陳春蓮，徐小烽，彭秀分，李文峰

（長江師范學院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與生物工程學院，重慶 408100）

為了滿足延長食品的貨架期、便于貯藏和運輸及加工工藝的需要[1]，人們采用干燥的方法對食品進行加工工藝的處理。干燥是指利用熱量使?jié)裎锪现兴值绕ィ瑥亩@得固體產(chǎn)品的操作[2]。常見的干燥方法有常壓干燥、真空干燥、噴霧干燥、微波干燥等。

微波干燥是一種近年被廣泛應用的干燥方式，在干燥過程中，微波能直接作用于介質(zhì)分子轉(zhuǎn)換成熱能。因微波具有極強的穿透性，被干燥的物體可以內(nèi)外同時加熱，所以當利用微波加熱時，不會出現(xiàn)外熟里生的情況。且由于微波穿透性極強，不論被加熱物體是什么樣的形狀，被加熱物體內(nèi)外溫度幾乎一致，加熱均勻，從而大大提高了干燥質(zhì)量和脫水效果[3]。因此，微波干燥廣泛應用于果蔬的干制中。

1 微波干燥原理

微波干燥利用高頻電磁波為加熱源，以此降低物料中的含水量[4]。食品通過吸收微波使內(nèi)部直接升溫，有利于內(nèi)部水分的擴散，使干燥速度大大加快，是一項值得深入研究的技術(shù)[5]。當介電質(zhì)置于交變電磁場中，帶有不對稱電荷的分子受到交變電磁場影響，產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，由于物質(zhì)內(nèi)部原有的分子無規(guī)律熱運動和相鄰分子之間作用，分子的轉(zhuǎn)動受到干擾和限制，產(chǎn)生“摩擦效應”，結(jié)果一部分能量轉(zhuǎn)化為分子運動能，以熱的形式表現(xiàn)出來[6]。

微波干燥機制模型見圖1。

圖1 微波干燥機制模型

微波干燥過程中，溫度梯度方向、熱量傳導方向與水蒸氣遷移方向一致，可加快水分蒸發(fā)速度，有利于內(nèi)部蒸汽的產(chǎn)生和積累，使內(nèi)部水分迅速升溫汽化、增壓，產(chǎn)生瞬間強大的徑向推動力，推動內(nèi)部蒸汽直接排出體外，與壓力差同向的溫度差強化了蒸汽的直接排出，產(chǎn)生蒸汽的“泵送效應”，該效應引起內(nèi)部水分的迅速蒸發(fā)，當內(nèi)部蒸汽壓力達到或超過細胞的結(jié)構(gòu)張力時，會使細胞膨脹，形成疏松均勻的微孔結(jié)構(gòu)，達到膨化的目的[7-11]。

2 微波干燥特性

物料的損耗因數(shù)差異使微波具有選擇性加熱特性，即不同的物質(zhì)在同樣的磁場中加熱時，所能吸收的熱量不同。干燥物料的含水量對微波加熱的效果影響很大，因為水的介電常數(shù)大。水分含量相對較低的食品熱容小，更容易均勻加熱[12]。在含水量相同的情況下，作用頻率越高，作用功率越大，所用時間越短，對色澤的保持度越好。

微波干燥的特性見表1。

表1 微波干燥的特性

3 微波干燥對果蔬的影響

新鮮果蔬脫水后，其水分含量低于6%，不僅使干燥脫水后的產(chǎn)品容易貯藏[22-23]；而且還具有一定的殺菌作用。目前對于果蔬干制品的加工，主要是加工為果蔬粉，其廣泛應用于面食、固體飲料、乳制品、方便面等的加工中。果蔬粉的加工大多利用噴霧干燥，微波干燥制果蔬粉目前未見報道，從這一方面看，在一定程度體現(xiàn)了微波干燥的局限性?？仔佬赖热薣24]以南瓜、梨、胡蘿卜為原材料，通過正交試驗得出再造型復合果蔬脆片的最佳配方后，以微波干燥技術(shù)進行干燥，發(fā)現(xiàn)中低火40 s時干燥膨化效果最好，在此條件下，脆片酥脆性較好，但有輕微焦心現(xiàn)象，沒有采用遠紅外干燥得到的產(chǎn)品品質(zhì)好。（微波條件為微波時間12 min，堆積厚度5 mm，微波功率300 W[25]）

3.1 對食品質(zhì)構(gòu)的影響

微波干燥能較好地保持果蔬的外觀、微結(jié)構(gòu)及營養(yǎng)成分[26-30]；微波干燥后的果蔬具有多孔性，其容積密度比用傳統(tǒng)干燥得到的小[31]。顧思忠等人[32]在研究胡蘿卜在微波條件下的熱物理性質(zhì)中發(fā)現(xiàn)，在整個試驗過程中微水分的減少使得其密度產(chǎn)生較小的波動，導熱系數(shù)隨含水量先增大后減小。微波干燥過程中，物料內(nèi)部因存在水分梯度而產(chǎn)生應力，當應力超過物料本身的彈性極限時，物料就會產(chǎn)生應變，從而表現(xiàn)膨脹、收縮、破裂等現(xiàn)象，對物料的品質(zhì)產(chǎn)生嚴重影響[33]。在果蔬多孔介質(zhì)干燥傳熱傳質(zhì)過程的孔道網(wǎng)絡模擬及試驗中，徐英英等人[34]以蘋果為例，發(fā)現(xiàn)孔道網(wǎng)絡傳熱傳質(zhì)模型可以較好地模擬果蔬多孔介質(zhì)干燥過程。果蔬多孔介質(zhì)物理結(jié)構(gòu)參數(shù)對干燥過程的影響顯著，孔隙率越大，果蔬干燥所需時間越長；配位數(shù)越小，則對應的干燥時間越短。許多學者采用數(shù)值模擬方法對微波加熱食品的機理進行研究，目前微波干燥過程中物料的應力應變現(xiàn)象的試驗研究已取得一定進展[35-36]，對胡蘿卜、苦瓜、蓮藕片、枸杞微波干燥特性和動力學模型已有報道[37-39]。

3.2 對色澤的影響

微波干燥主要通過時間的積累對色澤產(chǎn)生影響。負壓環(huán)境和護色處理都能改善果蔬的氧化褐變，但微波干燥產(chǎn)品在色澤參數(shù)上的穩(wěn)定性有待提高[40]。草莓的褐變度隨著作用時間而增加，這說明干燥時間越長，對色澤的影響程度越大[15]。林羨等人[41]研究干燥方式對辣木葉營養(yǎng)活性成分、抗氧化活性及色澤的影響，發(fā)現(xiàn)真空微波處理組的葉綠素含量則偏低，其原因可能是真空微波干燥過程中，干燥腔體溫度分布的不均勻性導致了局部樣品受熱過多，從而導致葉綠素含量的損失增加。

李帆[42]在研究棗渣干燥方式對紅棗色素活性成分含量及抗氧化活性的影響時，選用自然、不同溫度的熱風、微波和真空冷凍干燥方式處理棗渣，測定紅棗色素活性成分。真空冷凍干燥提取的紅棗色素活性成分損失最少，微波次之，熱風干燥相對較差。說明了微波干燥相較于熱風干燥對色澤有一定的保護作用。

3.3 對風味物質(zhì)的影響

唐小閑等人[43]在研究馬蹄濕淀粉微波干燥的試驗研究中發(fā)現(xiàn)，在不同微波功率條件下，隨著干燥時間的延長，淀粉酸度隨之增加。酸度增加可能的原因是，微波干燥加熱方式從內(nèi)向外加熱，加快淀粉水解產(chǎn)生脂肪酸，使得馬蹄淀粉酸度升高。微波功率越小，酸度越低，淀粉品質(zhì)較好。陳艷彬[44]的研究表明，與熱風干燥、自然干燥相比，微波干燥對冬瓜總酸度的保存率最好。鄧紅等人[45]在研究不同干燥方法對蘋果片品質(zhì)的影響得出相同結(jié)論。

果蔬芳香物質(zhì)在酶的直接或間接催化下進行的生物合成[46]中，酯類化合物是水果的主要特征香氣成分，受干燥的影響很大[47]。微波干燥會導致果蔬中醇類減少，這是由于微波干燥使乙醇脫氫酶失去活性所致。如薺菜經(jīng)微波干燥后，葉醇、反式-2-己烯-1-醇、2,6-二甲基環(huán)己醇等特征醇類化合物含量損失嚴重[48]。微波干燥由于干燥溫度較高,易發(fā)生美拉德反應、Strecker降解和脂質(zhì)氧化[49-50]。由于醛類化合物的形成源自不飽和脂肪酸的自動氧化[51]，因此醛類化合物較高，經(jīng)微波干燥的慈姑揮發(fā)性風味化合物也發(fā)生了變化[47]。黃瀟等人[52]在研究不同干燥方式對茶樹花品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，凍干的茶樹花花香最高、最典型；其次是微波干燥，甜香高長；最后是烘，甜香高。

3.4 對揮發(fā)性物質(zhì)的影響

微波干燥過程中氨基酸雖然會與糖類發(fā)生美拉德反應而消耗，但是由于蛋白質(zhì)水解過程占主導，所以游離氨基酸總量總體呈增加趨勢，但達到一定高功率時溫度比較高，酶活性降低，從而影響蛋白質(zhì)水解，導致高功率下氨基酸消耗占主導，蛋白質(zhì)水解占次要地位[53-54]。黃姬俊[55]研究表明，微波功率升高，游離氨基酸總量先增加后降低，果蔬的干燥溫度升高，一定范圍的高溫使更多的蛋白質(zhì)經(jīng)酶的作用生成氨基酸，從而使氨基酸總量增加[56]。

3.5 對維C的影響

維C有保護細胞膜、清除胞內(nèi)自由基等作用[57]，使機體避免多種疾病的發(fā)生，提高機體免疫力。果蔬干燥過程中維C含量減少的主要原因是加熱。微波時間越長、溫度越高，干制品的維C含量越低。在微波輔助泡沫干燥過程中，鄭宏[58]發(fā)現(xiàn)維C發(fā)生了部分降解，導致在干燥制品中，維C的含量有所下降。唐輝等人[59]以木瓜果漿為原材料，對維C降解過程進行分析和模型設計，得出木瓜果漿微波輔助泡沫干燥過程中維C含量的數(shù)學模型關(guān)系。

馬鈴薯在聯(lián)合熱風和微波干燥技術(shù)條件下干燥，在恒定條件下，輻照時間加長，其維C含量降低，在Horuz E等人[60]對酸櫻桃進行微波-對流干燥的研究中，干制品維C隨著微波功率的增大而增加，溫度只有在一定的高功率下才會對維C含量產(chǎn)生顯著的影響。影響杏鮑菇的干燥時間主要因素為微波強度＞初始含水量＞切片厚度[61]，張琦等人[62]研究得出類似的結(jié)論，因此在一定的微波強度下，適當縮減作用時間，能有效保持一定的維C含量。但維C在干燥過程中的降解機理還需要進一步深入研究。

4 結(jié)論

與國外技術(shù)相比，雖然我國的微波技術(shù)起步較晚，但也取得了不少成果[63]。首先，微波干燥技術(shù)在果蔬方面已經(jīng)有了廣泛的應用。其次，雖然其他干燥方式聯(lián)合技術(shù)已經(jīng)成熟，但微波干燥依舊有不可替代的地位，主要表現(xiàn)在它能夠針對不同的物料特性，從而設置不同的物料參數(shù)。但微波技術(shù)仍有其本身的不足，比如就其應用方面來說，現(xiàn)今所能夠應用的領(lǐng)域較為狹窄，應該進一步進行深入具體的研究，從而生產(chǎn)出適用于其他各方面的產(chǎn)品，使之得到廣泛的應用。