真空冷冻干燥技术对食品品质的影响

王 静，张卫卫，石 勇，徐 娟

（好想你健康食品股份有限公司，河南郑州 450000）

食品在加工、贮藏和运输过程中会发生各种物理、化学和生物变化，这些变化会导致食品的外观、营养成分发生变化，特别是在加工高价值食品时[1]。干燥是一种古老的加工和保藏食品的方法，可将物料中水分含量降低，有效阻碍物料内部微生物的滋生和以水为介质的化学反应发生，从而延长货架期、降低货运成本。目前，已有的干燥方式有风干、晒干、阴干、热风干燥、远红外干燥、微波干燥、真空干燥、真空冷冻干燥、变温压差膨化干燥，以及多种方式联合干燥的技术。在众多干燥方法中，真空冷冻干燥技术是保留食品品质较好的方法[2-3]。

真空冷冻干燥（Vocuum Freeze-drying） 技术是一种已在食品加工业广泛研究并应用的食品干燥技术，是将物料冻结到共晶点温度以下，在低压状态下，通过升华除去物料中水分的一种干燥方式。真空冷冻干燥可以很好地保持物料原有的色、香、味及形态。近年来，果蔬脆片休闲食品悄然进入市场，愈来愈受到消费者的青睐，国内部分企业也瞄准该市场积极筹划果蔬干制休闲食品加工项目[4-5]。

食品原料中含有丰富的营养成分，真空冷冻干燥技术对其营养成分有不同程度的影响。因此，参考了众多研究，对比分析了真空冷冻干燥技术对原料品质的影响及原理。

1 真空冷冻干燥对食品质构特性的影响

食品的质构特性包括食品的硬度、脆度、弹性、咀嚼性、收缩率，直接反映了人们在食用时的口感。王迪等人[6]对比研究了不同干燥方式对黄秋葵脆条硬度、脆度和收缩率的影响。结果表明，真空冷冻干燥黄秋葵脆条样品硬度最小、脆度最好、收缩率最小。通过对不同干燥方式梨干质构特性的研究，发现真空冷冻干燥梨干样品硬度和弹性较小，这可能是因为真空冷冻干燥的梨干内部细胞变形、破裂和分离，内部呈疏松多孔海绵状，细胞膨压部分丧失，样品组织骨架遭到破坏，但是真空冷冻干燥后梨干的咀嚼性为1.93 mJ，与鲜样的咀嚼性（2.19 mJ） 较为接近[7]。因此，真空冷冻干燥后的样品具有硬度低、脆度高的特点。

2 真空冷冻干燥对食品色泽的影响

色泽是评价食品干制后感官品质的重要指标之一，色泽得分在食品总的质量评价中约占总分的45%。通过对比不同干燥方式对黄秋葵[6]、枣粉[8]、柠檬[9]、苦瓜[10]等干燥后色泽的变化情况发现，真空冷冻干燥后的样品均具有较佳的色值。对于易氧化褐变的食品，真空冷冻干燥过程中温度低，氧化褐变发生几率小，可最大程度地保持产品的色泽。另外，干燥过程的低温环境对酶促褐变和非酶促褐变均有抑制作用。

3 真空冷冻干燥对食品中糖分的影响

糖分是食品中的主要营养成分，高炜等人[9]对比了冷冻干燥、热风干燥、红外干燥及真空干燥对柠檬片中还原糖含量的影响，4种干燥方式对柠檬片还原糖含量具有显著性影响，其中采用真空冷冻干燥与热风干燥时还原糖含量较低，无显著性差异。李亚欢等人[11]试验结果得出干燥方式对银耳总糖、多糖及还原糖含量影响大，冷冻干燥的银耳总糖和多糖含量均最高，但是还原糖含量比热风干燥的还原糖含量低。王迪等人[6]的研究表明，真空冷冻干燥的黄秋葵相比其他干燥方式具有更高的多糖含量，真空冷冻干燥一直处于真空条件下，且温度相对较低，对多糖破坏小，而热风干燥和红外干燥所需温度高、时间长，在较高的温度下，多糖易发生降解。唐秋实等人[12]研究了干燥方式对杏鲍菇总糖含量的影响，结果表明，干燥方式对总糖含量影响较大，原因在于不同干燥方式致使杏鲍菇中糖组分相互转化和分解，而真空冷冻干燥则能较好地保留糖组分。黄忠闯等人[13]热风干燥芒果总糖保留率为67.99%，真空冻干芒果总糖保留率为85.66%。因此，真空冷冻干燥可以有效保留食品中的总糖、多糖组分，但是还原糖含量可能会由于长时间的干燥而降低。

4 真空冷冻干燥对食品中蛋白质的影响

李宝玉等人[14]研究了不同干燥方式对香蕉品质的影响。研究发现，干燥方式对香蕉中蛋白质含量具有显著影响，与鲜样相比，变温压差膨化干燥、真空冷冻干燥、真空干燥、传统油炸干燥处理后的香蕉蛋白质含量降低，一方面可能是前处理过程中部分水溶性蛋白质的溶出，另一方面可能是由于蛋白质的盐析作用。周鸣谦等人[15]通过对比不同干燥方式对莲子蛋白质含量的影响，发现干燥方式对莲子中蛋白质含量影响不大，可能是因为莲子蛋白质本身稳定性较好，常规温度加工不易造成损失。因此，真空冷冻干燥方式对食品中蛋白质含量的影响与食品品种有很大的关系。

5 真空冷冻干燥对食品中VC的影响

VC是大多数果蔬中的基本成分，不仅可以预防疾病如坏血病，还是一种生物抗氧化剂。在食品加工过程中，VC对加工条件比较敏感，会随着pH值、温度、光照、酶、氧气和过渡金属离子交换剂等变量的变化而降解，因此，许多研究都会将加工过程VC含量的变化作为品质指标来考查。

叶磊等人[16]研究了热风干燥和真空冷冻干燥对桑葚果粉VC含量的影响。结果发现，热风干燥温度高于真空冷冻干燥，对VC破坏作用较大，这2种方式的VC保留率分别为37.47%和97.97%，说明真空冷冻干燥更有利于保持桑葚中的VC含量。周国燕等人[17]比较了不同真空冷冻干燥和热风干燥工艺下猕猴桃VC的损失率。研究结果表明，冷冻干燥的猕猴桃VC损失率大大低于热风干燥。对比不同干燥后的柠檬片中的VC含量变化情况，发现经冷冻干燥后的柠檬片VC含量最高，是60℃热风干燥的柠檬片VC含量的1.9倍。VC是一种极不稳定的营养物质，对光、热、氧敏感，易反应分解，真空冷冻有利于VC的保留，原因在于低温、真空条件下避免了高温对维生素的破坏。

刘霞等人[18]对比了不同干燥方式对毛豆中VC含量的影响。结果发现，冷冻干燥后毛豆中VC比热风干燥提高了约2.3倍。GümüşayÖA等人[19]的研究结果表明，晒干、烘干和真空冷冻干燥均会使番茄中的VC含量降低，VC损失率分别为69.45%，94.82%，18.02%，表明真空冷冻干燥更有利于降低VC的损失率。比较热风干燥和冻干后芒果VC含量的变化，结果显示，热风干燥对VC的破坏严重，保留率仅为29.01%，而真空冷冻干燥对VC的保留率较高为81.02%[13]。以上研究结果表明，真空冷冻干燥会使食品中的VC含量降低，但是不同食品种类，VC含量损失率不同。尽管真空冷冻干燥过程真空度低、温度低，但是真空冷冻干燥时间较长，且有氧气存在，而VC对温度和氧气比较敏感，因此长时间的真空冷冻干燥过程会使食品中的VC含量降低，而不同的食品物料，真空冷冻干燥温度不同，可能会导致VC损失率不同。

6 真空冷冻干燥对食品中总酚和总黄酮含量的影响

植物中的总酚和总黄酮是植物的次生代谢产物，具有较强的抗氧化活性，能够有效清除自由基，抑制脂质过氧化，保护机体生物大分子、减少和清除自由基。植物抗氧化活性的高低与植物中的总酚和总黄酮含量有显著正相关关系。干燥方式对总酚和总黄酮含量会有不同的影响[20-21]。

邓媛元等人[10]研究了不同干燥方式对苦瓜总酚和总黄酮含量的影响。结果表明，热干燥方式（热风、微波、热泵、真空干燥）的总酚和总黄酮含量均相对较高，且抗氧化活性明显高于非强热干燥方式（日晒和真空冷冻干燥）。郭泽美等人[22]对比不同干燥方式对葡萄皮渣中总酚含量的影响。结果显示，真空冷冻干燥后葡萄皮渣中总酚含量最低为47.63 mg/100 g，而烘干后总酚含量最高为88.84 mg/100 g。这可能是多酚氧化酶的作用，多酚氧化酶在室温条件下最活跃，而高温会抑制其活性。真空冷冻干燥虽然其活性在低温下受到抑制，但真空干燥过程中的回温温度条件较为温和，多酚氧化酶的作用导致苦瓜及葡萄皮渣中多酚类化合物的降解。此外，干燥时间对皮渣多酚化合物含量有直接影响，这是由于在干燥过程中，葡萄皮渣与氧气充分接触，多酚氧化酶对多酚化合物的氧化起催化作用，干燥时间越长，多酚氧化酶作用时间也越长，多酚化合物因氧化损失也就越多。

但是，对比不同干燥方式对刺梨果黄酮含量的影响，冷冻干燥后刺梨黄酮含量最高，对比鲜刺梨提高81%。这可能是因为真空冷冻干燥前期的速冻使样品内部形成了冰晶，使得冻干物料细胞的破裂造成黄酮类物质的溶出[23]。

综合以上研究结果，真空冷冻干燥的各种食品中总酚含量、总黄酮含量变化不一致，这一方面与干燥条件有关，另一方面也与物料自身的组织结构特性有关。对总酚、总黄酮含量变化的机理目前尚不明确，需要继续深入研究。

7 结语

通过对食品感官品质和营养成分的分析发现，真空冷冻干燥总体上是一种能够有效保留食品营养成分的干燥方法，具体对食品营养成分的影响因食品种类的不同会有差异，但对比传统的热干燥方式，真空冷冻干燥得到的样品具有较高的营养成分保留率。

真空冷冻干燥技术虽然能较好地保留食品中的营养成分，但是由于干燥时间较长、能耗较大，限制了真空冷冻干燥技术的大范围应用。目前，研究者利用真空冷冻干燥技术结合其他干燥方式，以更好地利用真空冷冻干燥技术的优点，利用联合干燥来提高干燥效率、节约能耗，如利用真空冷冻-变温压差膨化技术干燥菠萝蜜[24]，真空微波-真空冷冻干燥干燥苹果片[25]，可在保证产品品质的前提下节约能耗。因此，随着干燥新技术、新设备的不断出现和研究的不断深入，真空冷冻干燥联合其他干燥技术会是真空冷冻干燥技术的一大发展趋势。

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