竹笋干燥技术及其对竹笋品质的影响

蒋小雅，郑炯,2*

1(西南大学 食品科学学院，重庆，400715)　2(重庆市特色食品工程技术研究中心，重庆，400715)



竹笋干燥技术及其对竹笋品质的影响

蒋小雅1，郑炯1,2*

1(西南大学 食品科学学院，重庆，400715)2(重庆市特色食品工程技术研究中心，重庆，400715)

摘要竹笋营养丰富，是一种传统的绿色森林蔬菜。干燥是竹笋的主要加工方式之一，文中综述了热风干燥、真空冷冻干燥、微波干燥等技术在竹笋干燥中的应用，以及不同干燥技术对竹笋颜色、质构、营养成分和复水性等品质的影响，指出了目前研究中存在的问题，并对竹笋干燥技术的发展前景进行了展望。

关键词竹笋；干燥技术；品质

竹笋又称竹萌、竹芽、竹胎，为禾本科(Poaceae)竹亚科(Bambusoideae)中多种植物的嫩芽的总称，是由竹的地下茎(竹鞭)上的芽萌发而成[1]。竹笋的可食用部分约占鲜重的27%，并且因为其低脂、高膳食纤维、富含多种维生素等营养成分使之成为消费者喜爱的食物[2-4]。但是，竹笋采收期短、耐藏性差，采收后不久便易失水老化[5]。全国每年生产的竹笋仅40%用于鲜食鲜销，其余60%均用于加工。竹笋加工方法繁多，主要有水煮、干制、罐制、发酵等[6]。干燥脱水是果蔬加工中比较常见的一种方式。目前用于果蔬脱水干制的方法主要有热风干燥、真空冷冻干燥、微波干燥等[7]。

1竹笋干燥技术

1.1热风干燥

竹笋的热风干燥是采用流动的热风对物料进行加热和干燥，一般是在带有传动带的干燥机或烘干箱中进行[8]。MADAMBA[9]的研究发现，在热风干燥过程中竹笋片的皱缩是以其纤维为导向的，并且与其他果蔬的各向同性收缩不同。王瑜等[10]研究发现，在不同温度干燥下，温度越高，竹笋的水分含量下降越快。郑炯等[11]研究了热风薄层干燥对竹笋品质的影响，结果显示，干燥温度80 ℃、风速2.0 m/s、笋片厚度1.0 cm为最佳工艺。

热风干燥技术因为成本低廉，操作方便，是目前被广泛使用的干燥工艺。但是由于其干燥时间长，产品褐变严重，大大影响了产品的销售。在热风干燥过程中，其时间与温度对干制品的品质影响尤为巨大，因此对这两者的控制显得至关重要。

1.2真空冷冻干燥

真空冷冻干燥(vacuum freeze drying)，也称冷冻干燥(freeze drying)，是指将物料冻结到共晶点温度以下，在真空状态下通过升华除去物料中水分的干燥方法[12]。徐艳阳等[13]研究发现，在真空冷冻干燥过程中采用变温干燥，即前期温度95℃，前期时间6 h，后期温度60 ℃，后期时间7 h，真空度保持在80～133.3 Pa为最佳工艺，此时冻干笋片的氨基酸保存率为93.83 %；并且干燥时间在4～12 h之间为真空冷冻干燥的主要干燥阶段，在这个过程中排除水分的速率最大。李加兴等[14]研究表明，物料预冻温度-35 ℃，预冻时间3～4 h，冷阱温度-55 ℃左右，干燥室真空度7～9 Pa，解吸阶段搁板加热温度40 ℃为最佳工艺条件。

真空冷冻干燥的产品质地比较饱满，形变较小，但是干燥时间长，能耗大，生产成本高。如果能够和其他工艺联合干燥，那么将会大幅地降低生产成本。

1.3微波干燥

微波干燥是利用微波对极性分子的作用，使极性分子相互运动产生大量热量致其蒸发的原理。微波干燥具有加热时间短、加热均匀、热效率高和杀菌功能等优点[15]。李安平等[16]研究了不同的干燥工艺对毛竹笋干品质的影响，结果表明微波干燥优于热风干燥和自然干燥，且微波干燥和热风干燥相结合的干燥方式优于单独使用热风干燥和自然干燥；微波干燥的最佳工艺条件为笋片厚度5 mm，微波功率0.75 kW/kg。BAI 等[17]对竹笋片微波干燥动力学进行了研究，结果显示当微波功率在140～350 W时，随着微波输出功率的增加，竹笋的有效水分扩散速率增加，样品的干燥时间减少。进一步研究发现，随着微波功率的增加，样品的干燥速率明显增加，在短暂的加热后，竹笋干燥就到了恒速阶段，这个阶段的时间与微波功率有关，紧随其后，竹笋的干燥速率下降。杨金英等[18]的研究结果也表明，不同微波功率干燥春笋都是一个升速、恒速与降速的过程；为了保持竹笋的最佳品质，实验在竹笋干燥的前后期采用了不同的微波功率，得到的最佳工艺为，前期功率350 W，后期功率150 W，转换时的水分干基含量为600%。

微波干燥效率高，加热速度快，得到的产品品质好，但是其最大的缺点就是在加热过程中易出现受热不均匀，导致产品品质下降，营养损失。因此在微波干燥过程中，要控制好微波功率的大小，并且采用间隔加热的方式来减少损失。

1.4联合干燥

联合干燥是指根据物料的特性，将2 种或2 种以上的干燥方式优势互补，分阶段进行的一种复合干燥技术[19]。徐艳阳等[20]研究了真空冷冻与热风联合干燥毛竹笋，确定了最佳干燥方式，即先真空冷冻干燥10.5 h，再热风干燥4 h，转换水分质量分数为20%，此干燥方式的能耗比单独进行真空冷冻干燥节省了21%。方良材等[21]对竹笋进行了热风微波联合干燥的研究，确定粗片竹笋在70 ℃热风干燥150 min为转折点，以20 g/600 W的装载量进行微波干燥时的工艺条件最佳。杨华等[22]研究了竹笋的微波喷动干燥，确定最佳工艺为温度65 ℃，微波频率800 W，时间70 min。

对比单一的干燥方式，联合干燥不仅能提高产品质量，而且缩短了干燥时间，提高了干燥效率，节约了能耗。相比较现在所追求的节能环保，联合干燥技术拥有很大的发展空间。

1.5其他干燥

气调干制指采用自制的一种新型BNT内循环热泵气调干燥试验装置[23-24]，以空气为干燥介质，通过冷凝器加热，蒸发器去湿，使热空气在干燥装置内循环，不与外界环境发生气体交换，然后采用充入氮气的方法，以实现对干燥过程中气体成分的调节[25-26]。林启训等[27]研究发现，用CO2或N2对干燥室的气体成分进行调节，降低干制过程中的O2含量，可提高竹笋的干燥速率，同时也能减少干制过程中的营养损失；当O2含量相同时，CO2气调的干燥速率最快。气调干燥不仅可以有效减轻干制品的褐变程度，缩短干燥时间，而且也能减少营养成分的流失。

热泵干燥是以一定量的介质或空气在密闭系统内循环，通过改变干燥介质或空气的温度和湿度，从低温热源吸取热量，不断携带走干燥室内的物料水分，并以冷凝水方式排出的一种干燥方式[28-29]。林启训等[30]研究了绿竹笋热泵脱水的影响因素及工艺参数的优化，结果显示杀酶时间90 s，风温65 ℃、风速1.5 m/s、装载量3.4 /m2、竹笋纵向切分厚度(2.5±0.5) mm为最佳工艺。陆蒸等[31]的研究表明，竹笋切分厚度薄且经漂烫, 干燥温度高的其热泵干燥速度快。热泵干燥具有独特的除湿功能，可以在较低的温度下对物料进行干燥使物料的最终含水率降到极低的水平，因此热泵干燥技术具有一些常规干燥所无法比拟的优势。虽然热泵干燥技术具有干燥温度低，节能等优点，但是其存在干燥时间长等问题，因此提高其干燥温度，开发新型热泵干燥系统等将是热泵干燥未来的主要发展方向。

2干燥技术对竹笋品质的影响

2.1对竹笋颜色的影响

不同干燥方法对竹笋颜色的影响效果不同。竹笋干燥过程中的色泽变化可以用亨特颜色参数来衡量，它已被证实可以描述视觉上的色泽变化并且提供有价值的信息[32-33]。BAI等[34]研究了微波干燥过程中竹笋的颜色改变动力学，发现在干燥过程当中，竹笋的亮度，黄色色度下降，红色色度增加；亮度降低可能是因为发生了褐变反应；而黄色色度下降，则可能是由于类胡萝卜素的分解[35-38]，非酶的美拉德反应以及棕色色素的形成。

2.2对竹笋质构的影响

竹笋的质地在干燥过程中伴随着物理和化学反应的发生而产生变化[39]。而果蔬的质构又是影响其品质的重要因素[40]。王瑜等[10]研究发现，在不同温度的热风干燥下，笋干的硬度、咀嚼性和回复性都随干燥时间的增加而下降，弹性却无明显变化。ZHENG 等[41]研究了热烫和干燥处理对竹笋片的影响，结果表明，真空冷冻干燥和热风干燥的竹笋片的硬度都显著下降，而热风干燥3个不同温度(50、70、90 ℃)之间的硬度差异不显著；电镜扫描显示，竹笋鲜样薄壁细胞呈现较规则的海绵状排列，细胞保持较完整，而经过热风干燥以后，样品的薄壁细胞形态发生了较大的变化，细胞壁呈现出明显的萎缩，细胞坍塌并呈现蜂窝状排列，细胞之间的界限开始变得模糊。而且，随着干燥温度的升高，这种变化越明显；经过真空冷冻干燥的竹笋片，其细胞组织疏松多孔，形变较小。

2.3对竹笋营养成分的影响

果蔬在干制过程中受到物理、化学以及生化等的综合作用，这些作用影响着其脱水过程中和脱水后的性能参数，同时这些参数也直接影响干制效率和制品的品质[42]。肖丽霞等[43]研究发现，真空冷冻干燥的笋干其总糖和Vc含量都比热风干燥的制品含量高。这可能是因为Vc是热敏性较强的成分，在高温下容易发生氧化褐变[44]。糖是果蔬甜味的来源，它的变化直接影响果蔬干制品的品质。林启训等[45]研究了气调与热风干燥对竹笋品质的影响，发现采用气调干燥能明显减少笋干的总糖损失；在干燥室气体的氧气含量相同状态下，采用CO2气调干燥的制品总糖质量分数保留率较高。

2.4对竹笋复水性的影响

复水性指果蔬干制后吸水恢复原来新鲜程度的能力，通常用其重量的增加程度来表示[46]。复水性也是衡量脱水果蔬品质的一项重要指标[47]。林启训等[45]研究发现，采用气调干燥的毛竹笋其复水性要好于热风干燥的竹笋。KUMAR 等[48]研究竹笋薄层干燥时发现，在干燥温度为65 ℃时竹笋片的复水性较好；当温度较低时，其复水性也降低，主要是因为干燥时间过长，导致竹笋组织细胞质构破坏严重；而温度过高会降低竹笋片的吸水能力，因此竹笋片的复水性也较低。

3存在问题与展望

干燥技术是最重要的竹笋保藏方法之一。随着社会的发展，人们对竹笋数量的需求以及品质的要求越来越高，传统的热风干燥已经不能满足当前人们生活的需要。在竹笋的干燥方法上，除了热风干燥，还有真空冷冻干燥、联合干燥等。真空冷冻干燥与传统的晒干、热风干燥相比，它可以保持竹笋的原有形态和最大限度的保留竹笋的营养成分，但是存在干燥时间长，能耗大的缺点。微波干燥竹笋加热均匀，得到的产品质量高，干燥时间也短，但是由于通常采用恒功率连续干燥，无法对干燥过程进行控制，笋干品质不易保证。联合干燥，采用了分级或者分阶段组合干燥，可以综合多种干燥方法的优点，提高干燥效率。真空冷冻联合热风干燥的方法，保持了笋干的品质，降低了生产成本。热风微波联合干燥方法则减少了干燥时间。在实际生产中，不仅要求竹笋的干燥速率快，而且必须保证干燥后的品质。因此，联合干燥，将不同的干燥方式进行优势互补，将成为未来竹笋干燥技术的发展趋势。

竹笋联合干燥技术将会朝着有效利用能源、提高产品质量和产量、减少污染和易于控制等方向发展。同时，竹笋的联合干燥技术也应侧重于以下方面。首先，联合干燥工艺和水分转换点的确定。竹笋种类繁多，不同品种的竹笋其干燥工艺并非完全相同，因此，需要对干燥工艺参数和水分转换点进行优化，以期达到最好的干燥效果；其次，多功能干燥组合设备的改进，随着科技的发展，各种干燥设备都在不断改进优化，但是多功能干燥组合设备还比较少，因此这是未来的发展方向。最后，联合干燥工艺的自动化。在确定了最佳干燥工艺的基础上，实现自动化生产，不仅可以减少成本，而且还能增大产量。

参考文献

[1]吴金松, 郑炯, 夏雪娟, 等. 大叶麻竹笋多糖分离纯化工艺[J]. 食品科学, 2015, 36(2): 80-84.

[2]SATYA S, BAL L M, SINGHAL P, et al. Bamboo shoot processing: food quality and safety aspect (a review)[J]. Trends in Food Sciense & Technology, 2010, 21(4):181-189.

[3]BHATT B P, SINGH K, SINGH A. Nutritional values of some commercial edible bamboo species of the North Eastern Himalayan region, India[J]. Journal of Bamboo and Rattan, 2005, 4(2): 111-124.

[4]BADWAIK L S, CHOUDHURY S, BORAH P K, et al. Comparison of kinetics and other related properties of bamboo shoot drying pretreated with osmotic dehydration[J]. Journal of Food Processing and Preservation, 2014, 38(3): 1 171-1 180.

[5]罗自生, 王雪, 王延圣. 固载二氧化氯对最小加工竹笋品质和生理的影响[J]. 食品科学, 2015, 36(8): 274-279.

[6]李慧勤, 彭见林, 赵国华. 竹笋加工中的营养成分变化及安全性研究进展[J]. 食品工业, 2012, 33(1): 130-133.

[7]杨丽. 果蔬干制研究进展[J]. 食品工业, 2012, 33(5): 99-102.

[8]李铭, 陈冬梅, 侯萍, 等. 木瓜热风干燥和冷冻干燥的研究现状和展望[J]. 食品研究与开发, 2013, 34(16): 121-123.

[9]MADAMBA P S. Physical changes in bamboo (Bambusaphyllostachys) shoot during hot air drying: shrinkage, density, and porosity[J]. Drying Technology, 2003, 21(3): 555-568.

[10]王瑜, 蒋小雅, 郑炯. 热风干燥过程中麻竹笋质构特性变化研究[J]. 食品与机械, 2014, 30(4): 43-45.

[11]郑炯, 张甫生, 阚建全, 等. 竹笋热风薄层干燥特性及动力学分析[J]. 现代食品科技, 2014, 30(2): 112-116.

[12]许晴晴, 陈杭君, 郜海燕, 等. 真空冷冻和热风干燥对蓝莓品质的影响[J]. 食品科学, 2014, 35(5): 64-68.

[13]徐艳阳, 张慜, 孙金才. 真空冷冻干燥毛竹笋的实验研究[J]. 食品工业科技, 2005, 26(2): 99-101.

[14]李加兴, 麻成金, 傅伟昌, 等. 篌竹笋真空冷冻干燥工艺研究[J]. 食品研究与开发, 2007, 28(6): 80-83.

[15]李欣, 苏珊珊, 马俪珍, 等. 利用LF-NMR研究牛肉粒微波干燥过程中水分迁移和分布变化[J]. 食品科技, 2013, 38(1): 145-149.

[16]李安平, 谢碧霞, 郑仕宏, 等. 毛竹笋干微波干燥工艺的研究[J]. 经济林研究, 2004, 22(2): 14-16.

[17]BAL L M, KAR A, SATYA S, et al. Drying kinetics and effective moisture diffusivity of bamboo shoot slices undergoing microwave drying[J]. International Journal of Food Science & Technology, 2010, 45(11): 2 321-2 328.

[18]杨金英, 姜力群, 王剑平. 春笋微波干燥动力学模型及工艺试验研究[J]. 干燥技术与设备, 2004,2 (1): 28-31.

[19]郑亚琴, 石启龙, 赵亚. 果蔬联合干燥技术的研究进展[J]. 食品工业科技, 2012, 33(12): 438-442.

[20]徐艳阳, 张慜, 屠定玉, 等. 真空冷冻与热风联合干燥毛竹笋[J]. 无锡轻工大学学报, 2004, 23(6): 27-32.

[21]方良材, 黄卫萍, 黄佳念. 热风微波联合干燥工艺的研究[J]. 山东工业技术, 2014(9): 84-86.

[22]杨华, 陈惠云, 戚向阳, 等. 竹笋微波喷动工艺及品质的研究[J]. 安徽农业科学, 2014, 42(26): 9 145-9 147.

[23]陆则坚, 陆蒸, 林启训，等. 气调干制技术与实验设备研究[J]. 农业工程学报(自然科学版), 2001, 17(6): 111-114.

[24]陆蒸. 连续式气调干燥设备[J]. 福建农林大学学报：自然科学版, 2005, 34(2): 269-271.

[25]王丽霞, 吉克温, 陆蒸, 等. 绿茶气调干燥的影响因素分析及状态参数优化[J]. 安徽农业大学学报, 2004, 31(2): 181-185.

[26]朱志伟, 陆则坚, 陆蒸, 等. 气调与热风干燥对萝卜丝中维生素C质量分数的影响[J]. 福建农林大学学报：自然科学版, 2000, 29(4): 522-525.

[27]林启训, 雷润波, 沈来盛, 等. 竹笋气调干燥技术与干品贮存中的品质效应[J]. 干燥技术与设备, 2003, 1(2): 34-37.

[28]林羡, 邓彩玲, 徐玉娟, 等. 不同高温热泵干燥条件对龙眼干品质的影响[J]. 食品科学, 2014, 35(4): 30-34.

[29]罗磊, 支梓鉴, 刘云宏, 等. 苹果片气调热泵干燥特性及数学模型[J]. 食品科学, 2014, 35(5): 13-17.

[30]林启训. 绿竹笋热泵脱水的影响因素分析及工艺参数优化[J]. 福建农业大学学报, 2001, 30(4): 532-537.

[31]陆蒸, 林启训, 王浩, 等. 毛竹笋热泵干燥特性及制品重复率[J]. 福建农林大学学报：自然科学版, 2002, 31(1): 117-120.

[32]DEMΙRHAN E, OZBEK B. Color change kinetics of celery leaves undergoing microwave heating[J]. Chemical Engineering Communications, 2011, 198(10): 1 189-1 205.

[33]MASKAN A, KAYA S, MASKAN M. Effect of concentration and drying processes on color change of grape juice and leather(pestil) [J]. Journal of Food Engineering, 2002, 54(1): 75-80.

[34]BAL L M, KAR A, SATYA S, et al. Kinetics of colour change of bamboo shoot slices during microwave drying[J]. International Journal of Food Science & Technology, 2011, 46(4): 827-833.

[35]KOSTAROPOULOS A E, SARAVACOS G D. Microwave pre-treatment for sun-dried raisins[J]. Journal of Food Science, 1995, 60(2): 344-347.

[36]LEE H S, COATES G A. Thermal pasteurization effects on color of red grapefruit juices[J]. Journal of Food Science, 1999, 64(4): 663-666.

[38]Weemaes C V, Ooms V, Oey I, et al. Pressure-temperature degradation of green color in broccoli juice[J]. Journal of Food Science, 1999, 64(3): 504-508.

[39]ZHENG J, ZHANG F S, ZHOU C H, et al. Changes in amino acid contents, texture and microstructure of bamboo shoots during pickling process[J]. International Journal of Food Science and Technology, 2013, 48(9): 1 847-1 853.

[40]郑炯, 宋家芯, 陈光静, 等. 麻竹笋罐头贮藏过程中质构、果胶和色泽的变化[J]. 食品科学, 2014, 35(4): 226-230.

[41]ZHENG J, ZHANG F S, SONG J X, et al. Effect of blanching and drying treatments on quality of bamboo shoot slices[J]. International Journal of Food Science & Technology, 2014, 49(2): 531-540.

[42]林启训, 黄伟明, 柯福星, 等. 干制状态气体对胡萝卜干燥过程特性及制品品质的影响[J]. 食品与机械, 2002, 18(3): 9-10.

[43]肖丽霞, 闫师杰, 刘野, 等. 真空冷冻干燥和热干燥绿竹笋笋干品质的比较[J]. 食品与发酵工业, 2005, 31(5): 62-63.

[44]许牡丹, 高红芳, 刘红梅, 等. 干制方式对香酥脆枣品质的影响及成本分析[J]. 食品研究与开发, 2011, 32(2): 56-58.

[45]林启训, 沈来盛, 陈团伟, 等. 气调与热风干燥对毛竹笋干燥速度与干制品品质的影响[J]. 食品科技, 2003, 28(1): 23-26.

[46]冉雪, 赵士杰, 张涛. 西葫芦热风干燥试验研究[J]. 农机化研究, 2014,36 (6): 148-151.

[47]王越鹏, 赵征, 刘嘉喜, 等. 真空冷冻干燥过程对脱水胡萝卜品质的影响[J]. 食品与发酵工业, 2007, 33(11): 89-92.

[48]KUMAR S,KANWAT M, CHOUDHARY V K. Mathematical modeling and thin-layer drying kinetics of bamboo slices on convective tary drying at varying temperature[J]. Journal of Food Processing and Presevation, 2013, 37(5): 914-923.

Research advances in drying technology and its impact on the quality of bamboo shoots

JIANG Xiao-ya1, ZHENG Jiong1,2*

1(College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400715, China)2(Chongqing Engineering Research Center of Regional Food, Chongqing, Chongqing 400715, China)

ABSTRACTBamboo shoot is a kind of common and nutritious green forest vegetable. Drying is one of the main processing methods of bamboo shoots. The paper introduces different bamboo shoots drying technologies, including hot-air drying, vacuum freeze drying, microwave drying technologies and so on, and its influence on the qualities such as color, texture, nutrition and rehydration characteristics of the bamboo shoots. The paper also points out the existing problems in the current researches, and prospects the development of drying technology on bamboo shoots, aiming to provide references for the future research.

Key wordsbamboo shoots; drying technology; quality

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201606045

基金项目：重庆市特色食品工程技术研究中心能力提升项目(cstc2014pt-gc8001)；重庆市社会民生科技创新专项一般项目(CSTC2015率0007)

收稿日期：2015-10-20，改回日期：2015-11-10

第一作者：本科生(郑炯博士为通讯作者，E-mail: zhengjiong_swu@126.com)。