综述：非洲未充分利用果蔬干燥技术的创新：现状、挑战与前景

本综述系统探讨了非洲本土未充分利用果蔬（FVs）干燥技术的最新进展，重点分析了传统与先进干燥方法对产品营养品质、生物活性成分保留的影响。文章指出，尽管太阳能干燥等传统技术成本低、易推广，但易导致营养素降解；而微波、真空、喷雾及冷冻干燥等创新技术虽能更好地保持功能成分（如酚类、维生素C），却在非洲农村地区面临成本和能源挑战。作者强调，通过整合知识系统、政策支持和资金投入，推动适宜干燥技术的创新，对实现联合国可持续发展目标（SDGs），特别是零饥饿和良好健康，具有关键意义。

　　

非洲未充分利用果蔬干燥创新的机遇与挑战

非洲大陆拥有丰富的生物多样性，其中大量本土水果和蔬菜（Fruits and Vegetables, FVs）尚未被充分开发利用。这些作物通常比商业化种植的品种含有更丰富的维生素、矿物质和抗氧化剂，对改善非洲社区的食物与营养安全具有巨大潜力。通过干燥等技术进行保存，不仅能减少收获后损失，还能延长保质期，促进价值添加产品的开发，从而支持生计改善和可持续发展目标（Sustainable Development Goals, SDGs）的实现，特别是零饥饿（SDG2）和良好健康与福祉（SDG3）。

未充分利用非洲果蔬的潜力与保存进展

非洲未充分利用的果蔬，如刺果番荔枝（Strychnos spinosa）、非洲李（Parinari curatellifolia）、猴面包树（Adansonia digitata）和马鲁拉果（Sclerocarya birrea）等，是膳食纤维、维生素、矿物质以及类黄酮、酚类、维生素C和β-胡萝卜素等生物活性化合物的优质来源。这些成分有助于预防多种慢性疾病，提升人类健康水平。然而，这些作物的季节性很强，新鲜状态下可用期短，导致大量的产后损失。历史上，干燥一直是保存这些果蔬的主要方法，因为它能有效降低水分活度，抑制微生物生长，并便于储存和运输。近年来，除了传统的晒干、太阳能干燥和热风干燥外，非热加工技术如高压处理（High-Pressure Processing, HPP）、冷等离子体、超声波等也逐渐应用于果蔬保存，但在非洲本土果蔬中的应用仍处于起步阶段。

干燥技术对营养品质和生物活性成分的影响

干燥过程对果蔬的营养品质和生物活性成分的影响复杂且多因素决定，具体取决于所采用的干燥方法、温度、时间、风速以及果蔬本身的理化特性。

传统干燥技术如晒干、太阳能干燥、阴干和热风干燥，因其低成本、易操作和可扩展性，在非洲农村社区仍占主导地位。研究表明，晒干（25–45 °C）的姜果棕（Hyphaene thebaica）果实显示出较高的蛋白质、氨基酸和维生素C含量，但长时间暴晒可能导致矿物质（如锌、钙）的流失。太阳能干燥相比直接晒干能更好地保留营养素，例如太阳能干燥的藜麦（Amaranthus cruentus）比烤箱干燥能更好地保留钙、铁和维生素C。阴干（25-35 °C）则在保留酚类、黄酮类化合物方面表现更佳，例如阴干的黄麻叶（Corchorus olitorius）和豇豆叶（Vigna unguiculata）比晒干和烤箱干燥含有更多的酚类物质。

然而，传统方法也存在干燥时间长、易受天气影响、存在污染风险以及可能导致热敏性营养素（如维生素C、部分酚类）降解等问题。

先进干燥技术如微波干燥（Microwave Drying, MWD）、真空干燥（Vacuum Drying, VD）、冷冻干燥（Freeze-Drying, FD）、红外干燥（Infrared Drying, IFD）和喷雾干燥（Spray Drying, SD）等，通常能更有效地保留产品的感官品质和生物活性成分。例如，冷冻干燥（-47 °C 至 -53 °C）的南瓜叶（Cucurbita moschata）能显著提高阿魏酰异柠檬酸、龙胆酸5-O-葡萄糖苷等化合物的含量，并增强其抗氧化活性（ABTS和FRAP测定）以及对α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶的抑制能力。微波干燥（230 V, 50 Hz, 2450 MHz）的南非茄（Solanum retroflexum）则能更好地保留山奈酚衍生物。喷雾干燥（入口温度120–150 °C）的Lannea macrocarpa果汁能增强花青素的稳定性。

尽管先进技术优势明显，但其高昂的设备成本、能源需求以及对技术知识的要求，限制了它们在非洲农村地区的广泛应用。

预处理对干燥效果的影响

在干燥前进行预处理，如热烫、蒸汽处理、化学浸泡（如柠檬酸、抗坏血酸、盐水）等，是提高干燥效率和产品质量的关键步骤。预处理有助于灭酶、减少微生物污染、改变细胞结构以加速水分迁移，从而缩短干燥时间并更好地保留营养成分。例如，使用5%柠檬汁蒸汽处理南非茄（Solanum retroflexum Dun.）能保留叶绿素，增加总酚含量，并降低单宁、草酸盐和植酸盐等抗营养因子。用1%盐溶液预处理南瓜（Cucurbita maxima）能更好地保留总多酚、β-胡萝卜素和抗坏血酸，并表现出较高的DPPH自由基清除活性。

然而，预处理方法需要根据具体果蔬品种进行优化，不适当的预处理（如过长时间的热烫）反而会导致维生素C等水溶性营养素的损失。

干燥动力学模型研究

为了优化干燥过程，研究人员利用数学模型来预测干燥时间、分析水分扩散机制并设计高效的干燥系统。常用的模型包括经验模型（如Newton、Page模型）、半理论模型和理论模型。研究表明，干燥过程主要发生在降速阶段，水分扩散是主要的迁移机制。对于不同的非洲本土果蔬，如Cola parchycarpa、Treculia africana种子等，Page模型、Midili Kucuk模型、Henderson-Pabis模型等被证明能较好地拟合实验数据。干燥效率受温度（通常在40-70 °C）、风速（0.6-1.1 m/s）、相对湿度（25%-45%）和切片厚度（4-12 mm）等因素的显著影响。对干燥动力学的深入理解有助于开发节能、可持续的干燥技术。

面临的挑战与未来方向

非洲未充分利用果蔬的干燥和价值化面临多重挑战：

1. 1.
   技术与基础设施：缺乏适宜的干燥设备、不稳定的电力供应、落后的储存和运输设施限制了加工能力和市场准入。
2. 2.
   气候依赖性：传统晒干和太阳能干燥受降雨、湿度和温度波动影响大，易导致产品质量不稳定和损失。
3. 3.
   社会经济因素：对未充分利用果蔬的负面社会认知（如被视为“穷人的食物”）、消费者对其营养价值和健康益处认识不足、年轻一代传统知识流失等问题，制约了消费需求。
4. 4.
   研究与政策支持：针对这些作物的产后生理、营养成分、加工技术及消费者偏好的系统性研究仍然不足。同时，缺乏支持其生产、加工、市场准入和标准制定的强有力的政策框架。

为促进非洲未充分利用果蔬的价值化和利用，未来需要采取综合措施：

• •
  短期：开发和优化低成本试点干燥技术（如太阳能干燥器及其与对流干燥的混合模式），投资于道路、灌溉和仓储等基础设施，开展针对农民和加工者的能力建设培训，通过教育和媒体宣传提高消费者认知，并制定支持性政策。
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  长期：进一步改进太阳能干燥技术，集成物联网（IoT）传感器、自动化控制系统和储热材料，探索人工智能（AI）在优化干燥过程中的应用，并评估先进干燥技术在成本、效率、可扩展性和环境影响方面的表现。

结论与展望

非洲未充分利用的果蔬是实现该大陆粮食安全、营养改善和可持续发展的宝贵资源。干燥作为一种关键的保存和价值添加手段，其技术创新对于释放这些作物的潜力至关重要。虽然传统干燥方法目前应用广泛，但结合预处理和先进干燥技术（尤其是基于太阳能的混合系统）是提高产品质量、降低能耗、并适应非洲农村背景的更可行路径。克服当前挑战需要政府、研究机构、私营部门和社区之间的协同努力，通过投资基础设施、加强研究、制定支持性政策和提高消费者意识，最终推动这些营养丰富的作物为改善非洲生计和实现可持续发展目标做出更大贡献。