水蜜桃干燥技術研究進展

丁莫 ，胡蕾 ，傅力 ，李靜紅，歐鴻杰，馬楷暄

1.韓山師范學院生命科學與食品工程學院（潮州 521041）；2.廣東省粵東藥食資源功能物質與治未病研究重點實驗室（潮州 521041）

水蜜桃（Prunus persica）是薔薇科桃屬植物，富含維生素C、果糖、葡萄糖、氨基酸、多種維生素和礦物質等，是水果中的佳品。水蜜桃以香甜的口感、豐富的營養(yǎng)價值而深受消費者的青睞，具有良好的經濟效益，同時還具有美容養(yǎng)顏、活血促代謝、預防便秘等功效[1]。水蜜桃的組織鮮嫩，汁液十分豐富，成熟期氣溫高濕度大，其呼吸作用旺盛，導致成熟后的水蜜桃皮薄質軟，在采摘后幾天內如不合理儲藏，果實就會腐爛變質，出現霉變、水分和營養(yǎng)物質的喪失、細菌污染等問題，鮮果不宜貯藏[2]，同時在運輸過程中很容易發(fā)生機械損傷等問題，導致果實的軟化褐變、降低商品屬性，造成大量資源浪費問題，影響種植戶的經濟收入和積極性，因此水蜜桃采收后保藏和加工技術的開發(fā)是亟須解決的問題。

市場上水蜜桃的銷售均以鮮食為主，加工轉化率仍較低，其原因在于水蜜桃自身獨特的加工技術難點。水蜜桃中含有大量的單寧、果膠和淀粉等物質，在加工過程中不穩(wěn)定，其隨著后熟過程的進行，淀粉等組織逐漸分解，水蜜桃質地較軟，不宜加工塑形，因此水蜜桃加工品的品質難以提升，影響產品的質量，無法打開市場[3]。水蜜桃現有的加工品種有水蜜桃罐頭、水蜜桃干、水蜜桃汁、水蜜桃果醬等產品，其中干制是果蔬制品加工保藏行之有效的方法，是通過物理手段降低產品含水量進行保存，更大程度延長果蔬貨架期、便于運輸，同時還能賦予產品良好的風味和口感，豐富市場，為提高地方果樹經濟效益，極大促進了果蔬產業(yè)的發(fā)展。就水蜜桃干燥技術研究現狀及發(fā)展趨勢進行簡要綜述，旨在為水蜜桃產業(yè)的發(fā)展提供參考。

1 水蜜桃單一干燥技術研究進展

1.1 太陽能干燥技術

太陽能干燥技術是出現最早也是最為經濟的干燥技術，它是利用太陽的熱能為能源，物料通過直接吸收太陽能或利用太陽集熱器加熱的空氣間接獲得熱能，物料中的自由水在熱能的作用下汽化，以水蒸氣方式與物料分離，從而實現對物料的干燥[4]。Chaudry等[5]通過研究太陽能干燥的新鮮柿子在室溫貯藏過程中品質變化，得出維生素含量顯著下降（P＜0.05），花青素、兒茶素、白花青素、總酚類等酚類化合物含量逐漸下降。

太陽能干燥存在干燥時間長、產品褐變嚴重的缺點，為改善產品品質，縮短干燥時間，前人研究了前處理對干燥的影響，將太陽能干燥與諸多預處理技術有機結合，可提高干燥速率和干制品理化與感官品質。但太陽能干燥受外界氣候影響較大，且需要輔助熱源，較難適應新鮮水蜜桃強化干燥工藝的需求。

1.2 熱風干燥技術

熱風干燥技術是依據傳質傳熱原理，以熱空氣為介質，利用熱源提供熱量，通過自然或強制的對流循環(huán)方式與物料進行濕熱交換，物料內部和表面之間產生水分梯度差，物料內部的水分以氣態(tài)或液態(tài)的形式向表面擴散，直到物料中的水分下降到一定程度從而達到干燥的目的[6]。熱風干燥技術研究主要集中在香菇等果蔬干制品的品質優(yōu)化上。李艷杰等[7]采用響應面法優(yōu)化熱風干燥技術的工藝參數，研究干燥前后香菇片品質的變化情況，最佳的工藝條件為熱風溫度55.21 ℃、裝載量7.88 g/dm2；Milczrek等[8]研究熱風干燥技術對柿子貨架期影響，研究發(fā)現，試驗過程中除了維生素C明顯減少外，其色澤、微生物含量、營養(yǎng)成分等都在可接受的范圍內。

熱風干燥在水蜜桃干制品應用研究主要集中于干燥動力學和品質的研究，掌握干燥過程中產品內部水分和溫度的變化情況，對干燥工藝具有指導作用；通過對外觀、風味等感官指標和營養(yǎng)成分分析研究其干制品品質變化。經熱風干燥后產品感官指標均良好，貨架期能得到有效的延長，具有設備需求較低、操作簡單、產量大等優(yōu)點，但經熱風干燥的產品存在維生素含量明顯減少等問題，目前在產品品質要求不高的生產中仍被廣泛應用，但不能符合高品質水蜜桃干制品的干燥要求。

1.3 微波干燥技術

微波干燥技術是通過發(fā)射電磁波，在高頻電磁場的作用下，干燥物料中的極性分子做高頻振動，主要是內部水分子間高頻率運動并相互摩擦產熱，使被干燥物料內部、外部同時均勻加熱，從而達到干燥的效果[9]。

近些年微波干燥在果蔬品干制品中應用廣泛，王定仙等[10]研究切片厚度、護色方法和燙漂條件等對微波干燥馬鈴薯片品質的影響，得出微波干燥時馬鈴薯片的最佳切片厚度為2 mm，最佳護色液組合為0.15%維生素C+0.05%檸檬酸。王維等[11]對草果微波干燥中試試驗及其品質進行研究，結果得出微波功率9 kW、干燥時間10～15 min時，草果干制品的剩余含水率降低至14%以下，通過對草果干燥前后的掃描電鏡結果對比可知，微波干燥技術能夠在保證產品質量的前提下完成干燥過程。微波干燥法生產效率高，干燥后能很好地保存原料的營養(yǎng)價值和風味，但是微波干燥并不能適用于大多數果蔬品的干燥，主要是因為微波干燥效率快容易造成受熱不均勻，干燥過度，對產品質量造成嚴重影響。周芹芹等[12]研究不同干燥方式對麻竹筍片品質的影響，得出較熱風干燥和真空冷凍干燥，微波干燥的麻竹筍片褐變度最大，感官評分最低。水蜜桃含水量較大，其干制品對色澤要求較高，通過微波干燥法對水蜜桃進行干燥的研究較少。

1.4 真空冷凍干燥技術

果蔬類食品干燥的方式有蒸發(fā)和升華2種，其原理都是基于水的三相變化，其原理圖如圖1可示。食品工業(yè)生產過程中主要的干燥技術都是通過高溫加熱使食品內部水分蒸發(fā)成水蒸氣除去，達到減少食品含水量的目的。與其不同的是，真空冷凍干燥則是利用高真空和極低溫度條件使食品中的水分從固態(tài)直接升華成水蒸氣除去，從而完成食品干燥的過程。將物料凍結在冰點以下，使物料中的水分變成固態(tài)冰，在真空環(huán)境下，通過加熱物料托盤使物料中的水分直接由固態(tài)變成氣態(tài)。物料水分經升華達到脫水干燥，從而得到內外兼?zhèn)涞膬?yōu)質干制品[13]。干燥后的產品不僅能最大程度地保留原料中的生物活性物質，其原料色澤、風味物質及維生素等營養(yǎng)成分也基本不會造成流失和破壞，與此同時，食品經真空冷凍干燥后其物理結構和化學結構變化均較小，故能很好地保持原有形狀，不失原有固體框架結構和形態(tài)，并呈現多孔海綿狀結構，其復水性好，易于快速復原。

圖1 真空冷凍干燥原理圖

張永等[14]以上海南匯水蜜桃為原料，對冷凍干燥法在水蜜桃加工中的應用進行研究，結果得出用冷凍干燥法制備的水蜜桃凍干片和阿膠桃丁營養(yǎng)指標滿足食品要求，同時2種產品能夠最大限度地保留水蜜桃的風味物質，為解決水蜜桃滯銷及其凍干脫水工業(yè)化生產提供思路與技術支撐。閆秋菊等[15]研究真空冷凍干燥前后水蜜桃揮發(fā)性風味成分的變化及遷移，得出凍干過程水蜜桃揮發(fā)性風味物質出現遷移現象，大部分風味物質保留在凍干水蜜桃中，如己醛、苯甲醛、(E)-2-庚烯醛、(E)-2-辛烯醛、(E)-2-己烯-1-醇、戊醇、己醇、乙酸己酯等。馮穎等[16]對11種的水蜜桃冷凍干燥后的品質進行研究，通過對比發(fā)現不同品種水蜜桃干制品其維生素C、果糖、總酚、硬度的變異系數較大；可溶性蛋白、半纖維素、產出率和蔗糖的變異系數較小，其他品質指標相差不明顯，且存在相關性。

真空冷凍干燥對水蜜桃的研究主要集中在營養(yǎng)和品質方面，研究普遍得出真空冷凍干燥要明顯優(yōu)于其他干燥手段，不會造成干制品中某些品質被破壞，對水蜜桃的生物活性和某些理化性質保存效果較好[17]，質量方面比其他干燥方法具有更大優(yōu)勢，體現在其食用價值和感官特性上，同時可有效延長干制品的保質期[18]。

1.5 紅外冷凍干燥技術

紅外冷凍干燥技術是一種輻射干燥，其具有很強穿透力的遠紅外線，能被水和高分子物質吸收，引起分子共振而達到快速干燥的目的，且遠紅外干燥加熱溫度穩(wěn)定，物料受熱均勻，對含水量高的食品及果蔬等農副產品的干燥尤為適宜。

研究表明，采用紅外冷凍干燥甘薯能夠縮短干燥時間且能提高產品品質[19]。該干燥技術存在設備生產效率低、生產成本高等問題。王洪彩[20]以香菇為對象，研究波長2.4～3 μm的中短波紅外干燥技術在物料脫水方面的可行性和優(yōu)勢性，并以干燥效率、產品品質以及單位能耗為指標，比較中短波紅外干燥技術與幾種不同干燥技術的優(yōu)缺點，結果表明，用中短波紅外-真空冷凍干燥方法，能進一步提高中短波紅外干燥產品品質和降低冷凍干燥時間及能耗[21]。紅外冷凍干燥技術仍處于研發(fā)階段，對其工藝及機理還需進一步研究。

1.6 高壓電場干燥技術

高壓電場干燥技術是一種新型干燥技術[22-23]，又稱電流體動力學干燥技術，利用高電壓電離空氣使設備發(fā)射極和集電極之間產生強電場，電離的離子在庫侖力的作用下運動形成離子風，在離子風的作用下，增強物體表面及內部傳熱和傳質，提高樣品的干燥速率。同時，在高壓電場中水分子順著電場強度增大的方向做規(guī)則的定向移動，此過程中，樣品內部溫度基本保持不變，較傳統加熱干燥法可使樣品中的活性物質不受高溫破壞，能夠很好地保留物料營養(yǎng)成分等優(yōu)點[24]，王航等[25]研究高壓電場對香蕉片干燥特性的影響并建立干燥模型，與熱風干燥相比，通過高壓電場干燥制成的香蕉片品質更好，并能有效縮短干燥時間，且干燥活化能與香蕉片的厚度呈正比；高壓電場干燥技術對水蜜桃加工的文獻鮮有報道，有研究表明，高壓電場干燥產品品質不如真空冷凍干燥產品，且在干燥后期干燥速度較慢[26]，因此可考慮高壓電場干燥與其他干燥方式聯合應用于水蜜桃干制研究。

2 水蜜桃聯合干燥技術研究進展

隨著市場多元化的需要，技術體系的創(chuàng)新和新產品的開發(fā)成為果蔬制品技術的主要研究內容，而其中機械化、新技術和新設備的引進和應用更是其中的重要部分。水蜜桃中富含熱敏性、易氧化的保健營養(yǎng)物質，如多酚類物質，而干燥環(huán)節(jié)對其色澤、香氣、主要營養(yǎng)保健物質的保留均有重要影響[27]。在此背景條件下，開發(fā)新的干燥技術在水蜜桃干制品生產中顯得尤為重要，其應用前景受到研究者的高度重視。較常用聯合干燥技術見表1。

表1 常見聯合干燥技術及其特點[28-34]

聯合干燥技術是指根據物料的特性，將多種干燥方式聯合使用，利用各種干燥方式的優(yōu)勢進行互補，以達到改善因單一干燥技術對產品品質的不良影響，提高干燥效率[35]。聯合干燥采用分階段進行的一種復合干燥技術，可最大限度保持產品品質，延長產品保質期。Jiang等[36]采用熱風-微波聯合、微波-冷凍聯合、單一真空冷凍和單一微波等5種干燥方法對秋葵進行干燥，以干燥速率和產品品質為研究指標，得出單一真空冷凍干燥和微波-冷凍聯合在產品色澤和抗氧化性能的保護上顯著優(yōu)于其他3組（P＜0.05），其中微波-冷凍聯合干燥在硬度、脆度方面較單一真空冷凍干燥分別高12.5%和8.3%。Phanindra等[37]分別對胡蘿卜真空冷凍-熱風聯合干燥和單一真空干燥干燥工藝進行對比，得出聯合干燥后的產品總類胡蘿卜素被破壞程度較低，與1.4的論述一致；干燥時間和能耗均比單一干燥低50%，聯合冷凍干燥對于胡蘿卜干制品的生產具有明顯優(yōu)勢。

通過對各種單一干燥方式對水蜜桃干燥品質的比較，得出真空冷凍干燥是在較低溫度且處于真空狀態(tài)條件下完成的，其加工熱敏性及易氧化的水蜜桃干制品的優(yōu)點是其他干燥技術無可比擬的，因此近些年真空冷凍干燥與其他干燥技術的聯合使用成為果蔬片凍干的研究熱點，凍干樣品的微觀組織結構被認為是反映其品質差異的重要參數[38]。邢曉凡等[39]分別采用真空冷凍干燥（FD）及真空冷凍干燥與微波真空干燥（MVD）、熱風干燥（HAD）聯合干燥方法加工制備黃桃果干，并研究凍干片微觀結構參數（細胞截面積、截面周長、圓度、壁面粗糙度及孔隙率）的影響，見圖2，得出相較于單一干燥方法，其組合干燥方式對微觀結構參數的變化具有顯著抑制作用；以真空冷凍干燥技術為基礎，王海鷗等[40]研究其與熱風、微波、氣流膨化3種方法聯合干燥水蜜桃凍干片的品質，通過色澤、組織微觀結構、吸濕率和硬度等品質指標進行對照分析，得出微波冷凍真空干燥樣品色澤改變最大，硬度和脆度顯著高于另外3組（P＜0.05）；凍干組微觀結構飽滿、孔隙率高，具有多孔網絡骨架。真空冷凍聯合干燥對于每階段干燥過程中主要工藝參數的優(yōu)化、不同干燥方法最佳工藝轉換點等，仍需通過大量試驗獲得。

圖2 凍干水密桃果干微觀結構圖

3 結語與展望

中國是世界上水蜜桃產量最多的國家，長江三角洲為最集中栽培區(qū)各省區(qū)都有種植，如江蘇、河北、成都和浙江等。水蜜桃肉細汁多、鮮甜甘美、營養(yǎng)豐富而深受人們喜愛，素有“果中皇后”的美譽。但水蜜桃收獲季短且不易儲存，在市場常采用冷藏、涂膜保鮮或噴灑保鮮劑處理以延長保質期[41]。干燥是水蜜桃主要加工方法之一，不同干燥技術各有優(yōu)缺點：太陽能干燥技術節(jié)能環(huán)保、運行費用低，但受外界氣候影響較大；熱風干燥技術的水蜜桃產品感官性狀良好，但經熱風干燥的產品存在維生素含量明顯減少等問題；微波干燥技術節(jié)能高效，運行總體成本低，干燥速度快，但不好控制干燥終點，容易干燥過度；真空冷凍干燥技術產品品質好，保持干制品的水分平衡，連續(xù)生產周期較長；紅外冷凍干燥技術產品生產效率低，生產成本高。新型干燥要同時考慮保證產品品質和質量、對環(huán)境無污染、節(jié)能及降低生產成本等[42-43]。聯合干燥技術產品品質好，但生產成本較高，且聯合干燥技術仍處于工藝優(yōu)化階段，機理研究不足，而且缺乏相應的聯合干燥設備，難以實現工業(yè)化生產[44]。

開發(fā)高效節(jié)能、高品質、高成品率的真空冷凍組合干燥工藝，能使干燥效果大為改善，并且產品成多樣化發(fā)展。因此，發(fā)展新型真空冷凍組合干燥工藝與裝備是農產品干燥產業(yè)要面對工業(yè)化發(fā)展的研究方向。此外，開展干燥過程中營養(yǎng)成分的保持技術研究與干燥動力學研究，能使水蜜桃果片表現出較好的品質特性，可更好地拓寬其作為即食食品的應用范圍。目前，水蜜桃真空冷凍干燥的研究有一定的成效，發(fā)展前景廣闊。