陳子民，莫江婷，陳廣生，郭小璇，朱賢文

（1.廣西電網(wǎng)有限責任公司南寧供電局，廣西 南寧 530029；2.廣西電網(wǎng)有限責任公司電力科學研究院，廣西 南寧 530023；3.南方電網(wǎng)數(shù)字電網(wǎng)科技（廣東）有限公司，廣東 廣州 510663）

我國物產(chǎn)豐富，各類水果產(chǎn)量穩(wěn)居世界前列，但水果產(chǎn)量豐收的同時也伴隨著部分水果不易貯存的難題。作為西部地區(qū)的農(nóng)業(yè)大省的廣西，其芒果、荔枝、龍眼、楊桃、百香果、番木瓜、柿子、沙田柚等水果在產(chǎn)量和種植面積上都穩(wěn)居全國前列，但熱帶及亞熱帶水果普遍具有鮮貯貨架期短、易發(fā)生冷害、帶菌率高等缺點。每年需對大量的應季水果進行加工。干制加工不僅能夠快速消耗季節(jié)性強的水果，同時能豐富水果本身的口感和風味，給消費者提供更多的選擇[1]。本文總結(jié)了現(xiàn)代水果干制工藝技術(shù)研究進展，并以作為農(nóng)業(yè)大省的廣西為例，通過對該省目前的水果干制工藝水平與國內(nèi)先進水果干制工藝進行比較，為我國未來水果干制工藝發(fā)展方向提供參考。

1 水果主要干制工藝及其現(xiàn)狀

1.1 傳統(tǒng)單一干燥方式

不同特性的水果適用于不同的干燥方式。荔枝、龍眼目前通常采用熱風干燥和冷凍干燥的方式進行加工處理[2]，而芒果則可以通過噴霧干燥方式加工成芒果粉[3]，也有研究人員對火龍果進行微波干燥處理，得到火龍果干[4]。不同的干燥方式有其特定的優(yōu)缺點，能耗比、工作效率、得到的產(chǎn)品風味和品質(zhì)也各不相同。

1.1.1 熱風干燥

熱風干燥（Hot-air drying，HAD）是水果干制行業(yè)中最傳統(tǒng)、最常用的一種干燥方式。但是，熱風干燥存在能量利用效率低、能耗高、干燥時間長和干燥不均勻等缺點，此外，由于水果長時間暴露在較高的干燥溫度下，導致水果品質(zhì)大幅下降、產(chǎn)品質(zhì)地和風味受損[5-6]。盡管如此，由于操作簡單、處理量高、適用范圍廣，熱風干燥仍然是目前水果加工工業(yè)中最常用的干燥手段。

Huang等[7]比較了熱風干燥前后荔枝果肉多糖的變化，發(fā)現(xiàn)熱風干燥可以改變荔枝多糖的結(jié)構(gòu)，同時提高其免疫活性，這也是荔枝干被用作中藥的原因之一。牛坡等[8]研究發(fā)現(xiàn)，在熱風干燥過程中，橘皮干燥至安全含水率所需要的時間短，水分有效擴散系數(shù)大，活化能低。由于熱風干燥成本低，技術(shù)成熟，因此它是目前應用較為廣泛的水果干燥技術(shù)。

1.1.2 熱泵干燥

熱泵干燥（Heat pump drying，HPD）也是目前應用較為廣泛的一種干燥方法。與熱風干燥相比，熱泵干燥不僅能更高效地利用能源，還能夠保持水果中部分熱敏成分的完整，提高產(chǎn)品品質(zhì)[9]。

熱泵干燥具有高效、節(jié)能和環(huán)保等優(yōu)點，目前廣泛應用于紡織、制藥和食品加工等行業(yè)[10]。Kohayakawa等[11]研究表明，在芒果的干制過程中，熱泵干燥的能效比較傳統(tǒng)鍋爐熱風干燥方式高。郭小璇等[12]也發(fā)現(xiàn)，采用熱泵干燥芒果，可以有效提高芒果的干燥效率，降低干燥成本。此外，溫靖等[13]研究發(fā)現(xiàn)，熱泵干燥得到的龍眼干其非酶褐變程度顯著低于熱風干燥。李昌寶等[14]將熱泵干燥用于番木瓜的干制處理，結(jié)果表明，在40～70 ℃的范圍內(nèi)，提高溫度可以大大節(jié)省干燥時間，提高干燥效率。黃燕芬等[15]對荔枝果肉干制工藝進行了優(yōu)化，結(jié)果表明，荔枝果肉在60 ℃烘干2 h 的條件下干燥速率最快，18～20 h 后果肉水分含量降至25%，此時的荔枝果肉風味、品質(zhì)和貯藏性最佳。

與其他干燥方式相比，熱泵干燥技術(shù)特點更符合我國國情，作為替代的工藝技術(shù)，可響應“雙碳”政策，穩(wěn)步推進小型鍋爐的淘汰，在節(jié)能減排方面充當著先鋒角色。

1.1.3 冷凍干燥

冷凍干燥（Freeze drying，F(xiàn)D）是使水果中的水分從液態(tài)凍結(jié)成固體，再直接升華為氣態(tài)的一種干燥方式，其可以很好地保留產(chǎn)品的營養(yǎng)物質(zhì)[16]。冷凍干燥過程中，如何調(diào)節(jié)冷凍速率和控制失水參數(shù)，并能同時滿足產(chǎn)品品質(zhì)和能耗需求是當前的研究熱點[17]。Yi 等[18]研究表明，經(jīng)冷凍預處理后的芒果片、火龍果片和木瓜片，其理化性質(zhì)、質(zhì)地、顏色、微觀結(jié)構(gòu)和復水特性等方面均顯著優(yōu)于熱風干燥，冷凍干燥也可以最大限度地保留3種水果的營養(yǎng)成分和品質(zhì)特性。黃思涵等[19]對真空冷凍干燥柚子皮的工藝進行了優(yōu)化，結(jié)果顯示，在加熱溫度50 ℃、真空度40 Pa、物料厚度5 mm的工藝條件下可以得到品質(zhì)較好的柚子皮干。幾種典型的水果凍干工藝參數(shù)詳見表1。

表1 典型水果凍干工藝參數(shù)Table 1 Freezing process parameters of typical fruit

相較于其他干燥方式，冷凍干燥是一種非常獨特的干制工藝，得到的產(chǎn)品也能夠很大程度地復原水果本身的口感。目前，市面上已有凍干水果干，比如凍干芒果片、火龍果片、荔枝干、龍眼粉、木瓜干等的售賣，但由于其工藝成本較高，并不適用于大批量水果的干制處理。

1.1.4 微波干燥

微波干燥（Microwave drying，MD）是相對新興的一種干燥方式，也是目前常用的果蔬干燥方式之一。微波干燥過程中，物料中的離子和水分子在電磁場的作用下運動加劇，導致表面溫度上升，水分蒸發(fā)[26]，該技術(shù)適用于多種水果的干制加工過程[27]。荔枝是微波干燥常用的水果之一。王宸之等[28]研究發(fā)現(xiàn)，微波干燥比熱風干燥更適用于龍眼的干燥加工，微波干燥的效率顯著高于熱風干燥，且微波干燥下的果肉褐變度及多酚氧化酶活性均低于熱風干燥。

然而，微波干燥仍有一定的局限性，加熱不均勻是目前微波干燥存在的主要問題。造成其加熱不均勻的原因主要有以下幾方面：①物料尺寸過大；于形狀不規(guī)則；③果肉成分不均勻。同時相比于冷凍干燥，微波干燥得到的產(chǎn)品復水性稍遜[29]，因此，盡管微波干燥優(yōu)點明顯，但是加熱不均勻的缺點致使微波干燥并不適用于多數(shù)水果的加工。

不同的干燥方式有其獨特的優(yōu)點，并且適用于不同水果的干制過程。然而，每一種干燥方式都存在短板和不足，如果能將兩種或多種干燥方式的優(yōu)點同時結(jié)合起來用于水果的干制，將會大大提高干制的品質(zhì)和效率。

1.2 新型聯(lián)合干燥技術(shù)

兩種或兩種以上的聯(lián)合干燥技術(shù)可充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，具有低能耗、低污染、高效率、高品質(zhì)等特點，更加符合工業(yè)化生產(chǎn)的要求，已成為近年來的研究重點。

1.2.1 熱風聯(lián)合干燥

熱風-微波聯(lián)合干燥是水果干制工藝中最常見的一種聯(lián)合干燥方式。微波干燥具有速度快、效率高的優(yōu)點，但是運行成本較高，熱風干燥則正好相反，因此，通過熱風-微波聯(lián)合干燥（HAD-MD）的方式可以充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢。Jia 等[30]研究發(fā)現(xiàn)，通過熱風-微波聯(lián)合干燥得到的柿子干片，其再水化能力、色澤和質(zhì)地都明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的熱風干燥，整體品質(zhì)接近凍干柿子片。同時，熱風-微波聯(lián)合干燥還大大節(jié)約了干燥時間和能耗。潘瑩瑛[31]通過對比芒果的不同干制方式發(fā)現(xiàn)，熱風干燥的單位耗電量為28.15 kW·h·kg-1，而微波熱風聯(lián)合干燥的單位耗電量僅為7.63 kW·h·kg-1。在水果干制技術(shù)研究中，熱風-微波聯(lián)合干燥是目前研究最多的聯(lián)合干燥方式，其充分結(jié)合了熱風干燥低成本和微波干燥高效率的優(yōu)點，并且得到的果干品質(zhì)也明顯提升。

然而，持續(xù)的微波可能會使產(chǎn)品表面溫度過高而導致水果的物理和化學結(jié)構(gòu)受損，影響果干的品質(zhì)。而熱風-紅外聯(lián)合干燥（HAD-ID）的出現(xiàn)可以解決這一問題。由于紅外線的能量可以直接被物料吸收，避免了因產(chǎn)品表面和內(nèi)部溫度不均勻而導致水果的物理結(jié)構(gòu)和化學成分受損[32]。紅外和熱風聯(lián)合不僅可以快速完成干制過程，同時可以保證果干的品質(zhì)。與微波干燥相比，紅外干燥的加入可以更大限度地降低果干中的水分含量，而對于高水分含量的水果，熱風-紅外聯(lián)合干燥的方式可以通過內(nèi)部蒸發(fā)和壓力驅(qū)動來提高表面水分，從而保留產(chǎn)品的口感和風味[33]。目前，已經(jīng)有許多學者將熱風-紅外聯(lián)合干燥方式用于龍眼加工[34]。Nuthong 等[35]研究表明，在紅外功率500 W、熱風溫度40 ℃、風速1.5 m/s的參數(shù)下，可以將龍眼中的水分含量快速降低至20%以下。

熱風-真空冷凍聯(lián)合干燥（HAD-FD）是將熱風干燥和冷凍干燥的優(yōu)點相結(jié)合的一種聯(lián)合干燥方式，其可以在縮短干制時間、降低成本的同時保證產(chǎn)品的品質(zhì)。如何控制干制過程的成本、更好地利用能源效率、節(jié)約干制時間、優(yōu)化干制工藝是目前的研究重點。有研究將熱風-真空冷凍干燥用于龍眼的加工，發(fā)現(xiàn)與單一的熱風干燥相比，通過熱風-真空冷凍聯(lián)合干燥得到的龍眼果干，其水分活度和皺縮率更低，復水比更高，同時含有更多的多糖和酚類物質(zhì)；此外，聯(lián)合干燥比傳統(tǒng)冷凍干燥時間縮短了12.16%，節(jié)約單位能耗25.4%[36]。然而，在另一篇報道中，熱風-真空冷凍聯(lián)合干燥雖然能很好地保持火龍果的口感，使酸度降低，但火龍果在干制過程中蛋白質(zhì)含量損失高達60%，這表明營養(yǎng)成分損失較大[37]?？梢?，雖然熱風-真空冷凍聯(lián)合干燥很好地結(jié)合了各自的特點，但是對于不同的水果，這種干制方式能否發(fā)揮其本身的優(yōu)勢仍需通過工藝優(yōu)化進一步明確。

1.2.2 其他聯(lián)合干燥方式

微波-真空聯(lián)合干燥（MD-VD）是在物料微波干燥的過程中為其提供真空環(huán)境的一種干燥技術(shù)。通過微波和真空聯(lián)合干燥的方式可以有效降低干制過程中的溫度，在保證效率的同時最大程度地保留產(chǎn)品本身的口感和其中的營養(yǎng)物質(zhì)[38]。微波-真空干燥適用于很多熱敏性的水果，例如芒果[39]、荔枝[40]、火龍果[41]和番木瓜[42]等。微波-真空干燥方式從上個世紀末才開始被廣泛研究，是一種相對新興的干燥方式，而其用于水果干制的研究也僅有十多年。這一干制方式主要包括兩個階段：初始干制階段和第2干制階段。與傳統(tǒng)的干燥方式不同，微波-真空干燥在初始階段升溫速度極快，可以在短時間內(nèi)將溫度升高至60 ℃，然后減壓進入真空階段繼續(xù)以60 ℃干制，直到干制完成[43]。采用微波-真空干燥可以得到品質(zhì)與冷凍干燥接近的干制產(chǎn)品，并且有研究顯示，相較于后者可以縮短約40%的干制時間[39]。

冷凍-微波真空干燥（FD-MVD）將3種干制方式結(jié)合，這種方式不僅能夠得到高品質(zhì)的果干產(chǎn)品，還能發(fā)揮微波真空效率高、干制速度快和能耗低的優(yōu)點[44]。Li等[45]通過冷凍-微波真空干燥的方式對柚子進行干制，發(fā)現(xiàn)與冷凍干燥相比，聯(lián)合干燥可以顯著縮短干燥時間，并有效保留產(chǎn)品的營養(yǎng)物質(zhì)。

為了克服熱泵干燥在干制過程中當含水率降低到一定程度時干燥速率減慢等缺點，出現(xiàn)了新型的熱泵-微波聯(lián)合干燥方式。關(guān)志強等[46]通過熱泵-微波聯(lián)合干燥探究了荔枝的最佳工藝，發(fā)現(xiàn)熱泵在50 ℃、微波時間2.5 min 下可以得到品質(zhì)較高的荔枝果干，并且與熱泵干燥相比，干制時間顯著縮短，同時降低了能耗。

有學者嘗試將真空滲透脫水聯(lián)合熱泵干燥方式用于芒果的干制加工，結(jié)果表明，芒果片經(jīng)0.04 MPa真空處理20 min后，在熱泵干燥濕度55 ℃，每干燥2 h間歇4 h 的工藝條件下，得到的芒果干亮度高，色澤好，總酸含量低，β-胡蘿卜素能得到較好地保留[47]。

1.3 輔助干制加工技術(shù)

傳統(tǒng)的干制加工技術(shù)在經(jīng)歷多年的不斷發(fā)展和進步后，目前已經(jīng)發(fā)展出大量成熟的干燥工藝。不同干制工藝或多或少存在一定的缺陷或弊端，因此，需要通過一些輔助的加工技術(shù)來更好地滿足干制需求。

1.3.1 超聲波輔助干制

超聲波輔助干制技術(shù)是常見的輔助水果加工的技術(shù)之一，該技術(shù)通過分子表面的相互作用力，使物料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，形成微孔道和細小裂縫，從而使內(nèi)部的水分更容易向表面轉(zhuǎn)移，這一過程稱為海綿效應[48]。超聲預處理輔助干制適合用于非熱處理的干制技術(shù)，由于非熱干制加工往往具有能耗高、干制效率低的缺點，因此超聲輔助干制可以有效彌補這一不足。Méndez-Calderón 等[49]使用超聲輔助對流干燥技術(shù)對芒果進行了加工，采用響應面法以果干品質(zhì)和干制速率兩項參數(shù)為評價指標對干制工藝進行優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)中等超聲功率（70～80 W）和較低的對流溫度（55～60 ℃）可以在保證芒果干品質(zhì)的同時，將干制時間縮短23%。Da Silva Júnior 等[50]探究了超聲輔助真空干燥對木瓜干制的影響，結(jié)果表明，與常規(guī)真空干燥相比，超聲輔助真空干燥對木瓜的干燥過程有積極的影響，不僅可以大大縮短干制時間，同時還能保持木瓜原有的形態(tài)和色澤，制成的木瓜干質(zhì)地和口感更佳。

1.3.2 脈沖電場

脈沖電場（Pulsed electric field，PEF）是一種新興的輔助干制加工技術(shù)，可以替代傳統(tǒng)的熱處理手段來滅活病原微生物以及相關(guān)酶，在干制前使用PEF對水果進行預處理可以有效提高其表面的水分擴散系數(shù)，并對干制效果起到改良作用[51]。作為一種起步較晚的新興加工技術(shù)，目前已有眾多學者將其應用于水果干制加工研究中。Lammerskitten 等[52]將PEF 技術(shù)用于芒果干制的預處理，在使用參數(shù)30 kV、40μs的單極指數(shù)衰減脈沖處理芒果整果后，再分別對芒果進行真空干燥和對流干燥。結(jié)果表明，PEF預處理可以使真空干燥和對流干燥后樣品的再水合能力分別降低21%和16%，同時，經(jīng)過PEF 預處理后干燥的芒果干中酚類物質(zhì)的保留率可達到70%，而未使用PEF 處理的對照組酚類物質(zhì)保留率僅為30%。另一篇文獻中，PEF對酚類物質(zhì)的保留效果進一步得到了驗證，在3 kV/cm的工藝參數(shù)下，PEF預處理可以將柚子皮中的酚類物質(zhì)含量提升30%以上[53]。目前，PEF預處理輔助干制技術(shù)在國內(nèi)應用十分有限，僅有的幾篇關(guān)于PEF的文獻均來自國外的實驗室。因此，盡管從幾篇報道均能看到PEF技術(shù)的優(yōu)勢與潛力（主要集中于對干制效率的提升和對營養(yǎng)成分的保留），但對于這一工藝技術(shù)的能耗比、設(shè)備穩(wěn)定性以及適用范圍等問題還是較為模糊。該技術(shù)是否適用于特殊水果的干制加工，同時為產(chǎn)業(yè)帶來實質(zhì)性的幫助，仍然需要大量的研究來證明。

1.3.3 冷等離子體

冷等離子體是一種新興的非熱處理技術(shù)，研究發(fā)現(xiàn)，冷等離子可增強植物細胞的生物合成，從而增加營養(yǎng)物質(zhì)成分[54]。因此，這項技術(shù)在近幾年被用于果蔬干制的預處理。Li 等[55]使用冷等離子體處理鮮切火龍果，發(fā)現(xiàn)這種方式可以很好地保存火龍果中的酚類物質(zhì)。

1.4 干燥技術(shù)特點總結(jié)

為了更好地體現(xiàn)各種干制工藝之間的差異，將各干制工藝的優(yōu)缺點、應用現(xiàn)狀以及研究進展進行總結(jié)，詳見表2。

表2 不同干制方式的優(yōu)缺點、應用現(xiàn)狀及其研究進展Table 2 The characteristic,application status and research development of each drying technologies

2 干制工藝對水果品質(zhì)的影響

2.1 產(chǎn)品品質(zhì)

食品的顏色、風味、質(zhì)地等共同決定了產(chǎn)品的品質(zhì)，而品質(zhì)的好壞直接決定了干制食品在市場的競爭力。顏色和外觀是評價水果品質(zhì)的重要因素，其直觀地反映了水果的新鮮程度和腐敗狀態(tài)。水果的顏色在干制過程中受多種因素，比如色素的降解、美拉德反應、抗壞血酸的氧化和酶促褐變等的影響[56]。除此之外，水果的種類、酸堿度、干制的溫度及持續(xù)時間等也會對最終產(chǎn)品的顏色產(chǎn)生較大的影響[57]。通常使用色差計來測定果干的L*、a*和b*值，這3項參數(shù)常用來評判產(chǎn)品在干制過程中的顏色變化。Cárcel 等[58]研究表明，相較于高溫對流干燥，低溫干制方式可以顯著降低柿子變暗的速度。黃曉蕓[59]通過試驗得出，不同干制方式對龍眼果肉褐變度的影響由大至小排序為：紅外干燥＞真空干燥＞熱風干燥＞冷凍干燥。隨著干制溫度的升高（45～65 ℃），得到的柿子干L*值從67.8 上升到70.3[60]。這些結(jié)果都說明，溫度是引起水果發(fā)生褐變的主要因素，高溫的干制方式會加速果肉的褐變。因此，有學者開始通過一些人為干預的方式來減緩于水果顏色在干制過程中的改變。有報道證明，低溫、真空、滲透處理和二氧化硫填充等手段可以有效地防止水果的顏色發(fā)生改變[59，61]。通過滲透預處理干燥后得到的木瓜干制產(chǎn)品，其顏色與新鮮木瓜非常接近，這是由于蔗糖溶液和水果果肉之間的滲透壓存在差異，從而導致在木瓜表面生成了一層糖層，糖層有效地避免了木瓜在干燥過程中發(fā)生褐變[62]。對于藍莓來說，二氧化硫填充的預處理手段可以將藍莓的干燥時間由17 d縮短到12 h，同時經(jīng)過預處理后的藍莓果干賣相更佳[63]。

對產(chǎn)品品質(zhì)的評價指標還包括其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、紋理和機械特性，對于傳統(tǒng)的熱干燥技術(shù)（熱風、熱泵和微波等）來說，盡管果干能達到較低的水分含量，但是加熱的方式會破壞水果的物理結(jié)構(gòu)，導致塌陷和收縮。目前常見的干制方式中，冷凍干燥是公認的最好的水果干制方式，其得到的果干風味、外觀、質(zhì)地明顯優(yōu)于其他干制方式，同時復水率更高、產(chǎn)品口感更脆[64]。

影響果干質(zhì)地的因素主要包括孔隙率、水分擴散率及水分活度。在水果干制過程中，由于水分蒸發(fā)速度加快，導致產(chǎn)品內(nèi)部產(chǎn)生蒸汽壓，從而形成多孔結(jié)構(gòu)。孔隙率直接決定了果干的口感和松脆度，孔隙率越高表明其含水量越低，則口感越佳。Apinyavisit 等[65]通過掃描電鏡（SEM）表征了3種干制方式對龍眼果肉微觀結(jié)構(gòu)的影響，結(jié)果表明，熱風干燥得到的龍眼果干孔隙率較低，而微波-熱風和微波-真空聯(lián)合干燥可以使產(chǎn)品中形成更多的孔隙，其中微波-真空聯(lián)合干燥得到的龍眼果干孔隙率最高，同時孔徑最大。水分擴散率是評價果干品質(zhì)的重要指標，可以反映水果在干制過程中的收縮率和塌陷程度，通常荔枝的水分擴散率在1.322×10-13～9.629×10-10m/s，荔枝果肉的水分擴散率隨溫度的升高而增加。

水果干制前，選擇適當?shù)姆椒▽ζ溥M行預處理可以有效地改善產(chǎn)品的品質(zhì)。Nyangena 等[66]研究表明，在芒果干制前選擇檸檬汁和檸檬酸進行預處理，太陽能干燥后的芒果水分含量、水分活度和顏色都得到顯著的改善。Dereje 等[67]研究發(fā)現(xiàn)，檸檬汁和熱燙預處理對于芒果干制有改善作用，并且能夠提高VC含量。典型水果干燥前適宜預處理方式歸納總結(jié)見表3。

表3 水果的預處理方式和干制方式Table 3 The pretreated and dried manners of fruits

2.2 營養(yǎng)成分

大量研究表明，水果在干制前后營養(yǎng)組成和比例會發(fā)生較大改變，同時對于不同水果、不同的干制方式和工藝參數(shù)處理后，營養(yǎng)成分含量千差萬別[73]。

郭亞娟[74]比較了真空冷凍（FVD）、真空微波（MVD）、熱泵（HPD）和熱風干制（HAD）4種方式對荔枝果肉營養(yǎng)成分的影響，研究表明，總糖減少量排序為：真空微波（10.27%）＞熱泵（9.55%）＞熱風（9.46%）＞真空冷凍（3.18%）。

Duan等[75]分別在65～70 ℃、60～65 ℃、55～60 ℃的微波條件下對荔枝進行干燥，得到荔枝干的VC含量分別為14.45、15.38、16.81 mg/100 g，且含量隨著溫度的降低而升高。說明溫度對果肉中營養(yǎng)成分的影響較大，而相對低溫的干制過程可能有助于改善營養(yǎng)成分的流失。目前，大部分的水果都通過熱風干制的方式進行加工，然而長時間的高溫會導致果肉氧化速度加劇，破壞果肉中的熱敏成分，導致干制品中營養(yǎng)成分損失嚴重。相反，盡管低溫干制（如冷凍干燥等）成本較高，但是低溫環(huán)境不僅有利于果干中營養(yǎng)成分（如酚類物質(zhì)）的保留，還能降低水果中酶促褐變的反應速度[76-77]。事實上，在熱加工過程中，隨著溫度的升高，水果中的色素和花青素會發(fā)生化學反應，使水果的顏色變得更加明亮鮮艷，水果中的果膠和纖維素也會發(fā)生變化，使水果變得更加軟嫩，同時水果中的淀粉和蛋白質(zhì)等物質(zhì)會發(fā)生變化，使水果變得更加甜軟，因此，水果的顏色、質(zhì)地、風味和口感隨溫度的升高而提升，較高溫度下干燥的果干總體可接受度更高[64]。因此，如何對溫度這一參數(shù)在產(chǎn)品品質(zhì)與營養(yǎng)成分之間進行權(quán)衡，從而得到最優(yōu)加工工藝仍需要進一步探究。

楊曉紅等[78]研究表明，60 ℃熱風烘干會導致番木瓜中的醛類、酮類和脂類物質(zhì)含量降低。Yao 等[79]發(fā)現(xiàn)，60 ℃的熱風干燥導致芒果片酚酸類、VC 和總糖含量降低。這可能是由于長時間高溫對果肉中的營養(yǎng)物質(zhì)造成了持續(xù)破壞，因此，對于熱干制的方式，可以通過縮短加熱時間來盡可能減少高溫對果肉中營養(yǎng)成分的破壞。Cao 等[80]研究表明，相對于熱風干燥，到達同一水分含量時，熱風-超聲聯(lián)合干燥能更好地保持荔枝中的VC 和總酚含量。此外，通過熱風-超聲聯(lián)合對柿子進行干制加工后，還原糖、抗壞血酸、總多酚和β-胡蘿卜素含量幾乎維持不變[24]。這些結(jié)果表明，聯(lián)合干燥不僅可以提升干制產(chǎn)品的品質(zhì)，同時還能有效地減少營養(yǎng)成分在干制過程中的損失。

2.3 生物學活性

大量的研究表明，干制會造成水果中營養(yǎng)物質(zhì)的含量或結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，從而導致果干在生物學活性上的差異。Gan等[81]研究表明，通過熱風干燥得到的龍眼干多糖結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化，新鮮龍眼中的多糖主要由葡萄糖和甘露糖組成，而干制后的龍眼多糖包括葡萄糖、甘露糖、半乳糖和鼠李糖，同時平均分子量也降低了30%。此外，相較于新鮮龍眼，龍眼干多糖顯著增加了淋巴細胞和巨噬細胞的免疫活性。另一篇研究也表明，與新鮮龍眼相比，熱風干燥得到的龍眼干多糖具有更高的免疫調(diào)節(jié)活性和抗炎活性[82]。熱干制過程會導致水果中的多糖結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，糖主鏈發(fā)生斷裂或降解，同時，在外源性β-半乳糖苷酶的作用下，多糖的末端殘基在加工過程中被水解釋放，而后這些糖殘基可以通過酯化作用再次與主鏈連接[83-84]。在高溫干燥過程中，由于β-（1→3）糖苷鍵比β-（1→4）糖苷鍵更穩(wěn)定且更容易形成，因此導致了果干中單糖組成的改變及分子鏈的易位[84]。此外，熱風干燥得到的荔枝干多糖免疫活性也顯著增強[7]。多糖作為一種具有多種生物學活性的大分子物質(zhì)，其結(jié)構(gòu)特異性強，每種天然來源的多糖都具有特定的結(jié)構(gòu)，這也導致了其不同的生物活性，如免疫調(diào)節(jié)[85]、抗炎[86]、抗氧化[87]、降血糖[88]等活性已經(jīng)被廣泛報道。因此，在水果干制過程中，如何通過特定的干制工藝和參數(shù)得到某一種獨特結(jié)構(gòu)的多糖將是未來研究的方向之一。

在水果干制過程中，加熱會直接造成水果多糖物質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變，而這個過程影響了酚類物質(zhì)活性。之前的研究已表明，酚類物質(zhì)含量與多種生物學活性密切相關(guān)，而其含量的減少直接影響干制水果的抗氧化能力。熱泵干燥后的荔枝果肉中游離酚、結(jié)合酚和總酚含量顯著降低，導致其抗氧化活性下降[89]。鄧彩玲[90]研究表明，熱泵干燥導致龍眼果肉中的游離酚及總酚含量下降，同時DPPH自由基清除能力顯著降低。說明熱干制過程對水果中的酚類物質(zhì)含量和生物活性具有較大的影響，而不同干燥方式可能會有不同的影響。Karaman 等[91]比較了冷凍干燥、烘箱干燥和真空烘箱干燥對柿子生物學活性的影響，結(jié)果表明，相比于另外兩種干燥方式，通過冷凍干燥得到的柿子酚類物質(zhì)減少程度最低，而且具有更好的抗氧化活性和抗糖尿病活性。這可能是低溫環(huán)境維持了酚類物質(zhì)的含量，并使其具有更好的生物學活性。然而另一項研究中則得到了相反的結(jié)論，曾廣琳等[92]發(fā)現(xiàn)熱風干燥后的番木瓜的總酚含量（6.11 mg/g）高于微波干燥（4.36 mg/g）和冷凍干燥（4.32 mg/g），因此，對于DPPH 自由基清除能力表現(xiàn)為：熱風干燥＞微波干燥＞冷凍干燥。

綜合來看，不同干燥方式對不同水果活性物質(zhì)的影響和作用方式不同，故針對特定的水果需要選擇不同的干制方式。

3 現(xiàn)代水果干制工藝技術(shù)應用分析

囿于企業(yè)規(guī)模與設(shè)備投入，當前果脯加工企業(yè)大多為中小微企業(yè)，為了節(jié)約成本，大多數(shù)選擇采用化石能源供熱的傳統(tǒng)熱風干燥技術(shù)。以農(nóng)業(yè)大省廣西為例，經(jīng)過筆者實地調(diào)研，在2021 年，廣西的芒果干與木瓜干總產(chǎn)量均超過25 000 t，相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)超過40家，80%企業(yè)都是采用此干燥工藝技術(shù)，其中采用燃煤或柴鍋爐干燥作為熱源的熱風干燥企業(yè)占比為75%，使用電能（熱泵）+燃煤或柴鍋爐組合熱源熱風干燥的企業(yè)占比20%，使用天然氣鍋爐干燥作為熱源的熱風干燥的企業(yè)占比5%，如圖1所示。

圖1 廣西芒果干與木瓜干干燥工藝技術(shù)運用占比圖Fig.1 Guangxi dried mango and dried papaya drying process technology utilization ratio chart

徐玉娟等[93]研究表明，相比于傳統(tǒng)的熱風干燥，熱泵干燥不僅可以有效保留水果的營養(yǎng)成分，提高果脯品質(zhì)，產(chǎn)品風味遠超傳統(tǒng)熱風干燥生產(chǎn)的果干制品。張福錚[94]研究發(fā)現(xiàn)，在同一供熱條件下，將2 臺20 t/h的鍋爐供熱采用熱泵供熱代替，電價按市場價0.6元/（kW·h）計算，則供熱成本可以節(jié)約680萬元左右，節(jié)約標準煤5 272 t，溫室氣體CO2減排1.546 9萬t，SO2減排465.47 t，氮氧化物減排232.73 t。由此可見，從經(jīng)濟效益和環(huán)境效益來看，熱泵干燥技術(shù)遠優(yōu)于傳統(tǒng)化石能源為熱源的熱風干燥技術(shù)。

因此，隨著果脯果干加工的產(chǎn)業(yè)升級，小型果脯廠家必將以熱泵或熱泵聯(lián)合干燥技術(shù)替代傳統(tǒng)化石能源為熱源的熱風干燥技術(shù)，全面推進果脯果干干制電氣化進程，這也是未來國家干燥行業(yè)發(fā)展的趨勢。

4 展望

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和消費水平的不斷提升，高品質(zhì)果干產(chǎn)品的市場需求逐漸增大。然而，當前的水果干制行業(yè)存在技術(shù)落后、設(shè)備老化、果干品質(zhì)低和能源利用效率低等問題。在不斷改進現(xiàn)有傳統(tǒng)干制技術(shù)的同時，還需進一步加大創(chuàng)新力度，研發(fā)新技術(shù)和新裝備，敢于嘗試應用新興加工技術(shù)，注重多種干制技術(shù)聯(lián)合應用，在快速有效地處理大量應季水果和降低能源消耗的同時，提升干制產(chǎn)品的品質(zhì)。果脯果干干制作為水果加工業(yè)中的高能耗環(huán)節(jié)，在實現(xiàn)節(jié)能減排以及國家“30·60”雙碳目標上任務(wù)艱巨，通過先進干制工藝技術(shù)及設(shè)備的推廣應用，推動實現(xiàn)我國果脯加工產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。