综述：啤酒糟高值化干燥技术：对营养品质、感官特性及工艺效率的影响

《Applied Food Research》：Drying techniques for the valorization of brewer's spent grains: Impacts on nutritional quality, sensory properties, and process efficiency. A review

本综述系统评述了啤酒糟（BSG）的多种干燥技术，聚焦其对营养组分（如膳食纤维、多酚、蛋白质）、感官特性（色泽、风味、质地）及工艺效率（能耗、时间、成本）的影响。为BSG在食品、营养保健品及工业应用中的高值化利用提供了关键的技术选择与优化策略，并强调了在循环经济框架下实现能源可持续性的重要性。

　　

引言

食品供应链是全球温室气体排放的重要来源，采用可持续实践对于应对环境、经济和社会挑战至关重要。啤酒作为全球最受欢迎的酒精饮料，其生产过程中产生大量副产物——啤酒糟（Brewer's Spent Grains, BSG），每年产量约3800万吨。BSG含水量高（70%–85%），易微生物降解，直接利用受限。干燥作为稳定化和高值化的关键步骤，不仅能延长保质期，还改善其物流处理性和应用潜力。本综述旨在探讨不同干燥技术对BSG营养品质、感官特性和工艺效率的影响，为优化其综合利用提供科学依据。

啤酒糟的组成与应用潜力

BSG主要包含大麦籽粒的种皮、果皮和颖壳层，以及部分糊粉细胞壁和淀粉胚乳残留。其化学组成以纤维（高达70%）、蛋白质（15%–25%）、脂质（7%–10%）、淀粉（1%–12%）和灰分（2%–5%）为主，富含膳食纤维（可溶性与不可溶性）、多酚化合物、蛋白质、脂类、维生素和矿物质。这些组分赋予BSG抗氧化、抗炎、降胆固醇和益生元等功能特性，使其在动物饲料、人类营养（如面包、饼干、面食）、工业应用（造纸、吸附剂）和生物技术底物中具有广泛用途。然而，高水分和易腐性要求快速有效的干燥处理以实现资源化利用。

干燥方法及其影响

冷冻干燥（Freeze Drying, FD）

FD通过冷冻和真空升华去除水分，最大限度保留热敏性营养素（如蛋白质和多酚）和感官特性（颜色、香气）。尽管其营养保留率最高，但能耗大、时间长且设备成本高，限制其工业规模应用。混合方法（如微波辅助FD）可缩短时间，但可能引起香气损失和质地改变。

热风干燥（Oven Drying/Hot Air Drying, OD/HAD）

OD依靠热空气传导加热，操作简单、成本低，但高温（>60°C）导致营养素（如维生素C、多酚）降解和感官劣变（褐变、硬化）。冲击干燥（impact drying）等改进策略可提升蛋白和生物活性物保留，但需平衡温度与时间控制。

流化床干燥（Fluidized Bed Drying, FBD）

FBD通过热空气流化颗粒实现高效传热，适用于大规模处理。脉冲流化床（PFB）变体可减少机械应力，保留蛋白质结构，但可能存在品质不均和高温褐变风险。其能耗较低，但压力降较高可能影响效率。

转鼓干燥（Rotary Drum Drying, RDD）

RDD采用旋转鼓体与热空气接触，连续处理能力强，但高温可能导致蛋白质变性和维生素损失。感官上易产生不均匀颜色和表面烧焦。能效适中（60%–76%），但设备笨重且设计复杂。

太阳能干燥（Solar Drying, SD）

SD利用太阳能，环境友好、成本低，但依赖天气且干燥时间长。改进型SD可更好保留营养素和感官品质，但需控制条件以防微生物滋生。适用于资源有限地区的小规模生产。

过热蒸汽干燥（Superheated Steam Drying, SSD）

SSD在无氧环境中用过热蒸汽处理，减少氧化并保留热敏化合物（如多酚）。但高温敏感性和初始冷凝现象可能延长干燥时间。能效高且可热量回收，但设备成本高且应用标准化不足。

微波干燥（Microwave Drying, MWD）

MWD通过电磁场与极性分子（水）相互作用产生体积加热，快速且能效高（32%–71%节能）。真空微波干燥（VMD）进一步降低温度，保留更多水溶性蛋白和可溶纤维。但可能产生热点导致营养（如维生素C）损失和感官质地变硬。设备投资和磁控管寿命短是主要限制。

红外干燥（Infrared Drying, IRD）

IRD利用红外辐射直接激发水分子，加热均匀且时间短。间歇式IRD（IIRD）提升多酚含量和抗氧化活性，改善脆度利于研磨。但波长控制不当可能导致美拉德反应和有害物（丙烯酰胺）形成。能效30%–60%，设备紧凑但需精确操作。

折射窗干燥（Refractance Window Drying, RWD）

RWD通过塑料膜传导热水热量，温和高效（5–60分钟），保留颜色和孔隙结构，增强复水性。最佳参数（如70°C 3小时）最大化多酚保留，但样本厚度影响效率。投资成本低且能效高（比FD高40倍），但大面积需求限制规模化。

干燥技术的综合比较

营养保留上，FD和SSD最佳，MWD和RWD次之，OD和RDD较差。感官品质方面，RWD和IIRD保持近原始颜色质地，OD易导致褐变和硬化。操作效率上，MWD、IRD和RWD时间短能效高，SD和FD则慢且能耗大。选择需结合最终应用（食品、饲料或工业）、经济性与环境足迹。

结论

BSG干燥技术的选择需权衡营养品质、感官特性与工艺效率。微波干燥、红外干燥和折射窗干燥因其高效与品质保留成为最有前景的方法。未来优化应聚焦参数精确控制、能耗降低和技术集成，以推动BSG在循环经济中的高值化利用。