干燥對果蔬加工色澤影響的研究進展

呂 瑩，陳芹芹，李 旋，胡佳星，畢金峰,*

（1.中國農業科學院農產品加工研究所，北京 100193；2.沈陽農業大學食品學院，遼寧 沈陽 110866）

色澤在果蔬食品的生產加工中具有重要的指示作用，其可以表征果蔬內部發生各種生化反應的程度。此外，色澤是食品的一個重要感官指標，它可對滋味和風味特征進行視覺引導，并影響消費者對食品的偏好、可接受性和最終選擇。如圖1所示，果蔬呈色三要素分為光源（可見光）、物體（物體微觀結構與色素組成）和人眼（或者其他感光設備），而每一種色澤均可由色相、亮度和飽和度表示。目前，在果蔬加工過程中保持原料的本色是一種流行趨勢，因此保持果蔬中天然色素成分的穩定性至關重要。然而，果蔬中較高的含水量為組織內酶促反應、營養物質代謝以及不良微生物（如細菌、霉菌和酵母）的繁殖提供了有利條件，進而導致微生物發酵和色素降解的發生[1]。針對這種情況，干燥似乎是一種比較適宜的果蔬加工方法[2]。通過干燥處理后的產品便于運輸、易貯藏、貨架期長，并可較好地保持理化品質和微生物穩定性。但由于色素性質多不穩定，容易在干燥過程中發生氧化和降解。因此，近年來越來越多的學者關注和研究不同護色手段對果蔬干燥及貯藏過程中色澤的影響[3]，這對于果蔬產品的提質具有重要意義。本文主要綜述果蔬中常見的天然色素種類，分析總結不同干燥技術對色澤穩定性、色素降解產物對產品品質的影響，并闡述目前常見的果蔬護色手段，以期為果蔬護色及提高干燥產品的綜合品質提供理論基礎。

1 果蔬中天然色素種類及其性質

色素是在果蔬中呈現各種色澤，或無色但能引起生化反應間接導致變色的物質。目前，食品中的天然色素（著色劑）約占全球食品著色劑市場的36%[4]。這是因為它們不僅可以被安全地生物降解[5]，且具有抗癌、抗氧化和抗菌活性[6]。果蔬中的天然色素根據其結構主要分為四大類：卟啉衍生物、異戊二烯衍生物、多酚類衍生物、酮及醌衍生物。

1.1 卟啉衍生物

卟啉是一類由4 個吡咯類亞基的α-碳原子通過次甲基橋（＝CH—）互聯而形成的大分子雜環化合物，具有解毒、抗病等生物活性，且多以與金屬離子配合的形式存在于自然界中。果蔬中最主要的卟啉衍生物為葉綠素，其在呼吸、光合作用等生命活動過程中均發揮重要作用。高等植物葉綠體中的葉綠素主要有葉綠素a（C55H72O5N4Mg）和葉綠素b（C55H70O6N4Mg）兩種，其中葉綠素a呈藍綠色，葉綠素b呈黃綠色，這是葉綠素吸收紅光和紫光而反射綠光造成的。市面上常見的綠色果蔬中均含有豐富的葉綠素，如獼猴桃、菠菜、黃瓜、韭菜等[2,7]。然而，葉綠素并不是很穩定，易在干燥過程中受到光、酸堿度、氧、酶等作用而發生分解[8]。游離葉綠素對光照很敏感，在氧氣參與下葉綠素卟啉環和吡咯鏈發生分解而造成褪色。此外，葉綠素降解速率與氧氣濃度呈正相關，且在葉綠素酶作用下，葉綠素結構中的植醇鍵被催化水解生成脫植葉綠素。相關研究表明，葉綠素酶在80 ℃以上活性降低，100 ℃時完全失活[9]。

1.2 異戊二烯衍生物

植物可通過類異戊二烯的次生代謝途徑生成以異戊二烯為單位聚合而成的共軛雙鍵長鏈色素，其中以類胡蘿卜素為代表。根據類胡蘿卜素組成元素的不同，可將其分為胡蘿卜素和葉黃素（含氧）[10]。類胡蘿卜素是一類具有潛在健康益處的呈紅色、橙色或者黃色的色素[11-12]，廣泛存在于果蔬等植物的莖、葉、花和果實中。目前，在自然界中已經鑒定出700余種類胡蘿卜素化合物，其中，番茄紅素、α-胡蘿卜素和β-胡蘿卜素等具有抗氧化、抗癌活性的單體成分多存在于番茄、枸杞、胡蘿卜、南瓜、辣椒等黃色系果蔬中[10,12-14]。由于類胡蘿卜素含有3～15 個共軛雙鍵使其具有高度不飽和的性質，因此其極易在光、熱、氧條件下發生降解和氧化反應，從而造成果蔬原料在加工過程中的褪色和風味劣變[11]。

1.3 多酚類衍生物

多酚享有“第七類營養素”的美譽[15]，已被證實具有顯著的生理活性和營養保健功能[16]。該類物質的呈色范圍較廣，如蘋果中的槲皮素和咖啡酸為黃色，李子中的單寧酸和綠原酸多為褐色[16-17]。而花青素（包括天竺葵色素、矢車菊色素、飛燕草色素、芍藥色素、牽牛花色素和錦葵色素）是普遍存在于楊梅、藍莓和櫻桃等紅色系果蔬中的水溶性天然色素，其呈色范圍由紅（酸性）到藍（堿性），主要受到植物細胞液pH值的影響。除呈色外，多酚類物質如單寧酸和蘆丁等也賦予柿子、蘋果和葡萄等水果獨特的酸澀口感[18]。然而，多酚類衍生物的化學性質極不穩定，容易受到金屬離子、氧氣、溫度、pH值、光照等環境因素的影響[19]。因此，以該類化合物為主要呈色物質的果蔬原料在干燥過程中多發生褐變和酚類含量降低的問題[20]。值得注意的是，甜菜紅素是一類與花青素呈色接近（紫紅色和鮮紅色）且難分辨的吡啶類化合物，不屬于酚類衍生物，其結構中的酚羥基和環狀胺基使甜菜紅素同樣具有還原性和抗氧化活性，主要存在于火龍果、紅甜菜和莧菜中[21]。

1.4 酮及醌衍生物

酮及醌衍生物色素的種類較少，其中姜黃素是一種典型的但在植物界中十分稀少的二酮類色素，可從姜科等植物的根莖中提取。姜黃素為橙黃色結晶粉末，味苦、難溶于水，在果蔬食品生產中主要用于罐頭制品、糕點、果汁的著色[22]。此外，姜黃素具有顯著的降血脂、抗腫瘤和抗氧化等生理作用[23]。醌類化合物是一類分子中具有不飽和環二酮結構的天然色素，有苯醌、萘醌、菲醌、蒽醌4 種類型。天然醌類多以黃色和橙紅色（少數紫色）結晶體的形式存在，許多中草藥、紅棗、蘆薈和大蔥中均含有豐富的醌類化合物[24-25]。將鮮切的蘋果和桃子于自然條件下放置一段時間后，其切面會發生一定程度的褐變。這種褐變反應也是由酚類化合物在氧氣和酶作用下轉化為醌類化合物而形成。

部分果蔬中的色素成分如表1所示，各類色素的代表性物質與結構如圖2所示。

表1 果蔬中主要的天然色素成分Table 1 Major natural colorants in fruits and vegetables

圖2 果蔬中天然色素的代表性物質與結構Fig.2 Representative compounds and structures of natural colorants in fruits and vegetables

2 干燥技術對果蔬色澤的影響

目前，應用于果蔬的干燥技術可分為熱干燥技術和非熱干燥技術。熱干燥技術主要包括熱風干燥、熱泵干燥、紅外干燥、微波干燥、壓差閃蒸聯合干燥等；非熱干燥技術主要包括微波干燥和真空冷凍干燥，還有新興的等離子體干燥和非熱閃蒸干燥等[26-27]。

2.1 熱干燥技術

熱干燥技術是目前普遍應用于果蔬行業的脫水技術，操作流程簡單且能耗較低，但該類技術會使果蔬中的天然色素直接暴露在熱、氧和光條件下，造成色素破壞和降解，顯著降低干燥產品及其在貯藏過程中的感官品質和營養品質。例如，胡蘿卜中的類胡蘿卜素在熱風干燥和微波干燥過程中發生受熱降解而使產品的紅值降低[28]；藍莓經熱干燥后，其亮度（L*值）和色調角顯著降低，這是因為較高的干燥溫度造成細胞表面損傷和花青素損失[29]。相反的是，Paolo等[30]發現熱干燥技術會改善番茄滋味（適口性）并加深產品色澤，能夠促進消費者的食欲，這主要由于氨基酸與葡萄糖引起的美拉德反應（非酶反應）和酶促褐變。Li Xuan等[31]也報道了高綠原酸含量（75.45 g/100 g）的蘋果片經熱風干燥后色澤更紅（高紅度（a*值）），這可能與綠原酸的羥基化、耦合氧化和聚合褐變有關。然而，山藥片在熱風干燥下（50～70 ℃）的亮度不斷下降，且褐變后的黑棕色表面使產品的可接受度降低[32]。綜合來說，熱干燥技術多會使果蔬原料中的天然色素發生降解并引發褐變反應。然而，這種褐變反應的積極或者消極作用是由物料原始色澤所決定。因此，熱干燥技術對于果蔬色澤品質的效果不僅受到干燥方式的影響，更受到原料特性（包括原始色澤、天然色素含量等）的影響。

2.2 非熱干燥技術

非熱干燥技術解決了熱干燥中物料受熱時間長和天然色素含量下降的問題，可較好地保持果蔬原料新鮮度、細胞結構以及熱敏性成分含量[33]。其中，真空冷凍干燥技術不僅能夠在維持原料原有結構基礎上保留營養物質及其生物利用率，并且可維持產品的滋味、香氣和風味，是行業中干燥食品和藥品的優選方法[34]。對于色澤品質，由于真空冷凍干燥技術在干燥過程中采用低溫和低壓條件，因此不會引起果蔬內部的非酶褐變反應，樣品具有更高的亮度。Torres等[35]報道了真空冷凍干燥處理的葡萄皮可用于改善葡萄的亮度，并且真空冷凍干燥是保持甜椒和藍莓色澤品質最適宜的干燥方法[36]。這些研究結果表明真空冷凍干燥技術對于維持甚至提高紫紅色系果蔬的色澤品質具有顯著作用。這是因為真空冷凍干燥的低溫低氧干燥也可以較好地保留果蔬中的花青素含量。如陳沁雯等[37]發現經真空冷凍干燥工藝處理后玫瑰茄中的總花青素含量高達1 556.54 mg/100 g，色澤最為鮮艷；普紅梅等[38]也報道了真空冷凍干燥可使紫色馬鈴薯中花青素的損失率低至9.66%，保持了馬鈴薯鮮艷的紫色。相反的是，對于南瓜、胡蘿卜和沙棘等黃色系果蔬，真空冷凍干燥技術會導致物料明顯的褪色[14,39]。這是物料物理結構較好保留、色素成分不易積累和類胡蘿卜素的分布改變以及自動氧化降解、光降解和酶降解等因素造成的[40]。因此，原料的質量和呈色色素種類對凍干果蔬色澤的變化具有決定性作用。真空冷凍干燥除受到原料特性的限制外，也是一種昂貴和耗時的脫水方法，這使其在食品工業中的應用往往受到限制[41]。目前真空冷凍干燥技術常與其他預干燥或前處理聯合，并已成功應用于胡蘿卜、蘋果和菌菇等原料的干制，以實現節能提質的目的[39,42]。等離子體干燥和非熱閃蒸干燥技術是兩種行業內新興的非熱干燥技術。這兩種方法主要解決了真空冷凍干燥耗能大的問題，且也能良好地控制樣品干燥過程中的熱量傳遞，有效防止熱敏成分的降解。但目前對放電等離子體的研究主要集中在對果蔬的殺菌效果方面，并成功研制了等離子體殺菌-干燥一體機；而目前關于非熱閃蒸干燥技術對果蔬干燥護色方面的研究鮮有報道，主要集中在生產特種藥品和食品添加劑方面。

2.3 聯合干燥技術

聯合干燥是指按照優勢互補原則將兩種或多種干燥技術聯合的果蔬干燥方式[41]。按照聯合的時間段，可將聯合干燥分為并聯和串聯（更普遍）兩種形式。并聯式是指同時間不同干燥技術組合對原料進行干燥，串聯式是按照時間先后，采用不同干燥技術分階段對原料進行脫水。聯合干燥與單一干燥相比具有明顯優勢，該技術基本可以滿足“生產優質果蔬和高效減能”的原則，適用于含有熱敏性色素和營養成分的物料、操作靈活且環保。目前，文獻中報道的有關聯合干燥對果蔬色澤品質大多為積極影響。如Chao Erpeng等[39]的研究表明遠紅外輻射-凍干聯合干燥賦予籽用南瓜更好的色澤及更高的β-胡蘿卜素和抗壞血酸含量。陳君琛等[42]采用熱風（60 ℃、20 min）-真空聯合干燥（55 ℃）對杏鮑菇進行干燥，結果表明該處理下杏鮑菇呈淺黃色（L*值為58.36）、色澤均勻，能耗較單一真空干燥減少57%。而王軍等[43]研究發現經熱風-微波聯合干燥所得番薯片L*、a*值和黃度（b*值）分別為72.86、11.02和38.65，產品褐變不明顯且β-胡蘿卜素保留率高。此外，以微波作為預干燥手段也可有效地防止果蔬在后期干燥過程中的褐變問題，并在山楂、龍眼和甘藍等蔬菜中得到良好應用。總地來說，與鮮樣相比，果蔬無論經過何種干燥后色差值均會發生顯著變化，這是因為干燥過程引起了物料細胞結構的變化，導致色素被破壞和改變。而聯合干燥技術能有效地緩解這些問題。盡管如此，應用聯合干燥也需要控制更多的參數，而這些參數間的相互影響作用尚不明確，可能會出現不可預測的問題。因此，針對每種原料中色素的特性，選擇適宜的聯合干燥技術和參數十分必要。為保護紫薯干燥產品中的花青素，程晶晶等[44]對比分析了熱風、微波聯合干燥順序對紫薯片綜合品質的影響。結果表明，經熱風-微波聯合干燥處理后紫薯片較微波-熱風聯合干燥具有更高的花青素含量，且工藝耗能更低。而在探究聯合干燥參數方面，陳君琛等[42]以色澤明亮度和感官評分等為評價指標，采用三因素二次通用旋轉組合設計優化了熱風-真空聯合干燥杏鮑菇的工藝參數。

3 色素降解產物對干燥果蔬品質的影響

果蔬中天然色素在干燥過程中的降解不僅會影響產品的色澤，而且會改變其他感官和營養品質。

3.1 卟啉衍生物降解

葉綠素是植物界中卟啉色素的典型代表物，其在干燥過程中可通過過氧化物酶的作用氧化生成羥基葉綠素和葉綠素酸酯[45]。此外，葉綠素也可在C13處發生外聚反應以形成葉綠素a’、氧化生成羥基葉綠素[45]或者受熱生成焦葉綠素、脫鎂葉綠素和焦脫鎂葉綠素[46]。值得注意的是，許多果蔬中（如青花菜、香蕉）的葉綠素過氧化物酶活性與處理溫度呈正相關，說明熱干燥降低葉綠素含量是由于相關酶活力的升高。但現有的研究結果表明葉綠素在干燥過程中的降解產物同樣具有明顯的生理活性。如菠菜中色澤為橄欖褐色的脫鎂葉綠素不僅可以賦予樣品油潤的色澤，而且具有良好的抗氧化和抗炎活性[47]。此外，焦脫鎂葉綠素可作為治療腫瘤疾病的光敏劑，脫鎂葉綠酸可提高葉綠素的生物利用率。而關于綠色的葉綠素酸酯和羥基葉綠素對于果蔬品質的影響鮮有報道。盡管如此，葉綠素在干燥過程中的不斷降解（葉綠素含量降低）會導致果蔬色澤飽和度下降，褐變度升高或者不斷黃化，顯著影響產品的感官、營養品質及消費者可接受度。

3.2 異戊二烯衍生物降解

類胡蘿卜素是典型存在于果蔬中的異戊二烯色素，其在干燥中不可避免地受到光降解和熱降解，且難以控制[48]。根據C＝C雙鍵斷裂的位置不同，可生成不同物質。若其降解產物保留有較多的共軛雙鍵，則也可保留原類胡蘿卜素的性質。如番茄紅素在C5-C6和C5’-C6’雙鍵位置發生斷裂仍可合成鮮紅的胭脂素[48]。普遍來說，類胡蘿卜素在干燥過程中可通過氧化降解生成C9-C13類降異戊二烯香氣物質[49]。朱明明等[48]報道，β-胡蘿卜素（紅紫色至暗紅色）在高溫下首先發生環氧化，形成β-胡蘿卜素-5,6-環氧化物和β-胡蘿卜素-5,8-環氧化物，而后進一步導致碳鏈斷裂生成β-紫羅蘭酮（淡黃色至黃色）、二氫獼猴桃內酯（無色至淡黃色）和β-環檸檬醛（無色）等香氣物質。深綠色蔬菜和玉米中的葉黃素和新黃質則同樣受熱和光降解生成黃色的異構化產物、環氧化物或含醛基和酮基的衍生物[50-51]。盡管這些類胡蘿卜素降解產物大多賦予了果酒類產品濃郁的香氣和怡人的色澤，但在胡蘿卜等干制品中卻被鑒定為不良風味成分，嚴重降低了產品的感官品質。此外，雖然Lü Ying[14]和Rojas[49]等報道了干燥過程會使胡蘿卜和南瓜中的類胡蘿卜素總量降低10%～30%，但Gurak等[52]發現β-紫羅蘭酮等C13類降解產物仍具有抗氧化、降血脂、抗癌活性等生理功能。因此，類胡蘿卜素經過干燥過程而生成的降解產物對產品的感官品質（風味和色澤）和營養品質（類胡蘿卜素保留率）多具有不良影響，表現為顯著降低了產品的a*、b*值及色澤飽和度，不利于該類產品的風味、食用品質和貨架期，但對產品的生理功能需根據各產物的特性加以區分鑒定和評價。

3.3 多酚類衍生物降解

蘋果、桃子和梨等果肉以白色和淡黃色為主的果蔬中通常含有大量的酚類化合物。在大多數干燥過程中，酚類化合物易與氧氣和多酚氧化酶反應生成醌并發生聚集反應形成黑棕色沉淀，后續降解生成黑色素等鄰苯醌類化合物，從而降低果蔬的色澤品質[31]。這些酚類物質包括咖啡酸（黃色）、綠原酸（褐色）、沒食子酸（白色）和兒茶素（白色）等[53]。Derardja等[54]也發現杏在褐變12 h后，其中總酚、黃酮和o-二苯酚含量降低率可達50%～80%。因此，在果蔬干燥過程中應采取物理（如低溫、低氧）、化學（如無機鹽）和生物（如乳酸菌、蛋白酶）等手段避免酶促褐變的發生[53]。此外，除受氧氣和酶的作用，酚類物質在干燥過程中也易受熱發生降解褪色。如Ozkan等[55]報道了熱風干燥葡萄皮19 h會使其中的花青素含量降低35%～39%。目前確定的花青素受熱降解途徑有兩種：一是花青素的C3苷發生水解生成花青素苷元，然后苷元發生水合反應并異構化生成查耳酮（淡黃色）及其同分異構體；二是花青素生成假堿葡萄糖苷后開環生成查耳酮糖苷，查耳酮糖苷脫去糖苷生成查耳酮及其異構體，后續可繼續降解為小分子酚酸和含苯環醛類[56-57]。此外，在熱加工過程中，各花色苷組分之間可以發生相互轉化降解，生成的單羥基苯甲醛等物質（淡黃色至淡紅色）降低了果蔬清除自由基的能力，也會對人體細胞有刺激性作用[57]。綜上，干燥過程同樣會使多酚類衍生物色素失去原有鮮艷的色澤，并使樣品色澤飽和度、抗氧化活性及人體消化吸收水平降低，說明多酚類衍生物色素的降解產物不僅降低了干燥產品的綜合品質，更可能對消費者健康存在安全隱患。因此，在干燥富含酚酸的果蔬原料時，應盡量采取低溫低氧和可鈍化酶活性的干燥和前處理技術。

3.4 酮及醌衍生物降解

植物中的姜黃素遇光不穩定，可在干燥過程中受光降解生成香草醛（白色至淡黃色）、2-羥基-香莢蘭乙酮（黃棕色）、原兒茶醛（白色）、乙酰阿魏酮、反式阿魏酸和順式阿魏酸（黃色）等香氣成分[58]，主要應用于香料的合成。其中原兒茶醛和阿魏酮也具有清除自由基活性、保護心肌細胞和抗肝病的生理功效。而阿魏酸在阿魏、當歸、川芎、升麻、酸棗仁等中藥材中含量較高，是這些中藥的有效成分之一，因此，姜黃素的降解產物可被分離并應用于醫學領域。而對于富含姜黃素的姜黃根莖，干燥會使產品褐變度升高，亮度下降，但更利于姜黃中生理活性物質的提取、貯藏和運輸等。醌類色素屬于穩定性較高的天然色素，不易受到干燥過程中光、熱和氧的影響。然而，蒽醌類色素對食品基質的pH值要求比較高，容易引起食品體系褪色或者渾濁。施惠等[59]報道了棗紅色素只有在pH 11附近時才能保持好的色澤穩定性。而對于醌類色素（如酸紅棗素或者紅蔥乙素）的降解產物和活性，在國內外相關報道較少。

由此可見，卟啉衍生物、異戊二烯衍生物和酮衍生物的部分降解產物均會對果蔬產品的理化、營養和功能方面產生提質影響，而酶參與的酚類色素降解產物多會對產品品質產生不良影響。干燥技術的選擇也會影響天然色素的降解路徑和產物。因此，針對色素特性，通過適宜的干燥技術得到目標降解產物和優質干燥產品十分必要。

果蔬在干燥過程中生成的色素降解產物如表2所示，代表性色素的可能降解路徑如圖3所示。

表2 果蔬在干燥過程中生成的色素降解產物Table 2 Degradation products of natural colorants in fruits and vegetables during drying process

圖3 葉綠素[46]、β-胡蘿卜素[47]、花青素[57]與姜黃素[58]在干燥過程中的可能降解路徑Fig.3 Possible degradation pathways of chlorophyll[46],β-carotene[47],anthocyanin[57],and curcumin[58] during drying process

4 果蔬在干燥過程中的護色方法

根據果蔬在護色過程中是否被加熱，可將護色方法分為熱處理技術與非熱處理技術。

4.1 漂燙護色技術

目前，漂燙技術主要分為水溶液漂燙（包括純水和抗氧化劑水溶液）、水蒸氣漂燙、微波漂燙和超聲波輔助漂燙等[60]，是國內外最常見的應用于果蔬護色方面的熱處理技術。其中，超聲波輔助漂燙是指將超聲波技術與水溶液漂燙或者微波漂燙技術相結合，可以更為顯著地提高干燥效率。漂燙技術的護色原理是鈍化果蔬中的酶活性、去除果蔬組織中的氧氣，抑制酶促褐變[54]。Kriaa等[61]的研究表明，蘋果在經60 ℃的5%檸檬酸溶液漂燙3 min后再進行微波干燥所產生的色差值（4.68）、褐變度（24.85）最低，白度最高（70.06）。漂燙技術處理時間短，較為環保且耗能少，但由于溫度過高也會造成熱敏性成分如酚類化合物的降解。此外，在水溶液漂燙過程中，果蔬中的水溶性維生素和礦物質也會浸出到水中，降低了產品的營養品質。

4.2 凍融護色技術

凍融是一項成熟應用于肉制品的提質技術，近年來受到學者們的廣泛關注，并被應用于果蔬原料的前處理加工。凍融技術的原理是將原料置于－20～－80 ℃條件下進行冷凍后并使其融化，可反復進行多次凍融過程，該處理破壞了原料的細胞結構，利于果蔬提質和干燥節能。對于干燥產品的色澤品質，凍融預處理不屬于常規的護色手段，但可以利用凍融過程中酚類物質的酶促褐變反應獲得色澤較暗且較深的產品[39]。Zhang Long等[62]研究發現凍融處理利于藕片在紅外線和對流干燥中形成粉紅色表面，顯著改善了產品的色澤品質。Chao Erpeng等[39]對遠紅外干燥籽用南瓜的研究也表明凍融處理使樣品色澤變得更紅。因此，這種預處理方法只適用于小部分色澤偏白且酚類物質含量較高的原料。而對于大部分果蔬物料，如桔梗菜[62]和胡蘿卜[63]，凍融破壞組織細胞會加速酚類物質的流出與褐變反應，明顯降低產品的色澤品質。針對這種情況，目前比較有效的解決方式是將凍融與超聲波等手段聯合，降低樣品中的氧氣含量與褐變程度[63-64]。如Xu Xin等[63]報道了經超聲-凍融聯合預處理的凍干秋葵與鮮樣相比具有更小的色差值和更低的褐變度。凍融技術操作簡單方便，但容易造成蛋白質變性。因此，此法不適宜于牛油果、椰子等蛋白質含量較高的果蔬。

4.3 滲透護色技術

滲透是另一種已成熟應用于香蕉、蘋果、辣椒、胡蘿卜等果蔬干燥的非熱前處理技術，需根據原料風味、質構和色澤等特性選擇適宜的滲透劑。目前，國內外常用的滲透劑主要以糖和糖醇、抗氧化劑及鹽為主，還包括甘油和蜂蜜等甜味劑。護色原理是改變果蔬細胞結構、去除氧氣，并增強原料基質的結構和抗氧化活性。糖和糖醇類滲透劑主要包括蔗糖、葡萄糖、果糖、麥芽糖、甘露糖醇和山梨糖醇等，多應用于水果的預處理。趙紅偉等[64]的研究表明蔗糖溶液造成的滲透性脫水改善了芒果的褐變，并在后續的真空冷凍干燥過程中改善樣品的色澤。此外，滲透在果蔬內部的糖也可和氨基酸在熱干燥過程中發生美拉德反應，促進產品風味并加深紅色系果蔬原料的色澤。而Prosapio等[65]報道糖醇類滲透劑更優于糖類，這是因為糖醇不僅可以降低產品的能量，而且可以減少滲透劑結晶和微生物腐敗。抗氧化劑類滲透劑主要包括抗壞血酸和檸檬酸等低pH值有機酸。它們不僅可以保護類胡蘿卜素等天然色素不被氧化降解，也可以抑制原料中多酚氧化酶、過氧化物酶活性，顯著改善因酶促褐變引起的果蔬變色。Chuyen等[66]發現木鱉果經抗壞血酸和檸檬酸預處理并在70 ℃下進行熱風干燥后的色澤較佳，且保留了較高的類胡蘿卜素含量（136.3 mg/100 g和126.9 mg/100 g）和2,2-聯氮-雙(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)陽離子自由基清除能力（10.91 μmol/100 g和10.14 μmol/100 g（以Trolox當量計））。鹽類滲透劑主要包括氯化鈉、氯化鉀和氯化鈣，多應用于蔬菜的預處理。鈣鹽能夠與水果中的果膠相互作用，產生果膠酸鈣，這有助于穩定細胞結構，減少干燥過程中的組織軟化。因此，鹽類常與糖及抗氧化劑類滲透劑結合使用，在不改變果蔬細胞結構的前提下提高產品的色澤品質。如劉麗娜等[67]的研究表明，將雙孢菇放入含有0.04 g/100 mL抗壞血酸、0.2 g/100 mL檸檬酸、0.3 g/100 mL氯化鈣和0.2 g/100 mL氯化鈉的混合護色劑中浸泡10 min后再進行熱風干燥，干制品的L*值可達到80，護色效果最好。滲透技術處理過程時間較短，對物料組織結構影響小，但此技術只適合于部分對滋味和風味有特殊要求的產品制作，無法滿足市場產品的全部需求。

4.4 新興護色技術

新興護色技術主要包括超聲波技術、輻射技術、脈沖電場技術等。這些前處理技術均可以顯著縮短果蔬的干燥時間，從而保留原料內部更多的天然色素成分及含量。

超聲波技術的特點是可以通過空化作用快速高效地在果蔬組織中傳遞能量，使褐變酶和微生物失活，并在原料內部形成微孔通道，保留色素。Li Lu等[68]發現李子經過超聲波處理再經過熱泵干燥后的總色差值與對照組相比顯著降低了22.63%，且李子的色差值隨超聲強度的增加而降低，說明超聲波處理有利于李子的保色。同樣地，Li Yuanhui等[69]也發現超聲波輔助真空干燥的山楂比真空干燥山楂顯示出更高的色澤保持率、更高的總黃酮含量及1,1-二苯基-2-苦基肼自由基清除能力。乙醇-超聲聯合處理也常被應用于果蔬的干燥護色。如Granella等[70]研究發現用乙醇-超聲聯合預處理香蕉片10 min后再進行熱風干燥，會使香蕉片具有更誘人的色澤（L*＝63.27、b*＝29.32）、更高的酚類化合物含量和抗氧化活性。這可能是由于乙醇-超聲聯合預處理顯著縮短了干燥時間，保留了香蕉中更多的活性成分[70]。而Martins等[71]研究發現，加入乙醇（15 min）會使熱風干燥土豆片的L*值顯著降低。這是因為乙醇可以減少細胞壁的厚度并改變其組成，擴大了色素與氧化酶的接觸面，促進了褐變反應。因此，此法的護色效果也受到原料特性、超聲波和乙醇處理時間的影響。長時間超聲波產生的熱量也對果蔬的熱敏性營養成分造成不利影響，需根據不同原料特性進行參數優化。

遠紅外輻射技術是另一種應用于果蔬提質的新型前處理技術。遠紅外輻射射線的熱量可以直接均勻地轉移到被干燥物料的中心，不會造成物料表面和細胞的大幅度破壞。此外，由于遠紅外輻射的傳熱效率高，有效減少了干燥時間和耗能，且改善了熱敏性色素受熱分解的情況。Liu Ziliang等[72]研究發現，遠紅外輻射加熱輔助脈沖真空干燥可以較好地保持藍莓中的花青素含量及色澤品質；而Deng Lizhen等[73]研究發現遠紅外輻射聯合熱風干燥技術可以使紅辣椒在70 ℃和80 ℃干燥條件下L*值分別顯著上升9.61%和2.68%。但遠紅外輻射波長透入深度小，對物料前處理要求較高，只適用于薄層物料。

脈沖電場處理屬于新興的非熱食品加工方法，其技術原理是在電極之間產生電場，有效防止由于原料溫度過度升高而誘發的色素物質降解和褪色，此外，脈沖電場也可以使酶失活，從而抑制果蔬產品色澤的變化[74]。該技術處理時間短、操作簡單，但是脈沖電場處理對果蔬色澤的影響很大程度取決于原料特性和處理條件。該技術目前在熱風干燥菠菜和枸杞、真空干燥胡蘿卜和噴霧干燥辣椒粉等產品的護色方面得到了良好的應用。但由于電極周圍的電化學反應可能會導致原料發生金屬污染、脂質氧化反應和蛋白質變性，因此不適合脂質和蛋白質含量較高的果蔬原料。

目前，為進一步加強對干燥產品的護色提質效果，通常會將兩種或者多種護色技術聯合應用。例如，超聲-滲透聯合技術已成功應用于干燥胡蘿卜、李子和草莓等果蔬的色澤與營養品質改善；漂燙-脈沖電場-超聲聯合技術可使微波-真空干燥蔓越莓的多酚、花青素和類黃酮含量更高，色澤和口感更好；而脈沖電場（2.8 kV/cm、750 p）-滲透（55 ℃、60 min）聯合處理使熱風干燥枸杞的色澤得到更好的保留，總酚含量和抗氧化能力更高。

熱處理技術與非熱處理技術果蔬在護色過程中的應用如表3所示。

表3 果蔬在干燥過程中的護色方法Table 3 Color preservation methods of fruits and vegetables during drying process

5 結語

干燥果蔬產品鮮艷的色澤往往表明其具有較高的天然色素含量、營養價值與生物活性，因而賦予其更高的消費者接受度與滿意度。干燥果蔬的色澤是由原料特性、天然色素種類與性質（包括降解產物）、干燥方法與前處理技術共同決定的，應根據不同的原料特性與產品需求，一對一選擇適宜的干燥方法與工藝參數。目前存在的問題是缺乏對護色后果蔬產品在貯藏期間綜合品質變化的跟蹤與研究，以及人體對護色果蔬產品中色素的代謝、轉運和吸收過程的研究，同時缺少相應的臨床試驗等。今后的研究應重點關注以下幾個方面：1）明確果蔬中不同類型色素在干燥環境下的降解機制。廣泛關注食品基質、色素性質與結構的多樣性及復雜性；明確色素成分之間的內在聯系，以及在不同干燥條件及貯藏期間的降解路徑；有必要實別、量化有毒的色素中間產物、代謝物或干燥副產物，評估對消費者健康的風險。2）建立干燥及護色技術參數數學模型。針對果蔬原料特異性，采用適當的數學模型，快捷優化干燥及護色技術參數，提高加工效率，保護果蔬的綜合品質和預測有毒殘留物等。3）開發新型護色聯合干燥技術。推動創新型技術在果蔬干燥領域的發展，嘗試多種創新型技術聯合實現“優勢互補”，以獲得更高色澤品質的果蔬干燥制品。同時，改善創新型實驗室規模聯合干燥設備，實現工業化生產。