前處理方法在果蔬真空冷凍干燥中的應用研究進展

商桑 高倫江 曾小峰 尹旭敏 刁源 曾順德

摘 要 真空冷凍干燥是一種能較好保持果蔬色澤及營養的干燥方式，但因能耗較大，不易推廣。前處理可以有效改善果蔬真空冷凍干燥的凍干效率，降低能耗。主要介紹了超聲波、漂燙、溶液處理（滲透處理、酶處理、其他試劑處理）、高壓脈沖電場、真空冷卻、其他處理（凍融預處理、超高壓處理、二氧化碳浸漬）等前處理方法在真空冷凍干燥中的應用研究進展。

關鍵詞 前處理;果蔬;真空冷凍干燥;凍干效率

中圖分類號：TS255.3 文獻標志碼：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2021.28.011

在疫情防控常態化背景下，果蔬精深加工成為不少農民解決果蔬貯藏問題的重要途徑，精深加工的果蔬制品是消費者對新鮮水果蔬菜需求的另一種選擇。果干、罐頭等因耐貯藏成為了廣受歡迎的果蔬加工制品，其中口感酥脆、營養豐富、色澤良好且輕便易運輸的真空冷凍干燥果蔬制品是許多消費者的首選。

真空冷凍干燥技術是先將含水的物料凍結到共晶點溫度以下，然后在高真空條件下緩慢升溫，物料中的水直接從冰晶狀態升華成氣態，從而除去物料中水分的一種干燥方法[1]。

真空冷凍干燥法廣泛應用于食品生產中，凍干食品具有營養價值高、風味佳和色澤良好等優點，但缺點是設備較貴、能耗較大，提高了真空冷凍干燥法的推廣門檻，而通過不同的前處理方法處理物料，可以提前減少物料中的水分或使物料形成更多的微孔通道，從而提高真空冷凍干燥效率，達到減小能耗的目的。

1? 果蔬前處理方法

果蔬的前處理方法多種多樣，其中超聲波、漂燙、溶液處理、高壓脈沖電場、真空冷卻等是目前常用的真空冷凍干燥前處理方法。

1.1? 超聲波處理

超聲波（Ultrasound）是超出人耳聲音范圍，頻率大于20 kHz的一種聲波。其中低頻超聲波（20～100 kHz）可用于果蔬干燥前處理，其作用機理為果蔬物料在超聲波壓縮、拉伸作用下不斷收縮和膨脹，果蔬物料內部會形成海綿狀結構及微小通道，使得果蔬物料內部的水分更容易向外界移動，從而提高凍干效率[2]。劉艷全等發現超聲預處理技術因空化作用可改善伽師瓜的微觀結構，促進水分遷移，提高了真空冷凍干燥效率[3]。XU X等發現超聲波處理秋葵能有效減少真空冷凍干燥時間，且經超聲波處理后的樣品色澤和質構表現均優于其他處理樣品[4]。

超聲波處理也有助于鈍化氧化酶，提高凍干果蔬產品的營養及感官品質。周新麗發現超聲波輔熱聯合抗壞血酸處理胡蘿卜片后，其凍干樣品在產品質構、胡蘿卜素含量、VC含量、復水率等指標方面均優于其他處理樣品[5]。

超聲波處理果蔬樣品不僅能提高果蔬的凍干效率，還可以改善果蔬凍干產品的品質，是一種簡單且高效的前處理方法，在真空冷凍干燥中被廣泛應用。

1.2? 漂燙處理

漂燙處理是指果蔬物料在溫度較高的熱水、沸水或蒸汽中進行熱處理，高溫可以提高細胞通透性，減少氧化酶活性，從而提高干燥效率。Mulet等發現熱燙處理可以增加生姜細胞膜通透性，經處理后干燥速率顯著提高[6];Ciurzyńska Agnieszka等發現經漂燙處理的紅甜菜在凍干后具有更多的微小孔隙，從而提高凍干效率[7]。但不是所有果蔬都適宜漂燙處理，Rybak Katarzyna等發現經漂燙處理的甜紅椒雖然縮短了凍干時間，但維生素C、總酚、類胡蘿卜素等均顯著少于高壓脈沖電場及超聲波樣品[8];朱蘊蘭等發現氯化鈉溶液預處理的凍干蘆筍在色澤和營養等方面都優于漂燙預處理凍干樣品[9]，這可能是由于蘆筍等果蔬中的葉綠素等物質不耐高溫，經過高溫漂燙極易變色，此外，質構偏軟、組織松散的果蔬（如綠葉菜、草莓等）也不適宜進行漂燙，所以漂燙處理的原料選擇及漂燙參數設置有進一步探索空間。

1.3? 溶液處理

溶液處理是指將果蔬浸泡入溶液，通過溶質的增加果蔬細胞通透性、減少氧化酶活性等作用，達到提高凍干效率，提升成品品質的一種前處理方式。根據浸泡溶液所含溶質的不同，可以分為滲透處理（糖類、鹽類等）、酶處理（纖維素酶等）、其他試劑處理（抗壞血酸、檸檬酸等）。

1.3.1 滲透處理

滲透處理是指在一定溫度下，將果蔬浸入高滲透壓溶液中，利用細胞膜的半透性除去部分水分，同時引入少量溶質的過程。鹽和糖是常用的滲透溶液，且果蔬物料與滲透溶液的接觸面積、滲透溶液濃度、滲透溫度對滲透脫水速率有較大影響。Sosa N發現蘋果片在經過蔗糖浸漬后再凍干，能減少蘋果片的凍干時間及褐變反應[10]。Alipoorfard F等發現梨片經過氯化鈉溶液處理后進行凍干，梨片中的抗氧化活性顯著高于對照樣品，并且梨片品質優于未經處理的對照組[11]。

滲透處理在果蔬加工中的應用范圍很廣，但高濃度的滲透溶液對凍干果蔬的口感影響較大，且滲透過程中傳質效率較慢，在使用時可選擇采用復合溶液或與其他處理方法聯合應用進行輔助滲透。陳立夫等發現，在雙孢菇50%蔗糖溶液中，超聲輔助滲透45 min后與普通滲透120 min后的濕基水分含量沒有顯著差異，其滲透效率顯著提升[12]。

1.3.2? 酶處理

酶處理是指通過酶（纖維素酶、半纖維素酶等）處理果蔬物料，通過破壞果蔬細胞的細胞壁結構等使果蔬物料中形成更多的微小通道，增強果蔬物料的通透性，從而提高凍干速率。Shi D等發現超聲結合纖維素酶處理可以形成更多的孔隙結構，有助于提高凍干效率[13];金瑋玲等發現真空冷凍干燥前用纖維素酶處理香菇，能使內部形成更好的多孔結構，而疏松多孔的結構能夠產生更酥脆的口感[14]。酶處理還常用于果蔬凍干粉的加工預處理中，通過酶處理除去各種雜質。梁燕通過果膠酶處理葡萄籽，使葡萄籽表面干凈光滑，含糖量降低了65.97%，原花青素含量提高了0.07%，經處理后得到的凍干葡萄籽粉品質良好[15]。因為不同種類的酶對原材料的作用不同，酶處理在真空冷凍干燥中的應用還有較大的探索空間。

1.3.3? 其他試劑處理

其他試劑處理一般是通過抗壞血酸、檸檬酸等試劑減緩果蔬物料的氧化、酶促褐變以達到護色的效果，但通常試劑處理的目的是提高凍干果蔬的品質，對凍干速率影響較小。馮欣等發現，使用無水乙醇+10%檸檬酸復合試劑浸泡處理木棉花，真空冷凍干燥后的花朵品質最佳，成品花瓣顏色與新鮮花瓣最為接近，其花瓣質感較柔軟，花瓣平整性好，綜合效果好，明顯優于對照組[16]。袁利鵬等通過正交試驗優化了佛手瓜真空冷凍干燥方法，得到的預處理溶液為0.15%偏重亞硫酸鈉，0.2%維生素C和0.3%檸檬酸鈉[17]。人們對添加劑的要求越來越嚴格，因此在使用試劑處理果蔬樣品時，天然、安全、高效的試劑配方會更受消費者青睞。

1.4? 高壓脈沖電場處理

高壓脈沖電場處理是利用高壓脈沖電場對果蔬進行處理的一種技術。其機理是施加外電場誘導果蔬細胞膜兩側電荷聚集，使得膜內外電位差增大，當該電位差大于生物細胞膜自然電位差時，細胞膜就會破裂，使得細胞膜通透性增強，從而提高干燥速率[18]。Alica Lammerskitten等發現蘋果經高壓脈沖電場處理后，可將凍干時間縮短57%，且凍干樣品具有更好的復水性[19]。LIU等發現經高壓脈沖電場處理的胡蘿卜干燥時間顯著少于對照樣品，且經處理后的樣品中β-胡蘿卜素含量、色澤也優于對照樣品[20]。

1.5? 真空冷卻處理

真空冷卻是將果蔬物料置于一個密閉環境中，真空泵進行抽氣制造低壓環境，果蔬物料內的自由水在低壓條件下蒸發;由于蒸發過程會大量吸熱，果蔬物料的溫度自然隨之降低[21]。由于是靠果蔬本身所含水分蒸發進行降溫，所以真空冷卻又叫自我冷卻，被廣泛應用于果蔬采后保鮮貯藏方面。真空冷卻的優點是快速、均勻、節能，在應用于果蔬凍干前處理時，通常直接將果蔬物料真空冷卻至凍結，不僅完成了預凍，還能快速蒸發果蔬物料的水分，達到預干燥的效果。周頔等發現經真空凍結的蘋果片凍干時間由16.00 h縮短至14.17 h;干制品復水比常規組增加了17.99%;色澤指標b*值由28.24降至22.98，顏色較為潔白;酥脆性良好且有較好的咀嚼感，感官評價良好[22]。曾凡杰等發現真空凍結處理后的凍干獼猴桃脆片雖然色差值變化小，但其硬度大、酥脆性差，且VC含量低，綜合排名差[23]。因此真空冷卻處理在真空冷凍干燥中的應用條件還需深入探索。

1.6? 其他

其他果蔬前處理方法還有凍融預處理、超高壓處理、二氧化碳浸漬等。

凍融是先將物料在低溫下凍結，然后在高溫下進行溶解解凍的處理方法。凍融應用于干燥前有助于水分的脫除，但凍融處理對果蔬產品的質構、顏色有較大影響，XU X發現經幾種不同凍融方式處理的秋葵樣品，其凍干時間雖減少了，但風味、色澤、質構等方面均劣于其他處理樣品[4]。凍融在真空冷凍干燥中的應用，還需對原料種類、處理條件等進行深入探索。

超高壓是一種物理預處理方式，它會使細胞變形、細胞間隙增大，從而增加細胞的通透性，降低果蔬物料的含水率。Yucel等發現，將大于100 MPa的壓力作用到胡蘿卜、蘋果和綠豆上，能提高樣品干燥過程中的傳熱和傳質速率[24]。Zhang等發現經超高壓處理的草莓片可顯著減少凍干時間，且色澤、抗氧化性能均有提升[25]。超高壓處理在真空冷凍干燥中具有較好的應用前景。

二氧化碳浸漬是通過將果蔬浸漬到充滿二氧化碳的密閉容器中，引發植物細胞一系列的結構變化和化學反應，從而提高果蔬干燥速率，提升果蔬色澤及營養品質[26]。二氧化碳浸漬在果蔬真空冷凍干燥方面的研究較少，還有較大的探索空間。

2? 展望

隨著國內外對營養色澤優良、耐貯存、易運輸的真空冷凍干燥果蔬制品的需求日益增多，分析果蔬前處理工藝中的問題，針對不同原材料探明合適的前處理方式和參數，提高真空冷凍干燥的效率和改善產品品質，具有重要的現實意義，必將促進水果深加工業的可持續發展，進而反哺農業，提高果蔬的經濟效益。

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（責任編輯：易? 婧）