果蔬干制技術的應用及研究進展

沈 靜，王 敏，冀曉龍

(1.楊凌職業技術學院 生物工程學院，陜西 楊凌 712100;2.西北農林科技大學 食品科學與工程學院，陜西 楊凌 712100)

果蔬在加工、貯藏和運輸過程中會發生各種物理、化學和生物變化，這些變化會對果蔬的食用品質、營養品質和功能品質造成影響。果蔬干制技術是在自然條件或者運用干制技術將新鮮果蔬內部的水分去掉，降低原料含水量，起到利于保存作用，是集干燥和脫水于一體的加工方式。

傳統的干制的方式包括自然曬干、熱風干燥等，自然曬干方式原料處于外界環境中，條件不易控制，產品衛生質量堪憂；熱風干燥生產成本低，易操控，但缺點是效率低、溫度高，易造成產品失色失味，口感和營養品質均受影響。通過干制技術的創新驅動，一批現代化果蔬干制技術逐漸被應用到食品工業中，主要包括真空冷凍、遠紅外干燥、真空油炸干燥、低溫真空膨化干燥、真空微波干燥、壓差膨化干燥、聯合干燥等。

1 國內外果蔬干制技術的研究進展

真空冷凍干燥因其低溫性可廣泛應用于熱敏性食品的加工，是目前最受青睞的干制方法。真空油炸技術始于20世紀70年代初，其產品膨化度和復水性好，有較優的酥脆感，但產品中含有油脂，油膩感偏離了消費者的需求。壓差膨化技術始于20世紀80年代，該法操作簡便、產品品質優良，廣泛應用于膨化果蔬休閑食品的加工。遠紅外干燥高效、低耗、低能，但依舊處于實驗室研究階段，現代化工業的推廣還有待進一步深入。低溫真空膨化技術興起于20世紀90年代初，廣泛應用在蘋果、菠蘿、梨等水果和黃瓜、馬鈴薯、橄欖等蔬菜中，在國內該技術起步較晚，多集中于工藝研究，與國外相比缺乏深入的機理探索。聯合干制是根據不同干燥技術特點，以優勢互補原則分段進行的干燥方法，如熱風-微波聯合干制、熱風-紅外聯合干制等，具有省時特點，但聯合技術能耗高、操作復雜，其推廣性還存在技術難點。

2 果蔬干制設備及原理

2.1 真空冷凍干燥機

真空冷凍干燥是目前最為流行的果蔬干制技術。其工作原理是物料在真空冷凍干燥機內通過冷阱冷凍，待濕物料溫度降到共晶點以下，物料中的水分凍結成冰，在真空條件下加熱，物料中的冰升華，最終變成疏松多孔的干燥產品。凍干過程包括預凍、升華干燥和解析干燥。在升華干燥過程中，預凍后的物料在密閉的干燥室內，隨著溫度的升高，物料中的冰晶吸收熱量逐漸升華，干燥由外向內推移，此時物料中90%的水分被除去，大量的自由水在此階段消失。物料組織中毛細管壁和極性基團上仍附著0.5%～4%的水分，這部分結合水會在解析干燥過程中，隨著溫度的升高逐漸被去除。

2.2 紅外干燥機

紅外干燥機在食品、藥品的干燥及高溫滅菌等方面均有應用。

紅外干燥實質上是電磁波以光速沿直線傳播到物料表面，物料表面的分子以8.8×107～1.78×108Hz的頻率發生振動，其固有頻率與紅外線的發射頻率相互匹配，使物料內部的分子發生強烈振動，物料分子中的健團、晶格在高速的振動中相互摩擦而發熱升溫，進而達到干燥的目的。另外，在紅外干燥過程中，物料表面溫度隨水分蒸發而降低，物料內部在紅外輻射的穿透下溫度急劇升高，溫度梯度的降低，引發物料由內向外熱擴散。這種熱擴散與物料內部水分由內向外的濕擴散共同提高了干燥速度，達到快速干燥的目的。

2.3 微波真空膨化設備

微波真空膨化是將兩種傳統干燥方式結合起來的一種新型干制技術。物料中的極性分子通過微波作用，從雜亂無章的隨機分布狀態沿電場方向進行有序排列，在此過程中，分子之間劇烈運動，產生碰撞摩擦，進而產生熱量。在微波真空條件下，物料中的水分在低溫下汽化、遷移，物料中間結構膨脹，變得疏松多孔。微波加熱耗時短、均勻度好、熱效率高，真空條件可以降低濕物料中水分的飽和溫度，可以更大程度的保留產品品質，兩種優勢相互促進既降低能耗，又提高生產效率。

2.4 微波真空冷凍設備

微波真空冷凍將微波技術和凍干技術相結合，具有迅速降溫、持續恒溫的特點。其工作原理是首先由真空泵對干燥室內進行抽真空，當真空度達到一定值后，微波發生器對真空室中的預凍物料進行整體加熱，除微波在干燥過程中提供熱源外，沒有其他傳熱媒介的輻射傳能，微波產生的電磁波使產品中極性分子跟隨電磁場的變化而發生劇烈震動，通過分子摩擦產熱實現能量轉化。水分在一定溫度下升華，物料由內而外進行干燥。這種新型干制方式極大提高了干燥效率，另外物料表面和內部同時受熱且均勻，有效避免傳導過程的傳熱阻力和熱能損失。

3 果蔬干制技術的應用研究進展

3.1 真空冷凍干制技術

真空冷凍干制對熱敏性物料特別適用，不僅可以保存蛋白質、糖類等營養成分和易揮發成分，還能維持產品較好的形狀，不易發生皺縮。產品組織疏松多孔，復水性好，可以長期保存。凍干食品擁有較大的國際市場，美國凍干品年消費量最大，約為500萬t，其次是日本、法國。真空冷凍干制技術可以應用在蔬菜類如蘑菇、胡蘿卜、芹菜、蔥、姜等，也廣泛應用于龍眼、香蕉、草莓、蘋果、櫻桃等水果類。我國的凍干加工起步較晚，技術引進始于二十世紀50年代，但后期發展迅速，近幾年來國內學者針對真空冷凍干制在產品營養參數和感官方面的影響做了大量研究。真空冷凍干制對菠蘿蜜的氧化損失小，維生素C和芳香成分保留率高，產品色澤均勻，收縮率低，復水率好。真空冷凍干制的金絲小棗粉顏色鮮黃、香味濃郁，總糖含量達76%～88%，有機酸含量達0.46%～1.6%，維生素C含量為540 mg·100 g-1。真空冷凍干制的芒果干維生素C保留率高達98.48%，總糖含量保持率為80.88%，蛋白質保留率為82.69%，復水性達89.97%。

3.2 紅外干燥技術

紅外干燥以其效率高、設備小、效益好、費用低等優點被用于中小型加工企業。在紅外干燥過程中，果蔬品含水量的變化會影響其輻射特性，長波容易輻射到物料表層，短波輻射能穿透果蔬制品進入內部，因此物料的厚薄會影響干燥效率，一般情況下，厚物料最好選用短波加熱。由于短波熱輻射易造成局部溫度過高，使果蔬產品的外觀品質和營養價值受損，所以通常要把加熱波長控制在9.6～0.72μm范圍內。不同中短波紅外溫度、物料厚度和輻射距離會依次影響蘋果片的干燥特性以及色澤，研究表明距離80 mm、70℃的干燥條件下，5 mm厚的蘋果片的色澤最優，但蘋果片在中短波的紅外干燥過程中易皺縮。紅外干制果蔬具有較高的品質。有研究證明70℃條件下，中短波紅外輻射番木瓜片的色澤品質和復水性最好，產品品質優于熱風干燥。Shi等研究認為紅外干燥藍莓的品質突出；尹旭敏等對比發現紅外干燥茶樹菇的復水性和色澤均優于真空和熱風干燥，Azam等利用紅外干制生菜片，發現在180 min時產品顏色、質地和微觀結構最佳。此外，紅外干燥還能更好保護果蔬中的黃酮類、多酚類以及揮發性物質。

3.3 變溫壓差膨化技術

變溫壓差膨化是一種非油炸干燥技術，物料通過變溫壓差膨化后，體積發生膨脹，產生疏松多孔結構，復水性好。變溫壓差膨化結合傳統干燥的優勢，產品既節能環保、安全衛生，又營養豐富、色香俱全。

王萍等優化確定了菠蘿蜜變溫壓差膨化工藝參數(溫度86～95℃，抽空溫度59～64℃，抽空時間133～169 min)。何新益等探討了變溫壓差干燥對桃子膨化度和感官品質影響的優化工藝，并發現膨化前后桃中還原糖和總酸含量升高，維生素C含量下降。程莉莉研究發現變溫壓差膨化可以降低蘋果脆片中的硫殘，并且能夠有效保留多酚。高鶴等利用響應面的中心組合設計確定了番木瓜變溫壓差干燥最優工藝參數，并評價了膨化產品的色澤、復水性、硬度和脆度等指標。此外，變溫壓差膨化還廣泛應用在蒜、臍橙。畢金峰團隊在變溫壓差膨化干燥水果工藝方面研究探討頗多，如芒果、菠蘿、香蕉、柑橘、冬棗等果品中。

3.4 微波真空膨化技術

微波真空膨化在果蔬制品的應用中頗具潛力。微波真空干燥的蕨菜復水性高，色澤、維生素C、外觀品質同于冷凍干燥，優于傳統熱風干燥。郭正南通過對比不同方式干制黃秋葵干，發現微波真空干燥-緩蘇干燥法獲得干制品品質最優。為推進果蔬干制品的市場化和商業化，優化工藝參數和感官評價成為研究聚點。8 mm的蘋果片在12.0 W·g-1、15 kPa條件下進行微波真空膨化，可以變成酥脆可口的優質產品。微波真空技術也適用于加工黑加侖干，其最佳工藝是在30 W·g-1微波強度下膨化6 min。微波真空干燥多應用在漿果脆片中，林甄等優化確定了漿果在80 kPa、96 W·g-1條件下微波真空加工100 s的最佳工藝，鄭先哲等發現漿果脆片在55 kPa、18～24 W·g-1條件下加工漿果脆片的膨化率最高，產品酥脆可口。此外，微波真空膨化技術也廣泛用于干制香蕉片、山楂片、杏鮑菇干等水果制品中。

3.5 微波真空冷凍技術

微波技術始于二十世紀70年代，廣闊應用于食品脫水和烘焙。隨著我國科研水平的提升和科研人員的大力探索，微波技術結合真空冷凍干制技術應運而生，由于整個加工過程不涉及油炸，能極大保留產品獨特風味和酥脆口感，貼合現代消費人群的飲食標準，逐漸受到青睞。由于微波真空冷凍干制設備的一次性投入高，微波凍干的規模化應用還存在一定阻力，但隨著國內外對高檔食品需求量的提升，該技術的發展前景十分廣闊。微波真空冷凍技術適用于加工黑加侖、胡蘿卜、蘋果片，研究發現其產品的感官品質和營養成分均接近于凍干制品。另外，姜唯唯等通過對比發現微波真空冷凍干制得芒果干品質最優，復水性和色香味品質良好，最受評價者喜愛，且該方法干燥總時間比熱板真空凍干少27 h。趙慶亮也證實了微波真空冷凍干制蘋果脆片比凍干的能耗降約59.02%，具有速度快、效率高的優勢。此外，微波真空冷凍技術擺脫了傳統油炸脫水方式，能最大限度將營養損失降低到最小。卜召輝等利用微波真空冷凍技術加工金針菇，得到的產品色澤穩定、復水性良好、維生素C保存率高于微波真空干制品。在加工蘑菇片過程中，Pei等發現微波真空冷凍制得的產品與真空冷凍干制品的色澤無顯著性差異(p>0.05)，除了維生素C略有降低外，前者的營養保留率均高于真空冷凍干制品，加工時間也減少了35.63%，具有高效低能耗的優勢。

4 展望

目前，新型干制技術如微波真空冷凍干燥、紅外干燥、變溫壓差干燥技術等在果蔬加工中廣受青睞，因其與傳統干制方式相比，在保證果蔬產品食用、營養品質的基礎上，既提高效率，又節約能源。因此，隨著對干制加工的不斷研究和探索，新技術、新設備將不斷更新和擴展，新型干制技術將在未來被開發于造福人類。