不同干燥技術及其對水產品品質影響的研究進展

趙卉雙，焦順山，張振濤，敬璞*

1. 上海交通大學農業與生物學院（上海 200240）；2. 中國科學院理化技術研究所（北京 100000）

2018年全國水產品總產量6 457.66萬 t，漁業總產值1.28萬億元，全國水產品人均占有量46.28 kg。2018年全國水產品養殖產量占比77.3%，中國漁業養殖占世界總量的60%以上，遠超世界其他國家[1]。隨著居民生活水平的提升，水產品在膳食結構中的比重不斷增加，高品質、高附加值的水產品是發展的必然趨勢。

中國漁業在迅速發展，但是水產品加工率卻并不高，2018年水產品加工率僅41.1%。主要原因是新鮮水產品季節性強，儲存時間短，在貯運和銷售過程中極易發生腐敗變質，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，從而防止水產品腐敗變質，延長保藏期[2]。水產干制品具有質量輕、體積小、保藏期長、不需冷鏈、便于貯藏運輸等特點[3]，因此水產品干燥是國內外企業加工水產品的重要方法。介紹水產干制品的分類，并對不同干燥技術及其對水產品品質的影響進行綜述，并對水產品干燥技術的發展趨勢進行展望。

1 水產干制品

水產原料直接或經過鹽漬、預煮以后在自然或人工條件下脫水的過程，稱為水產品干制加工，其制品稱為水產干制品[4]。隨著干燥技術發展，水產干制品分為傳統干制品和半干制品兩類。

1.1 傳統干制品

傳統水產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，從而延長產品貨架期。傳統干制品主要有淡干制品、鹽干品、煮干品、調味制品[5]。

1.1.1 淡干制品

又稱生干品，生鮮水產品不經過腌制或煮熟直接進行干燥而成的制品。生鮮水產原料具有體型小、肉質薄、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、結構以及風味變化較少，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生腐敗，同時貯藏過程中，由于微生物和酶的影響，易發生風味的改變。

1.1.2 煮干品

又稱熟干品，是一類以魚蝦貝等體型小、肉質厚、容易變質的水產品為原料，如海參、鮑魚、縊蟶等，經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。但是水產品經過煮制后，原料中可溶的營養物質溶解損失，同時煮熟再干燥制品的組織較硬，復水性差。

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，經過腌制、漂洗再干燥而成的產品。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，延長產品保藏期。但是鹽漬后不經過漂洗的產品過咸，干燥后組織較硬，復水性差。

1.1.4 調味干制品

調味干制品主要以魷魚、海帶等為原料，經過調味料拌或浸漬后干燥或先將原料干燥至半干后經調味料再干燥而成的制品。調味干制品耐儲存，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品的主要特征，與傳統干制品及凍品相比，半干制品質地柔軟，口感好，貯運及食用方便，并且色澤好，成品率高，生產成本低，同時烹飪方法多，使用范圍廣，備受生產者關注、消費者青睞。

2 水產品干燥方法

2.1 自然晾曬

自然晾曬具有悠久的歷史，因不需要特殊設備，操作簡便，成本低，是目前最經濟的干燥方法。在中國沿海地區，自然晾曬干燥仍是水產品干燥的主要方式。常見的自然晾曬分為曬干、風干和陰干3種，完全依賴于自然環境，可控性差，生產效率低，難以實現規模化的生產。同時自然晾曬過程中水產品易受到風塵污染、蟲鳥侵襲等，干制品的品質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，發現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，但是在品質方面經自然晾曬得到的水產干制品表現出明顯的優勢。Zhang等[9]對比草魚經自然晾曬和低溫干燥處理后的產品品質，前者感官品質及風味均好于后者。

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，通過循環熱空氣，對物料進行加熱，加速水分蒸發，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、設備投資少、生產率高，是中小企業常用的干燥方式。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、干燥動力學以及品質的變化，發現溫度越高，干燥速率越快，并在試驗溫度范圍內，優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，產生不良氣味，破壞水產品組織結構，水產品中的熱敏性成分會被破壞，從而使產品品質下降[13]。此外，長時間的熱風干燥還會導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。通過控制干燥環境的溫度和濕度，有效避免傳統干燥方式造成的水產品中脂肪的氧化、蛋白質變性、物料色澤變化、營養物質損失等問題[14]，較好地保持物料的特性，同時節約能源，適用于干燥脂肪和蛋白質含量高的水產品。孫麗雯等[15]以扇貝柱為原料進行冷風干燥試驗，結果表明與傳統自然晾曬方法相比，冷風干燥具有干燥時間短、控制和操作簡單方便、產品的品質和安全性好等特點。曾文武[16]研究不同冷風條件對秋刀魚的影響，結果得到的秋刀魚產品質構軟硬適中，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，發現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，經過冷風干燥制備的牡蠣干制品不僅營養價值高，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成小冰晶，在真空（1.3～13 Pa）下使物料中的水分由固態冰直接升華成氣態水蒸氣，最終使物料脫水[18]。在凍干過程中，水產品的顏色、香氣、滋味、形狀、營養及活性基本不變，真空冷凍干燥極大限度地保存了水產品的特有特征，其次由于其脫水徹底，水產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，發現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水性，發現經過真空冷凍干燥的刺參復水性最高，其主要原因是凍干刺參微觀結構呈現均勻疏松的海綿狀，易于復水。但是真空冷凍干燥處理大批量物料時，對設備、廠房要求較高；整個冷凍干燥過程需持續20 h以上，能耗也比一般干燥方式大；設備一旦損壞，維修復雜。

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部水分子同頻率高速旋轉引起摩擦瞬間產熱，使水分變成水蒸氣而排走，加快干燥速率，改變傳統的由表及里的加熱方式。微波干燥均勻快速，產品質量好，能較好地保持食品的營養成分和風味；通過調節微波輻射功率，可使物料的加熱環境隨時發生改變，易于控制及實現連續化生產；此外，微波干燥技術具有防霉殺菌和保鮮的作用，提高產品的安全性。微波干燥已應用于多種水產品的干燥研究。

孫妍等[22]采用WZD4S-06型微波設備對海參進行微波干燥，發現微波干燥后的海參形狀均勻完整，并且可以快速復水，復水后質量良好。齊力娜等[23]對草魚片進行微波干燥，發現其有效水分擴散系數較大，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量，發現微波干燥所需時間最短。經過微波干燥后的鯉魚肉質酥脆，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部快速產生，由于時間短，產生熱量多，物料內外蒸氣壓差大，會使物料迅速膨脹從而導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，加速內部極性分子振動碰撞，引起溫度升高，驅動內部水分向外擴散轉移，實現快速干燥[26]。紅外干燥具有干燥速度快、加熱均勻、品質好以及耗能低等優點，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的影響，結果表明遠紅外干燥產生的熱能高于熱風干燥，遠紅外干燥的海參品質較好，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的影響，發現利用紅外干燥技術得到的魷魚片色澤、感官品質最好，同時干燥時間最短，70 min就可達到要求的含水率，復水性能也最好。

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，因此紅外干燥需結合其他干燥方式，從而具有更廣泛、高效的應用。

2.2.6 組合干燥

在實際生產中，根據物料特點，將兩種或兩種以上的干燥方法聯合使用，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量，同時可以提高干燥速率、節約能源，實現不同干燥方法的優勢互補。水產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、微波熱風聯合干燥等。從海花等[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，發現熱泵-熱風組合干燥可明顯提高干燥后海參的復水倍數和復水品質，產品感官品質好；Deng等[30]研究發現，與單獨進行熱泵干燥的魷魚相比，紅外熱泵聯合干燥后的魷魚片中氧化三甲胺、揮發性鹽基氮及有氧微生物含量較低；段續[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，發現微波-冷凍組合干燥的海參制品色澤、質構以及復水性能等均最好，同時微波-冷凍干燥技術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合干燥，發現與熱風干燥相比，組合干燥法可有效縮短干燥時間，羅非魚干制品風味、品質較好。由于水產品種類繁多，不同品種組織狀態不同，對組合干燥工藝要求也不同，因此組合干燥法的工藝參數、干燥機理研究以及合理的數學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備多，組合使用時干燥轉換點不易確定，不利于連續化大型生產。

3 不同干燥方法對水產品品質的影響

3.1 不同干燥方法對水產品感官品質的影響

水產品在干燥過程中產生大量的特征風味成分，感官發生變化，如形成誘人的色澤、風味和質感。同時，干燥時脂肪氧化生成一系列揮發性的醛類、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生美拉德反應。以海參為例，段續[31]通過對比不同干燥方式對海參品質的影響，發現干燥溫度越高，時間越長，色澤變化越大。冷凍干燥的產品色澤光鮮，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品顏色發黑，商品價值低，同時感官評定結果也說明熱風干燥和微波干燥產品的外形較差。

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，與肌肉蛋白質變性尤其是肌漿蛋白變性凝固有關。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品脂肪的影響

干燥過程中，由于水產品內部水分蒸發，空氣與水產品脂肪的接觸概率增加，而高溫又可以誘發脂肪氧化的鏈式反應，加快水產品氧化，同時產生一系列自由基破壞組織中的其他大分子物質，氫過氧化物進一步反應產生具有不良氣味的醛酮類物質。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]研究發現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。

3.3 不同干燥方法對水產品蛋白質的影響

干燥過程中溫度越高，蛋白質越易變性。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 ℃發生熱變性，由于變性是不可逆的，導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，表面的肌漿蛋白發生變性，使水產品表層蛋白凝固變硬，阻礙內部水分向表層遷移。除此之外，干燥時脂肪氧化的中間產物通過自由基反應和美拉德反應與蛋白質進行交聯，使蛋白質發生不可逆變性。海參是一種低脂肪、高蛋白的水產品，具有極高的營養價值。孫劍鋒[35]發現經過真空冷凍干燥處理的海參切片，蛋白質含量幾乎沒有損失，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 結語與展望

基于水產品干燥技術的研究現狀，如何獲得低能耗、低成本和高品質的水產干制品，是目前急需解決的問題。因此，后續研究將從2個方面開展：（1）加強傳統干燥基礎理論方面的研究，進行多種模擬分析優化水產品干燥工藝，提高干燥效率，研究水產品干燥特性參數，確定最佳干燥條件，獲得高品質水產干制品；（2）根據實際生產情況，選擇最佳的工藝設備和干燥條件，結合各干燥技術優勢，進一步研究聯合干燥的新方法或研發新型干燥設備。此外，國內外針對水產品干燥技術的研究與開發已引起食品科學領域的專家學者關注，研究報道日益增多，今后漁業經濟的發展將與高效、實用的水產品干燥技術密切相關。