不同干燥技术及其对水产品品质影响的研究进展

赵卉双，焦顺山，张振涛，敬璞*

1. 上海交通大学农业与生物学院（上海 200240）；2. 中国科学院理化技术研究所（北京 100000）

2018年全国水产品总产量6 457.66万 t，渔业总产值1.28万亿元，全国水产品人均占有量46.28 kg。2018年全国水产品养殖产量占比77.3%，中国渔业养殖占世界总量的60%以上，远超世界其他国家[1]。随着居民生活水平的提升，水产品在膳食结构中的比重不断增加，高品质、高附加值的水产品是发展的必然趋势。

中国渔业在迅速发展，但是水产品加工率却并不高，2018年水产品加工率仅41.1%。主要原因是新鲜水产品季节性强，储存时间短，在贮运和销售过程中极易发生腐败变质，影响消费者的购买。如何对原料进行及时保鲜或加工处理成为研究热点。干制加工通过去除水产品中的水分，降低水分活度，抑制酶活性及微生物生长繁殖，从而防止水产品腐败变质，延长保藏期[2]。水产干制品具有质量轻、体积小、保藏期长、不需冷链、便于贮藏运输等特点[3]，因此水产品干燥是国内外企业加工水产品的重要方法。介绍水产干制品的分类，并对不同干燥技术及其对水产品品质的影响进行综述，并对水产品干燥技术的发展趋势进行展望。

1 水产干制品

水产原料直接或经过盐渍、预煮以后在自然或人工条件下脱水的过程，称为水产品干制加工，其制品称为水产干制品[4]。随着干燥技术发展，水产干制品分为传统干制品和半干制品两类。

1.1 传统干制品

传统水产干制品主要通过去除水分来抑制微生物的生长和酶的活性，从而延长产品货架期。传统干制品主要有淡干制品、盐干品、煮干品、调味制品[5]。

1.1.1 淡干制品

又称生干品，生鲜水产品不经过腌制或煮熟直接进行干燥而成的制品。生鲜水产原料具有体型小、肉质薄、易干燥的特点，例如鱿鱼、墨鱼、鲨鱼翅等。淡干制品的原料组织、结构以及风味变化较少，但是由于干燥前未进行腌制及蒸煮，干燥过程中原料容易发生腐败，同时贮藏过程中，由于微生物和酶的影响，易发生风味的改变。

1.1.2 煮干品

又称熟干品，是一类以鱼虾贝等体型小、肉质厚、容易变质的水产品为原料，如海参、鲍鱼、缢蛏等，经过煮熟后再干燥的制品。煮干品耐贮藏，食用方便，具有较好风味。但是水产品经过煮制后，原料中可溶的营养物质溶解损失，同时煮熟再干燥制品的组织较硬，复水性差。

1.1.3 盐干品

盐干品是一类以大型鱼类为原料，例如黄鱼鲞、鳗鲞、带鱼等，经过腌制、漂洗再干燥而成的产品。在干燥前利用食盐进行腌制，可以加快原料脱水，同时抑制微生物的生长，延长产品保藏期。但是盐渍后不经过漂洗的产品过咸，干燥后组织较硬，复水性差。

1.1.4 调味干制品

调味干制品主要以鱿鱼、海带等为原料，经过调味料拌或浸渍后干燥或先将原料干燥至半干后经调味料再干燥而成的制品。调味干制品耐储存，食用口感较好，深受广大消费者喜爱。

1.2 半干制品

半干制品是一类含水量2%～50%，水分活度0.6～0.9的食品[6]。半干水产制品既有腌制品的独特风味，又极大程度地保存了新鲜水产品的主要特征，与传统干制品及冻品相比，半干制品质地柔软，口感好，贮运及食用方便，并且色泽好，成品率高，生产成本低，同时烹饪方法多，使用范围广，备受生产者关注、消费者青睐。

2 水产品干燥方法

2.1 自然晾晒

自然晾晒具有悠久的历史，因不需要特殊设备，操作简便，成本低，是目前最经济的干燥方法。在中国沿海地区，自然晾晒干燥仍是水产品干燥的主要方式。常见的自然晾晒分为晒干、风干和阴干3种，完全依赖于自然环境，可控性差，生产效率低，难以实现规模化的生产。同时自然晾晒过程中水产品易受到风尘污染、虫鸟侵袭等，干制品的品质和食用安全性很难达到要求[7]。

由于客观条件的限制，自然晾晒所需时间较长，干燥速率很低。高智春[8]通过对比不同干燥方式下鲍鱼干燥速率，发现自然晒干所需时间最长，干基含水率少于冷风干燥，干燥时间约为冷风干燥的1.3倍。虽然自然晾晒的干燥速率低，但是在品质方面经自然晾晒得到的水产干制品表现出明显的优势。Zhang等[9]对比草鱼经自然晾晒和低温干燥处理后的产品品质，前者感官品质及风味均好于后者。

2.2 人工干燥

2.2.1 热风干燥

热风干燥是以加热后的空气作为干燥介质，通过循环热空气，对物料进行加热，加速水分蒸发，同时去除物料表面水分而达到干燥目的[10]。该方法操作简单、设备投资少、生产率高，是中小企业常用的干燥方式。热风温度是影响热风干燥速率的主要因素，吴佰林等[11]通过研究不同热风温度（40～60 ℃）条件下，鲅鱼的干燥特性、干燥动力学以及品质的变化，发现温度越高，干燥速率越快，并在试验温度范围内，优化了鲅鱼的热风干燥工艺条件。吴群芳[12]对牡蛎进行不同温度下的热风干燥试验，研究不同热风温度对牡蛎热风干燥速率的影响。提高热风温度可显著提高牡蛎的干燥速度，缩短干燥时间，但高温会引起干燥后期阶段的干燥速率下降。

在水产品的热风干燥过程中，由于干燥温度较高，并且与氧气长时间接触，极易引起脂肪氧化和美拉德褐变，产生不良气味，破坏水产品组织结构，水产品中的热敏性成分会被破坏，从而使产品品质下降[13]。此外，长时间的热风干燥还会导致细菌等微生物的大量繁殖。

2.2.2 冷风干燥

冷风干燥，是将物料置于低温、低湿和高风速的条件下，对其进行快速脱水干燥。通过控制干燥环境的温度和湿度，有效避免传统干燥方式造成的水产品中脂肪的氧化、蛋白质变性、物料色泽变化、营养物质损失等问题[14]，较好地保持物料的特性，同时节约能源，适用于干燥脂肪和蛋白质含量高的水产品。孙丽雯等[15]以扇贝柱为原料进行冷风干燥试验，结果表明与传统自然晾晒方法相比，冷风干燥具有干燥时间短、控制和操作简单方便、产品的品质和安全性好等特点。曾文武[16]研究不同冷风条件对秋刀鱼的影响，结果得到的秋刀鱼产品质构软硬适中，色泽较好，深受消费者喜爱。史梦佳[17]采用冷风、热风2种干燥方法对牡蛎进行干制，发现冷风干燥后牡蛎的不饱和脂肪酸、鲜味氨基酸以及呈味核苷酸均高于热风干燥制品，冷风干燥能有效降低脂肪酸的氧化分解，同时最大限度地保留原料中的风味物质，经过冷风干燥制备的牡蛎干制品不仅营养价值高，鲜味也比较浓郁。但是冷风干燥由于干燥温度较低，干燥速度较慢，所需时间较长。

2.2.3 真空冷冻干燥

真空冷冻干燥，通过将湿物料中的水分完全冻结成小冰晶，在真空（1.3～13 Pa）下使物料中的水分由固态冰直接升华成气态水蒸气，最终使物料脱水[18]。在冻干过程中，水产品的颜色、香气、滋味、形状、营养及活性基本不变，真空冷冻干燥极大限度地保存了水产品的特有特征，其次由于其脱水彻底，水产品可在常温下长期保存，易于储存和运输。林丰等[19]对真空冷冻干燥的南极磷虾进行感官评定，发现冻干后的虾色泽较好，无虾头黑变，同时冻干制品所含风味物质更接近原虾。张凡伟等[20]对比热风干燥、微波干燥、真空冷冻干燥刺参制品的复水性，发现经过真空冷冻干燥的刺参复水性最高，其主要原因是冻干刺参微观结构呈现均匀疏松的海绵状，易于复水。但是真空冷冻干燥处理大批量物料时，对设备、厂房要求较高；整个冷冻干燥过程需持续20 h以上，能耗也比一般干燥方式大；设备一旦损坏，维修复杂。

2.2.4 微波干燥

微波是一种频率0.3～300 GHz且波长1 mm～1 m的具有穿透性的高频电磁波[21]。微波干燥通过高频电磁波射入物料并与内部水分子同频率高速旋转引起摩擦瞬间产热，使水分变成水蒸气而排走，加快干燥速率，改变传统的由表及里的加热方式。微波干燥均匀快速，产品质量好，能较好地保持食品的营养成分和风味；通过调节微波辐射功率，可使物料的加热环境随时发生改变，易于控制及实现连续化生产；此外，微波干燥技术具有防霉杀菌和保鲜的作用，提高产品的安全性。微波干燥已应用于多种水产品的干燥研究。

孙妍等[22]采用WZD4S-06型微波设备对海参进行微波干燥，发现微波干燥后的海参形状均匀完整，并且可以快速复水，复水后质量良好。齐力娜等[23]对草鱼片进行微波干燥，发现其有效水分扩散系数较大，干燥时间短，单位能耗低。Wang等[24]通过对比微波干燥、热风干燥以及冷冻干燥的鲤鱼质量，发现微波干燥所需时间最短。经过微波干燥后的鲤鱼肉质酥脆，色泽鲜亮，具有良好的香气及风味，同时减轻鱼肉的腥味。但是微波干燥的能量是从物料分子内部快速产生，由于时间短，产生热量多，物料内外蒸气压差大，会使物料迅速膨胀从而导致物料的塌陷或崩裂。同时，微波干燥时干燥时间不易控制，易造成干燥不足或过度干燥的现象[25]。

2.2.5 红外干燥

红外线分为短波红外（近红外线，0.76～1.70 μm）、快中波红外线（1.7～2.3 μm）、中短波红外线（2.3～4.0 μm）和远红外线（4～1 000 μm）。红外线辐射到物料表面时，物料会吸收特定波长的辐射光谱，加速内部极性分子振动碰撞，引起温度升高，驱动内部水分向外扩散转移，实现快速干燥[26]。红外干燥具有干燥速度快、加热均匀、品质好以及耗能低等优点，是一种比较理想的干燥方式。Moon等[27]采用红外干燥和热风干燥两种方法对海参进行干燥，研究不同温度对海参干燥特性和品质的影响，结果表明远红外干燥产生的热能高于热风干燥，远红外干燥的海参品质较好，表面损伤少。此外，徐保国等[28]研究不同干燥方法对鱿鱼片感官品质的影响，发现利用红外干燥技术得到的鱿鱼片色泽、感官品质最好，同时干燥时间最短，70 min就可达到要求的含水率，复水性能也最好。

但是由于红外线穿透能力有限，适用于薄层干燥，对大批量的多层物料加热效果有限，因此红外干燥需结合其他干燥方式，从而具有更广泛、高效的应用。

2.2.6 组合干燥

在实际生产中，根据物料特点，将两种或两种以上的干燥方法联合使用，这种干燥方法称为组合干燥。组合干燥不仅可以改善干制品质量，同时可以提高干燥速率、节约能源，实现不同干燥方法的优势互补。水产品加工中常见的组合干燥方式有热泵-热风组合干燥、红外热风干燥、微波-冷冻组合干燥、微波热风联合干燥等。从海花等[29]利用热泵热风组合干燥的方法干燥腌渍海参，通过对比不同干燥方式，发现热泵-热风组合干燥可明显提高干燥后海参的复水倍数和复水品质，产品感官品质好；Deng等[30]研究发现，与单独进行热泵干燥的鱿鱼相比，红外热泵联合干燥后的鱿鱼片中氧化三甲胺、挥发性盐基氮及有氧微生物含量较低；段续[31]通过对比热风干燥、冷冻干燥、微波干燥、真空微波干燥以及微波冷冻干燥多种方法对海参的影响，发现微波-冷冻组合干燥的海参制品色泽、质构以及复水性能等均最好，同时微波-冷冻干燥技术具有明显的杀菌效果，这对于鲜活海参的冻干加工极为有利。Duan等[32]对罗非鱼片进行了微波热风联合干燥，发现与热风干燥相比，组合干燥法可有效缩短干燥时间，罗非鱼干制品风味、品质较好。由于水产品种类繁多，不同品种组织状态不同，对组合干燥工艺要求也不同，因此组合干燥法的工艺参数、干燥机理研究以及合理的数学模型的建立还需要大量试验工作，同时组合干燥所需干燥设备多，组合使用时干燥转换点不易确定，不利于连续化大型生产。

3 不同干燥方法对水产品品质的影响

3.1 不同干燥方法对水产品感官品质的影响

水产品在干燥过程中产生大量的特征风味成分，感官发生变化，如形成诱人的色泽、风味和质感。同时，干燥时脂肪氧化生成一系列挥发性的醛类、酮类、醚类、醇类以及含氮硫类化合物，在一定条件下可与肌肉中游离氨基发生美拉德反应。以海参为例，段续[31]通过对比不同干燥方式对海参品质的影响，发现干燥温度越高，时间越长，色泽变化越大。冷冻干燥的产品色泽光鲜，肉刺饱满，颜色与新鲜海参接近。热风干燥和微波干燥得到的产品颜色发黑，商品价值低，同时感官评定结果也说明热风干燥和微波干燥产品的外形较差。

在干燥过程中物料的硬度随干燥时间的延长而增加，这主要是由含水量的减少引起的，与肌肉蛋白质变性尤其是肌浆蛋白变性凝固有关。干燥温度过高、风速过快时，原料表面还会形成一层薄壳[33]，改变其硬度特征。

3.2 不同干燥方法对水产品脂肪的影响

干燥过程中，由于水产品内部水分蒸发，空气与水产品脂肪的接触概率增加，而高温又可以诱发脂肪氧化的链式反应，加快水产品氧化，同时产生一系列自由基破坏组织中的其他大分子物质，氢过氧化物进一步反应产生具有不良气味的醛酮类物质。Wu等[34]研究热风-微波组合干燥对草鱼脂肪的影响，热风干燥阶段草鱼的脂肪酸含量降低，脂肪损失高于微波干燥阶段，这可能是由于热风干燥温度较高，干燥时间长，引起脂肪损失；硫代巴比妥酸（TBA）值是反映脂肪氧化程度的重要指标，史梦佳[17]研究发现不同温度下冷风干燥的牡蛎干制品TBA值均有所上升，并随着干燥温度升高，TBA值呈现波动趋势，说明干燥温度是影响干燥过程中牡蛎脂肪氧化的关键因素，温度较低或较高均能引起脂肪不同程度氧化，但是由于冷风干燥低温低湿的特点，所获得的牡蛎干制品未因氧化超标而变质。

3.3 不同干燥方法对水产品蛋白质的影响

干燥过程中温度越高，蛋白质越易变性。肌肉蛋白主要包含肌球蛋白、肌动蛋白、肌浆蛋白等。肌球蛋白为盐溶性蛋白，一般在40～50 ℃发生热变性，由于变性是不可逆的，导致它本身的功能丧失，持水力下降。而肌浆蛋白为水溶性蛋白，热稳定性较强，热变性温度一般在70～80 ℃。随着物料表面水分被蒸发，表面的肌浆蛋白发生变性，使水产品表层蛋白凝固变硬，阻碍内部水分向表层迁移。除此之外，干燥时脂肪氧化的中间产物通过自由基反应和美拉德反应与蛋白质进行交联，使蛋白质发生不可逆变性。海参是一种低脂肪、高蛋白的水产品，具有极高的营养价值。孙剑锋[35]发现经过真空冷冻干燥处理的海参切片，蛋白质含量几乎没有损失，同时冻干后的海参含有鲜味氨基酸、必需氨基酸等多种氨基酸。

4 结语与展望

基于水产品干燥技术的研究现状，如何获得低能耗、低成本和高品质的水产干制品，是目前急需解决的问题。因此，后续研究将从2个方面开展：（1）加强传统干燥基础理论方面的研究，进行多种模拟分析优化水产品干燥工艺，提高干燥效率，研究水产品干燥特性参数，确定最佳干燥条件，获得高品质水产干制品；（2）根据实际生产情况，选择最佳的工艺设备和干燥条件，结合各干燥技术优势，进一步研究联合干燥的新方法或研发新型干燥设备。此外，国内外针对水产品干燥技术的研究与开发已引起食品科学领域的专家学者关注，研究报道日益增多，今后渔业经济的发展将与高效、实用的水产品干燥技术密切相关。