超声波辅助渗透脱水预处理对山药干燥特性及品质的影响_刘秋华.pdf

110 食 品 科 技FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY食品开发2023年 第48卷 第04期收稿日期：2022-10-23基金项目：广东省高等教育学会职业教育研究会项目(GDGZ21Y069)；广东新安职业技术学院药品生物技术品牌专业建设项目(PPZY2020005)；广东新安职业技术学院教师教学创新团队建设项目(CXTD2020003)。作者简介：刘秋华(1978)，女，博士研究生，副教授，研究方向为生物技术。刘秋华，贺 帆，刘艺婷，李海怡(广东新安职业技术学院医药健康系，广东 深圳 518052)摘要：为提高山药干燥的效率与品质，将超声波辅助渗透脱水预处理技术应用于铁棍山药热泵干燥前处理中，文章探究了不同处理条件对山药干燥特性及品质的影响。结果表明，与单纯渗透处理相比，处理时间为60 min时，超声波辅助渗透脱水预处理山药的失水率(17.6%22.2%)及增固率(1.45%2.19%)较高，干燥时间(231.6243.3 min)较短，并且其干制品色差值(5.613.4)及硬度(558.3566.2 g)较低，复水比(2.222.31 g/g)较高，并且具有较强的抗氧化能力。此外Weibull distribution模型能够较好地模拟超声波联合渗透处理山药的热泵干燥过程。在超声波辅助渗透处理组中，山梨醇处理组山药干制后丁香酸及槲皮素含量较高(分别为35.7 g/g DW及28.3 g/g DW)，其提取物DPPH及OH自由基清除能力较强，分别为58.5%及65.5%。超声波辅助渗透脱水处理是一种良好的干燥预处理方式，有利于提高山药干燥效率及品质，并且山梨醇能够作为蔗糖的替代品应用于山药的超声波辅助渗透脱水中以提高山药干燥品质。关键词：山药；超声波辅助渗透处理；干燥特性；酚类物质含量；抗氧化能力中图分类号：TS 255.3 文献标志码：A 文章编号：1005-9989(2023)04-0110-09Effect of Ultrasonic Assisted Osmotic Dehydration Pretreatment on Drying Characteristics and Quality of Dioscorea OppositeLIU Qiuhua,HE Fan,LIU Yiting,LI Haiyi(Department of Medicine and Health,Xin an Polytechnic College,Shenzhen 518052,China)Abstract:To improve the drying efficiency and quality of Dioscorea opposite,ultrasonic assisted osmotic dehydration pretreatment was applied to the heat pump drying pretreatment of Dioscorea opposite,and the effects of different treatment conditions on the drying characteristics and quality were investigated.Results showed that compared with the simple osmotic treatment,the ultrasonic-assisted osmotic dehydration pretreatment of Dioscorea opposite had higher water loss(17.6%22.2%)and solid gain rate(1.45%2.19%),shorter drying time(231.6243.3 min),and its dried products had lower color difference value(5.613.4)and hardness(558.3566.2 g),higher rehydration ratio(2.222.31 g/g),and stronger antioxidant capacity at a treatment time of 60 min.In addition,the Weibull distribution model can better 超声波辅助渗透脱水预处理对山药干燥特性及品质的影响DOI:10.13684/ki.spkj.2023.04.037 111 食 品 科 技FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY食品开发2023年 第48卷 第04期0 引言山药(Dioscorea opposita Thunb.)为一年生或多年生草本植物薯蓣科薯蓣属植物的块茎，又名怀山药、淮山及山薯等1。相关研究表明，中国每年山药生产总量超过五百万吨，并且其种植量呈现逐年升高趋势2。山药是我国重要的药食同源食物，其提取物具有抗氧化、降血糖、抗炎、免疫调节、保护神经系统、抗粥动脉硬化及抗肿瘤等活性功能3。此外山药在我国主要被当作蔬菜食用，缺乏深度加工，这降低了山药的经济性。目前将山药进行干制，是提高其贮藏期及深加工潜力的重要方式。热泵干燥(Heat pump drying，HPD)是一种将热源循环利用的现代干燥技术。相关研究表明，相较于传统热风干燥，热泵干燥产品能耗较低，产品色泽及酚类物质保留率较高4，但单一干燥方式存在仅对山药表面加热、干燥效率低等问题，并且单一热泵干燥处理后的山药其复水性较差，色泽不稳定5。目前超声波处理常用在果蔬制品的干燥过程，超声波处理(Ultrasonic treatment，UT)是一种良好的强化干燥的前处理工艺，其通过材料组织内部产生的高频振动来强化传质。研究表明，超声波处理的果蔬制品其干燥效率较高，干燥品质较好6。此外渗透脱水(Osmotic dehydration，OD)也是一种常见的干燥前处理工艺。KROEHNKE J等7的研究表明经渗透脱水预处理干燥的猕猴桃，其果干中含有更高含量的胡萝卜素及酚类物质，并且其干燥效率得到了极大提升。LI L等8的研究结果同样也表明了渗透预处理对李子干燥品质具有积极作用。此外研究表明超声波及渗透脱水联合处理能够显著提升果蔬干燥效率，处理后的猕猴桃及李子干燥后具有较高品质7-8，但这些研究使用的渗透剂多为蔗糖(SU)及葡萄糖等。由于人们对健康食品的需求日益增加，使用SU等糖类物质作为渗透剂不仅增加了消费者肥胖的风险，而且也不符合糖尿病患者的需求。因此低热值的渗透剂成为加工者寻求的目标。研究表明山梨醇(SO)及赤藓糖醇(ER)可作为糖的替代化合物，它们具有低热值及低升血糖指数的优点能够应用于食品的添加中7。目前有关代糖物质对果蔬渗透效果影响的研究较少，也少有将代糖物质应用至山药的干燥前处理中。本研究将不同糖类物质(SO及ER)应用于山药的超声波辅助渗透脱水预处理中，探究其对山药渗透效果、干燥特性及品质的影响，以期为提高山药干燥效率及品质，并筛选合适的替代蔗糖作为渗透剂的物质提供理论依据。1 材料与方法1.1 主要材料与试剂新鲜、粗细均匀、无机械虫伤的铁棍山药：市售。SU、SO、ER：分析纯(纯度99%)；没食子酸、绿原酸、咖啡酸、对香豆酸、芦丁、槲皮素：色谱纯(纯度99.8%)，天津市科密欧化学试剂有限公司；2,2-二苯基-1-吡啶并肼基(1,1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH)、2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐(2,2-Azinobis-3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonate，ABTS)水溶性VE(Trolox)及VC：色谱纯(纯度99.8%)，上海源叶股份科技有限公司。1.2 主要仪器与设备多功能不锈钢切片机果蔬切片机：佛山市凌齐电器有限公司；CG-05HA空气能热泵箱式一体节能烘干机：广东创陆制冷科技有限公司；LED HX-T6型精密电子天平：中山恒新电子有限公司；HH-S6双列六孔型电热水浴锅：北京科simulate the heat pump drying process of Dioscorea opposite treated with ultrasonic-assisted osmotic dehydration.In the ultrasonic assisted osmotic treatment group,the contents of syringic acid and quercetin in the sorbitol treated group were higher(35.7 g/g DW and 28.3 g/g DW,respectively),The DPPH and OH free radical scavenging capacities of its extracts were 58.5%and 65.5%,respectively.Ultrasonic assisted osmotic dehydration treatment is a good way for drying,which is beneficial to improve the drying efficiency and quality of Dioscorea opposite,and sorbitol and erythritol can be used as a substitute for sucrose to improve its drying quality.Key words:Dioscorea opposite;ultrasonic assisted osmotic dehydration pretreatment;drying characteristics;phenolics content;antioxidant capacity 112 食 品 科 技FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY食品开发2023年 第48卷 第04期伟有限公司；TA-XT2i质构仪：英国Stable Micro System有限公司；GT SONIC-S超声波清洗机：广东固特超声股份有限公司；UV-4800紫外-可见分光光度计：尤尼柯上海仪器有限公司；LC-20A高效液相色谱仪：日本岛津公司；CR-400型色差计：日本柯尼美能达公司。1.3 试验条件1.3.1 超声波及渗透脱水处理 选取粗细均匀的铁棍山药去皮后，利用切片机将其切成5 mm薄片，并分别置于盛放质量分数为50%的SU、SO及ER的烧杯中浸泡，山药样品/浸泡液的质量比为1:20，并在60 W功率下超声处理1 h9。对照为浸泡不同溶液但未超声处理组山药。试验条件由前期预试验结果得到。处理结束后，捞出山药样品，用150 mL蒸馏水冲洗10 s，并用吸水纸轻轻吸去山药片表面多余水分，随后进行后续指标测定及干燥试验。1.3.2 失水率及增固率计算 山药在处理过程中的失水率(WL)及增固率(SG)计算参考宋璐瑶等9的研究方法，具体计算公式如下：WL(%)=(M0m0)(Mtmt)100/M0(1)SG(%)=(Mtm0)/M0100(2)式中：M0及Mt为新鲜山药及经渗透脱水t h后山药的质量，g；m0及mt为新鲜山药及经渗透脱水处理山药的干物质质量，g。山药的干物质质量利用105 烘箱烘干至恒重计算得到。1.3.3 干燥脱水试验 山药经超声渗透预处理后将其置于热泵干燥机中进行干燥，条件由前期预试验得到：干燥温度为55，干燥风速为1.5 m/s。干燥样品每隔30 min取出进行称重，干燥终点为含水量0.17 g/g干基。干燥过程干基含水率Mt及水分比(Moisture ratio，MR)的计算公式如下。Mt=(mtmf)/mf(3)MR=Mt/M0(4)式中：Mt为t时刻山药的干基含水率，g/g；M0为山药初始干基含水率，g/g；mt为t时刻山药的质量，g；mf为山药绝干物质质量，g。1.3.4 干燥数学模型 建立山药的薄层干燥数学模型对于预测及控制山药干燥过程至关重要，本试验选取常用于果蔬干燥的5种数学干燥模型应用于山药的热泵干燥中10。所选模型如表1所示。表1 干燥数学模型模型名称数学表达式Midilli modelMR=a exp(ktn)+btTwo-term modelMR=a exp(k0t)+b exp(k1t)Weibull distributionMR=exp(t/)PageMR=exp(ktn)LogarithmicMR=aexp(kt)+c注：k、k0、k1、n、a、b、c、为常数，t为山药热泵干燥时间(h)。山药片干燥过程数据与模型拟合程度取决于模型的相关系数R2，以及均方根误差(RMSE)和卡方值(2)，其中R2值越大、RMSE与2值越小表明其拟合效果越好。RMSE及2值计算公式如下11：RMSE=1/nNi=1(MRexp,iMRpre,i)2(5)X2=Ni=1(MRexp,iMRpre,i)2/(NZ)(6)式中：MRexp,i为山药片热泵干燥过程任意时刻水分比；MRpre,i为山药片热泵干燥过程任意时刻水分比的预测值；N为取样点的个数；Z为模型中待定常数的个数。1.3.5 色泽变化 山药片干燥过程色泽变化利用标准LAB色差计测量，色差值E由L*值(亮度值)、a*值(红色值)及b*值(黄色值)计算得到，计算公式如下12。E=(L*)2+(a*)2+(b*)2(7)式中：L*为干制前后山药片亮度值差；a*为干制前后山药片红色值差；b*为干制前后山药片黄色值差。1.3.6 硬度值变化 山药片硬度值的变化利用质构仪进行测定9，质构仪配备5 mm圆柱形P/5探针并以5 mm/s的速度下降，接触到样品后探头压缩速度为1 mm/s，压缩形变率为50%，每次测量进行10次重复。1.3.7 复水比变化 准确称取5 g山药干片，将其浸泡于室温条件的蒸馏水中2 h，取出后利用吸水纸除去表面水分，称量山药片复水后的质量，复水比(Rehydration ratio，RR)计算公式如下9。RR=mf/m0(8)式中：RR为山药片复水比，g/g；mf为山药片复水后质量，g；m0为干燥山药片的质量，g。1.3.8 单体酚类物质含量变化 利用高效液相色谱 113 食 品 科 技FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY食品开发2023年 第48卷 第04期法测定山药片酚类物质含量13。色谱柱：C18色谱柱(4.5 mm100 mm1.8 m)；色谱条件：流动相A为5%甲酸，流动相B为乙腈，梯度程序为：03 min，6%B；36 min，6%13%B；626 min，13%30%B；2628 min，30%95%B；2830 min，95%95%B；3032 min，95%6%B；3235 min，6%B。进样量为10 L，流速为1.0 mL/min。检测波长为450 nm；检测柱温为35。利用外标法定量测定酚类物质。1.3.9 抗氧化能力变化 山药片抗氧化能力的测定具体步骤参考AZEVEDO J等13的方法，以DPPH自由基清除能力、Fe3+还原能力、ABTS+自由基清除能力及羟基自由基清除能力表示。1.3.10 数据分析 使用SPSS 20.0及Origin 2018进行数据分析与图形绘制，数据结果以3个独立实验的平均值标准差表示。利用邓肯氏检验分析，P0.05表示差异有统计学意义。2 结果与分析2.1 超声辅助渗透脱水对山药失水率及增固率的影响由图1所示，随着渗透时间的延长，山药片WL及SG均呈现明显上升趋势。这是由于新鲜山药置于糖溶液时，组织渗透压差造成的驱动力促使山药组织与浸泡液进行物质交换9。此外渗透初期(040 min)山药片WL及SG增速较快，后期趋于平缓，这一方面是由于水分不断流失及糖类逐渐渗入致使山药片内外渗透压差变小，导致速率放缓，另一方面由于山药片内部阻力随糖类渗入而逐渐变大，导致糖类堆积，阻碍后续糖类渗入14。相同处理时间下，山药片WL明显高于SG，这是由于山药细胞膜存在的选择透过性，即水分子更易透过细胞膜进入渗透液中15。此外超声波辅助渗透处理组WL达到了17.6%22.2%，SG达到了1.45%2.19%，并且超声波辅助渗透处理组山药片WL及SG明显高于单纯渗透处理组。这也与BOZKIR H等16针对柿子的超声预处理研究结果一致，原因为超声波产生的空化效应使得植物组织孔隙内微观通道变形，促进了水分向外扩散17。在无超声处理组(单纯SU、SO及ER渗透处理)中观察到不同糖类对失水率及增固率的明显影响，即ER处理组WL(13.3%)及SG(0.73%)较高，SO处理组次之，ER处理组最低，此外在超声辅助渗透处理组中也观察到类似的趋势，ERUT处理组WL及SG较高，分别达到了22.2%及2.19%。KROEHNKE J等7针对猕猴桃切片的渗透处理研究中也得到了类似的结论，原因为不同糖类结构及理化性质存在差异。研究表明SG值可能同时受到溶质颗粒大小和渗透压差的影响，较小的分子容易扩散到样品表面并渗透到细胞壁和细胞膜之间7。不同糖类物质SG存在差异的原因可能与其摩尔质量和密度有关，由于在配制渗透液时，称取的是等质量糖类，因此溶液渗透压取决于其摩尔质量，摩尔质量越小，溶液中的摩尔量就越大(摩尔浓度越高)18，渗透压也就越高，因此溶液渗透压排序为SUSOER，这可能是ER处理组具有较高WL及SG的原因。此外ERUT处理组WL及SG最高分别为22.2%及2.19%，因此ER可能是替代SU作为渗透液的良好物质。2.2 超声辅助渗透脱水对山药干燥特性的影响2.2.1 超声辅助渗透脱水对山药干燥参数的影响不同处理条件下山药干基含水率随时间的变化曲线如图2所示，随着干燥时间的延长，山药干注：SU为蔗糖渗透处理；SO为山梨醇渗透处理；ER为赤藓糖醇渗透处理；SU+UT为超声波辅助蔗糖渗透处理；SO+UT为超声波辅助山梨醇渗透处理；ER+UT为超声波辅助赤藓糖醇渗透处理，下同。图1 不同处理条件下山药失水率(WL)(A)及增固率(SG)(B)的变化01020304050600510152025WL/%处理时间/min SU SO ER SU+UT SO+UT ER+UTA01020304050600.00.51.01.52.02.53.0SG/%处理时间/min SU SO ER SU+UT SO+UT ER+UTB 114 食 品 科 技FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY食品开发2023年 第48卷 第04期基含水率在干燥前期迅速下降，后期速率放缓。山药经超声辅助渗透处理后与单纯渗透处理相比，其干燥至终点的时间显著缩短(减少35.1%39.5%)，这也与CICHOWSKA J等18针对苹果片的超声辅助渗透脱水研究结果类似。研究表明超声波产生的空化效应及机械效应改变了果实组织内部结构，导致细胞壁疏松及细胞黏附力下降19。相关文献表明这种细胞结构的改变会提高干燥过程中水分子的溢出速率，提高果蔬干燥效率，这是超声处理组山药干燥效率较高的主要原因20。在比较糖类物质对干燥效果的影响时，结果表明不同糖类物质对干燥时间的影响有限，在超声波辅助渗透处理组中SU处理山药干燥时间为238.3 min；SO处理山药干燥时间为231.6 min；ER处理山药干燥时间为243.3 min，此外在单纯糖类渗透处理组中也观察到了类似的趋势，即ER处理组干燥时间稍长。这一现象的产生与渗透过程失水率变化相反，尽管ER组具有较高的失水率，但其干燥效率却较低。KROEHNKE J等7在针对猕猴桃的渗透脱水干燥研究中也得到了类似的结论，主要原因可能为较高摩尔浓度的糖类物质附着于组织表面，在干燥过程中产生糖壳，包裹阻塞了内部水分向外溢出，导致了后期干燥效率降低7。研究表明胡萝卜渗透过程SG的增加会对其干燥效率造成负面影响21，这也与本文研究结果类似。此外在山药的干燥过程中，虽然ER及SO处理相较于SU处理降低了山药的干燥速率，但由于其渗透过程WL较高，使得总干燥时间变化较小。2.2.2 山药干燥模型建立及验证 薄层干燥数学模型是预测及控制物料干燥过程的有力工具，由于超声波渗透处理组山药干燥效率较高，因此将超声波渗透处理组干燥参数进行非线性回归拟合，回归方程的R2和2及RMSE值如表2所示，所有模型的R2值均大于0.98；2值均小于0.06；RMSE值均小于0.04，其中Weibull distribution模型的R2值最大为0.99860.9993；2值最小为0.005860.01885；RMSE值最小为0.008560.01026，因此相较于其他模型，Weibull distribution模型的拟合效果最好。此外通过非线性回归拟合计算得到模型参数，不同预处理条件下模型的数学公式如下。SU+UT：MR=exp(t/3.0972)3.4802(9)SO+UT：MR=exp(t/2.9845)3.4611 (10)ER+UT：MR=exp(t/2.9144)3.0908 (11)图3 山药片干燥Weibull distribution模型验证0.20.40.60.81.01.20.20.40.60.81.01.2 SU+UT SO+UT ER+UT预测值试验值图2 不同处理条件下山药的干燥曲线050 100 150 200 250 300 350 400 4500.00.51.01.52.02.53.03.5干基含水率/(g/g)干燥时间/min SU SO ER SU+UT SO+UT ER+UT为进一步验证该模型拟合程度的好坏，我们将Weibull distribution模型的试验值及预测值进行比较，试验结果如图3所示，Weibull distribution模型的试验值与预测值的误差较小且所有点基本落在y=x附近，因此该模型对于山药片超声波辅助渗透脱水预处理后热泵干燥过程的模拟效果较好，适用于预测其干燥过程。表2 干燥数学模型的拟合结果模型处理条件R22(104)RMSEMidilli modelSU+UT0.99820.058650.01896SO+UT0.98960.031560.01756ER+UT0.99680.035690.01986Two-term modelSU+UT0.99030.045860.02015SO+UT0.98450.055480.02569ER+UT0.98320.036950.02365Weibull distributionSU+UT0.99860.018850.01026SO+UT0.99920.012160.00856ER+UT0.99930.005860.01015PageSU+UT0.99160.019860.01563SO+UT0.99780.025690.01846ER+UT0.999680.019630.01965LogarithmicSU+UT0.99550.034250.03564SO+UT0.998640.029860.03756ER+UT0.99730.032560.02865 115 食 品 科 技FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY食品开发2023年 第48卷 第04期2.3 超声辅助渗透脱水对山药品质的影响2.3.1 超声辅助渗透脱水对山药色泽、硬度及复水比的影响 色泽是评价干制品的重要指标，干燥前后山药片色泽变化如表3所示，与鲜样相比，山药干燥后其L*值、a*值及b*值显著升高。这是由于山药干制时间较长，长时间干制使其热敏性物质易被氧化，影响产品色泽1。此外超声波联合渗透处理组山药干制之后色差值明显低于单纯渗透处理组。这是由于超声波的存在提升了山药的干燥速率，减少样品与热空气的接触时间。此外超声波还具有一定的抑酶能力，能够减少褐变的发生，使样品具有较小的E值22。在比较糖类物质对干制色泽的影响时，发现不同糖类物质对色泽具有明显影响，在超声波辅助渗透处理组中ER处理山药色差值最低为5.58，此外在单纯糖类渗透处理组中也观察到了类似的趋势，即ER处理组色差值较小，这也与KROEHNKE J等7针对猕猴桃片的渗透干燥结果一致，主要原因为较高摩尔浓度的糖类物质附着于山药组织间，减少了山药组织与氧气的接触，导致其色泽变化较小。不同处理条件下山药干制后硬度变化如表3所示，鲜山药经干制后硬度急剧升高，原因为水分逐渐流失并且组织产生硬化8。并且超声波联合渗透处理组的山药干制之后硬度值明显低于单纯渗透处理组。研究表明超声波空化效应能够改变物料的微观结构23。此外单纯渗透处理组山药干燥速率较慢，并且样品表面因糖附着结成硬块，这也导致了单纯渗透处理组山药硬度值较高7。在单纯渗透处理组中，不同糖类渗透对山药硬度具有显著性影响(P0.05)，ER渗透处理组干制后山药硬度值高于其他2种糖类渗透处理组，这主要是因为较高摩尔浓度的ER结块现象更为严重，造成其硬度值偏高。超声辅助渗透处理组干制后山药硬度值无显著性变化(P0.05)，这也表明超声处理对山药硬度值的影响高于糖种类造成的影响，即超声波处理能够抵消糖类结块所造成的硬度值升高影响。果蔬制品干制后的复水比在一定程度上反映了果蔬内部组织结构状态24。不同处理条件下干燥山药复水比变化如表3所示，超声波联合渗透处理组相较于单纯渗透处理组干制山药具有较高的复水比(2.222.31 g/g)，这也间接证实了超声波对果蔬组织结构的影响，即超声波处理组山药组织结构更为疏松，这使得干制后山药具有较高的复水比。在单纯渗透处理组中发现SU渗透处理后的干燥山药具有较高的复水比，这可能与糖类的结构及摩尔浓度有关。此外超声波联合渗透处理组山药干制后复水比无显著性变化(P0.05)，这也表明超声波处理能够消除糖种类对山药复水比的影响。表3 不同处理条件下干燥山药色泽、硬度及复水比变化处理条件L*值a*值b*值E硬度/g复水比/(g/g)鲜样81.721.31e1.290.07f10.210.22e128.928.16aSU108.722.33a0.190.01a13.540.24b27.241.88a778.908.19c1.930.05bSO101.012.76b0.200.02a12.420.21c19.471.52b823.669.18b1.800.06cER98.202.38bc0.130.03c14.840.12a17.171.32b854.588.36a1.730.08cSU+UT95.02.18c1.030.03e12.250.22cd13.440.87c558.338.46d2.310.11aSO+UT90.122.22d0.870.04d12.390.31c8.690.36d563.319.06d2.220.11aER+UT87.032.25d0.860.08d11.880.25d5.580.28e566.178.32d2.240.12a注：同列肩标不同小写字母代表具有显著性差异(P0.05)。下表同。2.3.2 超声辅助渗透脱水对山药酚类物质含量的影响 山药中共检测了6种单体酚类物质，包括4种酚酸类、2种黄酮类，其结果如表4所示。没食子酸及丁香酸是山药最主要的酚酸类物质，槲皮素及芦丁是主要的黄酮类物质，这也与ZHAO C C等25研究结果一致。鲜样中具有最高含量的丁香酸及槲皮素，分别达到了41.25 g/g及31.42 g/g。山药经不同条件处理后干制，其丁香酸及槲皮素含量显著下降(P0.05)，主要原因为长时间干制酚类物质遇热降解。山药经超声波辅助渗透处理组后干燥其丁香酸、芦丁及槲皮素含量显著高于单纯渗透处理干燥组(P0.05)，这也与KROEHNKE J等7研究结果类似，原因为超声波处理缩短了干燥时间，减少了酚类物质与热接触时间，酚类物质保留率较高。其中SO+UT处理组丁香酸及槲皮素含量较高，分别达到了35.67 g/g及28.29 g/g。此外在超声辅助渗透处理组中发现芦丁在处理干制后其含量有所升高，ZHAO Y T等26的研究也得 116 食 品 科 技FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY食品开发2023年 第48卷 第04期到了类似的结论，主要原因为酚类物质结构的不同会造成其热敏性不同，并且超声波促进了结合态酚类物质的解聚，结合态芦丁转化为游离态，这造成了干制后山药中芦丁含量的升高26。在超声波辅助渗透处理组中，糖的种类对干燥后主要酚类物质的影响较小。综上，超声波辅助渗透处理相较于单纯渗透处理能够促进山药干燥后酚类物质的保留，尤其是SO+UT处理组山药干制后丁adddcbc鲜样SUSOERSU+UTSO+UTER+UT304050607080DPPH自由基清除能力/%样品图4 不同条件处理下干制山药抗氧化能力变化 表4 不同处理条件下干燥山药酚类物质变化 g/g DW处理条件没食子酸原儿茶酸绿原酸丁香酸芦丁槲皮素鲜样3.550.21a0.290.02ab1.310.04a41.251.22a11.930.56b31.420.82aSU3.420.313b0.190.01c0.630.04d30.251.37d8.910.43c19.950.95eSO3.010.15c0.210.01c0.580.03e28.231.72e8.660.38c22.381.16dER3.210.11c0.180.02c0.550.02e29.171.08de8.530.55c20.171.08deSU+UT3.620.10a0.330.02a0.980.02b33.440.99bc12.340.66ab26.320.88cSO+UT3.550.13ab0.270.01b0.890.02c35.671.21b13.310.72a28.291.03bER+UT3.630.11a0.260.02b0.950.05b32.161.28c12.170.49ab25.340.76c香酸及槲皮素含量较高。2.3.3 超声辅助渗透脱水对山药抗氧化能力的影响 研究表明山药富含酚类物质，这些活性成分具有显著的抗氧化能力25。不同处理条件下干制后山药提取物的DPPH自由基清除能力、羟基自由基清除能力、Fe3+铁离子还原力及ABTS+自由基清除能力如图4所示。山药干制后其抗氧化能力显著下降，鲜山药抗氧化活性最强，其DPPH自由基清除能力为63.6%，羟基自由基清除能力为73.5%，Fe3+铁离子还原力为0.94 mg AAE/g，ABTS+自由基清除能力为78.9%。山药经超声渗透处理干燥后抗氧化能力显著高于单纯渗透处理组(P0.05)，可能的原因为超声波处理缩短了山药干燥时间，酚类物质保留率较高，抗氧化能力较强7。在超声波辅助渗透处理组中SO+UT处理组的DPPH自由基清除能力、羟基自由基清除能力及Fe3+铁离子还原力较强，这也与2.3.2所得到的主要酚类物质含量变化趋势类似。此外在ER+UT处理组中观察到最高的ABTS+自由基清除能力，这可能与其抗氧化原理存在差异有关23。aeedcbb鲜样SUSOERSU+UTSO+UTER+UT0.00.20.40.60.81.01.2Fe3+还原能力/(mg AAE/g)样品afedcbb鲜样SUSOERSU+UTSO+UTER+UT0102030405060708090100ABTS+自由基清除能力/%样品adeecbc鲜样SUSOERSU+UTSO+UTER+UT30405060708090OH-自由基清除能力/%样品ABDC 117 食 品 科 技FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY食品开发2023年 第48卷 第04期3 结论本文探究了处理条件(单纯渗透脱水处理及超声波联合渗透脱水处理)对山药热泵干燥特性及品质的影响，研究结果表明超声波联合渗透脱水处理对山药干燥速率及品质具有积极影响。通过对超声波联合渗透脱水处理下山药热泵干燥曲线的拟合分析，得到山药的最佳干燥数学模型为Weibull distribution模型，此模型可为山药干制产品的实际生产提供理论指导。超声波联合渗透处理组山药失水率(17.6%22.2%)及增固率(1.45%2.19%)较高，热泵干燥时间较短(231.6243.3 min)，干制品色差值(5.613.4)及硬度(558.3566.2 g)较低，复水比(2.222.31 g/g)较高。此外在山药中还检测到了6种酚类物质，丁香酸、槲皮素及芦丁为山药中最主要的酚类物质，并且发现SO+UT处理组山药干制后主要酚类物质含量较高(丁香酸及槲皮素含量分别为35.7 g/g DW及28.3 g/g DW)。通过对其抗氧化能力进行分析可得：SO+UT处理组山药干制后DPPH自由基清除能力(58.5%)及羟基自由基清除能力(65.5%)较强。综上超声辅助渗透处理是一种优良的处理方式有利于提高山药的干制效率及品质，并且SO能够作为SU的替代渗透剂应用至山药的干制前处理中。参考文献：1肖亚冬,杨慧珍,李大婧,等.不同护色预处理对铁棍山药热风干燥特性及品质变化的影响J.江苏农业科学,2020,48(20):218-223.2WU Z G,JIANG W,NITIN M,et al.Characterizing diversity based on nutritional and bioactive compositions of yam germplasm(Dioscorea spp.)commonly cultivated in ChinaJ.Journal of Food&Drug Analysis,2016,24(2):367-375.3ADOMENIENE A,VENSKUTONIS P R.Dioscorea spp:comprehensive review of antioxidant properties and their relation to phytochemicals and health benefitsJ.Molecules,2022,27(8):2530.4XIONG X,CAO X J,ZENG Q Z,et al.Effects of heat pump drying and superfine grinding on the composition of bound phenolics,morphology and microstructure of lychee juice by-productsJ.LWT-Food Science&Technology,2021,144:111206.5LIU Y H,ZENG Y,GUO L G,et al.Drying process and quality characteristics of contact ultrasound reinforced heat pump drying on kiwifruit slicesJ.Journal of Food Processing and 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