《食品科学》：河南省农业科学院王赵改研究员等：多指标综合评价辣椒干燥方式：干燥效率、品质特性与风味分析

辣椒（Capsicum annuum L.）是茄科辣椒属植物，居世界五大辛辣调味品之首，其消费范围覆盖全球约60%的国家，食辣人数约30亿，2023年全球辣椒市场规模达到了9 249.90百万美元。中国作为世界最大的辣椒生产国与消费国，辣椒种植面积超过3 000万亩，年产量长期保持在1 600万t以上，均位居全球第一。辣椒富含多种营养成分，如VC（含量居蔬菜之首）、有机酸、蛋白质、糖和矿物质等，以及多酚、类胡萝卜素、辣椒碱类化合物等功能性成分，赋予辣椒抗菌、抗炎、祛寒、除湿、镇痛、抗氧化和降低胆固醇等功效。在餐饮业、调味品行业、日化产品和医药领域应用广泛。新鲜辣椒含水率高，约为60%～85%，采后易腐烂变质，失去商品价值，累积损失高达15%以上。脱水干制可有效降低产品含水量，抑制微生物生长，易于长期保藏，有效调节季节性供需变化。干制辣椒以其鲜亮的色泽和独特的辣味广受消费者青睐，并且因其便于运输和贮存，已成为辣椒的主要消费形式，也是食品产业中满足辣椒色素、辣椒素等深加工原料需求的重要来源。

辣椒表面覆盖着一层致密的蜡质层，能够有效阻止水分在干燥过程中的迁移，导致辣椒成为一种难以干燥的物料。目前辣椒主产区普遍采用自然干制，该方法易受天气和场地的限制，干燥周期长、劳动强度大，且干辣椒品质较差，易出现回潮、霉变等质量问题。因此，科学应用辣椒干燥工艺和设备已成为辣椒加工产业的当务之急。辣椒的干燥不单是一个脱水的传热传质过程，还涉及多种生化反应，干燥过程对辣椒的品质有较大影响。工业上辣椒干燥普遍采用热风干燥法（HAD），其具有操作简单、易于控制等优点，但也存在能耗大、营养损失严重等问题。大量研究集中比较不同干燥方式对辣椒理化品质的影响，尤其是辣椒素、类胡萝卜素等成分的变化。曹珍珍等采用日晒、热风和中短波红外干燥处理小米椒，发现高温短时干燥有助于保留多酚和辣椒碱类化合物。Toontom等的研究表明，冷冻干燥的辣椒在颜色、辣度和挥发性风味方面优于HAD和日晒干燥，且其辣椒素含量更高。陈宇昱等发现，自然晾晒、HAD和红外干燥均会导致小米椒的色泽变差、游离氨基酸含量降低，以及抗氧化能力下降，而冷冻干燥则能较好地保持这些品质指标。Cao Zhenzhen等的研究指出，在红辣椒的红外干燥过程中，干燥速率较快，且产品脆度和品质较好，优于太阳能干燥和HAD。然而，这些研究多集中于单一或少数几种干燥方式，缺乏对多种复合干燥技术的系统比较。研究表明，多种方式联合干燥可达到节能、高效和高质量的干燥效果。微波真空干燥（MVD）结合了微波加热快速和真空环境低温、低压的优点，能显著缩短干燥时间并减少热损伤。红外干燥利用辐射传热，加热迅速，穿透深度有限，常与其他技术联合以提高效率。寻求既能高效脱除水分，又能最大限度保留辣椒固有品质（特别是热敏性营养成分、色泽、质构和风味）的干燥技术，成为辣椒加工业亟待解决的关键问题。特别是对于红外-热泵联合干燥（IR-HPD）和微波真空-热风联合干燥（MVD-HAD）这类创新联合干燥模式在辣椒干燥中的应用效果及其对风味等复杂品质属性的影响亟待探索。

河南省农业科学院农产品加工研究中心的张乐、史宇婷和王赵改*等人以小米辣为对象，系统比较6 种代表性干燥方式（真空冷冻干燥（VFD）、HAD、热泵干燥（HPD）、MVD、IR-HPD和MVD-HAD）对小米辣的干燥特性、营养成分、抗氧化能力及感官品质和风味物质的影响，旨在为辣椒干燥工艺的优化提供科学依据，为辣椒干制品的风味保持提供理论支持，筛选兼具高干燥效率与优异品质保持能力的优化干燥策略，推动辣椒加工业向高效、节能、高品质的方向发展。

1 干燥方式对辣椒干燥特性的影响

如图3A所示，MVD干燥时间最短（26 min），辣椒的水分比下降最快，MVD-HAD次之（170 min），明显低于其他处理组。HAD和IR-HPD需990 min，HPD需1 050 min，VFD耗时最长（1 920 min），水分比随着干燥时间的延长而逐渐下降。如图3B所示，不同干燥方式的干燥速率均经历了短暂的升速阶段、中间恒速以及后期的降速阶段，符合传统的干燥速率变化规律。MVD和MVD-HAD的最大干燥速率分别可达13.45、15.56 g/（g·h），为传统HAD最大干燥速率（0.384 g/（g·h））的35 倍和40 倍左右。微波通过使辣椒内部水分子高速振动，瞬间产生摩擦热，辣椒表面和内部同时加热。在外部温度较低的情况下产生内外温度梯度，推动水分向外表迁移，且在真空环境下，水的沸点降低，从而加快水分的蒸发速率。IR-HPD利用热泵和红外辐射的协同作用，通过热泵提供稳定的热源和红外辐射加速水分蒸发，同时提高了干燥室内温度的均匀性，使其高于单一HPD。VFD则通过将物料冷冻至共晶点以下，在低温和真空条件下升华除去物料中水分，主要依靠物料与冷肼之间的蒸汽压差作为驱动力，但形成此蒸汽压差需要较长时间，因此干燥速率最慢。

2 干燥方式对辣椒主要化学成分的影响

2.1 干燥方式对辣椒VC含量的影响

VC具有促进人体细胞对铁的吸收、清除自由基以及减缓动脉粥样硬化等作用。辣椒中VC含量居蔬菜之首，但VC为热敏性物质，在干燥过程中易发生氧化反应，稳定性较差。由图4可知，干燥后各处理组VC含量均显著下降，其中VFD组VC保留率最高，达到84.02%，VFD在低温和低氧环境进行，可以最大限度地减少VC的热降解和氧化。MVD组干燥时间最短，VC受影响较小，保留率为77.82%，MVD-HAD组次之，保留率为74.5%，而传统HAD、HPD和IR-HPD组辣椒VC保留率均为50%左右，损失比较严重，这几种干燥方式均为长时间干燥，VC与氧气接触时间长，且长时间干燥会破坏辣椒的细胞结构，促进基质中物质的释放，从而导致样品VC损失较高。

2.2 干燥方式对辣椒类胡萝卜素含量的影响

红辣椒含有丰富的类胡萝卜素，类胡萝卜素是一类天然的脂溶性色素，主要呈现黄色、橙色或红色，同时类胡萝卜素是辣椒中重要的抗氧化活性物质。类胡萝卜素对光和温度较为敏感。如图5所示，新鲜辣椒中类胡萝卜素的含量为2.23 mg/g，经VFD处理后其含量与鲜样无显著差异，其他干燥方式下其含量显著下降（P＜0.05），其中，IR-HPD、MVD-HAD处理组的含量最低。经干燥后类胡萝卜素含量减少，除了因为干燥后物料性质变化导致提取困难和损耗外，还有可能因为红外和微波的加热方式热量分布不均匀，较高的干燥温度和水分去除速率以及辐射加速了辣椒类胡萝卜素的降解。而VFD属于低温干燥，能有效保护类胡萝卜素，另外类胡萝卜素异构化由全反式红色变为顺式的偏黄色，因而干燥后辣椒颜色偏向橙黄色，这与康三江等的研究结果一致。

2.3 干燥方式对辣椒素类物质含量的影响

辣椒素类物质是一种具有生物活性的香草酰胺类物质，其含量会受到辣椒品种、果实部位、成熟度、生长、贮藏和加工条件等因素的影响。由图6可以看出，MVD-HAD、MVD组辣椒素类物质的含量与鲜样无显著差异；VFD组次之，保留率为85.7%，而IR-HPD、HPD、HAD组辣椒素类物质含量显著降低（P＜0.05），保留率分别为59.3%、67.4%和61.0%。MVD能够快速脱水，缩短热暴露时间且在真空环境下可以抑制氧化，有助于减少辣椒素的损失。VFD组辣椒素的含量降低，可能是因为冷冻过程中细胞结构的变化导致辣椒素的释放或流失。IR-HPD组的辣椒素含量最低，可能是因为辐射导致辣椒素的降解。

2.4 干燥方式对多酚含量的影响

辣椒富含酚类化合物，可作为天然的膳食抗氧化剂应用于食品加工领域。酚类化合物作为人体的天然抗氧化剂来源，可预防和减缓动脉粥样硬化、慢性炎症类疾病。如图7所示，除VFD组（（16.53±0.94）mg/g）外，不同干燥处理均会使辣椒多酚含量显著降低（P＜0.05）。MVD、MVD-HAD组的多酚含量次之，分别为（15.18±0.81）、（14.89±0.30）mg/g，保留率均在85%以上，传统的HAD、HPD和IR-HPD样品多酚含量无显著差异，且与鲜样相比保留率较低。多酚为热敏性化合物，这3 种干燥方式均为长时间高温干燥，会导致多酚的热降解和氧化损失。与Ahmed等的研究结果一致，即干燥会导致多酚损失，而加热会加剧酚类分解。VFD的低温和低压环境减少了热敏性化合物如多酚的氧化和降解，从而保持了较高的多酚含量。MVD真空环境可以减少氧化反应，但微波加热可能会对多酚产生一定的热破坏作用。MVD-HAD热风段补充干燥虽引入氧气，但因前期水分已降低，氧化反应减弱，故损失率不高。

3 干燥方式对辣椒抗氧化能力的影响

如图8所示，除VFD外，不同干燥处理的DPPH自由基清除能力均显著低于鲜样（（184.79±5.21）μmol/g）。MVD-HAD、MVD组的DPPH自由基清除能力次之，分别为（154.60±2.71）、（138.62±0.38）μmol/g。IR-HPD、HPD和传统HAD组的DPPH自由基清除能力无显著差异，分别为鲜样的34.12%、33.78%和32.60%，与曹珍珍等的研究结果一致。DPPH自由基清除能力与VC含量和多酚含量变化的趋势一致，表明辣椒的抗氧化活性与多种生物活性成分相关，如酚类物质、类胡萝卜素和VC等。

如图9所示，经VFD、MVD-HAD、MVD处理，辣椒总还原力均显著高于鲜样（P＜0.05），分别提高了65%、29.69%、35.45%，可能是因为干燥过程中细胞结构会受到破坏，使细胞内的抗氧化物质释放出来，同时部分结合态的抗氧化物质分解为游离态物质，从而增强了抗氧化活性。此外，干燥过程可能发生美拉德反应产生具有抗氧化能力的化合物，从而表现为抗氧化能力升高。Arslan和裴昱鹏等也发现辣椒经干制后抗氧化活性显著上升。IR-HPD、HPD和HAD组的总还原力较鲜样均显著降低（P＜0.05），分别为鲜样的66.56%、56.27%和73.16%，其原因可能是干燥时间越长，使热敏抗氧化剂的累积降解效应更明显，同时由于细胞结构破坏、酚类降解以及美拉德反应等多重机制，显著降低了辣椒中具有电子转移能力的抗氧化成分含量，导致总还原力下降。

4 干燥方式对辣椒色泽的影响

颜色对消费者的接受度和选择有很大的影响。干制品色泽的优劣是决定其市场价值的重要指标，能够一定程度上影响消费者对干制品的评价。如表2所示，经VFD处理的辣椒 L * 值为68.81±0.46、 a * 值为38.63±0.31、 b * 值为41.66±0.70、∆E为18.44±0.67，均显著高于其他干燥方式（P＜0.05）。MVD-HAD和MVD处理的辣椒 L * 、 a * 、 b * 、∆E差异均不显著，且 a * 值均与鲜样无显著差异。HAD、HPD、IR-HPD组 a * 值显著低于鲜样（P＜0.05），由于高温长时间干燥通过破坏双键共轭系统造成类胡萝卜素损失，同时触发了脂肪氧化、美拉德反应和褐变反应，使红度降低。经VFD处理的辣椒 b * 值显著高于鲜样和其他处理组，与康三江等研究结果一致，可能是类胡萝卜素异构化由全反式红色变为顺式的偏黄色，以及水分移除导致的物理结构和光学特性改变共同作用的结果。与鲜样相比，经VFD处理的辣椒∆E显著高于其他处理组，而MVD-HAD组的∆E最低，能较好地保持辣椒的色泽。

5 干燥方式对辣椒质构的影响

TPA是一种能够有效分析食品物理结构特性的方法，利用质构仪模拟口腔咀嚼食物时受到的力及食物变形等情况，通过软件可分析食品的硬度、黏附性、弹性、咀嚼性等质构特性参数。硬度能够表征果实在外力作用下发生形变所需要的屈服力，模拟牙齿挤压果实时所需的力，反映果肉的紧实程度与致密性。在质地特征曲线上硬度对应第1次挤压循环中的最大峰值。如表3所示，鲜辣椒经干燥后硬度显著降低（P＜0.05），各干燥组硬度为鲜样的7.31%～22.26%。王日思等的研究表明，水分能够维持果实组织的细胞膨压，从而赋予果肉一定的硬度与机械强度。鲜样含水率高，为79.72%，干制样品含水率为9.10%～9.52%，因此鲜样质构特性相对较好。黏附性反映咀嚼果实时其对牙齿和上颚的黏着情况，咀嚼性则反映将固体食品咀嚼到可吞咽状态所需做的功。不同处理方式黏附性、胶黏性和咀嚼性的变化趋势与硬度基本一致。弹性是指果实经压缩变形后，在去除变形力的条件下所能恢复的程度。不同干燥方式处理辣椒后，其弹性以MVD-HAD组最高，与鲜样无显著差异，MVD组次之，可能是因为微波可使果胶适度降解。各项质地参数能够有效区分不同干燥辣椒在物理特性与质地结构上的差异。

6 干燥方式对辣椒挥发性风味成分的影响

6.1 挥发性化合物定性和定量分析

采用GC-IMS对不同干燥条件所得辣椒样品中挥发性化合物进行分析。利用离子迁移时间和保留指数对挥发性有机化合物进行定性鉴别，共检测出54 个色谱信号峰，定性出32 种挥发性化合物（图10、表4），部分化合物浓度高会产生二聚体，它们保留时间与单体相近，但可根据不同迁移时间区分，单体和二聚体分别以M和D表示。其中醇类5 种、酯类2 种、醛类11 种、酮类8 种、烯类2 种、杂环类4 种和未定性22 种。未定性化合物占比较高，为16.47%～47.07%。定性物质中，各处理组均为醛类物质峰体积最大，占比最多，为30.89%～41.05%，包括丙醛、2-甲基-2-丙烯醛、丁醛、戊醛、(E)-2-戊烯醛（M/D）、己醛（M/D）、(E)-2-己烯醛等，多具有青草气味、刺激性气味。鲜样的醇类占比33.38%，仅次于醛类物质，干燥处理样品醇类占比2.54%～11.12%，(E)-2-己烯醇、2-丙醇、2-丁醇具有果香、青香、干草香气。干燥处理样品酮类占比4.60%～16.36%，仅次于醛类，包括2,3-丁二酮、1-戊烯-3-酮（M/D）、乙偶姻等，具有黄油味、果香、焦糖味。检测到的杂环类物质占比在1.20%～2.19%，主要为吡嗪、2,5-二甲基呋喃、2,6-二甲基吡啶、2-戊基呋喃，具有木香、坚果、熟肉味。

6.2 挥发性化合物的指纹图谱分析

为更直观可视化地探索不同干燥方式下辣椒中挥发性化合物变化，采用GalleryPlot插件生成指纹图谱（图11），颜色深浅代表其浓度高低。化合物的单体和二聚体由具有相同化合物名称的不同柱表示。未定性物质以阿拉伯数字编号。A区域为鲜样中峰体积较高的挥发性化合物，主要为醇类、醛类化合物，包括(E)-2-己烯醇、1-辛烯-3-醇、(E)-2-戊烯醛（M/D）、己醛（D）、丙醛，青草味、刺激性气味浓郁。B区域为VFD处理的辣椒中峰体积较高的挥发性化合物，主要为2-丁醇、己醛（M）、1-戊烯-3-酮（M）、2,6-二甲基吡啶、β-蒎烯等。C区域为MVD-HAD处理组中出现的峰体积较高的挥发性化合物，主要是2,3-丁二酮、丙酮、2-己酮、乙酸异丙酯，具有果香、黄油味。D区域为MVD、IR-HPD、HAD处理组中出现的峰体积较高的挥发性化合物2-甲基丁醛、2-甲基-2-丙烯醛、乙缩醛。E区域为HPD处理组中峰体积较高的挥发性化合物，主要为吡嗪、丁醛、甲酸乙酯等，具有坚果、黄油味、奶油味。

干燥工艺对辣椒挥发性成分的种类和含量均有显著影响。经干燥处理后样品中酮类、酯类和杂环类物质含量提高，醇类和醛类含量降低，由典型的青草味、刺激性气味转变为具有坚果味、黄油味等，赋予产品“焙辣”特色。醛类含量降低可能是由于干燥过程中水分快速蒸发造成的。Sellami等发现辣椒中的许多挥发性醛类化合物对水表现出很强的亲和力，在高温、长时间的干燥过程中，水分会大量流失，醛类含量随着水分的流失而减少，导致干辣椒的辛辣感减弱。醇类的挥发和酯化作用可能导致醇类物质含量的减少。一些挥发性有机物的产生或者含量增加，如2,3-丁二酮、1-戊烯-3-酮（M）、乙偶姻（3-羟基-2-丁酮）、2-己酮、吡嗪、2,6-二甲基吡啶以及乙酸异丙酯等酮类、酯类和杂环类物质，推测这些化合物可能是在加热过程中通过脂质氧化、美拉德反应和Strecker降解产生这与先前报道的高温加热有利于辣椒中酮的形成相一致。酯类主要来自醇和酸之间的酯化反应，产生花香和果香，此外，由于辣椒的脂质含量高，在干燥过程中脂肪酸的酯化促进了酯的形成。研究表明不饱和脂肪酸的氧化降解是高温干燥条件下香气形成的主要途径。综上所述，干燥处理会产生一些芳香物质，同时也会导致一些挥发性物质因挥发、降解而损失，经干燥后辣椒的整体风味品质提高。

6.3 挥发性化合物的PCA和OPLS-DA

为了更全面地评估不同样品之间的差异，对辣椒中挥发性有机化合物进行了PCA和OPLS-DA。PCA能有效识别样品间的关系，保持对彼此差异贡献最大的特征，是常用的数据降维分析方法。对55 种风味成分的信号强度数据进行PCA，根据其方差贡献率将PC得分从高到低排序，并将前2 个主要PC评分可视化，如图12A所示，PC1的方差贡献率为48.6%，PC2的方差贡献率为25.1%，累计贡献率为73.7%。MVD、HAD和IR-HPD组，样品间聚类度较高，区域重叠严重，但RAW、VFD和MVD-HAD可以通过PC1清楚地区分。如图12B所示，经不同干燥方式处理辣椒的特征风味化合物差异明显。然而，PCA是一种无监督的模式识别分类方法，为了对辣椒风味的准确识别，还需要对数据信息进行进一步的挖掘。OPLS-DA作为一种有监督的分析方法，常用于复杂数据的可视化、判别分析与预测。利用OPLS-DA建立组间差异模型，从图13A、B可以看出，辣椒在不同干燥方式下可以很好地区分，且其挥发性有机物的特征成分存在显著差异。如图13C所示，根据变量投影重要性（VIP）＞1且P＜0.05的标准，筛选出了19 种关键差异挥发物，包括乙偶姻、2-戊基呋喃、2,6-二甲基吡啶、β-蒎烯、2-甲基-2-丙烯醛、乙缩醛、(E)-2-己烯醛、2-己酮、2-丁醇、1-戊醇、甲酸乙酯等，这些风味成分是辣椒不同处理后风味成分差异显著的重要特征标志。为了验证模型的适用性，进行了200 次随机排列检验，所有结果均表明模型没有过拟合，适合本研究。这些结果表明，不同干燥方法显著影响辣椒挥发性化合物。

7 结论

本研究系统评估了6 种干燥方式对辣椒的干燥特性、主要化学成分、抗氧化能力和风味物质的影响，得出以下结论：1）干燥效率方面：MVD和MVD-HAD干燥速率最快，分别约为传统HAD的35 倍和40 倍，显著缩短干燥时间并降低能耗。2）营养成分保留方面：VFD在VC、类胡萝卜素和多酚等热敏性成分方面保留效果最佳，保留率显著高于其他方式；MVD和MVD-HAD在辣椒素保留方面与鲜样无显著差异，且总还原力显著提升。3）色泽与质构方面：MVD-HAD和MVD在红度保持上与鲜样无显著差异，且总色差∆E最低，能较好地保持辣椒的色泽。干燥后硬度普遍下降，MVD-HAD弹性最佳，质构特性更优。4）风味调控方面：干燥处理显著改变了辣椒的挥发性成分组成，醛类和醇类含量下降，酮类、酯类和杂环类物质增加，使青草味减弱，坚果、黄油、焦糖香增强，赋予产品焙辣特色。OPLS-DA筛选出19 种关键差异风味物质，表明干燥方式对辣椒风味形成具有重要调控作用。综合干燥效率、营养成分保留、色泽与质构特性以及风味品质等多维指标，MVD-HAD为当前最具产业化潜力的辣椒干制策略。本研究可为辣椒干燥工艺的优化与风味调控提供科学依据，对推动辣椒加工业向高效、节能、高品质方向发展具有现实意义。关于不同干燥条件下风味物质的形成和转化机制，有待今后进一步研究和阐明。

引文格式：

张乐, 史宇婷, 史冠莹, 等. 多指标综合评价辣椒干燥方式: 干燥效率、品质特性与风味分析[J]. 食品科学, 2026, 47(10): 271-283. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20251013-061.

ZHANG Le, SHI Yuting, SHI Guanying, et al. Multi-index assessment of chili pepper drying methods: drying efficiency, quality characteristics, and flavor profiles[J]. Food Science, 2026, 47(10): 271-283. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20251013-061.

实习编辑：俞逸岚；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

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