷冻干燥的果品、蔬菜粉总酚保留率在93.50%～96.98%，原花色素的保留率在95.24%～98.15%。由此可见，真空冷冻干燥可较好地保持果品、蔬菜原有的酚类物质，得到的果品、蔬菜粉感官品质和营养价值更优。Gomathi Rajkumar等[19]对热风干燥和冷冻干燥过程中卷心菜片的物理参数、挥发物轮廓和感官品质进行了评估，发现新鲜卷心菜的香味成分大部分保留在冷冻干燥产品中。冷冻干燥还会带来积极的感官效果，消费者更容易接受。此外，有学者提出，Hyeon-Jin Park等[20]对热风干燥和冷冻干燥制成的泡菜粉进行对比，冷冻干燥的泡菜粉褐变指数低，冻干粉的水吸收指数（WAI）和水溶性指数（WSI）高于热风干燥的。

4 喷雾干燥

4.1 工作原理

喷雾干燥设备主要由压力式雾化室、喷头、干燥室、旋风分离器、接收器等组成。首先，物料在雾化室中经高压泵获得高压从喷头喷出，由于压力大且喷孔小，快速将物料雾化；之后雾滴进入干燥室，与热空气瞬间发生热质交换，物料中的大部分水分迅速蒸发，最后将产品干燥成粉末[21]。

4.2 对果蔬干制品品质的影响

喷雾干燥由于物料浆液被雾化器分散成雾滴，从而使喷雾干燥的速率加快，物料处理时间短，有利于维生素等热敏性成分的保留。雷湘兰等[22]用不同干燥方式处理制得的佛手瓜粉维生素C含量与鲜佛手对比，结果发现，佛手瓜经热风干燥处理后维生素C保留率最低，仅为19.03%，真空干燥和喷雾干燥较热风干燥维生素C保留率明显提高，分别为45.71%和51.24%。张丽茹[23]对比分析了热风干燥、喷雾干燥、变温压差干燥和真空冷冻干燥对淮山品质的影响，喷雾干燥淮山全粉的堆积密度和吸水性低于热风干燥和变温压差干燥的；喷雾干燥制备的淮山全粉的溶解度高于其他三种干燥方式的；喷雾干燥制备的淮山全粉蛋白质等营养成分损失率比其他三种干燥方式小。

喷雾干燥中物料浆液中含有一定的糖分，高温使产品微粒具有一定的粘稠度，从而使干燥室内壁易于粘附产品微粒，最终使得产品得率较低。因此，在喷雾干燥工艺过程中，工艺参数的设置尤为重要，比如料液比、进料速度、包埋剂的种类和添加量等，这些因素对干制品的颜色、口感、营养成分有重要的影响。商飞飞等[24]在香芋全粉喷雾干燥工艺参数研究中得出，添加0.01%的黄原胶作为包埋剂可提高出粉率，加速干燥，防止粘壁，该条件下喷雾干燥效果较好，制得的香芋全粉呈淡紫色，香芋固有气味浓郁。Seid Mahdi Jafari等[25]利用喷雾干燥生产石榴汁粉时发现，进气温度只会影响粉末的密度，而麦芽糊精的含量也会影响最终粉末的花青素含量。经SEM分析发现，低麦芽糊精的水平和较高的进口空气温度会导致更小但更光滑的颗粒。

5 变温压差膨化干燥

5.1 工作原理

物料经过预处理和预干燥等前处理工序后，根据气体的热压效应和相变原理，将物料放入膨化罐中，通过不断改变罐内的压差、温度，使被加工物料内部的水分瞬间汽化蒸发，依靠气体的膨胀带动组织中物质的结构变性，使物料形成均匀的多孔状结构，并具有一定膨化度和脆度[26]。

5.2 对果蔬干制品品质的影响

物料经过简单的预干燥后进行膨化干燥，在干制的过程中一般不使用添加剂，产品酥脆性佳，口感良好，最大程度地保留了果蔬原有的营养成分及香气成分，使其具有与油炸产品相似的酥脆性，但同时又克服了油炸产品含油脂高、易酸败等缺点。罗红霞等[27]采用变温压差膨化干燥技术研究了甘薯脆片膨化前后营养成分和微观结构的变化，从微观和宏观两方面探讨了变温压差膨化干燥技术对甘薯片品质的影响。结果发现，与鲜样相比，干制品中还原糖含量增加，粗纤维等物质的含量在前处理阶段有所下降，膨化后又有所回升；干制品内部空腔明显增大，结构疏松，分布较均匀。Jian-Yong Yi等[28]对苹果片进行压差膨化干燥，结果发现，与真空干燥相比，该干燥技术具有更高的膨胀率。

经过变温压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长繁殖，干燥产品还可以加工成粉，具有较大的应用前景[29]。毕金峰等[30]对比分析了热风干燥、真空干燥、变温压差膨化干燥及喷雾干燥技术制备胡萝卜微粉的理化性质及营养指标，结果发现，变温压差膨化干燥处理的胡萝卜微粉在吸湿性、还原糖含量、总糖含量方面优于其他三种干燥方式。

6 联合干燥

6.1 工作原理

联合干燥是将两种或多种干燥方式结合起来对物料进行干燥。一般采取不同干燥方式的优点进行组合，多采用分段式或者叠加式的干燥方式，如前期热风干燥、后期压差膨化干燥[31]。

联合干燥的优点是减少干燥时间、降低能耗、提高质量、易于操作，可最大限度地降低成本和保持食品品质。目前的难点是最佳转换点的确定，由于不同果蔬组织状态相差很大，因此需要通过大量试验来确定联合干燥时不同干燥方法的最佳工艺转换点。

6.2 对果蔬干制品品质的影响

李秀平等[32]以火龙果干燥后的色泽、收缩率、复水性为表观物理指标，可溶性固体、有效酸度、蛋白质含量的变化为营养成分指标，讨论了热风-真空联合干燥对火龙果的影响。结果表明，营养成分较鲜果均有一定程度的降低，干燥后色泽变化很小，收缩率为73.48%，复水性能良好，酸度略有下降，可溶性固形物降至6.1%，蛋白质损失率为61.62%。

联合干燥优势互补，避免了单一干燥方式的缺点，对果蔬进行联合干燥，应依据加工原料以及各个干燥技术的特点，以最少的能耗获得最佳的果蔬干制品。Ning Jiang等[33]以冷冻干燥联合真空微波干燥对秋葵进行干燥，结果发现，与冷冻干燥相比，联合干燥处理的秋葵，其主要抗氧化成分包括儿茶素、槲皮素明显较高，干燥时间和能耗分别降低了约75.36%和71.92%。

7 小结

对果蔬进行干制不仅能提高其贮藏性能，还能改善干制品品质，提高果蔬的附加值，在果蔬产品生产中应用非常广泛，常用的干燥方法有热风干燥、真空微波干燥、喷雾干燥和真空冷冻干燥等。热风干燥是目前应用最多、最为经济的干燥方法，但经热风干燥的食品，其色、香、味难以保留，维生素等热敏性营养成分或活性成分损失较大。真空微波干燥的最大缺点是易出现过度加热，局部温度可超过100℃，导致食品、药品等热敏性物料的品质下降，营养风味损失。喷雾干燥是目前果蔬粉加工常用的方式，其维生素等热敏性成分的保留较好，但由于物料浆液中含有一定的糖分，使干燥室内壁易于粘附产品微粒，产品得率较低。真空冷冻干燥的食品色、香、味均好，营养流失少，但生产成本较高。

高效、节能、通用和环保是干燥工艺及设备的未来发展趋势，下一步的工作重点要结合各种干燥技术及设备的特点，根据不同的原料特性及不同的干制加工技术的优缺点，选择适合的干制加工技术，以最适合的工艺参数来进行干制，以提高果蔬干制品品质、获得最佳的果蔬干制品。