超声预处理蓝莓真空冷冻干燥工艺优化及对品质的影响

[目的]本文旨在更好提高蓝莓真空冷冻干燥速率与产品品质。[方法]利用超声处理作为预处理方式,研究超声温度(45、55、65和75℃)、频率(45、80和100 kHz)、功率(600、700、800、900和1000 W)和时间(25、30、35和40 min)对蓝莓真空冷冻干燥特性、质构、色泽、营养物质保留率及抗氧化活性的影响,并以干燥速率、花青素含量、色泽和脆性为指标进行四因素三水平响应面优化试验,筛选出最佳超声预处理工艺及参数。[结果]超声温度对蓝莓花青素含量的影响极显著(P<0.001);超声频率对蓝莓干燥速率、花青素含量和脆性的影响显著(P<0.05);超声功率对蓝莓脆性的影响显著(P<0.05);超声条件对蓝莓ΔE值的影响均不显著(P>0.05)。最终获得蓝莓超声预处理的优化工艺条件:超声温度55℃,频率80 kHz,功率700 W,时间30 min,此条件下蓝莓的干燥速率为1.69 g·g^(-1)·h^(-1),花青素含量0.55 mg·g^(-1),脆性2770.00 g,ΔE值6.16。[结论]超声预处理可改善蓝莓真空冷冻干燥品质,该结果为蓝莓真空冷冻干燥研究及产品开发提供基础。

3种超声方式对蓝莓蜡质层和细胞结构及真空冷冻干燥特性的影响

蓝莓表皮蜡质成分严重阻碍其真空冷冻干燥过程中的水分扩散。以新鲜蓝莓为原料,分析3种超声方式对蓝莓蜡质层和内部细胞结构的影响,结合蓝莓脆品质特性和干燥特性,探究适宜蓝莓真空冷冻干燥的超声预处理方式。气相色谱-质谱联用结果表明:不同超声处理对蓝莓表皮蜡质组成和含量影响不同,其中间歇式超声处理后蓝莓表皮蜡质组成和总相对含量变化最大,与对照组相比总相对含量减少了35%。微观结构分析结果表明:探头式和间歇式超声处理后蓝莓表皮的蜡质分布疏松,表皮裸露;连续式超声处理后蓝莓表皮蜡质晶体结构由管状变为片状。探头式和间歇式超声处理对蓝莓内部细胞结构破坏较大,使其形成大尺寸微通道,并且探头式超声处理后,蓝莓细胞膜渗透率显著高于其他处理方式(P<0.05)。不同超声处理后蓝莓的T 2弛豫曲线均整体向左移动,峰面积和信号幅值减小;3种超声处理方式明显改善了真空冷冻干燥蓝莓干燥速率,连续式和探头式超声处理显著改善了真空冷冻干燥蓝莓的脆性,分别提高了38.25%、40.09%。连续式超声处理获得的真空冷冻干燥蓝莓维生素C和花青素保留率显著提高,分别为86.17%±0.18%和71.30%±1.88%。综合比较,连续式超声处理是较优的蓝莓真空冷冻干燥预处理方式。

超声处理对葡萄细胞壁果胶组分的影响

为明确超声处理下葡萄细胞壁中不同果胶组分含量及结构变化,本研究采用不同超声时间和超声功率对葡萄进行处理,通过咔唑硫酸法、PMP柱前衍生化法、高效液相凝胶色谱分析、扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱分析和圆二色谱分析等手段分析了葡萄细胞壁中果胶组分含量、单糖组成及结构变化。结果表明,新鲜葡萄细胞壁果胶中碱溶性果胶含量最高,为27.41 mg/g AIR,螯合型果胶含量最低,为8.25 mg/g AIR;不同超声处理后总果胶含量呈下降趋势,其中水溶性果胶含量增加,螯合型和碱溶性果胶含量降低。果胶单糖共检测到6种,不同果胶组分单糖组成不同,水溶性果胶中半乳糖和阿拉伯糖含量较高,螯合型果胶中葡萄糖醛酸含量最多,而碱溶性果胶中含量最高的为鼠李糖;超声处理后果胶组分单糖组成不变,但含量均发生降低;超声作用未改变果胶主链结构,但其线性结构和支链程度均发生变化。随着超声处理时间和功率的增加,不同果胶的分子量整体均呈下降趋势,并且在微观结构上呈现更加松散形态。此外,超声作用对果胶组分特征官能团影响较小,但对螯合型果胶和碱溶性果胶分子的结构和链构象产生作用,使其最大响应值发生移动,并且超声功率作用影响更大。超声作用可使葡萄细胞壁中果胶含量及单糖含量降低,并影响果胶分子线性结构和分子链构象。该结果可为进一步研究超声处理下葡萄干制品品质变化提供理论依据。

花椰菜超声波预处理工艺优化及干燥过程中水分状态分析

该研究对干燥前的花椰菜进行超声波预处理,探究了不同水平的超声预处理条件对花椰菜干制品品质的影响,分析了其热风干燥过程中的水分状态及分布。在单因素实验的基础上,以色泽、复水比、维生素C含量和DPPH自由基清除能力为响应值,选取超声时间、超声频率和超声功率密度进行三因素三水平的响应面中心组合设计实验,获得花椰菜干制品品质较佳的超声条件。结果表明,花椰菜超声波预处理最优工艺为:超声时间6.00 min,超声频率80 kHz,超声功率密度0.22 W/cm^(2)。此条件下花椰菜干制品b*值为30.58,复水比2.97,Vc含量为311.78 mg/100 g,DPPH自由基清除能力为17.20μmol Trolox/g。低场核磁共振(LF-NMR)结果发现,花椰菜热风干燥过程中首先脱除的为自由水,其次为半结合水及部分结合水;且超声波处理后提高了花椰菜中氢质子自由度,能够加快其干燥过程中水分脱除速率。因此,响应面中心组合设计实验和LF-NMR技术可用于花椰菜干制品预处理工艺优化和干燥过程水分变化分析,改善干制品品质,提高生产效率。

多层宽频带电阻膜吸波体的研究

设计了一种在微波频段实现宽频带吸收的超材料吸波体。将不同宽度的电阻膜/介质叠层结构组合在一起即可捕获不同波长的电磁波,达到多层阻抗逐渐匹配,从而实现宽带吸波。仿真结果表明,在8.6～14.9GHz的频率范围内,多层电阻膜/介质层吸波体的反射率小于-10dB,工作带宽达到了6.3GHz,相对吸收带宽达到53.6%。通过S电磁参数反推计算得到的反演计算结果表明,该多层电阻膜/介质层吸波体结构在较宽的频带内有较好的阻抗匹配特性。通过观察不同频率下多层电阻膜/介质层吸波体的电场和磁场分布图,其谐振模式是电共振和磁共振共存,谐振频率几乎与电阻膜层的宽度成反比,由于金字塔不同宽度结构,在很宽的频率内支持该谐振模式,从而导致宽带强吸收。仿真结果对以后制备具体的多层电阻膜/介质层吸波材料具有参考意义。