凍干技術(shù)對(duì)山藥營(yíng)養(yǎng)成分的影響

摘 要：凍干技術(shù)具有低溫凍結(jié)與真空升華的作用機(jī)制，能避免高溫對(duì)山藥中營(yíng)養(yǎng)成分的破壞，但其在應(yīng)用過(guò)程中也面臨一些挑戰(zhàn)，如營(yíng)養(yǎng)成分損失風(fēng)險(xiǎn)、感官品質(zhì)下降以及生產(chǎn)效率與成本問(wèn)題。基于此，本文提出優(yōu)化預(yù)處理與加工流程、精確控制凍干參數(shù)、引入護(hù)色工藝與抗結(jié)劑、改進(jìn)包裝與貯藏條件以及選用高效節(jié)能的凍干設(shè)備和優(yōu)化生產(chǎn)流程等對(duì)策建議，以期提高山藥凍干產(chǎn)品的品質(zhì)，滿足消費(fèi)者的健康需求，同時(shí)推動(dòng)山藥產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：山藥；凍干技術(shù)；營(yíng)養(yǎng)成分；優(yōu)化策略

Effect of Freeze Drying Technology on the Nutritional Content of Yam

ZHAO Xiaomin， WEN Yuanyuan

（Shandong College of Traditional Chinese Medicine， Yantai 264100， China）

Abstract： Freeze drying technology has the mechanism of low-temperature freezing and vacuum sublimation， which can avoid the destruction of nutrients in yam by high temperature， but it also faces some challenges in the application process， such as the risk of nutrient loss， the degradation of sensory quality， and the production efficiency and cost problems. Based on this， this paper puts forward countermeasures and suggestions such as optimizing the pretreatment and processing process， accurately controlling the lyophilization parameters， introducing color protection technology and anti-caking agent， improving the packaging and storage conditions， selecting high-efficiency and energy-saving freeze-drying equipment and optimizing the production process， in order to improve the quality of yam freeze-dried products， meet the health needs of consumers， and promote the sustainable development of the yam industry.

Keywords： yam; freeze drying technology; nutrients; optimization strategy

凍干技術(shù)是一種將物料在低溫下凍結(jié)，在真空環(huán)境中使冰晶直接升華為水蒸氣的干燥方法。其原理主要基于水的三相變化，在凍干過(guò)程中，物料被快速凍結(jié)至共晶點(diǎn)以下，形成穩(wěn)定的冰晶結(jié)構(gòu)，然后在真空環(huán)境中，冰晶直接升華為水蒸氣，實(shí)現(xiàn)物料的干燥。由于整個(gè)凍干過(guò)程在低溫下進(jìn)行，能夠最大限度地保留物質(zhì)的生物活性和營(yíng)養(yǎng)成分。山藥作為一種藥食同源物質(zhì)，富含多種營(yíng)養(yǎng)成分，如蛋白質(zhì)、碳水化合物、維生素等，以及山藥多糖、薯蕷皂苷等活性成分，對(duì)人體健康具有諸多益處。本文分析凍干技術(shù)對(duì)山藥營(yíng)養(yǎng)成分的影響，對(duì)于提高山藥產(chǎn)品的品質(zhì)、滿足消費(fèi)者健康需求，以及推動(dòng)山藥產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[1-2]。

1 山藥凍干技術(shù)對(duì)營(yíng)養(yǎng)成分的影響

1.1 營(yíng)養(yǎng)成分保留情況

采用凍干技術(shù)處理山藥，能夠有效保留其主要營(yíng)養(yǎng)成分如蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪和膳食纖維等。蛋白質(zhì)是山藥中的重要營(yíng)養(yǎng)成分，其在凍干過(guò)程中的變性程度遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥，能保留更多的蛋白質(zhì)活性。碳水化合物作為主要能量來(lái)源，在凍干過(guò)程中也得以穩(wěn)定保留，可為凍干山藥提供良好的口感和能量?jī)r(jià)值。脂肪和膳食纖維在山藥中的含量相對(duì)較低，其在凍干過(guò)程中不易發(fā)生氧化或降解。此外，維生素與礦物質(zhì)是山藥中不可或缺的微量營(yíng)養(yǎng)成分，對(duì)于人體健康具有重要意義[3]。以維生素C為例，其是一種易受熱破壞的水溶性維生素，在凍干過(guò)程中，由于低溫環(huán)境的保護(hù)，維生素C的損失能夠得到有效控制。鈣、鐵等礦物質(zhì)在凍干過(guò)程中也能夠保持穩(wěn)定，不易發(fā)生流失或變性。這些營(yíng)養(yǎng)成分的保留，為凍干山藥提供了豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和健康效益。

此外，山藥中還富含多種活性成分，如山藥多糖、薯蕷皂苷等，因此具有多種生物活性，對(duì)人體健康有積極的影響。在凍干過(guò)程中，可有效避免高溫和氧化的影響，因此這些活性成分在凍干后仍然可以保持較高的活性水平[4]。例如，山藥多糖是一種重要的免疫調(diào)節(jié)劑，其在凍干過(guò)程中的保留情況對(duì)于提高凍干山藥的免疫調(diào)節(jié)功能具有重要意義；薯蕷皂苷作為山藥中的另一種重要活性成分，在凍干過(guò)程中的有效保留可為凍干山藥提供更多的健康效益。

1.2 影響機(jī)制

凍干技術(shù)可以有效保留山藥中的營(yíng)養(yǎng)成分，這主要得益于其低溫凍結(jié)與真空升華的作用機(jī)制。在低溫凍結(jié)階段，山藥中的水分被迅速凍結(jié)成冰晶，避免因水分流動(dòng)而導(dǎo)致的營(yíng)養(yǎng)成分流失，且低溫環(huán)境可以減緩生物化學(xué)反應(yīng)的速率，進(jìn)一步確保營(yíng)養(yǎng)成分的穩(wěn)定性。在真空升華階段，冰晶直接在真空環(huán)境中升華為水蒸氣，避免了傳統(tǒng)干燥方式中因高溫導(dǎo)致的營(yíng)養(yǎng)成分破壞，在保持營(yíng)養(yǎng)成分的同時(shí)，還能夠保持山藥的原有色澤、風(fēng)味和形態(tài)。

與傳統(tǒng)干燥方式相比，凍干技術(shù)在營(yíng)養(yǎng)成分保留方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。例如，傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥在高溫下進(jìn)行，容易導(dǎo)致山藥中營(yíng)養(yǎng)成分的破壞和流失；真空干燥雖然在較低溫度下進(jìn)行，但由于其仍然需要一定的溫度來(lái)驅(qū)動(dòng)水分蒸發(fā)，也會(huì)對(duì)營(yíng)養(yǎng)成分造成一定的影響。凍干技術(shù)在低溫下進(jìn)行，避免了液態(tài)水的存在，可以更好地保持山藥中營(yíng)養(yǎng)成分的穩(wěn)定性和活性。此外，凍干技術(shù)還可以使凍干山藥保持原有的色澤、風(fēng)味和形態(tài)，在口感和外觀上更加接近新鮮山藥，應(yīng)用前景廣闊。

2 山藥凍干技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)

2.1 營(yíng)養(yǎng)成分損失風(fēng)險(xiǎn)

2.1.1 預(yù)處理與加工過(guò)程中的損失

山藥凍干技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中，盡管能最大限度地保留營(yíng)養(yǎng)成分，但仍面臨預(yù)處理與加工過(guò)程中營(yíng)養(yǎng)成分損失的風(fēng)險(xiǎn)。預(yù)處理階段（如清洗、去皮、切片等）若操作不當(dāng)，則可能導(dǎo)致山藥中的部分營(yíng)養(yǎng)成分流失或受機(jī)械損傷而破壞。例如，維生素C等水溶性維生素處于水溶液狀態(tài)時(shí)很容易流失；山藥多糖等活性成分在機(jī)械處理過(guò)程中容易被破壞。此外，加工過(guò)程中的溫度、濕度等條件控制不當(dāng)，也會(huì)加速營(yíng)養(yǎng)成分的降解或氧化，進(jìn)而導(dǎo)致凍干山藥的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值下降。

2.1.2 凍干參數(shù)控制不當(dāng)導(dǎo)致的損失

凍干參數(shù)的選擇對(duì)于凍干山藥的營(yíng)養(yǎng)成分保留至關(guān)重要[5]。在實(shí)際操作中，由于設(shè)備性能、操作經(jīng)驗(yàn)等因素的限制，凍干參數(shù)的控制存在一定的難度。例如，凍結(jié)速度過(guò)慢會(huì)導(dǎo)致冰晶過(guò)大，可能會(huì)破壞山藥的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，影響營(yíng)養(yǎng)成分的保留；而升華速度過(guò)快會(huì)導(dǎo)致山藥表面干燥過(guò)快，形成硬殼，阻礙內(nèi)部水分的升華，影響凍干效果。此外，凍干過(guò)程中的溫度波動(dòng)也會(huì)對(duì)營(yíng)養(yǎng)成分的穩(wěn)定性造成不利影響。

2.2 感官品質(zhì)下降

凍干技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中可能會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品的感官品質(zhì)下降。①色澤方面，由于凍干過(guò)程中水分的升華，山藥的原有色澤會(huì)發(fā)生變化，如變暗、變黃等，影響產(chǎn)品的外觀品質(zhì)。②形狀方面，凍干過(guò)程中山藥會(huì)發(fā)生收縮或變形，導(dǎo)致產(chǎn)品形狀不一致，影響消費(fèi)者的購(gòu)買意愿。③口感方面，凍干山藥的質(zhì)地會(huì)變得酥脆或堅(jiān)硬，與新鮮山藥的軟糯口感存在差異，可能會(huì)影響部分消費(fèi)者的食用體驗(yàn)。

2.3 生產(chǎn)效率與成本問(wèn)題

凍干技術(shù)的應(yīng)用還需要專業(yè)的凍干設(shè)備支持，但相關(guān)設(shè)備成本較高，運(yùn)行過(guò)程中還存在能源消耗、設(shè)備維護(hù)等方面的費(fèi)用。對(duì)于中小企業(yè)，設(shè)備投資與運(yùn)行成本可能會(huì)成為限制凍干技術(shù)廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵因素。

凍干技術(shù)的生產(chǎn)效率與產(chǎn)能也是制約其廣泛應(yīng)用的重要因素。由于凍干過(guò)程需要在低溫下進(jìn)行，且需要較長(zhǎng)的升華時(shí)間，凍干周期相對(duì)較長(zhǎng)，導(dǎo)致山藥凍干產(chǎn)品的生產(chǎn)效率較低，難以滿足大規(guī)模生產(chǎn)的需求。此外，凍干設(shè)備的產(chǎn)能有限，無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)處理大量的山藥原料，限制了凍干山藥產(chǎn)品的產(chǎn)量和市場(chǎng)供應(yīng)量。

3 優(yōu)化策略

3.1 提高營(yíng)養(yǎng)成分保留率

3.1.1 優(yōu)化預(yù)處理與加工流程

為提高山藥凍干產(chǎn)品中營(yíng)養(yǎng)成分的保留率，優(yōu)化預(yù)處理與加工流程是關(guān)鍵。①在預(yù)處理階段，需盡量減少山藥與水的接觸時(shí)間，避免營(yíng)養(yǎng)成分隨水流失。例如，采用快速清洗和高效去皮技術(shù)，減少山藥在水中的浸泡時(shí)間。②切片厚度要均勻，避免因厚度不均導(dǎo)致的干燥不均和營(yíng)養(yǎng)成分損失。③在加工過(guò)程中，通過(guò)嚴(yán)格控制溫度、濕度等條件，避免其對(duì)營(yíng)養(yǎng)成分的破壞。

3.1.2 精確控制凍干參數(shù)

精確控制凍干參數(shù)對(duì)于提高山藥凍干產(chǎn)品中營(yíng)養(yǎng)成分的保留率至關(guān)重要。根據(jù)山藥的特性和凍干設(shè)備的性能，合理設(shè)置凍結(jié)速度、升華速度、溫度等參數(shù)。例如，凍結(jié)速度需適中，避免冰晶過(guò)大對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的破壞；升華速度需控制在一定范圍內(nèi)，確保山藥內(nèi)部水分的充分升華和營(yíng)養(yǎng)成分的穩(wěn)定保留。此外，通過(guò)對(duì)凍干過(guò)程中的溫度進(jìn)行嚴(yán)格控制，能夠有效避免溫度波動(dòng)對(duì)營(yíng)養(yǎng)成分穩(wěn)定性的影響。

3.2 改善產(chǎn)品感官品質(zhì)

3.2.1 引入護(hù)色工藝與抗結(jié)劑

為改善山藥凍干產(chǎn)品的感官品質(zhì)，可引入護(hù)色工藝和抗結(jié)劑。護(hù)色工藝能夠有效保持山藥的原有色澤，避免凍干過(guò)程中色澤的變化和暗淡。例如，采用天然色素或抗氧化劑進(jìn)行護(hù)色處理，提高產(chǎn)品的外觀品質(zhì)。抗結(jié)劑能夠防止山藥在凍干過(guò)程中發(fā)生粘連和結(jié)塊，保持產(chǎn)品的形狀和口感。通過(guò)合理選擇和使用護(hù)色工藝和抗結(jié)劑，能夠提升山藥凍干產(chǎn)品的感官品質(zhì)。

3.2.2 改進(jìn)包裝與貯藏條件

包裝和貯藏條件對(duì)于保持山藥凍干產(chǎn)品的感官品質(zhì)同樣重要。①采用密封性好、透光性低的包裝材料，能夠有效避免產(chǎn)品因受潮、氧化和光照導(dǎo)致的品質(zhì)下降。②控制貯藏環(huán)境的溫度和濕度，能夠保持產(chǎn)品的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)產(chǎn)品的保質(zhì)期。③改進(jìn)包裝和貯藏條件，能夠確保山藥凍干產(chǎn)品在運(yùn)輸和銷售過(guò)程中保持良好的感官品質(zhì)。

3.3 降低生產(chǎn)成本與提高效率

3.3.1 選用高效節(jié)能的凍干設(shè)備

為降低凍干山藥的生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，需選用高效節(jié)能的凍干設(shè)備，降低能源消耗的同時(shí)提高設(shè)備效率。同時(shí)還要考慮設(shè)備的自動(dòng)化程度和操作簡(jiǎn)便性，減少人工成本，提高生產(chǎn)效率。

3.3.2 優(yōu)化生產(chǎn)流程與規(guī)模化管理

優(yōu)化生產(chǎn)流程和實(shí)現(xiàn)規(guī)模化管理也是降低凍干山藥生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率的重要措施。①對(duì)生產(chǎn)流程進(jìn)行全面梳理和優(yōu)化，可以消除不必要的環(huán)節(jié)和浪費(fèi)，提高生產(chǎn)過(guò)程的順暢性和效率。②加強(qiáng)生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)控和管理，可確保產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和一致性。③實(shí)現(xiàn)規(guī)模化管理，提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本，推動(dòng)山藥凍干技術(shù)的廣泛應(yīng)用和發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

凍干技術(shù)作為一種先進(jìn)的食品加工技術(shù)，在保持產(chǎn)品原有營(yíng)養(yǎng)成分方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。通過(guò)優(yōu)化預(yù)處理與加工流程、精確控制凍干參數(shù)、改善感官品質(zhì)以及降低生產(chǎn)成本與提高效率等措施，能夠提升凍干山藥的品質(zhì)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。隨著科技的不斷進(jìn)步和消費(fèi)者對(duì)健康食品需求的不斷增加，凍干技術(shù)有望在山藥加工領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用，為山藥產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展注入新的活力。

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