真空冷凍干燥技術對食品品質的影響

王 靜，張衛衛，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生各種物理、化學和生物變化，這些變化會導致食品的外觀、營養成分發生變化，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，有效阻礙物料內部微生物的滋生和以水為介質的化學反應發生，從而延長貨架期、降低貨運成本。目前，已有的干燥方式有風干、曬干、陰干、熱風干燥、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，以及多種方式聯合干燥的技術。在眾多干燥方法中，真空冷凍干燥技術是保留食品品質較好的方法[2-3]。

真空冷凍干燥（Vocuum Freeze-drying） 技術是一種已在食品加工業廣泛研究并應用的食品干燥技術，是將物料凍結到共晶點溫度以下，在低壓狀態下，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。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，國內部分企業也瞄準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成分，真空冷凍干燥技術對其營養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對原料品質的影響及原理。

1 真空冷凍干燥對食品質構特性的影響

食品的質構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構特性的研究，發現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部細胞變形、破裂和分離，內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的重要指標之一，色澤得分在食品總的質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現，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，氧化褐變發生幾率小，可最大程度地保持產品的色澤。另外，干燥過程的低溫環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成分，高煒等人[9]對比了冷凍干燥、熱風干燥、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的影響

李寶玉等人[14]研究了不同干燥方式對香蕉品質的影響。研究發現，干燥方式對香蕉中蛋白質含量具有顯著影響，與鮮樣相比，變溫壓差膨化干燥、真空冷凍干燥、真空干燥、傳統油炸干燥處理后的香蕉蛋白質含量降低，一方面可能是前處理過程中部分水溶性蛋白質的溶出，另一方面可能是由于蛋白質的鹽析作用。周鳴謙等人[15]通過對比不同干燥方式對蓮子蛋白質含量的影響，發現干燥方式對蓮子中蛋白質含量影響不大，可能是因為蓮子蛋白質本身穩定性較好，常規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含量的影響與食品品種有很大的關系。

5 真空冷凍干燥對食品中VC的影響

VC是大多數果蔬中的基本成分，不僅可以預防疾病如壞血病，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指標來考查。

葉磊等人[16]研究了熱風干燥和真空冷凍干燥對桑葚果粉VC含量的影響。結果發現，熱風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干燥工藝下獼猴桃VC的損失率。研究結果表明，冷凍干燥的獼猴桃VC損失率大大低于熱風干燥。對比不同干燥后的檸檬片中的VC含量變化情況，發現經冷凍干燥后的檸檬片VC含量最高，是60℃熱風干燥的檸檬片VC含量的1.9倍。VC是一種極不穩定的營養物質，對光、熱、氧敏感，易反應分解，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。結果發現，冷凍干燥后毛豆中VC比熱風干燥提高了約2.3倍。Gümü?ay?A等人[19]的研究結果表明，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。比較熱風干燥和凍干后芒果VC含量的變化，結果顯示，熱風干燥對VC的破壞嚴重，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物，具有較強的抗氧化活性，能夠有效清除自由基，抑制脂質過氧化，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關系。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。結果表明，熱干燥方式（熱風、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部形成了冰晶，使得凍干物料細胞的破裂造成黃酮類物質的溶出[23]。

綜合以上研究結果，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，另一方面也與物料自身的組織結構特性有關。對總酚、總黃酮含量變化的機理目前尚不明確，需要繼續深入研究。

7 結語

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

真空冷凍干燥技術雖然能較好地保留食品中的營養成分，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的大范圍應用。目前，研究者利用真空冷凍干燥技術結合其他干燥方式，以更好地利用真空冷凍干燥技術的優點，利用聯合干燥來提高干燥效率、節約能耗，如利用真空冷凍-變溫壓差膨化技術干燥菠蘿蜜[24]，真空微波-真空冷凍干燥干燥蘋果片[25]，可在保證產品品質的前提下節約能耗。因此，隨著干燥新技術、新設備的不斷出現和研究的不斷深入，真空冷凍干燥聯合其他干燥技術會是真空冷凍干燥技術的一大發展趨勢。

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