吳陽(yáng)陽(yáng)，李敏，關(guān)志強(qiáng)，張珂

（1.廣東海洋大學(xué)食品科技學(xué)院，廣東省水產(chǎn)品加工與安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，水產(chǎn)品深加工廣東普通高等學(xué)校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東湛江524088，2.廣東海洋大學(xué)工程學(xué)院，廣東湛江524088）

預(yù)處理方法在食品冷凍干燥中的應(yīng)用分析

吳陽(yáng)陽(yáng)1，李敏2，*，關(guān)志強(qiáng)2，張珂1

（1.廣東海洋大學(xué)食品科技學(xué)院，廣東省水產(chǎn)品加工與安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，水產(chǎn)品深加工廣東普通高等學(xué)校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東湛江524088，2.廣東海洋大學(xué)工程學(xué)院，廣東湛江524088）

真空冷凍干燥在干制品品質(zhì)方面優(yōu)于其他干燥，但由于其能耗較大，應(yīng)用范圍和規(guī)模受到一定的限制，干燥前的預(yù)處理可以有效改善傳熱傳質(zhì)，降低能耗。本文綜述了預(yù)處理方法在食品冷凍干燥中的應(yīng)用，綜合分析了滲透、微波、超聲波、真空冷卻、高壓脈沖電場(chǎng)和凍融等預(yù)處理的原理和研究現(xiàn)狀，為不同食品物料冷凍干燥預(yù)處理方法的選擇提供理論依據(jù)，并為改善凍干工藝提供參考。

預(yù)處理；滲透；微波；超聲波；真空冷卻；高壓脈沖電場(chǎng)；凍融

真空冷凍干燥是將濕物料凍結(jié)到共晶點(diǎn)溫度以下，然后在較高真空度下使固態(tài)冰直接升華成氣態(tài)水蒸氣而除去水分的一種干燥方法［1］。真空冷凍干燥是在低溫低壓下的傳熱傳質(zhì)過程，適用于極為熱敏以及極易氧化食品的干燥，用此方法干燥能夠使產(chǎn)品形成穩(wěn)定的固體骨架，有利于保持食品的營(yíng)養(yǎng)成分和風(fēng)味，同時(shí)凍干食品有較好的復(fù)水性［2］。但由于其干燥時(shí)間長(zhǎng)，能耗大，從而增加了生產(chǎn)成本，且成為真空冷凍干燥方法推廣應(yīng)用的瓶頸。

謝國(guó)山等［3］用真空冷凍干燥海蠣子，干燥時(shí)間為19 h；云霞等［4］研究了海參真空冷凍干燥工藝，結(jié)果表明海參干燥時(shí)間需要18 h～24 h；Jelena等［5］真空冷凍干燥雞胸肉，所需最短時(shí)間18 h。其次，預(yù)凍過程會(huì)對(duì)食品造成一定的影響，凍結(jié)可以分為慢速凍結(jié)和快速凍結(jié)，慢速凍結(jié)時(shí)，細(xì)胞外空間形成較大冰晶，細(xì)胞受到擠壓而變形或破裂，破壞食品的組織結(jié)構(gòu)；快速凍結(jié)能以最短的時(shí)間通過最大冰晶生成帶，形成細(xì)小冰晶，對(duì)組織結(jié)構(gòu)破壞較小，但產(chǎn)品在預(yù)凍階段的不同凍結(jié)速度又反過來影響了凍干過程的傳質(zhì)速度。另外，預(yù)凍過程的冷凍濃縮效應(yīng)等容易造成蛋白質(zhì)變性，從而使食品品質(zhì)下降。

真空冷凍干燥升華干燥階段除去食品中的大部分水，但升華干燥的能耗接近總能耗的一半以上，因此可以在真空冷凍干燥前對(duì)食品進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理，除去部分水分，減少升華干燥時(shí)間；或者使物料形成微孔通道，改善熱質(zhì)傳遞條件。同時(shí)也可以在此過程添加保護(hù)劑改善干制品品質(zhì)。目前，常用的干燥預(yù)處理方法有滲透、微波、超聲波、真空冷卻、高壓脈沖電場(chǎng)和凍融預(yù)處理等。

1滲透預(yù)處理

滲透是指在一定溫度條件下，將生物組織浸入高濃度溶液中，利用細(xì)胞膜的半透性進(jìn)行脫水的一種方法［6］。滲透脫水過程存在兩個(gè)反向過程：水分滲出細(xì)胞組織和高滲溶液中的溶質(zhì)滲入到細(xì)胞組織中。在這個(gè)過程中，食品原料中的可溶性物質(zhì)，如還原性糖、礦物質(zhì)、部分風(fēng)味物質(zhì)等會(huì)滲出少量。滲透脫水過程由于無(wú)相變，不需要加熱，使得加工食品能耗降低，同時(shí)還能較好地保持食品的色澤、風(fēng)味、營(yíng)養(yǎng)等品質(zhì)。

滲透作為預(yù)處理方法比較常見，常用的滲透溶液有：氯化鈉、凍干保護(hù)劑、水分活度降低劑等。氯化鈉可以作為滲透溶液?jiǎn)为?dú)使用，以達(dá)到脫水的目的。張孫現(xiàn)等［7］研究不同濃度鹽溶液對(duì)鮑魚微波真空干燥過程和品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)適當(dāng)增加鹽溶液濃度可提高干燥速率，但鹽濃度過高，鹽分在食品表面結(jié)晶，阻礙熱量傳遞，減慢干燥速率。氯化鈉可以與其他大分子質(zhì)量物質(zhì)共同作為滲透溶液使用，其原理在于滲透脫水與滲透溶液的離解情況與分子量大小有關(guān)，溶質(zhì)若能離解為離子，溶液的滲透壓增加，用量就可以減少。溶質(zhì)的分子量雖對(duì)滲透速度沒有顯著影響，但分子量和濃度與滲透壓有一定的關(guān)系。在滲透溶液中加入分子質(zhì)量大的物質(zhì)在提高原料失水率的同時(shí)可控制小分子質(zhì)量物質(zhì)滲入原料。Giovana等研究［8］發(fā)現(xiàn)：溫度、Nacl濃度、蔗糖濃度的增加均會(huì)使水分?jǐn)U散速率增大，但在滲透脫水過程中鹽糖存在相互抑制作用，糖濃度的增加也會(huì)導(dǎo)致鹽擴(kuò)散率減小。另外，三元體系滲透溶液的有效水分?jǐn)U散率高于二元體系。Bahadur等［9］以滲透溶液（糖+鹽）、溫度、時(shí)間為因素，利用響應(yīng)面優(yōu)化滲透脫水過程，以獲得最大脫水量、最小糖滲入量以及最好的感官品質(zhì)。還有一些科研人員對(duì)滲透脫水過程中傳質(zhì)過程進(jìn)行研究，建立了很多動(dòng)態(tài)模型。Erasmo等［10］描述了蘿卜片在NaCl溶液中滲透脫水過程中水和溶液傳質(zhì)情況，得出有效水分?jǐn)U散速率和溶液擴(kuò)散速率的區(qū)間范圍。Otoniel等研究了鹽濃度和溫度對(duì)沙丁魚片滲透脫水平衡分布系數(shù)［11］和有效水分?jǐn)U散的影響［12］。Vega-Gálvez等［13］描述了魷魚在不同溫度下滲透脫水有效水分?jǐn)U散現(xiàn)象。Prothon F等［14］選用蔗糖作為滲透壓預(yù)處理溶液，對(duì)蘋果進(jìn)行微波/熱風(fēng)干燥。結(jié)果表明經(jīng)過滲透壓脫水，可以減少整體干燥時(shí)間，且干制品的硬度變大，即脆性好，但是未經(jīng)過預(yù)處理的產(chǎn)品復(fù)水性稍差。Vega-Gálvez等［15］研究發(fā)現(xiàn)在辣椒干燥前的預(yù)處理時(shí)加入NaCl、CaCl2可以提高干品品質(zhì)；Singh B等［16］用響應(yīng)面法研究了胡蘿卜塊用糖-鹽滲透脫水，優(yōu)化了處理工藝。Naikwadi等［17］用不同糖漿處理無(wú)花果的研究，得出轉(zhuǎn)化糖的效果最好。I brahim Doymaz等［18］研究了預(yù)處理對(duì)黑葡萄熱風(fēng)干燥的影響，結(jié)果表明用油酸乙酯加碳酸鉀溶液浸泡后的黑葡萄可以獲得最短干燥時(shí)間。Contreras［19］以果膠含量和玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度為指標(biāo)研究了滲透前處理對(duì)草莓熱風(fēng)干燥結(jié)構(gòu)特征的影響。以上的研究均表明，滲透預(yù)處理在食品干燥加工中一直占著重要的地位。

冷凍干燥時(shí)，添加劑預(yù)處理可以有效縮短干燥時(shí)間，有效改善預(yù)凍可能導(dǎo)致的食品品質(zhì)下降的問題，合適的保護(hù)劑會(huì)使食品損傷降低，并有利于干燥的進(jìn)行。保護(hù)劑可以分為糖類、多元醇類、氨基酸類等。糖類作為保護(hù)劑必須具有較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、低吸濕性以及不含還原性基團(tuán)等特點(diǎn)。多元醇類與糖類相似，可以改變體系的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，且都具有羥基，可產(chǎn)生“優(yōu)先水化作用”。氨基酸類具有氨基和羧基，可以調(diào)節(jié)體系的pH［20］。非還原性糖海藻糖由于甜度低、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高等性質(zhì)而被廣泛使用。蒙健宗等［21］發(fā)現(xiàn)5%海藻糖和10%海藻糖可以防止冷凍羅非魚片冷藏過程蛋白質(zhì)變性，但兩者的效果差別不大。Wu等［22］研究表明海藻糖可以減緩凍藏花鱸Ca2+-ATPase的變化，且隨著海藻糖含量的增加效果更好。殼聚糖作為一種新型凍干保護(hù)劑，也正在被開發(fā)利用。Pan等［23］研究表明殼聚糖可以減緩凍藏鱸魚肌纖維蛋白質(zhì)冷凍變性，添加1%殼聚糖的鱸魚在-18℃冷藏90 d后，Ca2+-ATPase活性為鮮魚的92%。李學(xué)鵬等［24］用殼聚糖和茶多酚保鮮冷藏中國(guó)對(duì)蝦，發(fā)現(xiàn)兩者在一定程度上均可減緩蛋白質(zhì)變性，但殼聚糖的效果比茶多酚好。

滲透溶液的組合使用，取長(zhǎng)補(bǔ)短，有可能大大提高了干制品的質(zhì)量，有效降低水分活度［25］。例如蔗糖/山梨醇是一種常見的組合，氨基酸和糖也可以組合使用，具體的滲透液組合可根據(jù)所要求的食品品質(zhì)篩選和優(yōu)化。

2微波預(yù)處理

微波是一種高頻電磁波，微波干燥食品被認(rèn)為是一種有效的方法，微波干燥利用介質(zhì)損耗原理，水損耗因素比干物質(zhì)大，能夠強(qiáng)烈吸收微波，將其轉(zhuǎn)化為熱能。微波同時(shí)作用于食品內(nèi)外表面，形成均勻的內(nèi)熱源。由于物料表面蒸發(fā)冷卻和內(nèi)部產(chǎn)生的熱量，致使物料的溫度梯度分布方向與蒸氣遷移方向相同，這就大大加快了水分遷移速度，提高了干燥速度［26］。在凍干前采用微波預(yù)處理，去除部分游離水分，可縮短干燥時(shí)間，降低干燥能耗。章斌等［27］研究表明在真空冷凍干燥佛手瓜之前采用微波預(yù)處理，可以明顯縮短干燥時(shí)間和提高復(fù)水率。林平等［28］研究微波和熱風(fēng)兩種預(yù)處理方法，結(jié)果表明，微波處理更有利于胡蘿卜的真空冷凍干燥過程，微波預(yù)處理可縮短干燥時(shí)間3 h，節(jié)能百分比達(dá)到20%，且最終產(chǎn)品色澤較好。曾慶倬等［29］在研究微波對(duì)生物質(zhì)原料預(yù)處理及熱解的作用研究進(jìn)展中重點(diǎn)比較了微波干燥預(yù)處理與常規(guī)干燥方法，經(jīng)微波預(yù)處理后的干制品與常規(guī)干燥方法相比可以較大的縮短干燥時(shí)間。

微波處理具有穿透性、選擇性、即時(shí)性、加熱效率高、節(jié)約能源等優(yōu)點(diǎn)［30］。但若不能很好地控制微波功率的輸出，就容易造成物料過熱，從而影響食品品質(zhì)。解決方法之一就是在處理的過程中嚴(yán)格控制功率輸出，采用變功率微波輔助干燥；另一種方法就是采用脈沖間歇式微波，控制微波功率密度和微波的開斷時(shí)間比［on/off］。脈沖間歇式微波可以使物料在間歇時(shí)間內(nèi)得到“緩蘇”，使溫度和水分得到均勻再分配，能夠緩解連續(xù)微波產(chǎn)生的局部過熱與表面硬化等現(xiàn)象，改善物料品質(zhì)，提高干燥速率。Kisselmina等［31］采用不同功率密度的微波輔助熱風(fēng)干燥西紅柿，獲得干品品質(zhì)質(zhì)量?jī)?yōu)于未控制組。張國(guó)琛等［32］利用變功率微波真空間歇式來干燥扇貝，改善了干品品質(zhì)且提高了干燥速率。張黎驊等［33］以微波功率、微波時(shí)間和間歇時(shí)間為因素，利用二次回歸正交試驗(yàn)優(yōu)化銀杏果微波間歇干燥工藝。結(jié)果顯示，3個(gè)因素均對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有顯著影響，且影響主次順序?yàn)椋何⒉〞r(shí)間＞微波功率＞間歇時(shí)間。

微波輔助干燥技術(shù)因干燥速度快且干燥產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定而備受關(guān)注，國(guó)外微波輔助干燥對(duì)食品等熱敏性物質(zhì)的干燥研究較成熟，國(guó)內(nèi)研究較少，研究潛力較大。

3超聲波預(yù)處理

超聲波是頻率大于20 kHz的聲波，它與物料的相互作用主要有熱機(jī)制、機(jī)械機(jī)制和空化機(jī)制3種形式。超聲波處理時(shí)，物料因反復(fù)受到壓縮和拉伸作用而不斷收縮和膨脹，形成海綿效應(yīng)。當(dāng)這種結(jié)構(gòu)效應(yīng)產(chǎn)生的作用力大于水分的表面附著力，水分就容易轉(zhuǎn)移出來?？栈饔卯a(chǎn)生的沖擊波、微射流和微擾動(dòng)是強(qiáng)化超聲波干燥的主要機(jī)理，在超聲波壓力場(chǎng)內(nèi)，空化氣泡迅速膨脹閉合產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊波，引起水分子湍流擴(kuò)散；靠近固體表面會(huì)產(chǎn)生微射流，造成水分子與固體表面分子之間的結(jié)合鍵斷裂，固體表面活化，有利于除去與物料結(jié)合緊密的水分［34-35］。

超聲波應(yīng)用于食品干燥預(yù)處理不僅可以改變物料的組織結(jié)構(gòu)，而且可以減少物料水分含量，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，有利于提高干燥速度，縮短干燥時(shí)間，緩解干制品品質(zhì)和能耗之間的矛盾。Fabiano等［36-37］超聲波預(yù)處理香蕉和菠蘿均提高了水分遷移速率且干燥時(shí)間分別減少了11%和8%。Deng等［38］脈沖真空和超聲波預(yù)處理蘋果塊，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，超聲波處理后的干制品有較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，較低的水分活度，但與脈沖真空處理相比，復(fù)水率較低。趙芳等［39］試驗(yàn)觀測(cè)超聲波預(yù)處理胡蘿卜過程，建立了熱濕耦合傳遞的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)出含濕多孔介質(zhì)在超聲波作用下水分有效擴(kuò)散系數(shù)，并對(duì)超聲波預(yù)干燥胡蘿卜過程進(jìn)行數(shù)值模擬，最終分析了超聲聲強(qiáng)對(duì)樣品干燥速率、內(nèi)部溫度和內(nèi)部含水率分布的影響。嚴(yán)小輝等［40］利用超聲波預(yù)處理半型荔枝的干燥試驗(yàn)表明：干燥前的超聲波預(yù)處理能夠有效縮短其干燥時(shí)間。

超聲波的功率、頻率和作用時(shí)間均影響物料干燥速率，不同因素影響效果不同，且同種因素對(duì)不同物料影響也不同。超聲波功率指的是聲波具有的能量，功率越大，能量就越大，對(duì)物料的機(jī)械作用強(qiáng)度就越大。但功率過大會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞破裂，預(yù)凍過程中冰晶分布不均，影響升華干燥的進(jìn)行；頻率對(duì)物料干燥速率的影響效果主要是當(dāng)適當(dāng)頻率的超聲波所產(chǎn)生的空化效應(yīng)與物料組織破碎的振幅接近時(shí)，易產(chǎn)生共振效果，物料內(nèi)部形成較好的升華通道，有利于干燥時(shí)脫水。林平等［41］超聲波（功率、頻率、時(shí)間為因素）預(yù)處理胡蘿卜可以縮短真空冷凍干燥時(shí)間且干品復(fù)水性與感官性狀較好，3個(gè)因素對(duì)結(jié)果影響均顯著，主次順序?yàn)楣β剩緯r(shí)間＞頻率，最優(yōu)組合為功率250 W、頻率40 kHz、時(shí)間30 min。章斌等［42］則發(fā)現(xiàn)超聲波頻率對(duì)凍干香蕉片影響差異不顯著。

超聲波預(yù)處理作為一門新興技術(shù)，應(yīng)用于食品干燥具有重要意義。低頻超聲波常用于食品干燥，它可通過空化機(jī)制使食品機(jī)械、物理和化學(xué)/生物化學(xué)性能改變，從而減少反應(yīng)時(shí)間。但是，即使在常溫下，由于空化機(jī)制，食品組織結(jié)構(gòu)可能局部受熱，這與超聲波是否作用連續(xù)以及超聲波的功率、頻率和作用時(shí)間有關(guān)，并且這些參數(shù)與空化機(jī)制沒有確定的線性關(guān)系，因此，超聲波作為預(yù)處理方法有待進(jìn)一步研究。

4真空冷卻預(yù)處理

真空冷卻是將被冷卻物料置于真空冷卻室中，用真空泵抽去空氣，食品由于處于一個(gè)低壓環(huán)境中，內(nèi)部的水分得以蒸發(fā)；由于蒸發(fā)吸熱，產(chǎn)品的溫度降低。該過程主要分為兩個(gè)階段：首先是真空室內(nèi)的壓力由大氣壓降到被冷卻物初始溫度對(duì)應(yīng)的飽和壓力，此階段蒸發(fā)速度較慢。在飽和壓力下，閃點(diǎn)出現(xiàn)，閃發(fā)開始，被冷卻食品中的水分蒸發(fā)吸收大量熱量，食品溫度開始降低直至預(yù)定溫度［43］。真空冷卻冷卻速度快、冷卻溫度均勻、不會(huì)產(chǎn)生局部脫水干燥現(xiàn)象且避免了外界環(huán)境對(duì)食品的再次污染，保證了食品的質(zhì)量。另外，真空冷卻是一種相當(dāng)節(jié)能的制冷方式，真空制冷系統(tǒng)所消耗的能量只有氨制冷系統(tǒng)、氟制冷系統(tǒng)的1/3到1/5。

真空冷卻過程中食品物料內(nèi)部水分遷移分為兩類：水在重力或毛細(xì)管壓力梯度作用下從空隙通道內(nèi)遷移至產(chǎn)品表面進(jìn)行蒸發(fā)；水分因?yàn)閴毫μ荻茸饔迷诋a(chǎn)品內(nèi)部蒸發(fā)，以氣態(tài)的方式進(jìn)行遷移。真空冷卻效應(yīng)主要來自于水分在產(chǎn)品內(nèi)部的蒸發(fā)。周航等［44］試驗(yàn)得出真空冷卻后吸附水和自由水所占百分比明顯降低，同時(shí)采用核磁共振成像技術(shù)研究真空冷卻前后豆制品內(nèi)部水分分布的變化，由MRI圖看出，真空冷卻后產(chǎn)品的弛豫信號(hào)減弱，圖像變暗，表明產(chǎn)品含水量降低，與前面研究相一致。金聽祥等［45］建立水分遷移的數(shù)學(xué)模型并預(yù)測(cè)了真空冷卻過程中物料內(nèi)部溫度和壓力的分布。

清洗、燙漂或蒸煮的原料凍干之前進(jìn)行真空冷卻處理，一方面可以迅速降低物料的溫度，甚至可以使物料完成預(yù)凍過程；另一方面可以快速去除物料表面殘留水分以及表層組織中的水分，以完成預(yù)干燥，降低后續(xù)干燥負(fù)荷。真空冷卻作為預(yù)處理其目的為最大限度地降低物料溫度以及盡可能多地脫除水分。王海鷗［46］通過試驗(yàn)研究了真空冷卻處理過程胡蘿卜脫水量及脫水速率的變化，同時(shí)研究了不同預(yù)處理對(duì)微波凍干的影響。結(jié)果表明：真空冷卻預(yù)處理可以改善微波凍干初期低壓放電現(xiàn)象，且縮短干燥時(shí)間，降低總耗電量。

真空冷卻依靠水分蒸發(fā)而快速冷卻，冷卻速度快，避免微生物的污染，同時(shí)可以去除部分水分，所以真空冷卻作為凍干的一種預(yù)處理方法前景可觀。

5高壓脈沖電場(chǎng)預(yù)處理

高壓脈沖電場(chǎng)處理可破壞細(xì)胞膜，改變其通透性。其原理是每個(gè)細(xì)胞都有一個(gè)自然電位差，外加電場(chǎng)使得膜內(nèi)外電位差增大，當(dāng)其高于生物細(xì)胞膜自然電位差時(shí)，細(xì)胞膜就會(huì)破裂，通透性增強(qiáng)。采用適當(dāng)?shù)碾妶?chǎng)作用于細(xì)胞時(shí)，電場(chǎng)造成的電穿孔可以重新閉合，形成可逆電穿孔，有利于保持食品的品質(zhì)。高壓脈沖電場(chǎng)波形有多種，但只有矩形波作用比較明顯，適合用于預(yù)處理［47］。

高壓脈沖電場(chǎng)屬于非熱加工方法，并且在可逆電擊穿的情況下改變細(xì)胞膜的通透性，因此高壓脈沖電場(chǎng)預(yù)處理食品可以提高干燥速率，將其與真空冷凍干燥結(jié)合，可以降低凍干能耗。關(guān)于高壓脈沖電場(chǎng)作為干燥的預(yù)處理方法，國(guó)內(nèi)外有較多研究。劉振宇等［48-49］用高壓脈沖電場(chǎng)預(yù)處理白蘿卜，凍干時(shí)間減少26.7%，凍干能耗降低26.4%；并用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析高壓脈沖電場(chǎng)預(yù)處理參數(shù)脈沖強(qiáng)度、作用時(shí)間和脈沖個(gè)數(shù)與干燥速率的關(guān)系，建立電場(chǎng)預(yù)處理白蘿卜和蘋果干燥的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)仿真模型預(yù)測(cè)干燥速率，且預(yù)測(cè)結(jié)果接近實(shí)測(cè)值。Mounia等［50］通過電容性的變化來判別細(xì)胞組織破壞程度，研究高壓脈沖電場(chǎng)預(yù)處理對(duì)土豆片冷凍、凍干和復(fù)水的影響，結(jié)果表明，高壓脈沖電場(chǎng)處理之后，細(xì)胞組織遭到一定的破壞，使得物料冷凍時(shí)間縮短，凍干速率增加，復(fù)水率和品質(zhì)提高。A.Janositz和N.I.Lebovka等［51-52］高壓脈沖電場(chǎng)處理土豆，可使細(xì)胞通透性增加，且電場(chǎng)強(qiáng)度越大，細(xì)胞失水越多。

6凍融預(yù)處理

凍融是先將物料在低溫下凍結(jié)，然后在高溫下進(jìn)行溶解解凍的操作。凍融應(yīng)用于干燥前有助于水分的脫除。郭婷等［53］凍融預(yù)處理甘薯，使得甘薯熱風(fēng)干燥時(shí)間隨凍融次數(shù)的增加而減少。吳寶川等［54］研究了凍結(jié)時(shí)間、凍結(jié)溫度、融化時(shí)間和融化溫度對(duì)熱泵干燥羅非魚片的影響，并對(duì)其進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化。結(jié)果表明，合適的凍融預(yù)處理可以有效縮短羅非魚片熱泵干燥時(shí)間并提高干制品品質(zhì)。

已有的關(guān)于凍融的研究主要針對(duì)凍融處理對(duì)物料微觀結(jié)構(gòu)（SEM）、肌原纖維蛋白降解（SDS-PAGE電泳）、脂肪氧化（TBARS值）、保水性和剪切力等的影響［55-56］。因此從組織學(xué)、蛋白質(zhì)流變學(xué)、脂肪酸、水分移動(dòng)學(xué)以及各指標(biāo)之間的相關(guān)性等方面研究物料在凍融過程中生物化學(xué)和物理化學(xué)的變化，了解物料在凍融處理過程中的品質(zhì)變化規(guī)律，為保證食品品質(zhì)提供重要理論依據(jù)。

7組合預(yù)處理

針對(duì)干燥的預(yù)處理方法較多，其作用原理也有所不同，可以適當(dāng)?shù)貙㈩A(yù)處理方法進(jìn)行組合，采用優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，使食品干燥速率增加的同時(shí)并提高干制品的品質(zhì)，保持食品的營(yíng)養(yǎng)成分。

微波、超聲波和高壓脈沖電場(chǎng)作用使細(xì)胞形成微孔道，通透性增加，一方面可以使水分快速脫除，另一方面可促進(jìn)滲透液滲入到細(xì)胞組織中。既提高干燥速率又可以改善物料的品質(zhì)。江濤等［57］采用微波預(yù)處理巨尾桉木材，以吸水增重率和干燥失重率來評(píng)價(jià)滲透性，結(jié)果表明，微波處理可改善木材的滲透性。M. Nowacka等［58］用掃描電鏡法和核磁共振法分析經(jīng)滲透和超聲波預(yù)處理干燥奇異果的微觀結(jié)構(gòu)和水分狀態(tài)的變化，結(jié)果表明，滲透脫水前超聲波預(yù)處理可使細(xì)胞形成微觀通道且細(xì)胞的平均橫截面積增大，超聲波預(yù)處理10 min以上可以促進(jìn)滲透時(shí)的傳質(zhì)過程。A. Janositz等［51］研究發(fā)現(xiàn)高壓脈沖電場(chǎng)預(yù)處理土豆片或土豆條后，細(xì)胞內(nèi)液體流失，鹽吸收量增加，另外，高壓脈沖電場(chǎng)處理可使還原糖和雙糖減少，減緩美拉德反應(yīng)；在油炸過程中可使脂肪吸收量減少，有望在不用包衣和熱處理的前提下生產(chǎn)低脂肪炸薯片。此外，真空冷卻前也可以采用微波、超聲波和高壓脈沖電場(chǎng)處理，Liana等［59］研究表明，物料孔徑的增大有利于蒸氣擴(kuò)散，從而增加冷卻速率，但孔徑應(yīng)適當(dāng)，否則質(zhì)量損失較大。凍融預(yù)處理可以與微波、超聲波以及高壓脈沖電場(chǎng)一起作用于物料，使物料形成較多的微孔結(jié)構(gòu)。苑華寧等［60］將反復(fù)凍融法和超聲波相結(jié)合來破碎啤酒酵母細(xì)胞壁，研究協(xié)同作用對(duì)破壁率的影響。結(jié)果表明，在一定條件下，協(xié)同作用破壁率達(dá)到了89.31%，是反復(fù)凍融單獨(dú)作用的2.4倍，是超聲波單獨(dú)作用的1.5倍。

8結(jié)束語(yǔ)

在日益發(fā)達(dá)的社會(huì)，快速簡(jiǎn)便且營(yíng)養(yǎng)豐富的食品受到人們的青睞。凍干食品能夠最大限度的保持食品的營(yíng)養(yǎng)，如果能較好地結(jié)合上述預(yù)處理方法來降低凍干的成本以及進(jìn)一步改善食品的品質(zhì)，將有望大大擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。但不同食品因其自身成分的復(fù)雜和多樣，適用的預(yù)處理方法會(huì)有所不同。針對(duì)不同食品，開發(fā)研究不同預(yù)處理方法及其組合來優(yōu)化凍干過程，使匹配的預(yù)處理方法能顯著縮短干燥時(shí)間，且最大限度保持凍干產(chǎn)品品質(zhì)仍然是優(yōu)化凍干工藝的一個(gè)重要的研究方向。

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The Analysis of Pretreatment Methods Applied in the Freeze-dried Food

WU Yang-yang1，LI Min2，*，GUAN Zhi-qiang2，ZHANG Ke1
（1.College of Food Science and Technology，Guangdong Ocean University，Guangdong Provincial Key Laboratory of Aquatic Product Processing and Safety，Key Laboratory of Advanced Processing of Aquatic Products of Guangdong Higher Education Institution，Zhanjiang 524088，Guangdong，China；2.College of Engineer，Guangdong Ocean University，Zhanjiang 524088，Guangdong，China）

In terms of the quality of dried products，vacuum freeze drying is superior to other drying methods. But the application scope and scale of freeze-drying are limited because of its large energy consumption.Drying pretreatment can effectively improve the heat and mass transfer，reduce energy consumption.This article described the application status of pretreatment methods in the freeze-dried food.The principles of osmosis，microwave，ultrasound，vacuum cooling，high pulsed electric field，freeze-thaw pretreatment methods were analyzed comprehensively.A theoretical basis for the selection of pretreatment methods suited for different food materials and theoretical guidance to improve lyophilization process were proposed.

pretreatment；osmosis；microwave；ultrasound；vacuum cooling；high pulsed electric field；freeze-thaw

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.09.038

2014-06-18

廣東省科技廳資助項(xiàng)目（2013B020312007）；廣東海洋大學(xué)自然科學(xué)基金資助（1312450）

吳陽(yáng)陽(yáng)（1989—），女（漢），碩士生，研究方向：水產(chǎn)品加工及貯藏及工程領(lǐng)域。

*通信作者：李敏（1967—），女（漢），副教授，碩士，研究方向：食品冷凍冷藏及干燥貯藏相關(guān)領(lǐng)域的研究。