干燥對果蔬加工色澤影響的研究進(jìn)展

呂 瑩，陳芹芹，李 旋，胡佳星，畢金峰,*

（1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，北京 100193；2.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，遼寧 沈陽 110866）

色澤在果蔬食品的生產(chǎn)加工中具有重要的指示作用，其可以表征果蔬內(nèi)部發(fā)生各種生化反應(yīng)的程度。此外，色澤是食品的一個重要感官指標(biāo)，它可對滋味和風(fēng)味特征進(jìn)行視覺引導(dǎo)，并影響消費(fèi)者對食品的偏好、可接受性和最終選擇。如圖1所示，果蔬呈色三要素分為光源（可見光）、物體（物體微觀結(jié)構(gòu)與色素組成）和人眼（或者其他感光設(shè)備），而每一種色澤均可由色相、亮度和飽和度表示。目前，在果蔬加工過程中保持原料的本色是一種流行趨勢，因此保持果蔬中天然色素成分的穩(wěn)定性至關(guān)重要。然而，果蔬中較高的含水量為組織內(nèi)酶促反應(yīng)、營養(yǎng)物質(zhì)代謝以及不良微生物（如細(xì)菌、霉菌和酵母）的繁殖提供了有利條件，進(jìn)而導(dǎo)致微生物發(fā)酵和色素降解的發(fā)生[1]。針對這種情況，干燥似乎是一種比較適宜的果蔬加工方法[2]。通過干燥處理后的產(chǎn)品便于運(yùn)輸、易貯藏、貨架期長，并可較好地保持理化品質(zhì)和微生物穩(wěn)定性。但由于色素性質(zhì)多不穩(wěn)定，容易在干燥過程中發(fā)生氧化和降解。因此，近年來越來越多的學(xué)者關(guān)注和研究不同護(hù)色手段對果蔬干燥及貯藏過程中色澤的影響[3]，這對于果蔬產(chǎn)品的提質(zhì)具有重要意義。本文主要綜述果蔬中常見的天然色素種類，分析總結(jié)不同干燥技術(shù)對色澤穩(wěn)定性、色素降解產(chǎn)物對產(chǎn)品品質(zhì)的影響，并闡述目前常見的果蔬護(hù)色手段，以期為果蔬護(hù)色及提高干燥產(chǎn)品的綜合品質(zhì)提供理論基礎(chǔ)。

1 果蔬中天然色素種類及其性質(zhì)

色素是在果蔬中呈現(xiàn)各種色澤，或無色但能引起生化反應(yīng)間接導(dǎo)致變色的物質(zhì)。目前，食品中的天然色素（著色劑）約占全球食品著色劑市場的36%[4]。這是因?yàn)樗鼈儾粌H可以被安全地生物降解[5]，且具有抗癌、抗氧化和抗菌活性[6]。果蔬中的天然色素根據(jù)其結(jié)構(gòu)主要分為四大類：卟啉衍生物、異戊二烯衍生物、多酚類衍生物、酮及醌衍生物。

1.1 卟啉衍生物

卟啉是一類由4 個吡咯類亞基的α-碳原子通過次甲基橋（＝CH—）互聯(lián)而形成的大分子雜環(huán)化合物，具有解毒、抗病等生物活性，且多以與金屬離子配合的形式存在于自然界中。果蔬中最主要的卟啉衍生物為葉綠素，其在呼吸、光合作用等生命活動過程中均發(fā)揮重要作用。高等植物葉綠體中的葉綠素主要有葉綠素a（C55H72O5N4Mg）和葉綠素b（C55H70O6N4Mg）兩種，其中葉綠素a呈藍(lán)綠色，葉綠素b呈黃綠色，這是葉綠素吸收紅光和紫光而反射綠光造成的。市面上常見的綠色果蔬中均含有豐富的葉綠素，如獼猴桃、菠菜、黃瓜、韭菜等[2,7]。然而，葉綠素并不是很穩(wěn)定，易在干燥過程中受到光、酸堿度、氧、酶等作用而發(fā)生分解[8]。游離葉綠素對光照很敏感，在氧氣參與下葉綠素卟啉環(huán)和吡咯鏈發(fā)生分解而造成褪色。此外，葉綠素降解速率與氧氣濃度呈正相關(guān)，且在葉綠素酶作用下，葉綠素結(jié)構(gòu)中的植醇鍵被催化水解生成脫植葉綠素。相關(guān)研究表明，葉綠素酶在80 ℃以上活性降低，100 ℃時(shí)完全失活[9]。

1.2 異戊二烯衍生物

植物可通過類異戊二烯的次生代謝途徑生成以異戊二烯為單位聚合而成的共軛雙鍵長鏈色素，其中以類胡蘿卜素為代表。根據(jù)類胡蘿卜素組成元素的不同，可將其分為胡蘿卜素和葉黃素（含氧）[10]。類胡蘿卜素是一類具有潛在健康益處的呈紅色、橙色或者黃色的色素[11-12]，廣泛存在于果蔬等植物的莖、葉、花和果實(shí)中。目前，在自然界中已經(jīng)鑒定出700余種類胡蘿卜素化合物，其中，番茄紅素、α-胡蘿卜素和β-胡蘿卜素等具有抗氧化、抗癌活性的單體成分多存在于番茄、枸杞、胡蘿卜、南瓜、辣椒等黃色系果蔬中[10,12-14]。由于類胡蘿卜素含有3～15 個共軛雙鍵使其具有高度不飽和的性質(zhì)，因此其極易在光、熱、氧條件下發(fā)生降解和氧化反應(yīng)，從而造成果蔬原料在加工過程中的褪色和風(fēng)味劣變[11]。

1.3 多酚類衍生物

多酚享有“第七類營養(yǎng)素”的美譽(yù)[15]，已被證實(shí)具有顯著的生理活性和營養(yǎng)保健功能[16]。該類物質(zhì)的呈色范圍較廣，如蘋果中的槲皮素和咖啡酸為黃色，李子中的單寧酸和綠原酸多為褐色[16-17]。而花青素（包括天竺葵色素、矢車菊色素、飛燕草色素、芍藥色素、牽牛花色素和錦葵色素）是普遍存在于楊梅、藍(lán)莓和櫻桃等紅色系果蔬中的水溶性天然色素，其呈色范圍由紅（酸性）到藍(lán)（堿性），主要受到植物細(xì)胞液pH值的影響。除呈色外，多酚類物質(zhì)如單寧酸和蘆丁等也賦予柿子、蘋果和葡萄等水果獨(dú)特的酸澀口感[18]。然而，多酚類衍生物的化學(xué)性質(zhì)極不穩(wěn)定，容易受到金屬離子、氧氣、溫度、pH值、光照等環(huán)境因素的影響[19]。因此，以該類化合物為主要呈色物質(zhì)的果蔬原料在干燥過程中多發(fā)生褐變和酚類含量降低的問題[20]。值得注意的是，甜菜紅素是一類與花青素呈色接近（紫紅色和鮮紅色）且難分辨的吡啶類化合物，不屬于酚類衍生物，其結(jié)構(gòu)中的酚羥基和環(huán)狀胺基使甜菜紅素同樣具有還原性和抗氧化活性，主要存在于火龍果、紅甜菜和莧菜中[21]。

1.4 酮及醌衍生物

酮及醌衍生物色素的種類較少，其中姜黃素是一種典型的但在植物界中十分稀少的二酮類色素，可從姜科等植物的根莖中提取。姜黃素為橙黃色結(jié)晶粉末，味苦、難溶于水，在果蔬食品生產(chǎn)中主要用于罐頭制品、糕點(diǎn)、果汁的著色[22]。此外，姜黃素具有顯著的降血脂、抗腫瘤和抗氧化等生理作用[23]。醌類化合物是一類分子中具有不飽和環(huán)二酮結(jié)構(gòu)的天然色素，有苯醌、萘醌、菲醌、蒽醌4 種類型。天然醌類多以黃色和橙紅色（少數(shù)紫色）結(jié)晶體的形式存在，許多中草藥、紅棗、蘆薈和大蔥中均含有豐富的醌類化合物[24-25]。將鮮切的蘋果和桃子于自然條件下放置一段時(shí)間后，其切面會發(fā)生一定程度的褐變。這種褐變反應(yīng)也是由酚類化合物在氧氣和酶作用下轉(zhuǎn)化為醌類化合物而形成。

部分果蔬中的色素成分如表1所示，各類色素的代表性物質(zhì)與結(jié)構(gòu)如圖2所示。

表1 果蔬中主要的天然色素成分Table 1 Major natural colorants in fruits and vegetables

圖2 果蔬中天然色素的代表性物質(zhì)與結(jié)構(gòu)Fig.2 Representative compounds and structures of natural colorants in fruits and vegetables

2 干燥技術(shù)對果蔬色澤的影響

目前，應(yīng)用于果蔬的干燥技術(shù)可分為熱干燥技術(shù)和非熱干燥技術(shù)。熱干燥技術(shù)主要包括熱風(fēng)干燥、熱泵干燥、紅外干燥、微波干燥、壓差閃蒸聯(lián)合干燥等；非熱干燥技術(shù)主要包括微波干燥和真空冷凍干燥，還有新興的等離子體干燥和非熱閃蒸干燥等[26-27]。

2.1 熱干燥技術(shù)

熱干燥技術(shù)是目前普遍應(yīng)用于果蔬行業(yè)的脫水技術(shù)，操作流程簡單且能耗較低，但該類技術(shù)會使果蔬中的天然色素直接暴露在熱、氧和光條件下，造成色素破壞和降解，顯著降低干燥產(chǎn)品及其在貯藏過程中的感官品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)。例如，胡蘿卜中的類胡蘿卜素在熱風(fēng)干燥和微波干燥過程中發(fā)生受熱降解而使產(chǎn)品的紅值降低[28]；藍(lán)莓經(jīng)熱干燥后，其亮度（L*值）和色調(diào)角顯著降低，這是因?yàn)檩^高的干燥溫度造成細(xì)胞表面損傷和花青素?fù)p失[29]。相反的是，Paolo等[30]發(fā)現(xiàn)熱干燥技術(shù)會改善番茄滋味（適口性）并加深產(chǎn)品色澤，能夠促進(jìn)消費(fèi)者的食欲，這主要由于氨基酸與葡萄糖引起的美拉德反應(yīng)（非酶反應(yīng)）和酶促褐變。Li Xuan等[31]也報(bào)道了高綠原酸含量（75.45 g/100 g）的蘋果片經(jīng)熱風(fēng)干燥后色澤更紅（高紅度（a*值）），這可能與綠原酸的羥基化、耦合氧化和聚合褐變有關(guān)。然而，山藥片在熱風(fēng)干燥下（50～70 ℃）的亮度不斷下降，且褐變后的黑棕色表面使產(chǎn)品的可接受度降低[32]。綜合來說，熱干燥技術(shù)多會使果蔬原料中的天然色素發(fā)生降解并引發(fā)褐變反應(yīng)。然而，這種褐變反應(yīng)的積極或者消極作用是由物料原始色澤所決定。因此，熱干燥技術(shù)對于果蔬色澤品質(zhì)的效果不僅受到干燥方式的影響，更受到原料特性（包括原始色澤、天然色素含量等）的影響。

2.2 非熱干燥技術(shù)

非熱干燥技術(shù)解決了熱干燥中物料受熱時(shí)間長和天然色素含量下降的問題，可較好地保持果蔬原料新鮮度、細(xì)胞結(jié)構(gòu)以及熱敏性成分含量[33]。其中，真空冷凍干燥技術(shù)不僅能夠在維持原料原有結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上保留營養(yǎng)物質(zhì)及其生物利用率，并且可維持產(chǎn)品的滋味、香氣和風(fēng)味，是行業(yè)中干燥食品和藥品的優(yōu)選方法[34]。對于色澤品質(zhì)，由于真空冷凍干燥技術(shù)在干燥過程中采用低溫和低壓條件，因此不會引起果蔬內(nèi)部的非酶褐變反應(yīng)，樣品具有更高的亮度。Torres等[35]報(bào)道了真空冷凍干燥處理的葡萄皮可用于改善葡萄的亮度，并且真空冷凍干燥是保持甜椒和藍(lán)莓色澤品質(zhì)最適宜的干燥方法[36]。這些研究結(jié)果表明真空冷凍干燥技術(shù)對于維持甚至提高紫紅色系果蔬的色澤品質(zhì)具有顯著作用。這是因?yàn)檎婵绽鋬龈稍锏牡蜏氐脱醺稍镆部梢暂^好地保留果蔬中的花青素含量。如陳沁雯等[37]發(fā)現(xiàn)經(jīng)真空冷凍干燥工藝處理后玫瑰茄中的總花青素含量高達(dá)1 556.54 mg/100 g，色澤最為鮮艷；普紅梅等[38]也報(bào)道了真空冷凍干燥可使紫色馬鈴薯中花青素的損失率低至9.66%，保持了馬鈴薯鮮艷的紫色。相反的是，對于南瓜、胡蘿卜和沙棘等黃色系果蔬，真空冷凍干燥技術(shù)會導(dǎo)致物料明顯的褪色[14,39]。這是物料物理結(jié)構(gòu)較好保留、色素成分不易積累和類胡蘿卜素的分布改變以及自動氧化降解、光降解和酶降解等因素造成的[40]。因此，原料的質(zhì)量和呈色色素種類對凍干果蔬色澤的變化具有決定性作用。真空冷凍干燥除受到原料特性的限制外，也是一種昂貴和耗時(shí)的脫水方法，這使其在食品工業(yè)中的應(yīng)用往往受到限制[41]。目前真空冷凍干燥技術(shù)常與其他預(yù)干燥或前處理聯(lián)合，并已成功應(yīng)用于胡蘿卜、蘋果和菌菇等原料的干制，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能提質(zhì)的目的[39,42]。等離子體干燥和非熱閃蒸干燥技術(shù)是兩種行業(yè)內(nèi)新興的非熱干燥技術(shù)。這兩種方法主要解決了真空冷凍干燥耗能大的問題，且也能良好地控制樣品干燥過程中的熱量傳遞，有效防止熱敏成分的降解。但目前對放電等離子體的研究主要集中在對果蔬的殺菌效果方面，并成功研制了等離子體殺菌-干燥一體機(jī)；而目前關(guān)于非熱閃蒸干燥技術(shù)對果蔬干燥護(hù)色方面的研究鮮有報(bào)道，主要集中在生產(chǎn)特種藥品和食品添加劑方面。

2.3 聯(lián)合干燥技術(shù)

聯(lián)合干燥是指按照優(yōu)勢互補(bǔ)原則將兩種或多種干燥技術(shù)聯(lián)合的果蔬干燥方式[41]。按照聯(lián)合的時(shí)間段，可將聯(lián)合干燥分為并聯(lián)和串聯(lián)（更普遍）兩種形式。并聯(lián)式是指同時(shí)間不同干燥技術(shù)組合對原料進(jìn)行干燥，串聯(lián)式是按照時(shí)間先后，采用不同干燥技術(shù)分階段對原料進(jìn)行脫水。聯(lián)合干燥與單一干燥相比具有明顯優(yōu)勢，該技術(shù)基本可以滿足“生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)果蔬和高效減能”的原則，適用于含有熱敏性色素和營養(yǎng)成分的物料、操作靈活且環(huán)保。目前，文獻(xiàn)中報(bào)道的有關(guān)聯(lián)合干燥對果蔬色澤品質(zhì)大多為積極影響。如Chao Erpeng等[39]的研究表明遠(yuǎn)紅外輻射-凍干聯(lián)合干燥賦予籽用南瓜更好的色澤及更高的β-胡蘿卜素和抗壞血酸含量。陳君琛等[42]采用熱風(fēng)（60 ℃、20 min）-真空聯(lián)合干燥（55 ℃）對杏鮑菇進(jìn)行干燥，結(jié)果表明該處理下杏鮑菇呈淺黃色（L*值為58.36）、色澤均勻，能耗較單一真空干燥減少57%。而王軍等[43]研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)熱風(fēng)-微波聯(lián)合干燥所得番薯片L*、a*值和黃度（b*值）分別為72.86、11.02和38.65，產(chǎn)品褐變不明顯且β-胡蘿卜素保留率高。此外，以微波作為預(yù)干燥手段也可有效地防止果蔬在后期干燥過程中的褐變問題，并在山楂、龍眼和甘藍(lán)等蔬菜中得到良好應(yīng)用?？偟貋碚f，與鮮樣相比，果蔬無論經(jīng)過何種干燥后色差值均會發(fā)生顯著變化，這是因?yàn)楦稍镞^程引起了物料細(xì)胞結(jié)構(gòu)的變化，導(dǎo)致色素被破壞和改變。而聯(lián)合干燥技術(shù)能有效地緩解這些問題。盡管如此，應(yīng)用聯(lián)合干燥也需要控制更多的參數(shù)，而這些參數(shù)間的相互影響作用尚不明確，可能會出現(xiàn)不可預(yù)測的問題。因此，針對每種原料中色素的特性，選擇適宜的聯(lián)合干燥技術(shù)和參數(shù)十分必要。為保護(hù)紫薯干燥產(chǎn)品中的花青素，程晶晶等[44]對比分析了熱風(fēng)、微波聯(lián)合干燥順序?qū)ψ鲜砥C合品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，經(jīng)熱風(fēng)-微波聯(lián)合干燥處理后紫薯片較微波-熱風(fēng)聯(lián)合干燥具有更高的花青素含量，且工藝耗能更低。而在探究聯(lián)合干燥參數(shù)方面，陳君琛等[42]以色澤明亮度和感官評分等為評價(jià)指標(biāo)，采用三因素二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)優(yōu)化了熱風(fēng)-真空聯(lián)合干燥杏鮑菇的工藝參數(shù)。

3 色素降解產(chǎn)物對干燥果蔬品質(zhì)的影響

果蔬中天然色素在干燥過程中的降解不僅會影響產(chǎn)品的色澤，而且會改變其他感官和營養(yǎng)品質(zhì)。

3.1 卟啉衍生物降解

葉綠素是植物界中卟啉色素的典型代表物，其在干燥過程中可通過過氧化物酶的作用氧化生成羥基葉綠素和葉綠素酸酯[45]。此外，葉綠素也可在C13處發(fā)生外聚反應(yīng)以形成葉綠素a’、氧化生成羥基葉綠素[45]或者受熱生成焦葉綠素、脫鎂葉綠素和焦脫鎂葉綠素[46]。值得注意的是，許多果蔬中（如青花菜、香蕉）的葉綠素過氧化物酶活性與處理溫度呈正相關(guān)，說明熱干燥降低葉綠素含量是由于相關(guān)酶活力的升高。但現(xiàn)有的研究結(jié)果表明葉綠素在干燥過程中的降解產(chǎn)物同樣具有明顯的生理活性。如菠菜中色澤為橄欖褐色的脫鎂葉綠素不僅可以賦予樣品油潤的色澤，而且具有良好的抗氧化和抗炎活性[47]。此外，焦脫鎂葉綠素可作為治療腫瘤疾病的光敏劑，脫鎂葉綠酸可提高葉綠素的生物利用率。而關(guān)于綠色的葉綠素酸酯和羥基葉綠素對于果蔬品質(zhì)的影響鮮有報(bào)道。盡管如此，葉綠素在干燥過程中的不斷降解（葉綠素含量降低）會導(dǎo)致果蔬色澤飽和度下降，褐變度升高或者不斷黃化，顯著影響產(chǎn)品的感官、營養(yǎng)品質(zhì)及消費(fèi)者可接受度。

3.2 異戊二烯衍生物降解

類胡蘿卜素是典型存在于果蔬中的異戊二烯色素，其在干燥中不可避免地受到光降解和熱降解，且難以控制[48]。根據(jù)C＝C雙鍵斷裂的位置不同，可生成不同物質(zhì)。若其降解產(chǎn)物保留有較多的共軛雙鍵，則也可保留原類胡蘿卜素的性質(zhì)。如番茄紅素在C5-C6和C5’-C6’雙鍵位置發(fā)生斷裂仍可合成鮮紅的胭脂素[48]。普遍來說，類胡蘿卜素在干燥過程中可通過氧化降解生成C9-C13類降異戊二烯香氣物質(zhì)[49]。朱明明等[48]報(bào)道，β-胡蘿卜素（紅紫色至暗紅色）在高溫下首先發(fā)生環(huán)氧化，形成β-胡蘿卜素-5,6-環(huán)氧化物和β-胡蘿卜素-5,8-環(huán)氧化物，而后進(jìn)一步導(dǎo)致碳鏈斷裂生成β-紫羅蘭酮（淡黃色至黃色）、二氫獼猴桃內(nèi)酯（無色至淡黃色）和β-環(huán)檸檬醛（無色）等香氣物質(zhì)。深綠色蔬菜和玉米中的葉黃素和新黃質(zhì)則同樣受熱和光降解生成黃色的異構(gòu)化產(chǎn)物、環(huán)氧化物或含醛基和酮基的衍生物[50-51]。盡管這些類胡蘿卜素降解產(chǎn)物大多賦予了果酒類產(chǎn)品濃郁的香氣和怡人的色澤，但在胡蘿卜等干制品中卻被鑒定為不良風(fēng)味成分，嚴(yán)重降低了產(chǎn)品的感官品質(zhì)。此外，雖然Lü Ying[14]和Rojas[49]等報(bào)道了干燥過程會使胡蘿卜和南瓜中的類胡蘿卜素總量降低10%～30%，但Gurak等[52]發(fā)現(xiàn)β-紫羅蘭酮等C13類降解產(chǎn)物仍具有抗氧化、降血脂、抗癌活性等生理功能。因此，類胡蘿卜素經(jīng)過干燥過程而生成的降解產(chǎn)物對產(chǎn)品的感官品質(zhì)（風(fēng)味和色澤）和營養(yǎng)品質(zhì)（類胡蘿卜素保留率）多具有不良影響，表現(xiàn)為顯著降低了產(chǎn)品的a*、b*值及色澤飽和度，不利于該類產(chǎn)品的風(fēng)味、食用品質(zhì)和貨架期，但對產(chǎn)品的生理功能需根據(jù)各產(chǎn)物的特性加以區(qū)分鑒定和評價(jià)。

3.3 多酚類衍生物降解

蘋果、桃子和梨等果肉以白色和淡黃色為主的果蔬中通常含有大量的酚類化合物。在大多數(shù)干燥過程中，酚類化合物易與氧氣和多酚氧化酶反應(yīng)生成醌并發(fā)生聚集反應(yīng)形成黑棕色沉淀，后續(xù)降解生成黑色素等鄰苯醌類化合物，從而降低果蔬的色澤品質(zhì)[31]。這些酚類物質(zhì)包括咖啡酸（黃色）、綠原酸（褐色）、沒食子酸（白色）和兒茶素（白色）等[53]。Derardja等[54]也發(fā)現(xiàn)杏在褐變12 h后，其中總酚、黃酮和o-二苯酚含量降低率可達(dá)50%～80%。因此，在果蔬干燥過程中應(yīng)采取物理（如低溫、低氧）、化學(xué)（如無機(jī)鹽）和生物（如乳酸菌、蛋白酶）等手段避免酶促褐變的發(fā)生[53]。此外，除受氧氣和酶的作用，酚類物質(zhì)在干燥過程中也易受熱發(fā)生降解褪色。如Ozkan等[55]報(bào)道了熱風(fēng)干燥葡萄皮19 h會使其中的花青素含量降低35%～39%。目前確定的花青素受熱降解途徑有兩種：一是花青素的C3苷發(fā)生水解生成花青素苷元，然后苷元發(fā)生水合反應(yīng)并異構(gòu)化生成查耳酮（淡黃色）及其同分異構(gòu)體；二是花青素生成假堿葡萄糖苷后開環(huán)生成查耳酮糖苷，查耳酮糖苷脫去糖苷生成查耳酮及其異構(gòu)體，后續(xù)可繼續(xù)降解為小分子酚酸和含苯環(huán)醛類[56-57]。此外，在熱加工過程中，各花色苷組分之間可以發(fā)生相互轉(zhuǎn)化降解，生成的單羥基苯甲醛等物質(zhì)（淡黃色至淡紅色）降低了果蔬清除自由基的能力，也會對人體細(xì)胞有刺激性作用[57]。綜上，干燥過程同樣會使多酚類衍生物色素失去原有鮮艷的色澤，并使樣品色澤飽和度、抗氧化活性及人體消化吸收水平降低，說明多酚類衍生物色素的降解產(chǎn)物不僅降低了干燥產(chǎn)品的綜合品質(zhì)，更可能對消費(fèi)者健康存在安全隱患。因此，在干燥富含酚酸的果蔬原料時(shí)，應(yīng)盡量采取低溫低氧和可鈍化酶活性的干燥和前處理技術(shù)。

3.4 酮及醌衍生物降解

植物中的姜黃素遇光不穩(wěn)定，可在干燥過程中受光降解生成香草醛（白色至淡黃色）、2-羥基-香莢蘭乙酮（黃棕色）、原兒茶醛（白色）、乙酰阿魏酮、反式阿魏酸和順式阿魏酸（黃色）等香氣成分[58]，主要應(yīng)用于香料的合成。其中原兒茶醛和阿魏酮也具有清除自由基活性、保護(hù)心肌細(xì)胞和抗肝病的生理功效。而阿魏酸在阿魏、當(dāng)歸、川芎、升麻、酸棗仁等中藥材中含量較高，是這些中藥的有效成分之一，因此，姜黃素的降解產(chǎn)物可被分離并應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。而對于富含姜黃素的姜黃根莖，干燥會使產(chǎn)品褐變度升高，亮度下降，但更利于姜黃中生理活性物質(zhì)的提取、貯藏和運(yùn)輸?shù)?。醌類色素屬于穩(wěn)定性較高的天然色素，不易受到干燥過程中光、熱和氧的影響。然而，蒽醌類色素對食品基質(zhì)的pH值要求比較高，容易引起食品體系褪色或者渾濁。施惠等[59]報(bào)道了棗紅色素只有在pH 11附近時(shí)才能保持好的色澤穩(wěn)定性。而對于醌類色素（如酸紅棗素或者紅蔥乙素）的降解產(chǎn)物和活性，在國內(nèi)外相關(guān)報(bào)道較少。

由此可見，卟啉衍生物、異戊二烯衍生物和酮衍生物的部分降解產(chǎn)物均會對果蔬產(chǎn)品的理化、營養(yǎng)和功能方面產(chǎn)生提質(zhì)影響，而酶參與的酚類色素降解產(chǎn)物多會對產(chǎn)品品質(zhì)產(chǎn)生不良影響。干燥技術(shù)的選擇也會影響天然色素的降解路徑和產(chǎn)物。因此，針對色素特性，通過適宜的干燥技術(shù)得到目標(biāo)降解產(chǎn)物和優(yōu)質(zhì)干燥產(chǎn)品十分必要。

果蔬在干燥過程中生成的色素降解產(chǎn)物如表2所示，代表性色素的可能降解路徑如圖3所示。

表2 果蔬在干燥過程中生成的色素降解產(chǎn)物Table 2 Degradation products of natural colorants in fruits and vegetables during drying process

圖3 葉綠素[46]、β-胡蘿卜素[47]、花青素[57]與姜黃素[58]在干燥過程中的可能降解路徑Fig.3 Possible degradation pathways of chlorophyll[46],β-carotene[47],anthocyanin[57],and curcumin[58] during drying process

4 果蔬在干燥過程中的護(hù)色方法

根據(jù)果蔬在護(hù)色過程中是否被加熱，可將護(hù)色方法分為熱處理技術(shù)與非熱處理技術(shù)。

4.1 漂燙護(hù)色技術(shù)

目前，漂燙技術(shù)主要分為水溶液漂燙（包括純水和抗氧化劑水溶液）、水蒸氣漂燙、微波漂燙和超聲波輔助漂燙等[60]，是國內(nèi)外最常見的應(yīng)用于果蔬護(hù)色方面的熱處理技術(shù)。其中，超聲波輔助漂燙是指將超聲波技術(shù)與水溶液漂燙或者微波漂燙技術(shù)相結(jié)合，可以更為顯著地提高干燥效率。漂燙技術(shù)的護(hù)色原理是鈍化果蔬中的酶活性、去除果蔬組織中的氧氣，抑制酶促褐變[54]。Kriaa等[61]的研究表明，蘋果在經(jīng)60 ℃的5%檸檬酸溶液漂燙3 min后再進(jìn)行微波干燥所產(chǎn)生的色差值（4.68）、褐變度（24.85）最低，白度最高（70.06）。漂燙技術(shù)處理時(shí)間短，較為環(huán)保且耗能少，但由于溫度過高也會造成熱敏性成分如酚類化合物的降解。此外，在水溶液漂燙過程中，果蔬中的水溶性維生素和礦物質(zhì)也會浸出到水中，降低了產(chǎn)品的營養(yǎng)品質(zhì)。

4.2 凍融護(hù)色技術(shù)

凍融是一項(xiàng)成熟應(yīng)用于肉制品的提質(zhì)技術(shù)，近年來受到學(xué)者們的廣泛關(guān)注，并被應(yīng)用于果蔬原料的前處理加工。凍融技術(shù)的原理是將原料置于－20～－80 ℃條件下進(jìn)行冷凍后并使其融化，可反復(fù)進(jìn)行多次凍融過程，該處理破壞了原料的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，利于果蔬提質(zhì)和干燥節(jié)能。對于干燥產(chǎn)品的色澤品質(zhì)，凍融預(yù)處理不屬于常規(guī)的護(hù)色手段，但可以利用凍融過程中酚類物質(zhì)的酶促褐變反應(yīng)獲得色澤較暗且較深的產(chǎn)品[39]。Zhang Long等[62]研究發(fā)現(xiàn)凍融處理利于藕片在紅外線和對流干燥中形成粉紅色表面，顯著改善了產(chǎn)品的色澤品質(zhì)。Chao Erpeng等[39]對遠(yuǎn)紅外干燥籽用南瓜的研究也表明凍融處理使樣品色澤變得更紅。因此，這種預(yù)處理方法只適用于小部分色澤偏白且酚類物質(zhì)含量較高的原料。而對于大部分果蔬物料，如桔梗菜[62]和胡蘿卜[63]，凍融破壞組織細(xì)胞會加速酚類物質(zhì)的流出與褐變反應(yīng)，明顯降低產(chǎn)品的色澤品質(zhì)。針對這種情況，目前比較有效的解決方式是將凍融與超聲波等手段聯(lián)合，降低樣品中的氧氣含量與褐變程度[63-64]。如Xu Xin等[63]報(bào)道了經(jīng)超聲-凍融聯(lián)合預(yù)處理的凍干秋葵與鮮樣相比具有更小的色差值和更低的褐變度。凍融技術(shù)操作簡單方便，但容易造成蛋白質(zhì)變性。因此，此法不適宜于牛油果、椰子等蛋白質(zhì)含量較高的果蔬。

4.3 滲透護(hù)色技術(shù)

滲透是另一種已成熟應(yīng)用于香蕉、蘋果、辣椒、胡蘿卜等果蔬干燥的非熱前處理技術(shù)，需根據(jù)原料風(fēng)味、質(zhì)構(gòu)和色澤等特性選擇適宜的滲透劑。目前，國內(nèi)外常用的滲透劑主要以糖和糖醇、抗氧化劑及鹽為主，還包括甘油和蜂蜜等甜味劑。護(hù)色原理是改變果蔬細(xì)胞結(jié)構(gòu)、去除氧氣，并增強(qiáng)原料基質(zhì)的結(jié)構(gòu)和抗氧化活性。糖和糖醇類滲透劑主要包括蔗糖、葡萄糖、果糖、麥芽糖、甘露糖醇和山梨糖醇等，多應(yīng)用于水果的預(yù)處理。趙紅偉等[64]的研究表明蔗糖溶液造成的滲透性脫水改善了芒果的褐變，并在后續(xù)的真空冷凍干燥過程中改善樣品的色澤。此外，滲透在果蔬內(nèi)部的糖也可和氨基酸在熱干燥過程中發(fā)生美拉德反應(yīng)，促進(jìn)產(chǎn)品風(fēng)味并加深紅色系果蔬原料的色澤。而Prosapio等[65]報(bào)道糖醇類滲透劑更優(yōu)于糖類，這是因?yàn)樘谴疾粌H可以降低產(chǎn)品的能量，而且可以減少滲透劑結(jié)晶和微生物腐敗?？寡趸瘎╊悵B透劑主要包括抗壞血酸和檸檬酸等低pH值有機(jī)酸。它們不僅可以保護(hù)類胡蘿卜素等天然色素不被氧化降解，也可以抑制原料中多酚氧化酶、過氧化物酶活性，顯著改善因酶促褐變引起的果蔬變色。Chuyen等[66]發(fā)現(xiàn)木鱉果經(jīng)抗壞血酸和檸檬酸預(yù)處理并在70 ℃下進(jìn)行熱風(fēng)干燥后的色澤較佳，且保留了較高的類胡蘿卜素含量（136.3 mg/100 g和126.9 mg/100 g）和2,2-聯(lián)氮-雙(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)陽離子自由基清除能力（10.91 μmol/100 g和10.14 μmol/100 g（以Trolox當(dāng)量計(jì)））。鹽類滲透劑主要包括氯化鈉、氯化鉀和氯化鈣，多應(yīng)用于蔬菜的預(yù)處理。鈣鹽能夠與水果中的果膠相互作用，產(chǎn)生果膠酸鈣，這有助于穩(wěn)定細(xì)胞結(jié)構(gòu)，減少干燥過程中的組織軟化。因此，鹽類常與糖及抗氧化劑類滲透劑結(jié)合使用，在不改變果蔬細(xì)胞結(jié)構(gòu)的前提下提高產(chǎn)品的色澤品質(zhì)。如劉麗娜等[67]的研究表明，將雙孢菇放入含有0.04 g/100 mL抗壞血酸、0.2 g/100 mL檸檬酸、0.3 g/100 mL氯化鈣和0.2 g/100 mL氯化鈉的混合護(hù)色劑中浸泡10 min后再進(jìn)行熱風(fēng)干燥，干制品的L*值可達(dá)到80，護(hù)色效果最好。滲透技術(shù)處理過程時(shí)間較短，對物料組織結(jié)構(gòu)影響小，但此技術(shù)只適合于部分對滋味和風(fēng)味有特殊要求的產(chǎn)品制作，無法滿足市場產(chǎn)品的全部需求。

4.4 新興護(hù)色技術(shù)

新興護(hù)色技術(shù)主要包括超聲波技術(shù)、輻射技術(shù)、脈沖電場技術(shù)等。這些前處理技術(shù)均可以顯著縮短果蔬的干燥時(shí)間，從而保留原料內(nèi)部更多的天然色素成分及含量。

超聲波技術(shù)的特點(diǎn)是可以通過空化作用快速高效地在果蔬組織中傳遞能量，使褐變酶和微生物失活，并在原料內(nèi)部形成微孔通道，保留色素。Li Lu等[68]發(fā)現(xiàn)李子經(jīng)過超聲波處理再經(jīng)過熱泵干燥后的總色差值與對照組相比顯著降低了22.63%，且李子的色差值隨超聲強(qiáng)度的增加而降低，說明超聲波處理有利于李子的保色。同樣地，Li Yuanhui等[69]也發(fā)現(xiàn)超聲波輔助真空干燥的山楂比真空干燥山楂顯示出更高的色澤保持率、更高的總黃酮含量及1,1-二苯基-2-苦基肼自由基清除能力。乙醇-超聲聯(lián)合處理也常被應(yīng)用于果蔬的干燥護(hù)色。如Granella等[70]研究發(fā)現(xiàn)用乙醇-超聲聯(lián)合預(yù)處理香蕉片10 min后再進(jìn)行熱風(fēng)干燥，會使香蕉片具有更誘人的色澤（L*＝63.27、b*＝29.32）、更高的酚類化合物含量和抗氧化活性。這可能是由于乙醇-超聲聯(lián)合預(yù)處理顯著縮短了干燥時(shí)間，保留了香蕉中更多的活性成分[70]。而Martins等[71]研究發(fā)現(xiàn)，加入乙醇（15 min）會使熱風(fēng)干燥土豆片的L*值顯著降低。這是因?yàn)橐掖伎梢詼p少細(xì)胞壁的厚度并改變其組成，擴(kuò)大了色素與氧化酶的接觸面，促進(jìn)了褐變反應(yīng)。因此，此法的護(hù)色效果也受到原料特性、超聲波和乙醇處理時(shí)間的影響。長時(shí)間超聲波產(chǎn)生的熱量也對果蔬的熱敏性營養(yǎng)成分造成不利影響，需根據(jù)不同原料特性進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化。

遠(yuǎn)紅外輻射技術(shù)是另一種應(yīng)用于果蔬提質(zhì)的新型前處理技術(shù)。遠(yuǎn)紅外輻射射線的熱量可以直接均勻地轉(zhuǎn)移到被干燥物料的中心，不會造成物料表面和細(xì)胞的大幅度破壞。此外，由于遠(yuǎn)紅外輻射的傳熱效率高，有效減少了干燥時(shí)間和耗能，且改善了熱敏性色素受熱分解的情況。Liu Ziliang等[72]研究發(fā)現(xiàn)，遠(yuǎn)紅外輻射加熱輔助脈沖真空干燥可以較好地保持藍(lán)莓中的花青素含量及色澤品質(zhì)；而Deng Lizhen等[73]研究發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)紅外輻射聯(lián)合熱風(fēng)干燥技術(shù)可以使紅辣椒在70 ℃和80 ℃干燥條件下L*值分別顯著上升9.61%和2.68%。但遠(yuǎn)紅外輻射波長透入深度小，對物料前處理要求較高，只適用于薄層物料。

脈沖電場處理屬于新興的非熱食品加工方法，其技術(shù)原理是在電極之間產(chǎn)生電場，有效防止由于原料溫度過度升高而誘發(fā)的色素物質(zhì)降解和褪色，此外，脈沖電場也可以使酶失活，從而抑制果蔬產(chǎn)品色澤的變化[74]。該技術(shù)處理時(shí)間短、操作簡單，但是脈沖電場處理對果蔬色澤的影響很大程度取決于原料特性和處理?xiàng)l件。該技術(shù)目前在熱風(fēng)干燥菠菜和枸杞、真空干燥胡蘿卜和噴霧干燥辣椒粉等產(chǎn)品的護(hù)色方面得到了良好的應(yīng)用。但由于電極周圍的電化學(xué)反應(yīng)可能會導(dǎo)致原料發(fā)生金屬污染、脂質(zhì)氧化反應(yīng)和蛋白質(zhì)變性，因此不適合脂質(zhì)和蛋白質(zhì)含量較高的果蔬原料。

目前，為進(jìn)一步加強(qiáng)對干燥產(chǎn)品的護(hù)色提質(zhì)效果，通常會將兩種或者多種護(hù)色技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用。例如，超聲-滲透聯(lián)合技術(shù)已成功應(yīng)用于干燥胡蘿卜、李子和草莓等果蔬的色澤與營養(yǎng)品質(zhì)改善；漂燙-脈沖電場-超聲聯(lián)合技術(shù)可使微波-真空干燥蔓越莓的多酚、花青素和類黃酮含量更高，色澤和口感更好；而脈沖電場（2.8 kV/cm、750 p）-滲透（55 ℃、60 min）聯(lián)合處理使熱風(fēng)干燥枸杞的色澤得到更好的保留，總酚含量和抗氧化能力更高。

熱處理技術(shù)與非熱處理技術(shù)果蔬在護(hù)色過程中的應(yīng)用如表3所示。

表3 果蔬在干燥過程中的護(hù)色方法Table 3 Color preservation methods of fruits and vegetables during drying process

5 結(jié)語

干燥果蔬產(chǎn)品鮮艷的色澤往往表明其具有較高的天然色素含量、營養(yǎng)價(jià)值與生物活性，因而賦予其更高的消費(fèi)者接受度與滿意度。干燥果蔬的色澤是由原料特性、天然色素種類與性質(zhì)（包括降解產(chǎn)物）、干燥方法與前處理技術(shù)共同決定的，應(yīng)根據(jù)不同的原料特性與產(chǎn)品需求，一對一選擇適宜的干燥方法與工藝參數(shù)。目前存在的問題是缺乏對護(hù)色后果蔬產(chǎn)品在貯藏期間綜合品質(zhì)變化的跟蹤與研究，以及人體對護(hù)色果蔬產(chǎn)品中色素的代謝、轉(zhuǎn)運(yùn)和吸收過程的研究，同時(shí)缺少相應(yīng)的臨床試驗(yàn)等。今后的研究應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注以下幾個方面：1）明確果蔬中不同類型色素在干燥環(huán)境下的降解機(jī)制。廣泛關(guān)注食品基質(zhì)、色素性質(zhì)與結(jié)構(gòu)的多樣性及復(fù)雜性；明確色素成分之間的內(nèi)在聯(lián)系，以及在不同干燥條件及貯藏期間的降解路徑；有必要實(shí)別、量化有毒的色素中間產(chǎn)物、代謝物或干燥副產(chǎn)物，評估對消費(fèi)者健康的風(fēng)險(xiǎn)。2）建立干燥及護(hù)色技術(shù)參數(shù)數(shù)學(xué)模型。針對果蔬原料特異性，采用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型，快捷優(yōu)化干燥及護(hù)色技術(shù)參數(shù)，提高加工效率，保護(hù)果蔬的綜合品質(zhì)和預(yù)測有毒殘留物等。3）開發(fā)新型護(hù)色聯(lián)合干燥技術(shù)。推動創(chuàng)新型技術(shù)在果蔬干燥領(lǐng)域的發(fā)展，嘗試多種創(chuàng)新型技術(shù)聯(lián)合實(shí)現(xiàn)“優(yōu)勢互補(bǔ)”，以獲得更高色澤品質(zhì)的果蔬干燥制品。同時(shí)，改善創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)室規(guī)模聯(lián)合干燥設(shè)備，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。