脱水蔬菜加工过程中品质变化的研究进展

孙小静，刘 军，邹宇晓，廖森泰，*，刘 凡

（1.华南农业大学食品学院，广东广州 510642；2.广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所，广东省农产品加工重点实验室，广东广州 510610）

1 脱水蔬菜的风味成分和品质变化

1.1 风味物质

脱水蔬菜的风味物质主要来源于蔬菜本身的香气物质和加工过程中新产生的风味物质，它受到蔬菜品种和加工工艺等因素的影响，好的加工工艺不仅能尽可能保留原有蔬菜的营养风味成分，还能产生新的风味物质。脱水蔬菜的风味物质的形成是一个复杂生化反应，目前发现的主要生成途径有以下几点：a.蔬菜的蛋白质的化学特性改变导致细胞水解，一些贮藏物质和部分结构物质如淀粉、糖、蛋白质在酶的作用下分解成简单物质，如葡萄糖和氨基酸等。b.氨基酸脱羧和氧化脱氨转化成相应醛类，或与糖类产生美拉德反应，生成呋喃、吡咯、吡嗪等香气物质。c.脂类和类萝卜素的氧化、降解生成的醇、酮、醛类香气化合物[4-5]。这些物质都会使产品的鲜、甜味增加，风味提升和香气增强，因而在蔬菜干燥前常对原料进行预处理，如添加葡萄糖、蔗糖、糊精等，以增加风味物质的形成。Heredia等[6]对蔗糖处理后的脱水番茄的香气成分进行了分析，结果发现产品的总体香气增强，并新生成了5种香气物质（1-丁醇，2-甲基-2-丁烯醛，3-羟基-2-丁酮，糠醛和乙腈）。

1.2 营养物质

新鲜蔬菜在加工过程中不可避免的造成营养、活性成分破坏损失，如蛋白、糖类、纤维素和维生素等[7]。因此，针对不同的产品，选择合适的加工方式，在保证产品风味的同时最大程度保留其营养成分显得尤为重要。

纤维素：总体上没有突出变化[8]。

脂肪：油脂可能会氧化导致不良风味的形成，如哈喇味，酸臭味。

碳水化合物：糖与氨基酸结合发生美拉德反应，引起还原糖的损失和风味的改变。

蛋白质：在高温作用下，蛋白质可能会分解，影响产品的质地和风味。此外，蛋白质与其他成分发生反应，造成蛋白质损失。

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矿物质：蔬菜在加工过程中，若与水接触如烫漂、浸泡和复水，矿物质损失可能很大；添加食品添加剂如钙盐、铁盐等可能会使矿物质含量增加。

维生素：维生素的损失是一个极其复杂的过程，受许多因素影响，如预处理条件、干燥温度及时间等[9]。蔬菜的去皮、切块、清洗和烫漂都会引起维生素不同程度的损失[10]。另外，食品添加剂的应用对蔬菜维生素的影响也很大，例如Cu2+盐和Fe3+盐的添加都可破坏VC、VE、VB1和叶酸，导致维生素的损失。国内外学者对维生素研究较多的是VC。Maharaj等[11]比较了热水烫漂、碱液沸水浸泡和蒸汽热烫三种方式对番薯叶干制品VC含量的影响，结果发现碱液沸水处理后的产品VC损失量最大。Bajaj等[12]研究发现经亚硫酸溶液浸泡干燥后，胡芦巴叶子的VC含量更高，与处理前相比，差异显著。

1.3 色泽

色泽是蔬菜加工和贮藏过程中重要的品质特征，是产品感官评价的关键。蔬菜在加工干燥过程中的变色现象非常严重，主要原因是酶促褐变、非酶褐变、色素物质的变化以及与金属离子的接触，这些因素造成产品品质下降严重[13]。近年来，随着消费者对脱水蔬菜的要求逐渐提高，色泽鲜艳，外型美观已经成为吸引消费者购买的重要方面。因而控制脱水蔬菜在加工过程的色泽变化，改善外观色泽已经成为提高产品品质以及商业价值的重要途径。

1.4 质地

质地是脱水蔬菜品质的重要指标。相关研究表明，脱水蔬菜的质地主要由其化学成分和组织结构决定，加工过程中的各种物理和化学处理都会引起内部组分的分布和化学成分变化，例如纤维素结晶，果胶降解，淀粉糊化和老化，这可能会导致产品皱缩、脆度下降甚至软烂[14]。不同的加工条件对脱水蔬菜质地的影响主要表现在产品的硬度。徐明亮[15]分别采用热风、微波及冷冻干燥对海芦笋进行干燥。结果表明：热风干燥的海芦笋干品皱缩严重，表面较硬，咀嚼性较差；冷冻干燥的干品酥脆，口感较好；而微波干燥效果介于热风干燥和冷冻干燥之间。相关研究表明，这是因为冷冻干燥的产品在脱水过程中，细胞间隙中的水分急剧气化，间隙扩大，产品膨化，因此产生酥脆的口感[16]。

1.5 复水性

复水是脱水蔬菜被重新利用的重要步骤，是衡量产品品质的重要指标，国内外学者对脱水蔬菜的复水性进行了大量研究[17]。杜志龙等[18]考察了气体射流冲击的烫漂湿度对胡萝卜复水特性的影响，结果表明，在较高的烫漂湿度时胡萝卜的复水率较高，但随漂烫温度的升高而降低。Kadam等[19]报道烫漂时间会显著影响脱水花椰菜的复水率。Bhattacharya[20]发现复水温度越高，复水时间越长，物料复水越充分。但复水也会对产品品质产生不利影响，例如Nawirska等[21]报道在复水过程中，脱水蔬菜的可溶性物质随着水分的渗入而流出，不仅降低了营养价值，还可能使咀嚼性、硬度、黏着性等品质参数下降。这些研究表明，加工技术会影响脱水蔬菜的复水性，且这种影响随着烫漂温度及湿度、复水的温度等因素的变化而变化。

目前，国内对脱水蔬菜品质的研究主要集中于色泽、质地、风味、复水性、营养与功能等理化指标的变化，而对品质变化的主要因素研究还相对较少，相关研究表明，脱水蔬菜的品质变化强烈依赖于加工技术。但由于针对不同种类的蔬菜，其加工技术是多种多样的，而每一个加工技术都有可能引起品质的变化，因此比较难判断影响品质变化的主要加工技术，进而比较难确定终产品的品质；此外，由于蔬菜及其产品中成分比较复杂，而影响其品质的因素也较多，如温度、氧气、金属离子和微生物等，且这些因素几乎同时存在于脱水蔬菜的加工中，因而比较难调控多因素作用下产品的品质。因此，未来可对脱水蔬菜，在保证产品质量的基础上，研究多因素作用下不同加工技术对产品品质变化的影响，进而改善产品质量。

2 原料预处理对脱水蔬菜品质的影响

预处理常作为辅助手段用于脱水蔬菜护色，主要目的是为了改善产品品质，按作用方式分为物理预处理和化学预处理。

2.1 化学预处理

化学预处理是指通过添加化学物质来达到某个目的的预处理方法，主要目的是为了护色和提高复水性。脱水蔬菜的护色主要包括以下几个方面：

a.硫化处理。通过亚硫酸盐溶液或二氧化硫处理可抑制酶促褐变和非酶褐变，避免微生物、害虫的损害[22]。

b.金属离子处理。通过添加金属离子形成金属络合物有助于色泽稳定，如Canjura[23]和周凌霄[24]均通过添加铜离子和锌离子的方式获得较好的护绿效果。

c.抗氧化剂的应用。如谷胱甘肽、抗坏血酸、植酸、柠檬酸和EDTA等抗氧化剂对脱水红辣椒和冬瓜的变色和褪色均有一定抑制作用[25-26]。

d.食盐、碱溶液处理。将蔬菜浸泡在食盐或碱溶液中，不仅减少溶氧量、抑制酶促褐变，还能改善复水后产品的组织形态。

另外，为了提高干燥制品的复水性，国内外学者常把可食用的醇类和糖类如葡萄糖、蔗糖和甘油等在干燥前渗入蔬菜以便使复水后的产品具有良好的组织形态，并且有自己独特的风味。蒋彩虹等[27]以茄子、胡萝卜、青椒、菜豆为原料，使用β-环糊精作为添加剂，得到的脱水蔬菜具有含水量高、复原性好的特点。

2.2 物理预处理

物理预处理是利用物理因素的变化来提高脱水制品品质的预处理方法，主要包括以下几个方面：

a.热烫处理。其中热烫处理应用较普遍，主要是通过钝化酶类的活性来改善产品色泽，然后在加入护色剂或保脆剂的冷水中冷却。汪秋安[28]发现豌豆脂氧酶在65℃热水中钝化需400min，但若加入碱液调整pH=4.0时，65℃钝化仅需1min。

b.蒸汽处理。通过采用瞬时高温将蔬菜中的酶钝化，以达到护绿的目的。

c.其他处理。一些新的技术逐渐被用于新鲜蔬菜的预处理，如微波、超声波或气体射流冲击技术，这些新技术的应用可以提高产品质量[29-30]。Gamboa-Santos等[31]比较了热烫处理与超声波处理对脱水胡萝卜VC和感官品质的影响，结果发现超声波处理的产品感官品质更好。

上述预处理方法在加工过程中对改善产品品质起到一定作用，但仍然存在很多不足。如热烫处理虽然简单有效，但也会造成一些不利影响，如可能会破坏蛋白质的结构及造成游离氨基与还原糖末端的羰基发生美拉德反应，导致蛋白质和糖类减少，还会引起生物大分子发生反应，导致产品皱缩[32-33]。另一方面，采用金属离子和硫化物护色虽然有效，但其安全性不确定。因此蔬菜在预处理过程中，急需一些安全有效的方法，而利用非热加工技术来代替传统的热加工技术在某种程度上可以实现这一点。一般来说，传统的热加工处理会不可避免地造成产品品质下降，而非热预处理方法如超声波、气体射流冲击技术和添加剂的使用等可以避免加热带来的负面效应。因而在对新鲜蔬菜进行预处理时，可应用新型安全的非热加工技术来代替传统的热加工技术，以达到提高脱水蔬菜的品质、食用价值及商品价值的目的。

3 干燥对脱水蔬菜品质的影响

蔬菜脱水常采用的干燥设备有：常压热风干燥、真空冷冻干燥、微波干燥、远红外干燥、渗透干燥和热泵干燥。新型的干燥设备主要有太阳能干燥、过热蒸汽干燥、组合干燥。以上各个干燥设备都有其应用的特点和局限性[34-36]，具体情况如表1所示。国内外学者针对不同种类的蔬菜进行了大量研究，Choudhary等[37]对比研究了风干、太阳能干燥、真空干燥及微波干燥得到的豌豆的品质，结果发现，真空冷冻干燥的产品品质最好。Akbudak等[38]考察了热风干燥、真空干燥及微波干燥3种干燥方式对欧芹的色泽、质构、叶绿素和VC含量等理化性质的影响，结果表明，微波干燥在质量方面虽和真空干燥产品有一定差距，但远优于热风干燥。

此外，近些年，应用惰性气体来替代干燥介质，采用组合干燥替代单一干燥等干燥技术也越来越多地得到研究。在这些研究中，如何采用最低的加工成本和最少的加工处理，达到高品质的脱水蔬菜是研究的总体目标。为实现这一目标，采用新干燥技术以降低高品质对干燥设备的要求，进而降低设备和加工成本，提高产品质量，这也是目前脱水蔬菜质量研究的热点。Hawlader等[39]用二氧化碳和氮气作为干燥介质对马铃薯进行热泵干燥，结果发现无论是能耗，还是色泽及复水性，热泵干燥都优于真空干燥。Kowalski等[40]研究发现经渗透-热风组合干燥的胡萝卜比单一热风干燥的胡萝卜色泽更好，并且能够较好地保持其原来的形状。Kumar等[41]研究发现：冷冻-热风组合干燥的胡萝卜和南瓜在外观和复水比方面优于热风干燥的产品，且在质量方面更接近于完全冷冻干燥的产品。

表1 不同干燥方法的优缺点Table 1 Advantages and disadvantages of different drying methods

目前国内市场上90%的脱水蔬菜采用热风干燥，因其干燥温度较高且干燥时间较长，造成产品的色泽、质构、香味和营养都受到损害，而其他干燥设备由于其自身的局限性（表1），要达到规模化的生产应用也存在一定困难，但将上述不同干燥方式结合起来，不仅能综合各自的优点提高产品品质，还能有效节约能源[42]。其次，随着产品的优质化与多样化及节能的需要，单纯沿袭以往的设计方法已远远不够，要综合多学科的知识对设备进行优化设计，加速开发出高效、优质、节能的干燥设备，进而提高产品质量。

4 展望

目前，我国脱水蔬菜的出口份额占世界总量的40%，且以年均20%以上的速度增长，但其市场缺口依然很大。另外，由于脱水蔬菜的技术准入度低，造成成品质量参差不齐，因此加大对脱水蔬菜的研究和生产，可使我国丰富的农产品资源深加工增值，还能促进外销创汇。近年来，国内许多科研工作者在脱水蔬菜预处理和干燥技术上进行了深入的研究，取得了可喜的成果，但也存在不少问题，如对原料基地建设重视不够、生产技术创新性不足、包装不规范、缺乏有效的宏观管理及相关的行业法规、未建立起产业化体系等等。所以未来的脱水蔬菜生产，笔者认为，需从以下几方面入手：

拓展脱水蔬菜的种类和形式，提高产品的多样化。

受到技术瓶颈的限制，国内市场上的脱水蔬菜品种相对较少，产品的形式单一，其中以甘蓝、胡萝卜、辣椒、白菜、食用菌、豆角等直接烫漂后烘干脱水为主，不利于其营养风味的保存，且消费者可选择的范围较小，加强拓展新兴的脱水蔬菜种类，大力发展前景广阔的蔬菜干制品。近年来市场上冻干蔬菜价格较高，均价在热风脱水蔬菜的5倍以上，因此对于优质的蔬菜原料可考虑冷冻干燥的脱水方式，或针对部分有前景的蔬菜原料按相关标准或不同部位进行等级划分，筛选出上等原料，大力发展冻干食品，拓宽产品形式。

筛选优质的蔬菜原料，提高产品的竞争力。

由于部分蔬菜来源广泛，品种不一，各品种间的营养品质差异较大，有必要系统比较不同蔬菜品种的营养品质特性，建立感官评定与营养成分的相关性指标，筛选出优质的原料品种；在此基础上，设立蔬菜原料的生产基地，建立其脱水产品生产的质量标准，重视环境的无公害，标准化严格控制蔬菜的种植、采收、储运、加工过程，制定脱水蔬菜的技术标准和质量安全标准，加强对脱水蔬菜质量安全的监督、检测和检查，保证产品的标准化生产；同时还要集中精力研究烫漂、脱水方式等工艺对脱水蔬菜感官、营养、组织结构和风味物质的影响，探究脱水工艺与营养、风味、质地、口感等之间的深层原因，从而优化其脱水工艺，保证产品质量的稳步提升，提高其市场竞争力。

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