水蜜桃干燥技术研究进展

丁莫 ，胡蕾 ，傅力 ，李静红，欧鸿杰，马楷暄

1.韩山师范学院生命科学与食品工程学院（潮州 521041）；2.广东省粤东药食资源功能物质与治未病研究重点实验室（潮州 521041）

水蜜桃（Prunus persica）是蔷薇科桃属植物，富含维生素C、果糖、葡萄糖、氨基酸、多种维生素和矿物质等，是水果中的佳品。水蜜桃以香甜的口感、丰富的营养价值而深受消费者的青睐，具有良好的经济效益，同时还具有美容养颜、活血促代谢、预防便秘等功效[1]。水蜜桃的组织鲜嫩，汁液十分丰富，成熟期气温高湿度大，其呼吸作用旺盛，导致成熟后的水蜜桃皮薄质软，在采摘后几天内如不合理储藏，果实就会腐烂变质，出现霉变、水分和营养物质的丧失、细菌污染等问题，鲜果不宜贮藏[2]，同时在运输过程中很容易发生机械损伤等问题，导致果实的软化褐变、降低商品属性，造成大量资源浪费问题，影响种植户的经济收入和积极性，因此水蜜桃采收后保藏和加工技术的开发是亟须解决的问题。

市场上水蜜桃的销售均以鲜食为主，加工转化率仍较低，其原因在于水蜜桃自身独特的加工技术难点。水蜜桃中含有大量的单宁、果胶和淀粉等物质，在加工过程中不稳定，其随着后熟过程的进行，淀粉等组织逐渐分解，水蜜桃质地较软，不宜加工塑形，因此水蜜桃加工品的品质难以提升，影响产品的质量，无法打开市场[3]。水蜜桃现有的加工品种有水蜜桃罐头、水蜜桃干、水蜜桃汁、水蜜桃果酱等产品，其中干制是果蔬制品加工保藏行之有效的方法，是通过物理手段降低产品含水量进行保存，更大程度延长果蔬货架期、便于运输，同时还能赋予产品良好的风味和口感，丰富市场，为提高地方果树经济效益，极大促进了果蔬产业的发展。就水蜜桃干燥技术研究现状及发展趋势进行简要综述，旨在为水蜜桃产业的发展提供参考。

1 水蜜桃单一干燥技术研究进展

1.1 太阳能干燥技术

太阳能干燥技术是出现最早也是最为经济的干燥技术，它是利用太阳的热能为能源，物料通过直接吸收太阳能或利用太阳集热器加热的空气间接获得热能，物料中的自由水在热能的作用下汽化，以水蒸气方式与物料分离，从而实现对物料的干燥[4]。Chaudry等[5]通过研究太阳能干燥的新鲜柿子在室温贮藏过程中品质变化，得出维生素含量显著下降（P＜0.05），花青素、儿茶素、白花青素、总酚类等酚类化合物含量逐渐下降。

太阳能干燥存在干燥时间长、产品褐变严重的缺点，为改善产品品质，缩短干燥时间，前人研究了前处理对干燥的影响，将太阳能干燥与诸多预处理技术有机结合，可提高干燥速率和干制品理化与感官品质。但太阳能干燥受外界气候影响较大，且需要辅助热源，较难适应新鲜水蜜桃强化干燥工艺的需求。

1.2 热风干燥技术

热风干燥技术是依据传质传热原理，以热空气为介质，利用热源提供热量，通过自然或强制的对流循环方式与物料进行湿热交换，物料内部和表面之间产生水分梯度差，物料内部的水分以气态或液态的形式向表面扩散，直到物料中的水分下降到一定程度从而达到干燥的目的[6]。热风干燥技术研究主要集中在香菇等果蔬干制品的品质优化上。李艳杰等[7]采用响应面法优化热风干燥技术的工艺参数，研究干燥前后香菇片品质的变化情况，最佳的工艺条件为热风温度55.21 ℃、装载量7.88 g/dm2；Milczrek等[8]研究热风干燥技术对柿子货架期影响，研究发现，试验过程中除了维生素C明显减少外，其色泽、微生物含量、营养成分等都在可接受的范围内。

热风干燥在水蜜桃干制品应用研究主要集中于干燥动力学和品质的研究，掌握干燥过程中产品内部水分和温度的变化情况，对干燥工艺具有指导作用；通过对外观、风味等感官指标和营养成分分析研究其干制品品质变化。经热风干燥后产品感官指标均良好，货架期能得到有效的延长，具有设备需求较低、操作简单、产量大等优点，但经热风干燥的产品存在维生素含量明显减少等问题，目前在产品品质要求不高的生产中仍被广泛应用，但不能符合高品质水蜜桃干制品的干燥要求。

1.3 微波干燥技术

微波干燥技术是通过发射电磁波，在高频电磁场的作用下，干燥物料中的极性分子做高频振动，主要是内部水分子间高频率运动并相互摩擦产热，使被干燥物料内部、外部同时均匀加热，从而达到干燥的效果[9]。

近些年微波干燥在果蔬品干制品中应用广泛，王定仙等[10]研究切片厚度、护色方法和烫漂条件等对微波干燥马铃薯片品质的影响，得出微波干燥时马铃薯片的最佳切片厚度为2 mm，最佳护色液组合为0.15%维生素C+0.05%柠檬酸。王维等[11]对草果微波干燥中试试验及其品质进行研究，结果得出微波功率9 kW、干燥时间10～15 min时，草果干制品的剩余含水率降低至14%以下，通过对草果干燥前后的扫描电镜结果对比可知，微波干燥技术能够在保证产品质量的前提下完成干燥过程。微波干燥法生产效率高，干燥后能很好地保存原料的营养价值和风味，但是微波干燥并不能适用于大多数果蔬品的干燥，主要是因为微波干燥效率快容易造成受热不均匀，干燥过度，对产品质量造成严重影响。周芹芹等[12]研究不同干燥方式对麻竹笋片品质的影响，得出较热风干燥和真空冷冻干燥，微波干燥的麻竹笋片褐变度最大，感官评分最低。水蜜桃含水量较大，其干制品对色泽要求较高，通过微波干燥法对水蜜桃进行干燥的研究较少。

1.4 真空冷冻干燥技术

果蔬类食品干燥的方式有蒸发和升华2种，其原理都是基于水的三相变化，其原理图如图1可示。食品工业生产过程中主要的干燥技术都是通过高温加热使食品内部水分蒸发成水蒸气除去，达到减少食品含水量的目的。与其不同的是，真空冷冻干燥则是利用高真空和极低温度条件使食品中的水分从固态直接升华成水蒸气除去，从而完成食品干燥的过程。将物料冻结在冰点以下，使物料中的水分变成固态冰，在真空环境下，通过加热物料托盘使物料中的水分直接由固态变成气态。物料水分经升华达到脱水干燥，从而得到内外兼备的优质干制品[13]。干燥后的产品不仅能最大程度地保留原料中的生物活性物质，其原料色泽、风味物质及维生素等营养成分也基本不会造成流失和破坏，与此同时，食品经真空冷冻干燥后其物理结构和化学结构变化均较小，故能很好地保持原有形状，不失原有固体框架结构和形态，并呈现多孔海绵状结构，其复水性好，易于快速复原。

图1 真空冷冻干燥原理图

张永等[14]以上海南汇水蜜桃为原料，对冷冻干燥法在水蜜桃加工中的应用进行研究，结果得出用冷冻干燥法制备的水蜜桃冻干片和阿胶桃丁营养指标满足食品要求，同时2种产品能够最大限度地保留水蜜桃的风味物质，为解决水蜜桃滞销及其冻干脱水工业化生产提供思路与技术支撑。闫秋菊等[15]研究真空冷冻干燥前后水蜜桃挥发性风味成分的变化及迁移，得出冻干过程水蜜桃挥发性风味物质出现迁移现象，大部分风味物质保留在冻干水蜜桃中，如己醛、苯甲醛、(E)-2-庚烯醛、(E)-2-辛烯醛、(E)-2-己烯-1-醇、戊醇、己醇、乙酸己酯等。冯颖等[16]对11种的水蜜桃冷冻干燥后的品质进行研究，通过对比发现不同品种水蜜桃干制品其维生素C、果糖、总酚、硬度的变异系数较大；可溶性蛋白、半纤维素、产出率和蔗糖的变异系数较小，其他品质指标相差不明显，且存在相关性。

真空冷冻干燥对水蜜桃的研究主要集中在营养和品质方面，研究普遍得出真空冷冻干燥要明显优于其他干燥手段，不会造成干制品中某些品质被破坏，对水蜜桃的生物活性和某些理化性质保存效果较好[17]，质量方面比其他干燥方法具有更大优势，体现在其食用价值和感官特性上，同时可有效延长干制品的保质期[18]。

1.5 红外冷冻干燥技术

红外冷冻干燥技术是一种辐射干燥，其具有很强穿透力的远红外线，能被水和高分子物质吸收，引起分子共振而达到快速干燥的目的，且远红外干燥加热温度稳定，物料受热均匀，对含水量高的食品及果蔬等农副产品的干燥尤为适宜。

研究表明，采用红外冷冻干燥甘薯能够缩短干燥时间且能提高产品品质[19]。该干燥技术存在设备生产效率低、生产成本高等问题。王洪彩[20]以香菇为对象，研究波长2.4～3 μm的中短波红外干燥技术在物料脱水方面的可行性和优势性，并以干燥效率、产品品质以及单位能耗为指标，比较中短波红外干燥技术与几种不同干燥技术的优缺点，结果表明，用中短波红外-真空冷冻干燥方法，能进一步提高中短波红外干燥产品品质和降低冷冻干燥时间及能耗[21]。红外冷冻干燥技术仍处于研发阶段，对其工艺及机理还需进一步研究。

1.6 高压电场干燥技术

高压电场干燥技术是一种新型干燥技术[22-23]，又称电流体动力学干燥技术，利用高电压电离空气使设备发射极和集电极之间产生强电场，电离的离子在库仑力的作用下运动形成离子风，在离子风的作用下，增强物体表面及内部传热和传质，提高样品的干燥速率。同时，在高压电场中水分子顺着电场强度增大的方向做规则的定向移动，此过程中，样品内部温度基本保持不变，较传统加热干燥法可使样品中的活性物质不受高温破坏，能够很好地保留物料营养成分等优点[24]，王航等[25]研究高压电场对香蕉片干燥特性的影响并建立干燥模型，与热风干燥相比，通过高压电场干燥制成的香蕉片品质更好，并能有效缩短干燥时间，且干燥活化能与香蕉片的厚度呈正比；高压电场干燥技术对水蜜桃加工的文献鲜有报道，有研究表明，高压电场干燥产品品质不如真空冷冻干燥产品，且在干燥后期干燥速度较慢[26]，因此可考虑高压电场干燥与其他干燥方式联合应用于水蜜桃干制研究。

2 水蜜桃联合干燥技术研究进展

随着市场多元化的需要，技术体系的创新和新产品的开发成为果蔬制品技术的主要研究内容，而其中机械化、新技术和新设备的引进和应用更是其中的重要部分。水蜜桃中富含热敏性、易氧化的保健营养物质，如多酚类物质，而干燥环节对其色泽、香气、主要营养保健物质的保留均有重要影响[27]。在此背景条件下，开发新的干燥技术在水蜜桃干制品生产中显得尤为重要，其应用前景受到研究者的高度重视。较常用联合干燥技术见表1。

表1 常见联合干燥技术及其特点[28-34]

联合干燥技术是指根据物料的特性，将多种干燥方式联合使用，利用各种干燥方式的优势进行互补，以达到改善因单一干燥技术对产品品质的不良影响，提高干燥效率[35]。联合干燥采用分阶段进行的一种复合干燥技术，可最大限度保持产品品质，延长产品保质期。Jiang等[36]采用热风-微波联合、微波-冷冻联合、单一真空冷冻和单一微波等5种干燥方法对秋葵进行干燥，以干燥速率和产品品质为研究指标，得出单一真空冷冻干燥和微波-冷冻联合在产品色泽和抗氧化性能的保护上显著优于其他3组（P＜0.05），其中微波-冷冻联合干燥在硬度、脆度方面较单一真空冷冻干燥分别高12.5%和8.3%。Phanindra等[37]分别对胡萝卜真空冷冻-热风联合干燥和单一真空干燥干燥工艺进行对比，得出联合干燥后的产品总类胡萝卜素被破坏程度较低，与1.4的论述一致；干燥时间和能耗均比单一干燥低50%，联合冷冻干燥对于胡萝卜干制品的生产具有明显优势。

通过对各种单一干燥方式对水蜜桃干燥品质的比较，得出真空冷冻干燥是在较低温度且处于真空状态条件下完成的，其加工热敏性及易氧化的水蜜桃干制品的优点是其他干燥技术无可比拟的，因此近些年真空冷冻干燥与其他干燥技术的联合使用成为果蔬片冻干的研究热点，冻干样品的微观组织结构被认为是反映其品质差异的重要参数[38]。邢晓凡等[39]分别采用真空冷冻干燥（FD）及真空冷冻干燥与微波真空干燥（MVD）、热风干燥（HAD）联合干燥方法加工制备黄桃果干，并研究冻干片微观结构参数（细胞截面积、截面周长、圆度、壁面粗糙度及孔隙率）的影响，见图2，得出相较于单一干燥方法，其组合干燥方式对微观结构参数的变化具有显著抑制作用；以真空冷冻干燥技术为基础，王海鸥等[40]研究其与热风、微波、气流膨化3种方法联合干燥水蜜桃冻干片的品质，通过色泽、组织微观结构、吸湿率和硬度等品质指标进行对照分析，得出微波冷冻真空干燥样品色泽改变最大，硬度和脆度显著高于另外3组（P＜0.05）；冻干组微观结构饱满、孔隙率高，具有多孔网络骨架。真空冷冻联合干燥对于每阶段干燥过程中主要工艺参数的优化、不同干燥方法最佳工艺转换点等，仍需通过大量试验获得。

图2 冻干水密桃果干微观结构图

3 结语与展望

中国是世界上水蜜桃产量最多的国家，长江三角洲为最集中栽培区各省区都有种植，如江苏、河北、成都和浙江等。水蜜桃肉细汁多、鲜甜甘美、营养丰富而深受人们喜爱，素有“果中皇后”的美誉。但水蜜桃收获季短且不易储存，在市场常采用冷藏、涂膜保鲜或喷洒保鲜剂处理以延长保质期[41]。干燥是水蜜桃主要加工方法之一，不同干燥技术各有优缺点：太阳能干燥技术节能环保、运行费用低，但受外界气候影响较大；热风干燥技术的水蜜桃产品感官性状良好，但经热风干燥的产品存在维生素含量明显减少等问题；微波干燥技术节能高效，运行总体成本低，干燥速度快，但不好控制干燥终点，容易干燥过度；真空冷冻干燥技术产品品质好，保持干制品的水分平衡，连续生产周期较长；红外冷冻干燥技术产品生产效率低，生产成本高。新型干燥要同时考虑保证产品品质和质量、对环境无污染、节能及降低生产成本等[42-43]。联合干燥技术产品品质好，但生产成本较高，且联合干燥技术仍处于工艺优化阶段，机理研究不足，而且缺乏相应的联合干燥设备，难以实现工业化生产[44]。

开发高效节能、高品质、高成品率的真空冷冻组合干燥工艺，能使干燥效果大为改善，并且产品成多样化发展。因此，发展新型真空冷冻组合干燥工艺与装备是农产品干燥产业要面对工业化发展的研究方向。此外，开展干燥过程中营养成分的保持技术研究与干燥动力学研究，能使水蜜桃果片表现出较好的品质特性，可更好地拓宽其作为即食食品的应用范围。目前，水蜜桃真空冷冻干燥的研究有一定的成效，发展前景广阔。