要说我们现在经常吃到的冻干果蔬零食，就不得不提到冻干技术，而这，要从上世纪宇航技术的发展说起。随着1961年前苏联的加加林乘坐宇宙飞船进入太空之后，越来越多的宇航员们开始在外太空生活。长时间的太空生活，对宇航员们的日常营养补充提出了更高的要求。要知道在失去重力的外太空环境中，进食——尤其是液体或者流质食物是一件麻烦甚至危险的事情。而各种水果虽然富含维生素与纤维素，却因为富含水分而不适合在太空中食用。

但这点小小的问题自然难不倒科学家们，既然在外太空环境中食用水果的最大阻碍是水果里面的液体，那么把水果变“干”不就行了。当然，让水果单纯的变干很容易，无论是风干、烘烤或者腌渍都能够做到这一点。但困难的是如何在让水果变“干”的情况下，最大程度地保留它们原有的所有营养。于是经过科学家们反复的研究与验证，冻干技术在上世纪60年代就被运用于航天领域。

图源：Pixabay

#1
鲜果到冻干，只需三步

冻干技术的原理其实并不复杂，它是在超低温环境下对蔬菜水果进行干燥处理。整个过程大致分成三个步骤：

01

急冻

通过急冻，让蔬菜水果迅速处于零下40℃的超低温环境中，在这样的低温环境下，蔬果类食物中含有的水分会瞬间凝固成固态。

这一过程可以“锁”住蔬果食物中所有的有效营养成分，以防止在脱水干燥过程中造成的营养流失。而之所以采用急冻的方式，是因为如果降温速度不够快，会让食物内水分在凝固过程中结成大冰晶，从而破坏食物内部生理结构。

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抽真空

在对蔬果食物进行急冻之后，还需要一步抽真空的过程。之所以需要抽真空，这就涉及到水的固态与气态的转换过程。

我们知道在1标准大气压下，水的沸点是100℃，即在100℃时变成水蒸气。但是水的沸点并不是固定的，所处气压降低，水的沸点也随之降低。当气压降低到0.006标准大气压时，水就可以从固态的冰，不经过液态变化直接升华为气态的水蒸气。而当我们对超低温的蔬果食品进行抽真空处理，其实就是让它处于极低的气压环境中，这样才能为食物在低温冷冻环境中进行干燥做准备。

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干燥

在经过前两个步骤制造的低温低压环境中，只需要稍稍提升一点温度。蔬果食物中被“冻住”的固态水分，就会直接升华成气态水蒸气离开食物内部。注意，在这种低温低压的环境中，蔬果食物失去的仅仅是水分，而其他营养物质都几乎全部得以保留。不仅如此，蔬果食物的细胞结构在这个过程中也未被完全破坏，因此食物的外部“形体”也得以保留，唯一区别就是内部结构因为失去水分而变得疏松多孔。

经过三个步骤进行处理的果蔬，失去了水分却几乎保留了全部的其他营养成分，吃起来口感上也嘎嘣脆，因此很适合宇航员们在太空中食用。后来随着这项技术的商用化普及，冻干食品因为其营养不流失、便于长途运输、长期低温储存以及独特的口感也逐渐受到了食品制造商的青睐。所以到了今天，我们普通人也有机会品尝原本宇航员才能尝到的美食了。

#2

冷冻干燥，精准避雷

其实回顾历史，人类为了长期储存食物，发明了诸如腌渍、风干、烘烤等多种针对蔬菜水果的脱水干燥处理方法。但这些方法无一例外地存在各种缺陷，会导致营养大量流失。究其原因，主要是因为蔬果类食材自身的一些特性，造成了处理过程中难以逾越的雷区。主要雷区如下：

图源：Pixabay

01

高温变性

蔬果类食物中主要营养成分之一就是各种维生素，但是许多维生素的热稳定性较差，遇热易分解破坏。所以如果采用烘烤甚至油炸等方式对食物进行干燥必然会导致维生素流失。

02

氧化作用

维生素除了容易被高温破坏之外，还容易受到氧化作用而分解。因此即使不采用加热而是以风干、阴干的方式处理果蔬（如葡萄干），同样会造成维生素大量流失。

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呼吸反应

新鲜水果与蔬菜，在它们的细胞仍具有活性的情况下，依然无时无刻会进行呼吸作用，呼吸作用不但会消耗食物含有的糖份，更可能产生发酵作用。因此在对食物进行风干或阴干处理时，如果温度、氧气浓度等环境控制不当，就可能因为呼吸发酵，导致食物加速腐败。

04

渗透作用

果脯类蔬果食物采用腌渍处理法，这种方法是通过让蔬果细胞处于高浓度的盐、糖溶液中，促使细胞因为细胞膜的渗透作用大量失去水分。但这种方法会使大量水溶矿物质跟随植物体内水分一起流失，同时外界溶液中的糖或盐分渗入细胞内部，也会造成食物的盐或糖营养超标。

相比上述传统食物干燥处理方法的弊端，冻干技术可以完美地精准避雷——急冻技术使得营养物质不会因为高温而变性，同时抑制了植物的呼吸反应，真空环境又避免了氧化作用，而直接将水分从固态升华的干燥方式更是避免了水溶性营养物质随着水分而流失。整个处理过程中仅仅会流失少量维生素，其他如膳食纤维、矿物质、有机酸等营养成分得以全部保留。更关键的是，在急速低温环境中进行干燥脱水处理的蔬果食物，因为内部主要细胞结构并未受到破坏（部分细胞壁会在冰升华过程中受到破坏），所以保留了部分细胞活性。

当恢复常温储藏时，这些细胞还能够通过重新吸收空气中的水分，部分恢复细胞活性。随着在常温环境中放置时间越久，冻干吸水越多，这就是为什么刚拿出来的果蔬冻干是脆脆的，但在放置一段时间后会逐渐变软了。

供稿单位：重庆科技馆

作者：CPU

审核专家：黄河、李春黎、陈涛、徐晓萍

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来源: 重庆市科学技术协会

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