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多维度解析渗透脱水传质：复配糖液和猕猴桃果块特性改变

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食品科学 2024年

作者：李淑娟王凤昭毕金峰吕健中国农业科学院农产品加工研究所农业农村部农产品加工重点实验室青岛农业大学食品科学与工程学院山东省特种食品技术创新中心青岛特种食品研究院

本研究以蔗糖（sucrose，SUC）为基质，分别复配低聚果糖（fructo-oligosaccharides，FOS）、低聚异麦芽糖（isomalto-oligosaccharides，IMO）和低聚木糖（xylo-oligosaccharides，XOS）形成复配糖液，以脉冲超声（pulsed-ultrasound，US）辅助渗透脱水（Osmoticdehydrated，OD）技术制备以糖水为介质的猕猴桃果块。在系统解析复配糖液特性的基础上，追踪分析猕猴桃果块品质的形成，以多维度解析复配糖液介导的渗透脱水传质过程。试验结果表明，脉冲超声辅助渗透脱水加速了传质过程，复配糖液的可溶性固形物（totalsolublesolids，TSS）、渗透压、电导率显著下降，浊度增加，其中US-SUC-XOS组呈现最大的TSS（23.65°Brix）、渗透压（1439.00mOsm/L）、电导率（13316.87μS/cm）和浊度（12.50NTU）。渗透脱水过程中，复配糖液的TSS和渗透压均降低，浊度增加，电导率呈先下降后升高趋势，表明渗透脱水过程中的传质作用。追踪分析猕猴桃果块品质变化发现，猕猴桃果块TSS含量持续增加，其中US-SUC-XOS-12h组TSS含量最高（15.35°Brix）；糖分子进入细胞结构中，为细胞组织提供了支撑力，同时出现明显的质壁分离现象，诱导质构特性呈缓慢下降趋势；电学特性分析表明，脉冲超声辅助渗透脱水预处理加快了果块中带电粒子的运动，表现为降低的阻抗值和电抗值，其中SUC-XOS组的粘附作用减缓了粒子运动，表现为最高的电阻值和电抗值；X射线能谱分析结果印证了元素间的传质，其中US-SUC-XOS-12 h组中K元素含量占比最多，为67.08%，Mg元素和Ca元素含量占比最少，分别为2.56%和28.61%；1H NMR光谱分析确证了复配糖液与猕猴桃果块中糖分子的传质；水分分布状态分析变化表明，复配糖分子渗入可诱导猕猴桃果块中大量自由水逸出，并降低水分子的移动性，其中US-SUC-XOS-12 h组自由水峰面积最低，不易流动水和结合水峰面积最高。综上，不同的复配糖液可介导不同程度传质的发生，其中SUC-XOS可减缓猕猴桃果块组织降解，有助于猕猴桃果块的良好品质的形成。

关键词：猕猴桃复配糖液渗透脱水传质电学特性

渗透脱水黄桃果块特性研究：二元/三元渗透溶液的影响

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食品科学 2024年

作者：王静萱吕健王凤昭毕金峰沈阳农业大学食品学院中国农业科学院农产品加工研究所农业农村部农业农村部加工重点实验室

本文以蔗糖、麦芽糖醇及二者复配的三元溶液为渗透溶液，探究渗透脱水处理对黄桃果块质构特性、介电特性、细胞壁多糖含量以及微观结构的变化，并利用核磁共振波谱仪(1H NMR)测定了可溶性糖含量的变化，明确麦芽糖醇和蔗糖的协同作用在... 详细信息

本文以蔗糖、麦芽糖醇及二者复配的三元溶液为渗透溶液，探究渗透脱水处理对黄桃果块质构特性、介电特性、细胞壁多糖含量以及微观结构的变化，并利用核磁共振波谱仪(1H NMR)测定了可溶性糖含量的变化，明确麦芽糖醇和蔗糖的协同作用在渗透脱水过程中对黄桃果块特性的改善作用。结果表明：相较于对照组，SM14显著降低黄桃果块的硬度、咀嚼性和粘附性，降幅分别为28.98%，103.15%和19.96%。渗透脱水处理导致黄桃果块的阻抗（Z）和有效电阻（Rs）显著降低，同时诱导静电容量（Cs）显著增加，表明渗透脱水可能作用于细胞壁多糖而影响果肉细胞特性改变。1H NMR检测结果发现，三元渗透液处理显著降低了黄桃果块组织中蔗糖的含量，其中SM14处理组蔗糖信号强度仅为19803.9 ± 156.00，麦芽糖醇的信号强度为54934.9 ± 1239.11。此外，相比较对照组，SM14组水溶性果胶（WSP）和鳌合性果胶（CSP）均显著增加，分别为26.63 ± 1.80 mg/g AIR和21.59 ± 0.71 mg/g AIR，碱溶性果胶（NSP）含量显著降低，为27.24 ± 0.46 mg/g AIR。微观结构观察发现，SM14处理组细胞圆润且完整度较高，塌陷程度低，细胞壁厚度明显增加，这可能是由于蔗糖与麦芽糖醇之间的交互作用对细胞的协同保护作用。因此，蔗糖与麦芽糖醇复配的三元渗透溶液可以有效地改善二元渗透脱水导致的黄桃果块品质劣变等问题，同时拓宽了糖醇的应用场景。

关键词：渗透脱水黄桃果块麦芽糖醇核磁共振氢谱( H NMR) 细胞壁多糖

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脉冲超声对灰枣片理化及超声液特性的影响

中国食品学报 2024年第7期24卷 297-307页

作者：王凤昭吕明月吕健陈芹芹毕金峰中国农业科学院农产品加工研究所农业农村部农产品加工重点实验室北京100193

为探究脉冲超声持续时间对枣片理化及超声液特性的影响,以灰枣为原料,设置脉冲超声持续时间为15,30,60 s,并分别于1,2,3,4,5 h对灰枣片和超声液进行取样分析。追踪检测灰枣片的色泽、水分状态、质构和微观结构,以及超声液可溶性固形物(T... 详细信息

为探究脉冲超声持续时间对枣片理化及超声液特性的影响,以灰枣为原料,设置脉冲超声持续时间为15,30,60 s,并分别于1,2,3,4,5 h对灰枣片和超声液进行取样分析。追踪检测灰枣片的色泽、水分状态、质构和微观结构,以及超声液可溶性固形物(TSS)、色泽、浊度和电导率的变化。结果表明,随着脉冲超声处理时间的延长,灰枣片中的主要水分由结合水转变为自由水,灰枣片组织吸水膨胀,色泽L*值(42.88~50.71)和△E值(3.69~9.85)呈显著增加的趋势,a*值(由19.88降至14.70)和b*值(由22.39降至19.03)呈显著降低的趋势。脉冲超声处理可诱导灰枣片组织内微通道的形成,随着循环次数的增加和脉冲时间的延长,微通道发生扩张,数量增加,同时伴随咀嚼性、弹性和回复性降低。超声液分析结果表明,高强度脉冲持续时间(30 s和60 s)可使灰枣片与超声液在处理前期(1~2 h)发生快速传质,超声液色泽(△E值:0~26.69)、TSS(0~6.1°Brix)、电导率(0~257.54μs/cm)、浊度(0~8.81 NTU)等显著增加,处理后期(3~5 h),15 s处理组超声液特性呈现出最显著的特性变化;至处理完成,各处理组超声液色泽L*值均达到100,a*值与b*值接近于原始状态;同时30 s和60 s处理组超声液中TSS为0°Brix,传质趋于平衡。结论:可根据灰枣片和超声液特性的改变来判断传质的程度,从而适应不同的加工需求。

关键词：脉冲超声灰枣超声液持续时间可溶性固形物

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赤藓糖醇含量对重组桃脯品质特性的影响

中国食品学报 2024年第9期24卷 366-374页

作者：吕明月毕金峰吕健王凤昭白岚莎中国农业科学院农产品加工研究所农业农村部农产品加工重点实验室北京100193

以桃浆为基质,添加卡拉胶辅以赤藓糖醇为共溶质,通过热风干燥脱水制作成重组桃脯,探究赤藓糖醇添加量(0%,1%,5%,9%)对重组桃脯品质特性的影响。结果表明:随着赤藓糖醇添加量的增加,水分子流动性和干燥速率降低。色泽分析结果表明:随着... 详细信息

以桃浆为基质,添加卡拉胶辅以赤藓糖醇为共溶质,通过热风干燥脱水制作成重组桃脯,探究赤藓糖醇添加量(0%,1%,5%,9%)对重组桃脯品质特性的影响。结果表明:随着赤藓糖醇添加量的增加,水分子流动性和干燥速率降低。色泽分析结果表明:随着赤藓糖醇添加量的增多,重组桃脯亮度值L*逐渐增大,最大值为52.87±5.04,红绿度a*逐渐降低,最低值分别为10.88±1.20和17.40±1.75。风味分析结果表明:电子鼻传感器W1C、W3C、W5C响应值较大,且其响应值随赤藓糖醇添加量的增加而增加,PCA分析表明添加赤藓糖醇的桃脯风味与对照组差异显著。质构分析结果表明:赤藓糖醇添加量为9%时,桃脯的硬度、咀嚼性和胶着性最大,分别为30.51,7.21 N和14.42 N,而内聚性显著降低,赤藓糖醇添加量对重组桃脯弹性无显著影响。随着赤藓糖醇添加量的增加,重组桃脯的皱缩度逐渐减小,1%,5%,9%处理组与对照组相比分别下降了4.00%,12.25%,17.75%。低场核磁结果表明:赤藓糖醇显著改变了水分子的流动性,5%和9%处理组重组桃脯中低流动性水分占比增加。拉曼光谱显示:随着赤藓糖醇添加量的增加,位于2 918 cm-1附近的振动峰逐渐变得尖锐,表明桃浆-卡拉胶-赤藓糖醇体系中氢键的形成有助于致密结构的构成,宏观表现为重组桃脯良好的质构品质。

关键词：桃脯重组赤藓糖醇质构风味

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渗透液特性对渗透脱水黄桃质构品质的影响

食品科学 2022年第3期43卷 40-46页

作者：王凤昭吕健毕金峰谢晋中国农业科学院农产品加工研究所农业农村部农产品加工重点实验室北京100193 沈阳农业大学食品学院辽宁沈阳110866

为明确渗透液特性对渗透脱水黄桃片质构品质的影响,本实验以‘金童8号’黄桃为原料,追踪分析渗透脱水过程中渗透液特性和黄桃质构品质的变化行为。黄桃片经超声或真空处理后,分别浸渍于糖度为30°Brix的蔗糖、低聚异麦芽糖、果糖和葡萄... 详细信息

为明确渗透液特性对渗透脱水黄桃片质构品质的影响,本实验以‘金童8号’黄桃为原料,追踪分析渗透脱水过程中渗透液特性和黄桃质构品质的变化行为。黄桃片经超声或真空处理后,分别浸渍于糖度为30°Brix的蔗糖、低聚异麦芽糖、果糖和葡萄糖溶液中(25℃),并于0.5、1、2、3、4 h和5 h时进行取样分析。测定渗透脱水过程中渗透液特性,如可溶性固形物(total solid soluble,TSS)含量、渗透压、pH值和浊度以及黄桃果肉质构参数的变化。结果表明,不同溶质的初始渗透液呈现出相同的TSS含量,但浊度、渗透压和pH值明显不同。渗透初期,渗透液渗透压和TSS含量均呈现明显降低的趋势,且超声和真空预处理会明显加速这一降低趋势,随着渗透脱水的进行,渗透后期TSS含量降低缓慢;渗透液pH值在渗透0.5 h后下降至与新鲜黄桃(4.30±0.32)接近的水平,后期未呈现出显著变化;渗透液浊度随着渗透过程中传质的发生,呈现先快速上升后缓慢上升的趋势。追踪分析渗透脱水过程中黄桃片质构品质变化发现,黄桃质构品质明显改变,其中硬度和咀嚼性显著降低(P<0.05)。利用相关性分析发现,黄桃质构与渗透液渗透压、TSS含量和pH值总体呈显著正相关,与渗透液浊度呈显著负相关。综上,可以从渗透液特性调控入手,辅以合适的预处理,以改善渗透脱水黄桃片的质构品质。

关键词：黄桃渗透脱水渗透液特性质构

多频脉冲超声对以赤藓糖醇为共溶质的桃浆-卡拉胶共混凝胶体系性质的影响

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食品科学 2023年第19期44卷 58-64页

作者：吕明月吕健谢晋王凤昭毕金峰中国农业科学院农产品加工研究所农业农村部农产品加工重点实验室北京100193 沈阳农业大学食品学院辽宁沈阳110866

本实验构建以赤藓糖醇为共溶质的桃浆-卡拉胶共混凝胶体系,系统研究了多频脉冲超声(20 kHz、20+28 kHz和20+28+40 kHz)对共混凝胶体系的影响。流变学分析结果表明所构建的共混凝胶体系为假塑性流体,随着脉冲超声频率的增加,体系稠度系... 详细信息

本实验构建以赤藓糖醇为共溶质的桃浆-卡拉胶共混凝胶体系,系统研究了多频脉冲超声(20 kHz、20+28 kHz和20+28+40 kHz)对共混凝胶体系的影响。流变学分析结果表明所构建的共混凝胶体系为假塑性流体,随着脉冲超声频率的增加,体系稠度系数增大,流动指数减小。动态流变学特性分析表明,单频和双频脉冲超声会使弹性模量(G′)和损耗模量(G″)升高,三频脉冲超声则降低G′和G″。多频脉冲超声处理产生的空化效应能够降低体系粒径,其中三频脉冲超声处理时下降最为显著,D_(50)、D_[4,3]、D_[3,2]相比对照组分别下降了12.32%、9.80%和7.57%。多频脉冲超声会增大共混凝胶体系的相位角绝对值和电导率,降低阻抗;其中与对照组相比,三频脉冲超声处理样品的相位角绝对值升高35.82%,电导率升高10.15%,阻抗降低38.52%。随着脉冲超声频率的增加,共混体系与水的缔合性增强,出现结合水信号。脉冲超声处理后的样品傅里叶变换红外吸收光谱中未发现新吸收峰,表明超声没有对体系的功能基团造成破坏,仅对氢键产生影响。单频和双频脉冲超声处理会使共混凝胶体系的微观孔隙变大,三频脉冲超声则会使孔隙更为致密和均匀。本研究可为改善卡拉胶共混凝胶制品特性及开发凝胶型桃浆制品应用提供参考。

关键词：多频脉冲超声频率共混凝胶体系桃浆卡拉胶

去皮方式对黄桃渗透脱水组合干燥特性及理化品质的影响

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中国食品学报 2021年第9期21卷 121-129页

作者：王凤昭吕健毕金峰辛广章印于笑颜沈阳农业大学食品学院沈阳110866 中国农业科学院农产品加工研究所农业农村部农产品加工重点实验室北京100193

为探究去皮方式对黄桃渗透脱水组合干燥特性及理化品质的影响,以金童8号黄桃为原料,分别采用手工去皮、碱液去皮、超声-碱液去皮和过热蒸汽去皮处理样品,测定其果肉得率。系统分析渗透脱水过程中黄桃果肉水分损失量(WL)、固形物增加量(... 详细信息

为探究去皮方式对黄桃渗透脱水组合干燥特性及理化品质的影响,以金童8号黄桃为原料,分别采用手工去皮、碱液去皮、超声-碱液去皮和过热蒸汽去皮处理样品,测定其果肉得率。系统分析渗透脱水过程中黄桃果肉水分损失量(WL)、固形物增加量(SG)以及热泵干燥过程中水分和干燥速率变化情况,测定黄桃果干的类胡萝卜素含量、色泽、质构、微观结构和果胶溶出率。结果表明:渗透脱水组合干燥过程中,WL和SG随时间呈非线性增加的趋势,水分比和干燥速率随时间的延长均降低,Peleg模型可较好地(R2>0.95)模拟渗透脱水过程中的WL。经超声-碱液去皮处理的黄桃果肉得率(0.96 g/g)最高,果干的类胡萝卜素含量(71.14μg/g)和果胶溶出率(0.23 g/g)均高于其它组,色泽保持最好,即ΔE值(2.42)最小,b最高(42.82),且硬度(2019.54 g)和咀嚼性(1087.72)适中。研究表明超声-碱液是一种有效的桃去皮技术。

关键词：去皮方式黄桃渗透脱水干燥特性品质

渗透脱水循环处理对糖液及桃片理化特性的影响

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食品科学技术学报 2022年第4期40卷 127-137页

作者：张嗣伟吕健毕金峰钟耀广王凤昭谢晋上海海洋大学食品学院上海201306 中国农业科学院农产品加工研究所/农业农村部农产品加工重点实验室北京100193

以白桃片为实验材料,追踪分析了单阶段(糖液浓度不变)和多阶段(糖液浓度逐渐增加)渗透脱水循环处理后糖液特性和桃片理化特性的变化。糖液循环利用5次,期间不做任何调整。结果表明:随着糖液循环利用次数的增加,单阶段渗透脱水处理过程... 详细信息

以白桃片为实验材料,追踪分析了单阶段(糖液浓度不变)和多阶段(糖液浓度逐渐增加)渗透脱水循环处理后糖液特性和桃片理化特性的变化。糖液循环利用5次,期间不做任何调整。结果表明:随着糖液循环利用次数的增加,单阶段渗透脱水处理过程中糖液黏度降低、稀化现象严重,导致渗透压力差减小,使桃片水分损失率和固形物增加率逐渐降低,同时桃片中可溶性物质的溶出致使糖液电导率、浊度、色差值显著增加;多阶段渗透脱水循环处理基于多浓度糖液组合利用,有效降低了循环利用过程中糖液稀化现象的发生,保持了较好的渗透压力差,进而有利于桃片更多固形物的获得和更多水分的散失,且糖液的电导率、浊度等特性得到了较好的保持,但是多阶段渗透脱水循环处理会使桃片与空气接触更多,不利于产品色泽的保持,且长时间的高渗透压导致桃片中可滴定酸含量显著改变。从糖液循环利用中桃片渗透脱水效率和糖液特性保留角度出发,多阶段渗透处理可在桃片渗透方式的选择上提供一种新颖的思路,具有良好的应用前景。

关键词：桃渗透脱水糖液循环利用渗透压

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汤汁特性对罐藏黄桃贮藏期质构品质的影响

食品科学 2021年第13期42卷 208-214页

作者：吕健于笑颜毕金峰王凤昭谢晋张嗣伟郭崇婷中国农业科学院农产品加工研究所农业农村部农产品加工重点实验室北京100193

为探究汤汁特性对罐藏黄桃质构品质的影响,本实验以‘金童5号’黄桃为材料制成黄桃罐头,研究贮藏期间汤汁特性,如pH值、可溶性固形物(total soluble solid,TSS)含量、浊度、色泽、表观黏度、渗透压及汤汁水溶性果胶(water soluble pecti... 详细信息

为探究汤汁特性对罐藏黄桃质构品质的影响,本实验以‘金童5号’黄桃为材料制成黄桃罐头,研究贮藏期间汤汁特性,如pH值、可溶性固形物(total soluble solid,TSS)含量、浊度、色泽、表观黏度、渗透压及汤汁水溶性果胶(water soluble pectin in syrup,SWSP)含量的变化,并采用扫描电子显微镜和光学显微镜观察贮藏期间罐藏黄桃果肉微观结构。结果表明:同一贮藏时间、不同取样位置(上、中、下层)汤汁pH值、TSS含量无显著差异,可以认为贮藏期间汤汁与黄桃细胞组分之间的传质是均匀的;随着贮藏时间的延长,汤汁pH值未呈现显著变化,TSS含量、亮度(L值)和红绿度(a值)均先总体呈现下降趋势,浊度、黄蓝度(b值)、渗透压、SWSP含量总体先呈现上升趋势,并均在贮藏后期变化趋于平缓;贮藏过程中,罐藏黄桃果肉细胞发生形变或坍塌、细胞间隙增加,宏观表现为果肉质构软化,即硬度、咀嚼性显著降低(P<0.05);罐藏黄桃果肉质构与汤汁特性相关性分析发现,果肉质构特性(硬度、回复性、凝聚性、咀嚼性)与b值、浊度、渗透压、SWSP含量呈显著负相关(P<0.05),果肉硬度、咀嚼性与L、a值呈显著正相关(P<0.05),可以推断汤汁特性显著影响罐藏黄桃质构,可以通过调控汤汁特性改善罐藏黄桃的质构品质。

关键词：罐藏黄桃贮藏汤汁特性质构渗透压