調味農產品干燥預處理技術研究進展

尹曉峰，楊 玲

(1.重慶商務職業學院，重慶 401331；2.西南大學工程技術學院，重慶 400715）

引言

中國各地的地理條件存在差異，氣候復雜，生態環境多樣化，生長著種類豐富的調味農產品。目前，市場上流通較好、用途較廣、深受消費者喜愛的調味農產品主要包含辣椒、花椒、香蔥、蒜、姜、香菜、洋芹等。調味農產品不但可以加工成干制品廣泛用于調味飲食，而且還能在醫學方面具有對疾病的預防、輔助治療等功效。例如：辣椒中的辣椒素不但具有抗炎作用，還能在一定程度上減少患心臟病等慢性疾病的風險；花椒精油有抗菌、殺蟲、抑制平滑肌收縮、抗炎鎮痛、抗腫瘤等功效；姜中含有姜酚，可以起到抗炎、強心、保護肝臟、限制腫瘤生長等作用；洋蔥可以對治療糖尿病、預防風寒、治療心腦血管疾病等起到一定的輔助作用。調味農產品用途之廣，受到社會和企業關注。由于調味農產品在收獲時內含大量水分 （60%～85%），若不進行有效的工藝處理，延長儲存期，容易造成腐敗霉變，給農戶和企業造成巨大損失。將調味農產品經過干燥處理，加工成干制調味品，不但可以延長保質期，還能最大限度地實現產品價值，給農戶和企業帶來更多的經濟收益。目前，針對調味農產品的干燥工藝多種多樣，但不同的干燥工藝會對脫水物料的色澤、營養物質、口感造成一定的損失。為盡量減小干燥工藝帶來的不利影響，先對物料進行預處理，然后進行干燥，可以最大限度保留產品營養。

1 干燥預處理技術和方法

干燥預處理是指在調味農產品干燥前，對其進行一定的工藝處理，達到最大化保持農產品的色澤、減少營養損失、保留口感、縮短干燥時間、優化干燥工藝等作用。目前，調味農產品干燥預處理技術和方法主要通過利用農產品自身生理結構、燙漂工藝、物理方法、化學試劑浸泡等方式進行。

1.1 自身生理結構預處理

自身生理結構預處理主要指滲透脫水工藝，它主要利用農產品自身細胞膜的半滲透性使調味農產品中的部分水分轉移到滲透液中，從而達到去除調味農產品中部分水分的目的，以提高干燥效率和品質。

趙翠萍等[1]在辣椒滲透脫水試驗中發現，當溶液濃度升高，辣椒果肉的失水率和固形物獲取率隨之增大。在相同條件下，鹽糖混合液相比于純溶液脫水效果更明顯，且樣品脫水后的顏色、品質更優。李慧[2]通過對番茄進行滲后干燥后發現，經過滲后干燥后的番茄無論在色澤上還是硬度上要遠遠好于直接干燥后的樣品，且滲后干燥的樣品硬度是直接干燥后樣品硬度的1.2 倍。究其原因，主要是番茄經過滲透脫水后，干燥時間進一步縮短，并且樣品在滲透脫水后，體內滲入了糖分子，能夠進行有效地支撐，使結構變得相對疏松，而直接進行干燥的樣品收縮嚴重，結構變得致密，品質較差。尹曉峰等[3]研究發現，辣椒樣品先經過滲透脫水，后進行滲后熱風干燥，樣品的有效擴散系數、維生素C 保留率、辣度等品質都要優于直接熱風干燥的樣品，且滲后熱風干燥的樣品的復水比和復原率較高、品質較好。

1.1.1 打孔預處理。調味農產品在干燥前，在其表面進行打孔預處理，可以使調味農產品內部和外界打通，便于調味農產品體內水分可從孔洞中蒸發、逸出，從而進一步縮短干燥時間，提高干燥速率。

Arora S 等[4]對比了紅辣椒在熱風溫度為45～65 ℃的條件下，經過打孔后的辣椒樣品比未打孔的辣椒樣品的干燥時間減少12%～48%。Yong C K 等[5]通過試驗表明，辣椒樣品先打孔后干燥，樣品的干燥速度明顯加快，遠遠快于未打孔樣品的速率，而且干燥速率與打孔孔徑大小相關，孔徑為2.5 mm 的樣品比孔徑為1 mm 的樣品提升9%。張茜等[6]研究發現，辣椒樣品在先打孔后干燥后，其干燥速率顯著上升，干燥時間下降明顯，且在60 ℃風溫條件下，預處理后的樣品干燥時間能夠減少30.8%，在90 ℃熱水燙漂條件下，預處理后的樣品干燥時間能夠減少25%。此外，樣品先打孔后干燥，不但能夠有效保存樣品內紅色素，而且還能有效降低樣品進行褐變。

1.1.2 切片預處理。焦丹[7]在對苦瓜進行熱風干燥前，先進行切片預處理，研究發現：切片后的苦瓜相比于未切片的苦瓜，干燥速率加快，且干燥時間與切片厚度有關，即厚度越薄，可使苦瓜內部水分和熱量遷移到表面的距離縮短，能進一步加快傳熱、傳質，促使干燥時間不斷變短。Ramesh M N 等[8]在研究切片預處理對辣椒熱風干燥的影響過程中發現：切片干燥后的辣椒樣品比直接干燥的樣品的維生素C 保留率高，能夠有效減小辣椒維生素C 含量的損失，進一步保證干燥后樣品的質量。通過試驗發現，辣椒先切片后熱風干燥最佳工藝方案是先切、后燙漂3 min。

1.2 燙漂預處理

在調味農產品行業中，燙漂預處理是最常用的預處理方式，其應用范圍廣、用途多、效果好。比如，農產品在經過燙漂后，體內的過氧化物酶（POD）和多酚氧化酶（PPO）被鈍化，能有效減少酶促褐變，從而顏色得到有效保護；樣品經過燙漂預處理后，可以把其體內阻礙傳熱傳質的微氣泡消除，從而增加農產品的通透性，加快水分蒸發，提升干燥速率；可以間接消除樣品體內殘留的有害物質和殺死體內蟲卵，提高調味農產品安全性；可以提升樣品的脫水率，延長保質期；可以加快萃取樣品內的活性物質，提高萃取率。目前，燙漂預處理主要包含熱水燙漂、蒸汽燙漂等傳統燙漂工藝，以及紅外燙漂、微波燙漂等現代燙漂工藝。

1.2.1 傳統燙漂。傳統燙漂是把新鮮的農產品經過一定處理，暴露在熱水、蒸汽的環境中，經過一定的溫度作用后，使產品體內的酶進行鈍化，從而達到燙漂的目的。傳統燙漂操作相對簡單，但容易破壞樣品體內營養物質和組織結構，使其品質降低。

Kinalski T 等[9]對大蒜進行熱水燙漂后發現，大蒜的抗氧化活性及硫代亞磺酸鹽的含量下降較快，且時間越長，降低越快。Wang J 等[10]通過對辣椒進行熱水燙漂后發現，辣椒樣品內PPO 和POD 的活性明顯降低，且燙漂時間對兩種酶的影響程度要比溫度的影響程度更加顯著。經過對辣椒進行不同的燙漂預處理后發現，經過熱水燙漂后辣椒體內的抗氧化活性、紅色素、抗壞血含量顯著降低，說明熱水燙漂對其體內指標破壞性較大。苦瓜在進行熱水燙漂及蒸汽燙漂后的品質不及經過微波燙漂的樣品，說明熱水燙漂和蒸汽燙漂對苦瓜的葉綠素和維生素C 影響更加明顯[11]。Salas-tovar J A 等[12]通過試驗發現，熱水燙漂雖然可以延長辣椒的保質期，但對辣椒品質的破壞度較大，嚴重影響辣椒的生物結構、色澤等。采用真空處理方式對其進行輔助預處理，可以有效提高甲基酯酶活性，降低熱水燙漂帶來的影響，保護辣椒的品質。

1.2.2 歐姆燙漂。歐姆燙漂是利用調味農產品自身作為電阻，在對其進行通電時，將電路中釋放的熱量作用于農產品。經過研究發現，在歐姆燙漂過程中，電路所釋放的熱量與電路中電流的平方成正比。歐姆燙漂具有有效減少樣品可溶性固形物的滲出、工作效率高、預處理后產品品質好等特點。

Gomes C F 等[13]通過對南瓜進行歐姆燙漂，Icier F 等[14]對豌豆泥進行歐姆燙漂，Guida V 等[15]對朝鮮薊頭進行歐姆燙漂，Brochier B 等[16]對甘蔗汁進行歐姆燙漂后發現，歐姆燙漂可以很好地鈍化物料內PPO和POD 的活性，降低褐變的產生。Cho W I 等[17]通過對辣椒醬進行歐姆燙漂的研究發現，在50～100 V 的電壓、小于20 A 的電流，采用石墨烯三對電極的條件下，能夠對辣椒醬進行有效殺菌。

歐姆燙漂相比于傳統燙漂，具有加熱速度快、加熱均勻性較好、燙漂品質好等優點。但同時也存在能耗高、燙漂溫度不易控制、電極易腐蝕等缺陷。

1.2.3 紅外燙漂。紅外燙漂是將調味農產品放置在紅外線的照射環境下，當紅外線被物料折射、吸收和穿透時，利用紅外線的能量傳遞，將紅外線所釋放出的熱量作用于調味農產品，起到燙漂的功效。

Jeevitha G C 等[18]在對鮮辣椒進行紅外燙漂時發現，紅外燙漂可以有效去除鮮辣椒體內的水分，同時，可以有效保護鮮辣椒體內的蛋白質、纖維素、胡蘿卜素、抗壞血酸等營養成分。Galindo F G等[19]通過比較紅外燙漂和傳統沸水燙漂后發現，紅外燙漂幾乎對胡蘿卜內細胞沒有破壞作用，且燙漂后的胡蘿卜片能夠保持新鮮樣品的組織機構。Wang 等[10]對辣椒進行紅外燙漂后研究發現，紅外燙漂速率較快、時間較短、滅酶作用明顯，且燙漂后的辣椒的色澤、品質較好。

紅外燙漂相比于傳統燙漂，不僅可以將物料內PPO、POD 有效滅活，而且能夠去除物料內部分水分，還具有加熱速度快、工作效率高、燙漂后的調味農產品組織保持好完整、品質好、無污染等優點。但同時也存在加熱不均勻、穿透深度不夠等缺陷，需要不斷優化紅外燙漂工藝，升級加工設備，以此生產具有更高品質的調味農產品。

1.2.4 微波燙漂。微波燙漂是將微波的熱量傳遞轉化為加熱調味農產品的熱能，使調味農產品受熱達到燙漂的目的。

Dorantes-Alvarez L 等[20]將鮮胡椒泥放置在家用微波爐中燙漂，燙漂后發現，胡椒泥中的PPO 得到了有效鈍化，且體內抗氧化活性顯著提高，酚類化合物量減少，這是因為胡椒受到微波處理后形成酚類衍生物所影響。Dorantes-Alvarez L 等[20]試驗表明，辣椒在受到微波燙漂后，體內酶得到鈍化，產生了一定量的酚類化合物，使辣椒的抗氧化活性得到有效提升。Wang J 等[10]分別用微波燙漂工藝、高濕熱風射流燙漂工藝、紅外燙漂工藝、熱水燙漂工藝對紅辣椒進行預處理后發現，所有預處理工藝可以很好地滅活紅辣椒體內的酶，且微波燙漂和紅外燙漂后的紅甜椒損失量要小于其余燙漂方式的紅甜椒量。Sezer D B 等[21]發現，胡蘿卜在經過微波加熱處理后，體內的PME（果膠甲酯酶）完全失活，能夠很好地保留果膠及胡蘿卜素的含量，顏色更加亮澤。

微波燙漂相比于傳統燙漂，具有升溫快、效率高、能耗小、保護農產品營養素和色素等優勢，但也存在一些不足。Devece C 等[22]研究發現，整塊（個）樣品進行微波燙漂時，容易引起加熱不均，導致樣品部分表面溫度過高，不適合體積較大塊調味農產品進行燙漂。因此，要進一步加強對微波燙漂工藝的研究、不斷升級微波設備，優化燙漂工藝，促進產業發展。

1.3 物理方法預處理

1.3.1 壓力預處理。壓力預處理工藝主要通過對調味農產品進行加壓處理，促使調味農產品體內產生一定的氧化抑制劑，從而進一步影響調味農產品體內分子和分子之間的非共價作用力，降低調味農產品體內有關物質的氧化。

Castro S M 等[23-24]分別用壓力預處理和熱水燙漂工藝對辣椒進行干燥前預處理，研究結果表明，經過預處理辣椒體內的PPO 含量相似，但經過壓力預處理的辣椒果膠酶活性、可溶性蛋白含量及抗壞血酸含量要優于熱水燙漂的辣椒，且品質較好。

因此，經過壓力預處理的調味農產品能夠得到較好的品質參數，相比于傳統燙漂，在一定的環境和條件要求下，可以優先使用壓力預處理技術。但是需要在高壓范圍內進行壓力預處理，還需要不斷優化、完善。

1.3.2 高溫高濕氣體射流沖擊預處理。該預處理方法以高溫高濕氣體作為介質，采用過熱蒸汽和沖擊技術相結合，把具有一定壓力的氣體經過離心風機作用后，通過噴嘴形成高溫高濕高速的氣體直接作用到物料表面加熱，達到迅速燙漂的目的，具有高效、快速、無廢水等優點。

Xiao H 等[25]用高溫高濕氣體射流沖擊預處理技術對甘薯條進行處理后發現，該預處理不但能提高樣品的干燥動力學，而且還能提升樣品的微觀結構、復水率、色澤和品質。Xiao H 等[26]還發現，經過高溫高濕氣體射流沖擊預處理后的山藥片，后期干燥速率能夠顯著提高，而且還能提升白度指數。Bai J W 等[27]研究發現，高溫高濕氣體射流沖擊預處理技術不但可以滅活蘋果體內的PPO，而且經過預處理干燥后蘋果的品質更優。Bai J 等[28]同時發現，高溫高濕氣體射流沖擊預處理技術可以很好地應用于無籽葡萄干燥，且干燥速率明顯加快，色澤較好。Wang J 等[29]先把辣椒進行高溫高濕氣體射流沖擊預處理，后對其進行干燥，發現辣椒經過預處理后，可以縮短后續干燥時間，提升干燥速率，并且能夠把辣椒體內的PPO 進行有效滅活，有效抑制辣椒褐變。Wang J 等[30]研究表明，一定程度的高溫高濕氣體射流沖擊預處理不但能防止辣椒在貯藏過程中化學物質的流失，還能提升貯藏過程中的辣椒品質。

高溫高濕氣體射流沖擊預處理相比于傳統燙漂，具有保護調味農產品體內水溶性營養物質的作用，防止因熱水燙漂造成的營養物質流失現象。同時，高溫高濕氣體射流沖擊預處理不但能提升后期樣品的干燥速率，還能有效保護干燥后的調味農產品的品質。

1.3.3 冷等離子預處理。冷等離子預處理是通過氣體離子、真空、電磁場和射線等多種因素一起作用于調味農產品表面實現預處理的過程，它是一種冷處理技術。研究表明，冷離子預處理不但可以滅殺霉菌、酵母菌等常規有害微生物，還能殺死孢子等很難滅活的繁殖細胞。

Armini M 等[31]通過鮮核桃和干核桃進行氬氣冷等離子預處理研究表明，經過預處理后的樣品，抗氧化性活性增高，且接種的微生物得到滅活。冷等離子和紫外線聯合預處理可以有效提升農產品體內細胞生物合成力，同時也會增加細胞內硫氰酸鹽等營養成分的含有量。Lacombe A 等[32]對新鮮藍莓進行低溫等離子預處理發現，經過1 min 后，對樣品表面色澤及硬度具有顯著影響。Zhang X L 等[33]通過對辣椒先進行不同時間段的冷離子預處理，后進行干燥后發現，隨著時間的變化，辣椒內抗氧化活性、色素等指標發生變化。在30 s 時間段進行冷等離子預處理，辣椒能保持很高的紅色素含量，具有很好的抗氧化活性。Kim J E 等[34]以黃曲霉、硫氰酸鹽為指標，通過對紅辣椒進行冷等離子預處理發現，在時間為20 min、壓力為667 Pa、功率為900 W 的條件下，辣椒內黃曲霉含量減少下降最快。在時間為30 min 時，溫度為90 ℃的條件下，辣椒受到冷離子和氦氧混合氣體共同作用，辣椒內芽孢桿菌含量明顯減少，證明經過冷等離子預處理的辣椒內微生物含量有效減少。

1.4 化學方法預處理

化學預處理主要將調味農產品浸泡到種類不同、濃度不同的化學溶液中，通過化學作用把物料表層的蠟質層進行腐蝕，破壞體內相鄰細胞之間的果膠，使細胞內水分遷移，最終起到脫水的作用。

Ibrahim D 等[35]先調試不同濃度的AEEO（油酸乙酯堿性乳劑）溶液，后將辣椒樣品浸入其中，再進行干燥后發現，預處理后的樣品要比未處理樣品的干燥時間縮短將近7 h，且干燥后的色澤更好。同時表明，在2% AEEO 和5% K2CO3的溶液中，辣椒的預處理效果最佳。Ergünes G 等[36]通過先把辣椒浸泡在4%K2CO3+2% NaOH+2%C20H38O2混合溶液，后對其進行干燥。研究表明，預處理后的樣品干燥時間明顯縮短，且能夠保持很好的色澤。在干燥10 h 后，預處理后樣品的失重率相比未處理樣品的失重率提高32.9%。

因為化學溶液改變了物料所處的pH 環境，有效抑制了細胞體內氧化酶的活性，從而保護了物料的色澤，防止物料發生酶促褐變現象的產生。Sharma R 等[37]把辣椒分別進行熱水燙漂預處理、亞硫酸鹽浸泡預處理和檸檬酸浸泡預處理，結果表明：經過3 min 熱水燙漂+0.50%亞硫酸鹽浸泡+0.20%檸檬酸浸泡后，辣椒后期的干燥速率最快，時間最短，且品質保持最好，是最優聯合預處理方案。

化學溶劑預處理雖然能加快物料樣品干燥速率，降低干燥時間，保持物料品質。但經過化學溶劑預處理后的物料容易殘留化學殘液，影響食用安全。

2 調味農產品干燥預處理技術存在的問題

將調味農產品直接進行干燥，不但干燥時間長、干燥速率慢，而且很容易破壞物料自身的色澤、營養物質及品質。采用先預處理后干燥的工藝，能夠較好地提高干燥效率，節省能耗，保持物料的營養物質和品質。但不同的預處理方式存在不同的弊端。

2.1 營養物質流失，影響產品品質

傳統燙漂操作相對簡單，但容易破壞調味農產品體內營養物質，尤其是農產品中的色素、多酚等物質，對其破壞力極大。在進行熱水燙漂預處理中，調味農產品內很多營養物質會溶解在水中，造成營養物質的流失。相比于傳統燙漂預處理，現階段較先進的預處理方式也存在部分營養物質的損耗。因此，如何運用預處理技術更好地降低農產品體內營養物質的損失，提升產品品質是當前需要解決的重要問題之一。

2.2 消耗能耗較高，增加工藝成本

很多預處理技術和方法存在耗能高、成本大的現象。尤其是歐姆燙漂、化學燙漂、高溫高濕氣體射流沖燙漂等新型預處理方法需要消耗大量能耗，增加工藝成本。如何利用新技術、新能源在保證工藝要求、產品品質的前提下，減少耗能，減低成本也是目前需要不斷降低成本、優化工藝的問題之一。

2.3 殘留微生物檢驗，缺乏相關研究

針對預處理后調味農產品微生物殘留檢驗問題，目前國內缺乏相關學術研究。不同預處理技術和方法是否能有效滅活霉菌病菌等微生物還缺乏一定的試驗研究。

3 結語與展望

根據當前研究學者對調味農產品干燥前預處理技術的論述，并結合當前預處理技術的發展，可對未來調味農產品預處理技術和方法做出展望。

3.1 優化工藝技術，降低成本和能耗

隨著科學技術的日益成熟，不斷升級優化預處理技術和方法，減少污染，會逐漸成為日后研究的重點方向。開發綠色環保低成本的預處理技術，能夠做到經濟利益最大化、環境污染最小化、工藝技術最優化、產品質量最好化。

3.2 采用聯合預處理，發揮多重優勢

采用聯合預處理技術，將兩個或多個預處理進行聯合驅動，不僅發揮各自預處理的優勢，取長補短，而且還能最大限度縮短后期干燥時間，保證產品品質。

3.3 研究微觀結構，奠定產業基礎

調味農產品微觀結構的差異會對其宏觀性能產生影響。通過研究調味農產品的微觀結構的變化，能夠對調味農產品質地變化機理和其機械性能進行更好的研究。尤其在調味農產品內的結構變化、生物活性化合物提取、水分傳遞、微生物失活等方面顯得尤其顯著。開發先進的預處理技術對調味農產品內微結構和脫水動力學的研究，將對干燥后產品的品質好壞產生必要的影響。

3.4 加強試驗研究，減少微生物污染

通過研究表明，一定種類的調味農產品容易受到微生物的污染，尤其是芽孢桿菌等細菌尤為顯著。是否可以通過預處理技術來降低調味農產品受到微生物污染影響方面的研究還相對較少，還需要廣大學者進行進一步的研究。因此，如何更好地利用預處理技術降低微生物對調味農產品的污染也將成為日后廣大學者研究的重點課題。

3.5 預處理技術結合干燥工藝，引領未來干燥產業發展方向

“預處理技術+干燥工藝”方案可以提高工作效率，降低能源能耗，節省工藝成本，還能最大限度保證干燥后產品質量和品質。研制綠色、節能、高效的預處理干燥一體化技術，將會成為日后調味農產品干燥產業重點研究的方向。