貝類水產(chǎn)品干燥技術(shù)研究進展

梁加越，趙廣華，臧佳辰

中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院（北京 100083）

貝類（shellfish）屬軟體動物門，種類繁多、形態(tài)多樣。近年來，隨著人工養(yǎng)殖技術(shù)的迅速發(fā)展，全球貝類養(yǎng)殖大幅度增加。我國是貝類養(yǎng)殖大國，2020年貝類產(chǎn)量將近1 500萬 t，躍居世界首位[1]，極大地推動了水產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。目前，我國規(guī)模化養(yǎng)殖的貝類有牡蠣、貽貝、蛤、蚶、扇貝、鮑及蟶等20多種[2]。海洋貝類不僅可以維持生態(tài)平衡、凈化水域，具有重要的生態(tài)價值，而且味道鮮美，富含蛋白質(zhì)、多種微量元素、低飽和脂肪酸等人體無法制造但對身體正常生長、發(fā)育至關(guān)重要的活性成分，具有極高的營養(yǎng)價值[3]，為廣大消費者喜食。由于鮮活貝類水分含量大，運輸及銷售過程中易引起微生物污染而腐敗變質(zhì)，所以其消費受到較大影響。為解決這一問題，干燥加工是最常用的方法之一。干燥后的產(chǎn)品既有效抑制了微生物生長，保持品質(zhì)，又便于包裝、儲藏、運輸，避免了冷鏈的使用，成本大幅度降低，而且干制品的獨特風(fēng)味也使得消費需求呈快速增長之勢，推動了水產(chǎn)品消費市場的多元化發(fā)展。因此，干燥技術(shù)的應(yīng)用和創(chuàng)新具有重要的意義。

1 水產(chǎn)品干燥技術(shù)概述

干制是將產(chǎn)品的水分含量降低到細(xì)菌發(fā)育所需的最低水分濃度（約40%）以下，使酶活性降低而不易發(fā)生腐敗，達(dá)到長久儲存的目的。除了較為傳統(tǒng)的晾曬和熱風(fēng)干燥，還有新型的干燥方式如冷凍干燥、真空干燥、冷風(fēng)干燥、微波干燥和紅外干燥等被運用到生產(chǎn)中（表1）。自然晾曬歷史悠久，成本低但易受客觀條件限制；熱風(fēng)干燥以加熱的空氣為介質(zhì)使物料水分加速蒸發(fā)而較快獲得干燥產(chǎn)品[4]，但不可避免氧化、美拉德反應(yīng)和微生物生長；冷風(fēng)干燥與熱風(fēng)干燥相似，而介質(zhì)為低溫空氣，可以很好避免熱風(fēng)干燥的問題；真空冷凍干燥依托于凍干機，使冷凍物料的水分在真空條件下直接轉(zhuǎn)換為氣態(tài)，可以更好保留食品營養(yǎng)和風(fēng)味且便于運輸，但能耗較大，生產(chǎn)成本高；真空干燥在加工中早有應(yīng)用，物料在真空干燥室被加熱，使內(nèi)部水分不斷擴散至表面蒸發(fā)而干燥[5]，與冷凍干燥相比，它的優(yōu)勢在于節(jié)能；熱泵干燥是熱泵從18～35 ℃的低溫?zé)嵩次諢崃浚邷叵卤焕茫粌H節(jié)能，還可以準(zhǔn)確控制干燥介質(zhì)，但所需時間較長，制冷劑易污染環(huán)境；微波干燥不同于傳統(tǒng)干燥方式，加熱由內(nèi)及外[6]，具有節(jié)能、效率高、均勻、清潔、易自動化控制等優(yōu)點，因而在干燥的各個領(lǐng)域越來越受到重視；波長在0.72～1 000 μm范圍內(nèi)的紅外線能穿透很厚的物體，在物體內(nèi)產(chǎn)生熱效應(yīng)，脫水達(dá)到干燥目的，因而產(chǎn)品品質(zhì)高、生產(chǎn)效率高，但由于紅外線穿透能力有限，對多層物料加熱效果有限；過熱蒸汽干燥是讓物料在遠(yuǎn)高于同壓力下飽和蒸汽溫度的過熱蒸汽中進行干燥，使得物料內(nèi)部的水分較易被蒸發(fā)，熱效率高，節(jié)能效果明顯，傳熱系數(shù)高，有效減少環(huán)境污染[7]。除上述外，組合干燥技術(shù)如熱泵-熱風(fēng)組合干燥、紅外熱風(fēng)干燥、微波-冷凍組合干燥、微波熱風(fēng)聯(lián)合干燥等以克服單一方式局限、綜合優(yōu)勢的特點成為研究的熱門課題，但是不同產(chǎn)品的工藝要求不同，需要大量實驗摸索，針對工廠而言，過多的設(shè)備不利于大規(guī)模生產(chǎn)。因此，以適應(yīng)市場需求為導(dǎo)向，經(jīng)濟高效地開發(fā)干燥技術(shù)成為必然。

表1 不同干燥技術(shù)比較

2 貝類水產(chǎn)品干燥技術(shù)研究進展

2.1 鮑魚干燥技術(shù)研究

鮑魚（abalone）以肉質(zhì)細(xì)嫩、營養(yǎng)豐富、味道鮮美位居中國傳統(tǒng)“海產(chǎn)八珍”之首。由于鮑魚受季節(jié)性收獲、保存時間的限制，加工產(chǎn)品比鮮貨銷售更具備市場發(fā)展前景。加工產(chǎn)品形式主要有干鮑、凍鮑及鮑魚罐頭、即食鮑魚產(chǎn)品等。其中，干制是鮑魚加工貯藏的重要方式。傳統(tǒng)鮑魚干制是先經(jīng)腌制脫水、后晾曬的過程，操作方法簡單，溏心口感顯著，如日本干鮑。但由于晾曬受天氣、加工過程中雜質(zhì)混入等因素影響，質(zhì)量不易控制，且價格昂貴。因此，為了制備品質(zhì)高、成本低的干鮑，各種干制技術(shù)被不斷研究與實施。

經(jīng)過熱風(fēng)干燥的鮑魚由于環(huán)境溫度較高、濕度較低，內(nèi)外層纖維形成較大的水分梯度，內(nèi)部應(yīng)力增大，肌原纖維結(jié)構(gòu)松散，利于內(nèi)部水分?jǐn)U散，因而干燥時間比晾曬干燥時間減少了50%，且由于水分與可溶性固形物的交換，熱干鮑的風(fēng)味氨基酸含量顯著高于晾曬干鮑[8]。Roberto等[9]在60 ℃干燥條件下，利用15% NaCl滲透脫水，使干鮑的質(zhì)量參數(shù)顯著提高。冷風(fēng)干制鮑魚無論在色澤、蛋白質(zhì)和脂肪含量，還是復(fù)水能力及質(zhì)構(gòu)品質(zhì)上都優(yōu)于自然干燥和熱風(fēng)干燥[10]。為了得到風(fēng)味和質(zhì)構(gòu)最優(yōu)的干制熏鮑，吳靖娜等[11]優(yōu)化并確定了其冷風(fēng)干燥工藝：溫度26 ℃、風(fēng)速4 m/s、干燥時間23 h。

真空條件可以在維持物料品質(zhì)的前提下加速水分升華。目前應(yīng)用較多的為真空冷凍干燥法，可以很好地保持營養(yǎng)成分的穩(wěn)定性。真空凍干鮑魚的氨基酸、膠原蛋白、硫酸軟骨素等含量均高于冷風(fēng)干燥和蔭涼干燥的鮑魚[12]，質(zhì)構(gòu)特性和復(fù)水性優(yōu)于微波真空干鮑[13]。真空過熱蒸汽干燥技術(shù)是近幾年發(fā)展起來一項新技術(shù)。利用此技術(shù)，賈真等[14]通過探究干燥參數(shù)對鮑魚品質(zhì)的影響，確定了過熱蒸汽干燥的最佳工藝條件，即蒸汽溫度為120 ℃，蒸汽壓力為121.33 kPa，蒸汽流速為1.4 m/s。

由于單一干燥技術(shù)的局限性，應(yīng)用聯(lián)合技術(shù)提高干燥效率、提升干制品質(zhì)成為學(xué)者們探索和追求的目標(biāo)。郝林娟[15]利用真空冷凍干燥和熱風(fēng)干燥組合制備干鮑，其品質(zhì)和復(fù)水效果優(yōu)于二者單獨干燥的產(chǎn)品。同樣，賈真等[14]利用過熱蒸汽干燥與低溫分階段聯(lián)合干燥技術(shù)干制鮑魚，結(jié)果顯示聯(lián)合干燥的效率最高，蛋白質(zhì)含量最高，且干鮑個體均勻、風(fēng)味濃郁、口感最佳，遠(yuǎn)甚于熱風(fēng)干燥、過熱蒸汽干燥和低溫干燥。

2.2 扇貝干燥技術(shù)研究

扇貝（scallop）的種類繁多，中國已發(fā)現(xiàn)約45種，其中北方的櫛孔扇貝和南方的華貴櫛孔扇貝及長肋日月貝是重要的經(jīng)濟品種。不同的干燥工藝，對扇貝生產(chǎn)效率、特有感官特性的保持、營養(yǎng)成分流失的避免、效能節(jié)約等方面有著不同的影響。

熱風(fēng)溫度是決定扇貝柱品質(zhì)的最主要因素，高溫干燥的扇貝柱黏聚性、咀嚼性比低溫干燥的顯著增大，粗蛋白含量和感官品質(zhì)下降[16]。王雅嬌等[17]的研究進一步驗證溫度55 ℃、風(fēng)速0.8～1.2 m/s、相對濕度約8%為較適宜的海灣扇貝柱熱風(fēng)干燥條件，同時確定扇貝柱熱風(fēng)干燥最適合干燥模型Logarithmic模型。褐變是熱風(fēng)干燥中最易發(fā)生的現(xiàn)象，為此，Wu等[18]在預(yù)處理過程中加入了谷胱甘肽，有效減少了褐變現(xiàn)象，縮短了干燥時間。利用冷風(fēng)干燥的扇貝柱與傳統(tǒng)的自然晾曬干燥相比，干燥時間明顯減少，感官品質(zhì)與高溫干燥產(chǎn)品相比也得到了顯著提升，肌纖維結(jié)構(gòu)排列均勻有序，未發(fā)生斷裂和卷曲現(xiàn)象[19]。

在真空冷凍干燥中，干燥室壓強和加熱板溫度是影響扇貝品質(zhì)的重要因素，李敏等[20]通過兩次變溫和一次變壓優(yōu)化使得扇貝的復(fù)水率達(dá)到83.7%。此研究為真空冷凍干燥變溫變壓工藝的研究和生產(chǎn)實踐提供了參考。微波真空干燥條件下扇貝柱干燥速度非常快，抗破碎能力明顯優(yōu)于自然干燥及熱風(fēng)干燥。張國琛等[21]發(fā)現(xiàn)，較大微波功率和較高真空度組合可得到物理和感官特性都較好的干燥扇貝。而且在微波功率3 W/g、真空度0.090 MPa和熱風(fēng)干燥溫度70 ℃的條件下，干燥扇貝柱色澤嫩黃、形狀保持完好、疏密程度適中，綜合指標(biāo)最優(yōu)。

電流體干燥技術(shù)是依靠電場能傳質(zhì)而實現(xiàn)干燥的一項創(chuàng)新干燥技術(shù)。干燥過程中物料不需升溫，因此適合熱敏性物料的干燥。Bai等[22]研究報道，電干燥比烘箱干燥節(jié)能93.9%，顯著提高扇貝肌肉的干燥速度，使扇貝肌肉具有好的感官品質(zhì)。白亞鄉(xiāng)[23]通過改變干燥電壓、電源極性等參數(shù)，確定了最佳干燥條件：針電極在針間距和上下電極間距分別為8 cm和9 cm，工作電壓為45 kV的正高壓。

太陽能干燥技術(shù)是以太陽的光能加熱干燥介質(zhì)（多為空氣），通過熱量傳遞，使被干燥的物體水分汽化擴散的過程。郭潔[24]通過綜合考察晾曬干燥、熱風(fēng)干燥、太陽能干燥和紅外干燥4種不同方法對扇貝柱干制在時間、硬度、粗蛋白差異、能耗等方面的表現(xiàn)，得出太陽能干燥較適合工業(yè)化生產(chǎn)。

2.3 貽貝干燥技術(shù)研究

貽貝（Mytilus edulis）亦稱海虹，主要包括厚殼貽貝、紫貽貝和翠貽貝，以豐富的營養(yǎng)價值，被譽為“海中雞蛋”，不僅涵蓋人體所需氨基酸，還具有豐富的維生素、牛磺酸和不飽和脂肪酸等。

高雅方等[25]利用熱風(fēng)技術(shù)和冷風(fēng)技術(shù)分別干燥紫貽貝，揭示出熱風(fēng)干燥快于自然晾曬，而紫貽貝干過氧化值數(shù)值低于自然干燥；相比之下，冷風(fēng)干燥質(zhì)構(gòu)最好，且適合規(guī)模化生產(chǎn)。Tribuzi等[26]的研究發(fā)現(xiàn)冷凍干燥貽貝呈現(xiàn)出更快的干燥速率和更少的結(jié)構(gòu)變化，復(fù)水能力在20 ℃和80 ℃均高于烘箱干燥和真空干燥。超聲波具有改變物料組織結(jié)構(gòu)、減少水分含量的作用，Kocabay[27]利用超聲波輔助真空干燥黑貽貝，有效縮短了干燥周期，提高了有效水分?jǐn)U散系數(shù)（Deff），降低了能耗。微波作用于物料表面，形成均勻的內(nèi)熱源，可加快水分的蒸發(fā)速率。因此，不同的微波功率對物料干燥動力學(xué)方面會產(chǎn)生不同的影響。Kipcak[28]研究發(fā)現(xiàn)360 W是干燥貽貝的最小微波功率。

太陽能循環(huán)干燥是一種創(chuàng)新的干燥技術(shù)，Kouhila等[29]研究了三個不同溫度和兩個固定空氣流對貽貝干燥動力學(xué)的影響及吸濕行為，試驗結(jié)果表明環(huán)境空氣溫度為（36～42）±1 ℃，環(huán)境濕度為（8.92%～18.86%）±2%，太陽輻射為422至988 W/m2，Deff在1.14×10-9～3.61×10-9m2/s間，干燥效果較優(yōu)。同時，循環(huán)干燥與連續(xù)干燥相比，有效干燥時間減少了1.5%，最佳能耗小于23 kW·h。與恒定干燥條件相比，循環(huán)空氣溫度可以產(chǎn)生更高的蛋白質(zhì)、糖原保留率，顯著降低應(yīng)力的影響。

2.4 牡蠣干燥技術(shù)研究

牡蠣（oysters）是世界第一大養(yǎng)殖貝類，具有重要的經(jīng)濟價值和較強的抗逆性。牡蠣肉質(zhì)不僅鮮美，而且含有豐富的維生素、礦物質(zhì)、糖原、微量元素（鋅和硒等）以及占比其肉干45%～57%的多種生物活性肽，營養(yǎng)豐富[30]，可熬制被稱作“海中牛奶”的蠔油。此外，牡蠣殼中含有許多藥用成分，具有較高的藥用價值。太平洋牡蠣（Crassostrea gigas）是產(chǎn)量最高的牡蠣品種[31]。隨著新型干燥技術(shù)的發(fā)展，許多風(fēng)味獨特的“蠔干”涌現(xiàn)市場。

徐玫瑰等[32]研究表明在熱風(fēng)干燥溫度70 ℃時制得的牡蠣干感官品質(zhì)好，外形飽滿，色澤較淺，復(fù)水率高。Zhao等[33]研究了沒食子酸（GA）及其烷基酯在牡蠣組織熱風(fēng)干燥過程中的抗氧化效果，結(jié)果表明沒食子酸及其烷基酯具有較好抗脂質(zhì)氧化性。此研究為選擇合適的抗氧化劑以提高海產(chǎn)品在熱加工過程中的氧化穩(wěn)定性提供了依據(jù)。基于復(fù)水性、色澤、鹽基氮（TVB-N）值、總膽汁酸（TBA）等特性，史夢佳[34]確定冷風(fēng)干制牡蠣最佳溫度為20 ℃，環(huán)境相對濕度為55%，并表明溫度是影響干制牡蠣脂氧化的關(guān)鍵因素。真空冷凍干燥由于空氣被抽取且溫度低，不僅可以減少蛋白和其他營養(yǎng)損失，且能夠較好保持質(zhì)構(gòu)和原有風(fēng)味[35]。

利用微波干燥技術(shù)對牡蠣干制，余煉等[36]研究結(jié)果表明增大微波強度可提高干燥速率，當(dāng)微波強度為5 W/g或8 W/g、時間3.5～30 min時，牡蠣品質(zhì)較好。基于熱風(fēng)干燥技術(shù)和微波技術(shù)，李昊[37]對牡蠣進行干燥，結(jié)果表明先熱風(fēng)后微波干燥模式優(yōu)于先微波后熱風(fēng)干燥模式，且當(dāng)溫度為70 ℃、微波強度為4 W/g時，牡蠣干制品的復(fù)水性、收縮率及色澤等較好。此研究為牡蠣干燥技術(shù)的開發(fā)引領(lǐng)了方向。

3 結(jié)語

目前貝類的干燥技術(shù)研究取得了很大的進展，尤其是在熱風(fēng)干燥、冷風(fēng)干燥、冷凍干燥、真空干燥、微波干燥等單一的干燥技術(shù)基礎(chǔ)上，建立起來的聯(lián)合干燥技術(shù)應(yīng)用，克服了單一技術(shù)的不足，優(yōu)勢互補，大大縮短了干燥時間，提高了干燥效率，在產(chǎn)品蛋白質(zhì)含量、色澤、收縮率及質(zhì)構(gòu)方面得到了較好的效果。由于精湛的干燥技術(shù)涉及多個領(lǐng)域的知識，因此，跨領(lǐng)域地開展多種干燥技術(shù)聯(lián)合模型的研究，研發(fā)更為先進的新型干燥設(shè)備，加快貝類干制品風(fēng)味開發(fā)和加速國際工業(yè)化進程，滿足多元化市場需求，是今后貝類水產(chǎn)品干燥深加工的必然途徑。