贝类水产品干燥技术研究进展

梁加越，赵广华，臧佳辰

中国农业大学食品科学与营养工程学院（北京 100083）

贝类（shellfish）属软体动物门，种类繁多、形态多样。近年来，随着人工养殖技术的迅速发展，全球贝类养殖大幅度增加。我国是贝类养殖大国，2020年贝类产量将近1 500万 t，跃居世界首位[1]，极大地推动了水产业的发展。目前，我国规模化养殖的贝类有牡蛎、贻贝、蛤、蚶、扇贝、鲍及蛏等20多种[2]。海洋贝类不仅可以维持生态平衡、净化水域，具有重要的生态价值，而且味道鲜美，富含蛋白质、多种微量元素、低饱和脂肪酸等人体无法制造但对身体正常生长、发育至关重要的活性成分，具有极高的营养价值[3]，为广大消费者喜食。由于鲜活贝类水分含量大，运输及销售过程中易引起微生物污染而腐败变质，所以其消费受到较大影响。为解决这一问题，干燥加工是最常用的方法之一。干燥后的产品既有效抑制了微生物生长，保持品质，又便于包装、储藏、运输，避免了冷链的使用，成本大幅度降低，而且干制品的独特风味也使得消费需求呈快速增长之势，推动了水产品消费市场的多元化发展。因此，干燥技术的应用和创新具有重要的意义。

1 水产品干燥技术概述

干制是将产品的水分含量降低到细菌发育所需的最低水分浓度（约40%）以下，使酶活性降低而不易发生腐败，达到长久储存的目的。除了较为传统的晾晒和热风干燥，还有新型的干燥方式如冷冻干燥、真空干燥、冷风干燥、微波干燥和红外干燥等被运用到生产中（表1）。自然晾晒历史悠久，成本低但易受客观条件限制；热风干燥以加热的空气为介质使物料水分加速蒸发而较快获得干燥产品[4]，但不可避免氧化、美拉德反应和微生物生长；冷风干燥与热风干燥相似，而介质为低温空气，可以很好避免热风干燥的问题；真空冷冻干燥依托于冻干机，使冷冻物料的水分在真空条件下直接转换为气态，可以更好保留食品营养和风味且便于运输，但能耗较大，生产成本高；真空干燥在加工中早有应用，物料在真空干燥室被加热，使内部水分不断扩散至表面蒸发而干燥[5]，与冷冻干燥相比，它的优势在于节能；热泵干燥是热泵从18～35 ℃的低温热源吸收热量，高温下被利用，它不仅节能，还可以准确控制干燥介质，但所需时间较长，制冷剂易污染环境；微波干燥不同于传统干燥方式，加热由内及外[6]，具有节能、效率高、均匀、清洁、易自动化控制等优点，因而在干燥的各个领域越来越受到重视；波长在0.72～1 000 μm范围内的红外线能穿透很厚的物体，在物体内产生热效应，脱水达到干燥目的，因而产品品质高、生产效率高，但由于红外线穿透能力有限，对多层物料加热效果有限；过热蒸汽干燥是让物料在远高于同压力下饱和蒸汽温度的过热蒸汽中进行干燥，使得物料内部的水分较易被蒸发，热效率高，节能效果明显，传热系数高，有效减少环境污染[7]。除上述外，组合干燥技术如热泵-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以克服单一方式局限、综合优势的特点成为研究的热门课题，但是不同产品的工艺要求不同，需要大量实验摸索，针对工厂而言，过多的设备不利于大规模生产。因此，以适应市场需求为导向，经济高效地开发干燥技术成为必然。

表1 不同干燥技术比较

2 贝类水产品干燥技术研究进展

2.1 鲍鱼干燥技术研究

鲍鱼（abalone）以肉质细嫩、营养丰富、味道鲜美位居中国传统“海产八珍”之首。由于鲍鱼受季节性收获、保存时间的限制，加工产品比鲜货销售更具备市场发展前景。加工产品形式主要有干鲍、冻鲍及鲍鱼罐头、即食鲍鱼产品等。其中，干制是鲍鱼加工贮藏的重要方式。传统鲍鱼干制是先经腌制脱水、后晾晒的过程，操作方法简单，溏心口感显著，如日本干鲍。但由于晾晒受天气、加工过程中杂质混入等因素影响，质量不易控制，且价格昂贵。因此，为了制备品质高、成本低的干鲍，各种干制技术被不断研究与实施。

经过热风干燥的鲍鱼由于环境温度较高、湿度较低，内外层纤维形成较大的水分梯度，内部应力增大，肌原纤维结构松散，利于内部水分扩散，因而干燥时间比晾晒干燥时间减少了50%，且由于水分与可溶性固形物的交换，热干鲍的风味氨基酸含量显著高于晾晒干鲍[8]。Roberto等[9]在60 ℃干燥条件下，利用15% NaCl渗透脱水，使干鲍的质量参数显著提高。冷风干制鲍鱼无论在色泽、蛋白质和脂肪含量，还是复水能力及质构品质上都优于自然干燥和热风干燥[10]。为了得到风味和质构最优的干制熏鲍，吴靖娜等[11]优化并确定了其冷风干燥工艺：温度26 ℃、风速4 m/s、干燥时间23 h。

真空条件可以在维持物料品质的前提下加速水分升华。目前应用较多的为真空冷冻干燥法，可以很好地保持营养成分的稳定性。真空冻干鲍鱼的氨基酸、胶原蛋白、硫酸软骨素等含量均高于冷风干燥和荫凉干燥的鲍鱼[12]，质构特性和复水性优于微波真空干鲍[13]。真空过热蒸汽干燥技术是近几年发展起来一项新技术。利用此技术，贾真等[14]通过探究干燥参数对鲍鱼品质的影响，确定了过热蒸汽干燥的最佳工艺条件，即蒸汽温度为120 ℃，蒸汽压力为121.33 kPa，蒸汽流速为1.4 m/s。

由于单一干燥技术的局限性，应用联合技术提高干燥效率、提升干制品质成为学者们探索和追求的目标。郝林娟[15]利用真空冷冻干燥和热风干燥组合制备干鲍，其品质和复水效果优于二者单独干燥的产品。同样，贾真等[14]利用过热蒸汽干燥与低温分阶段联合干燥技术干制鲍鱼，结果显示联合干燥的效率最高，蛋白质含量最高，且干鲍个体均匀、风味浓郁、口感最佳，远甚于热风干燥、过热蒸汽干燥和低温干燥。

2.2 扇贝干燥技术研究

扇贝（scallop）的种类繁多，中国已发现约45种，其中北方的栉孔扇贝和南方的华贵栉孔扇贝及长肋日月贝是重要的经济品种。不同的干燥工艺，对扇贝生产效率、特有感官特性的保持、营养成分流失的避免、效能节约等方面有着不同的影响。

热风温度是决定扇贝柱品质的最主要因素，高温干燥的扇贝柱黏聚性、咀嚼性比低温干燥的显著增大，粗蛋白含量和感官品质下降[16]。王雅娇等[17]的研究进一步验证温度55 ℃、风速0.8～1.2 m/s、相对湿度约8%为较适宜的海湾扇贝柱热风干燥条件，同时确定扇贝柱热风干燥最适合干燥模型Logarithmic模型。褐变是热风干燥中最易发生的现象，为此，Wu等[18]在预处理过程中加入了谷胱甘肽，有效减少了褐变现象，缩短了干燥时间。利用冷风干燥的扇贝柱与传统的自然晾晒干燥相比，干燥时间明显减少，感官品质与高温干燥产品相比也得到了显著提升，肌纤维结构排列均匀有序，未发生断裂和卷曲现象[19]。

在真空冷冻干燥中，干燥室压强和加热板温度是影响扇贝品质的重要因素，李敏等[20]通过两次变温和一次变压优化使得扇贝的复水率达到83.7%。此研究为真空冷冻干燥变温变压工艺的研究和生产实践提供了参考。微波真空干燥条件下扇贝柱干燥速度非常快，抗破碎能力明显优于自然干燥及热风干燥。张国琛等[21]发现，较大微波功率和较高真空度组合可得到物理和感官特性都较好的干燥扇贝。而且在微波功率3 W/g、真空度0.090 MPa和热风干燥温度70 ℃的条件下，干燥扇贝柱色泽嫩黄、形状保持完好、疏密程度适中，综合指标最优。

电流体干燥技术是依靠电场能传质而实现干燥的一项创新干燥技术。干燥过程中物料不需升温，因此适合热敏性物料的干燥。Bai等[22]研究报道，电干燥比烘箱干燥节能93.9%，显著提高扇贝肌肉的干燥速度，使扇贝肌肉具有好的感官品质。白亚乡[23]通过改变干燥电压、电源极性等参数，确定了最佳干燥条件：针电极在针间距和上下电极间距分别为8 cm和9 cm，工作电压为45 kV的正高压。

太阳能干燥技术是以太阳的光能加热干燥介质（多为空气），通过热量传递，使被干燥的物体水分汽化扩散的过程。郭洁[24]通过综合考察晾晒干燥、热风干燥、太阳能干燥和红外干燥4种不同方法对扇贝柱干制在时间、硬度、粗蛋白差异、能耗等方面的表现，得出太阳能干燥较适合工业化生产。

2.3 贻贝干燥技术研究

贻贝（Mytilus edulis）亦称海虹，主要包括厚壳贻贝、紫贻贝和翠贻贝，以丰富的营养价值，被誉为“海中鸡蛋”，不仅涵盖人体所需氨基酸，还具有丰富的维生素、牛磺酸和不饱和脂肪酸等。

高雅方等[25]利用热风技术和冷风技术分别干燥紫贻贝，揭示出热风干燥快于自然晾晒，而紫贻贝干过氧化值数值低于自然干燥；相比之下，冷风干燥质构最好，且适合规模化生产。Tribuzi等[26]的研究发现冷冻干燥贻贝呈现出更快的干燥速率和更少的结构变化，复水能力在20 ℃和80 ℃均高于烘箱干燥和真空干燥。超声波具有改变物料组织结构、减少水分含量的作用，Kocabay[27]利用超声波辅助真空干燥黑贻贝，有效缩短了干燥周期，提高了有效水分扩散系数（Deff），降低了能耗。微波作用于物料表面，形成均匀的内热源，可加快水分的蒸发速率。因此，不同的微波功率对物料干燥动力学方面会产生不同的影响。Kipcak[28]研究发现360 W是干燥贻贝的最小微波功率。

太阳能循环干燥是一种创新的干燥技术，Kouhila等[29]研究了三个不同温度和两个固定空气流对贻贝干燥动力学的影响及吸湿行为，试验结果表明环境空气温度为（36～42）±1 ℃，环境湿度为（8.92%～18.86%）±2%，太阳辐射为422至988 W/m2，Deff在1.14×10-9～3.61×10-9m2/s间，干燥效果较优。同时，循环干燥与连续干燥相比，有效干燥时间减少了1.5%，最佳能耗小于23 kW·h。与恒定干燥条件相比，循环空气温度可以产生更高的蛋白质、糖原保留率，显著降低应力的影响。

2.4 牡蛎干燥技术研究

牡蛎（oysters）是世界第一大养殖贝类，具有重要的经济价值和较强的抗逆性。牡蛎肉质不仅鲜美，而且含有丰富的维生素、矿物质、糖原、微量元素（锌和硒等）以及占比其肉干45%～57%的多种生物活性肽，营养丰富[30]，可熬制被称作“海中牛奶”的蚝油。此外，牡蛎壳中含有许多药用成分，具有较高的药用价值。太平洋牡蛎（Crassostrea gigas）是产量最高的牡蛎品种[31]。随着新型干燥技术的发展，许多风味独特的“蚝干”涌现市场。

徐玫瑰等[32]研究表明在热风干燥温度70 ℃时制得的牡蛎干感官品质好，外形饱满，色泽较浅，复水率高。Zhao等[33]研究了没食子酸（GA）及其烷基酯在牡蛎组织热风干燥过程中的抗氧化效果，结果表明没食子酸及其烷基酯具有较好抗脂质氧化性。此研究为选择合适的抗氧化剂以提高海产品在热加工过程中的氧化稳定性提供了依据。基于复水性、色泽、盐基氮（TVB-N）值、总胆汁酸（TBA）等特性，史梦佳[34]确定冷风干制牡蛎最佳温度为20 ℃，环境相对湿度为55%，并表明温度是影响干制牡蛎脂氧化的关键因素。真空冷冻干燥由于空气被抽取且温度低，不仅可以减少蛋白和其他营养损失，且能够较好保持质构和原有风味[35]。

利用微波干燥技术对牡蛎干制，余炼等[36]研究结果表明增大微波强度可提高干燥速率，当微波强度为5 W/g或8 W/g、时间3.5～30 min时，牡蛎品质较好。基于热风干燥技术和微波技术，李昊[37]对牡蛎进行干燥，结果表明先热风后微波干燥模式优于先微波后热风干燥模式，且当温度为70 ℃、微波强度为4 W/g时，牡蛎干制品的复水性、收缩率及色泽等较好。此研究为牡蛎干燥技术的开发引领了方向。

3 结语

目前贝类的干燥技术研究取得了很大的进展，尤其是在热风干燥、冷风干燥、冷冻干燥、真空干燥、微波干燥等单一的干燥技术基础上，建立起来的联合干燥技术应用，克服了单一技术的不足，优势互补，大大缩短了干燥时间，提高了干燥效率，在产品蛋白质含量、色泽、收缩率及质构方面得到了较好的效果。由于精湛的干燥技术涉及多个领域的知识，因此，跨领域地开展多种干燥技术联合模型的研究，研发更为先进的新型干燥设备，加快贝类干制品风味开发和加速国际工业化进程，满足多元化市场需求，是今后贝类水产品干燥深加工的必然途径。