玉米种子真空冷冻干燥微观实验研究及模型分析

目的 探究真空冷冻干燥技术对玉米种子的影响。方法 基于光学显微镜成像及真空冷冻干燥技术探究各冻干条件(冻结终温、升华干燥温度、解析干燥温度)对玉米种子细胞微观结构的影响。对比分析细胞形态学参数(当量直径、周长、面积、圆度)和含水率的变化规律,建立真空冷冻干燥条件与细胞形态学参数变化率之间关联的数学拟合模型。结果 细胞形态学参数变化率和含水率与冻结终温呈负相关趋势,随升华干燥和解析干燥温度的升高呈现先减少后增大的趋势,且升华干燥温度对玉米种子形态学参数变化率影响最大。在冻结终温为-25℃、升华干燥温度为5℃、解析干燥温度为40℃下,含水率(12.81%)最低。在细胞的当量直径(9.2%)、周长(8.4%)、面积(17.68%)的变化率最小且圆度(1.78%)小于4%时,干燥效果最好。采用二次多项式模型,决定系数R2均接近于1,FSSE和FRMSE均接近0。结论 该数学模型能较好地描述各真空冷冻干燥条件对玉米种子细胞形态学参数的影响,可在一定范围内对玉米米种子真空冷冻干燥后的品质进行控制。

红肉火龙果粉的发泡微波冷冻干燥制备与质量评价

制备浆果粉末产品是延长其货架期的有效手段。为降低干燥过程能耗和保留产品营养成分,该研究以平均含水率(87.03±1.26)%的新鲜红肉火龙果果浆为原料,采用冷冻干燥和喷雾干燥两种方法制备了火龙果粉末。以残余湿含量、色泽和典型生物活性成分甜菜红素、芦丁和总酚保留率为指标对产品质量进行了评价。用质量比为3%(w/w)的分离乳清蛋白和2.5%(w/w)的果胶为添加剂制备了未发泡和发泡2种样品,进行了传统和微波冷冻干燥试验。结果表明,使用石英底盘,在30˚C、20 Pa下,发泡样品比未发泡样品冷冻干燥时间缩短了39.06%;施加1 W微波功率时,未发泡和发泡样品微波冷冻干燥时间比无微波时分别缩短了18.75%和12.82%。用碳化硅底盘替代石英底盘,在30˚C、20 Pa和1 W下,发泡样品微波冷冻干燥时间比未发泡和发泡样品传统无微波冷冻干燥分别缩短了65.62%和43.59%。分别以5.5%(w/w)的分离乳清蛋白和15.6%(w/w)的麦芽糊精为添加剂,进行了喷雾干燥试验。工艺参数为进风温度150˚C、出风温度85˚C、进料速度28 mL/min。冷冻干燥产品的甜菜红素、芦丁和总酚保留率分别在72%、84%和75%以上,而喷雾干燥产品的保留率显著降低。该研究采用的冷冻干燥方法能够大幅缩短干燥时间、提高产品质量,为浆果类粉末产品的制备提供工业解决方案。

真空冷冻干燥升华温度对玉米种子品质的影响

本文采用真空冷冻干燥机对玉米种子进行冷冻干燥处理,研究不同升华温度(3℃、5℃、7℃、9℃)条件下其物性指标(含水率、容重、出碴率、颗粒度指数、裂纹率、最大力、最大力点变形)和活性指标(发芽率、呼吸强度、相对导电率)的变化规律。研究结果表明:玉米种子的含水率、容重、出碴率、最大力、最大力点变形随升华温度升高先降低后升高,颗粒度指数随升华温度升高先增大后减小,裂纹率、相对电导率随升华温度升高先升高后降低。不同升华温度的玉米种子活性都有所下降,发芽率也都有所下降。在升华温度5℃下玉米种子呼吸强度最小,最适宜储存。

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。

真空冷冻干燥不同升温程序对蓝莓干燥特性及品质影响

不同真空冷冻干燥(FD)程序中的温度设定影响果蔬干制品的感官和营养品质。为获得蓝莓FD较优程序,本研究采用差示扫描量热法探究蓝莓热力学特性及玻璃化转变温度(Tg)的变化,采用低场核磁共振技术测定水分分布及含量变化,以收缩率、花青素含量和质构品质为指标,探究5种FD不同升温程序对蓝莓脆干燥特性和营养品质的影响。结果表明,超声处理后蓝莓共晶点、共熔点和Tg无显著变化;随着蓝莓含水率的降低,其Tg升高,蓝莓中的自由水先转换为不易流动水,随后不易流动水转换为自由水和结合水。FD不同程序设定下,蓝莓脆粒的收缩率、色泽、感官和营养品质变化显著(P<0.05)。程序2干燥后蓝莓脆粒的收缩率最小,程序1干燥后蓝莓脆粒的脆性最大,程序5干燥后蓝莓硬度最大;程序4干燥后蓝莓△E值最大,程序1干燥后蓝莓脆粒的维生素C(Vc)含量最高、抗氧化活性较高。综合考虑,确定较优FD程序为程序2:0℃(2 h)→5℃(2 h)→10℃(2 h)→20℃(2 h)→30℃(2 h)→40℃(2 h)→50℃(12 h)。本研究结果为蓝莓脆产品开发提供了理论基础。

高静压和热预处理对真空冷冻干燥重组果蔬块品质的影响

以芒果、甜瓜、菠萝和胡萝卜为原料,采用传统热处理及不同高静压条件对复合果蔬浆进行预处理后,通过冷冻干燥(freeze?drying,FD)技术生产重组果蔬块,研究不同高静压压力对FD果蔬块理化品质、生物活性物质、抗氧化活性和感官品质的影响。结果表明:与热预处理相比,高静压预处理能显著提高FD果蔬块产品的a*值、b*值、可滴定酸含量、抗氧化活性(1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基清除率、羟自由基清除率、铁离子还原能力),总酚、总黄酮、VC含量分别较热预处理提高21.11%~30.27%、59.96%~68.58%、13.35%~15.34%;醇类和酮类挥发性风味物质含量分别为189.65~207.82?μg/kg和59.60~81.16μg/kg,相较于热预处理显著提高。此外,高静压预处理FD果蔬块在5种香气属性上的感官强度和色泽、气味、滋味的喜好度也显著高于热预处理FD果蔬块。在300?MPa和500?MPa的高静压预处理条件下,FD果蔬块的感官品质最接近未处理组。高静压预处理通过提高细胞膜通透性,促进了生物活性物质和风味物质的释放,提高了抗氧化活性,与传统热预处理相比,高静压预处理有效改善了FD果蔬块的品质特性。

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。

微波真空冷冻干燥时怀山药的微CT孔道分布

局部温度过高的问题限制了微波真空冷冻干燥(microwave freeze drying,MFD)技术在果蔬干燥中的广泛应用。发展传热传质理论是解决MFD局部温度过高问题的根本途径。数值模拟是研究传热传质机理的重要方法,并有望解决MFD中局部温度过高的问题。利用详细的孔径和孔隙分布建立结构模型对数值模拟至关重要。该研究以怀山药为样品,利用微CT(X-ray micro-computed tomography)技术分析不同干燥仓压力(100、200、300 Pa)和微波加载量(0.5、1.0、1.5、2.0 W/g)时孔隙和孔隙分布的变化。结果表明,干燥仓内的低压环境更倾向于形成小孔隙,干燥仓内压力的变化对外层的孔隙大小和分布无明显影响,但对内层的孔隙大小和分布有明显影响。微波加载量对内、外层的孔隙大小和分布均有显著影响。研究结果将为解决MFD中局部温度过高问题的数值计算研究提供试验支持。

超声辅助不同小分子糖渗透处理后真空冷冻干燥油柑的品质比较

该研究评价了超声辅助五种小分子糖渗透处理后冻干油柑的理化特性及体外抗氧化活性。结果表明:相比对照组,经超声辅助渗糖处理的油柑水分损失率、固形物增加率升高;冻干油柑内部孔隙更加致密,硬度显著提高、脆度基本保持,复水性下降;低聚异麦芽糖处理组的吸湿率(18.25%)低于对照组(22.54%);葡萄糖和麦芽糖处理组的冻干油柑色差ΔE小,分别为2.73和1.71,即颜色保留率高;低聚麦芽糖和蔗糖对冻干油柑的风味强化效果较好;蔗糖、葡萄糖和麦芽糖处理组的冻干油柑可滴定酸含量较低;与对照组玻璃化转变温度(T_(g)=43.66℃)相比,麦芽糖处理组的T_(g)升高到45.53℃,其他处理组则显著降低了样品的T_(g);除木糖醇处理组(9.44 mg/g)外,不同超声渗糖处理组的总酚保留率均较高;蔗糖和低聚异麦芽糖渗透处理可有效保持冻干油柑的体外抗氧化能力。总的来说,超声辅助蔗糖和低异聚麦芽糖渗透处理的冻干油柑品质较好,其中低异聚麦芽糖可作为一种蔗糖替代品用于开发功能性冻干油柑。

茶树花真空冷冻干燥工艺优化及体外抗氧化活性

为探究茶树花真空冷冻干燥最佳工艺并对冻干茶树花的体外抗氧化活性进行研究,以福鼎大白茶茶树花为研究对象,考察不同因素(预冻温度、预冻时间、真空度、搁板最大加热温度)对茶树花感官评分和复水比的影响,并通过响应面优化得到最佳工艺条件:预冻温度-30℃、预冻时间3.5 h、搁板最大加热温度39℃,在此条件下,福鼎大白茶冻干茶树花的感官评分为88.57±1.24,复水比为3.26±0.14。对比冻干前后茶树花生物活性成分和感官指标得出,真空冷冻干燥技术能够较好地保留茶树花的外观形态和活性成分。对冻干茶树花进行体外抗氧化活性研究,结果表明,茶树花羟自由基清除率明显高于同浓度的VC,DPPH自由基清除率和还原能力低于同浓度的VC,冻干茶树花DPPH自由基清除率和羟自由基清除率的IC50分别为78.85µg/mL、0.55 mg/mL,表明茶树花具有较好的抗氧化活性。

真空冷冻干燥提高乳酸菌存活率及延长贮藏期的研究进展

真空冷冻干燥过程中的诸多因素均会影响乳酸菌的存活率及贮藏时间,优化冻干工艺和贮藏条件是提高乳酸菌存活率及延长贮藏期的有效方法。本文介绍了真空冷冻干燥过程中影响乳酸菌存活率的因素,并探讨了如何优化冻干工艺及贮藏条件以提高其存活率及延长贮藏期,旨在为制备活性高且耐贮藏乳酸菌冻干制剂提供依据与参考。

热风干燥和冷冻干燥对西洋参外观、显微特征和人参皂苷含量影响的比较研究

目的:比较热风干燥的西洋参和冷冻干燥的西洋参之间的差异,并提供改进西洋参质量的更好干燥方法。方法:在本研究中,我们使用CR-410色差计和扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)比较了热风干燥的西洋参和冷冻干燥的西洋参的外观特征。此外,使用UPLC-QE-Orbitrap-MS/MS和高效液相色谱法(high performance liquid chromatography,HPLC)对热风干燥的西洋参和冷冻干燥的西洋参中的人参皂苷进行定性和定量测定。结果:研究结果表明,与热风干燥方法相比,冷冻干燥不仅在外观上具有明显优势,而且具有更高的生物活性成分。结论:冷冻干燥有利于保留西洋参中的人参皂苷,并有助于保持这种功能性食品的生物活性效果。

蓝莓微波冷冻干燥特性及品质分析

为研究蓝莓微波冷冻干燥特性及品质变化,本文探究不同微波功率(300,400,500,600 W)、真空度(50,100,150,200 Pa)和物料装载量(60,120,180,240 g)对蓝莓干燥特性及其品质的影响。在单因素实验基础上进行Box-Behnken中心组合试验设计,以蓝莓的干燥速率、色差、收缩率、复水比、维生素C保存率、花青素保留率的综合评分为评价指标。结果表明:蓝莓在干燥前期的干燥速率较大,且随着微波功率的增加而变大,Page模型的R^(2)均大于0.95,能较好地预测蓝莓干燥过程中的水分变化情况,蓝莓有效水分扩散系数在3.341×10^(-8)~5.110×10^(-8)m^(2)/s之间,且受微波功率和装载量影响显著(P<0.05)。色差△E随微波功率的升高而增大,随真空度的升高而减小。微波功率和真空度对复水性能影响较大,VC保存率随微波功率的增大而快速减小,随真空度和装载量的提高缓慢上升,在400 W时有最大值;而花青素含量则随微波功率和真空度的增大整体呈快速下降趋势。根据响应面试验结果,各因素对蓝莓干燥综合评分的影响贡献率为:微波功率>真空度>装载量。当蓝莓干制品的干燥参数为微波功率400 W、真空度100 Pa、装载量120 g时,蓝莓的微波冷冻干燥效果最好,此时蓝莓色泽、复水比、质构特性、VC和花青素含量及内部孔隙分布情况相对最好,品质最佳。

基于指纹图谱评价不同产地真空冷冻干燥、热风干燥铁皮石斛质量

目的建立不同产地真空冷冻干燥、热风干燥铁皮石斛指纹图谱,并评价其质量。方法收集不同产地铁皮石斛共16批,HPLC法建立指纹图谱,采用相似度软件建立共有模式,确定共有峰,SPSS 23.0、SIMCA14.1软件进行统计学分析。结果真空冷冻干燥、热风干燥饮片相似度大于0.8。2种干燥方式饮片基本能各自聚类。正交最小二乘-判别分析可区分2种干燥方式之间的差异,峰1~9、23(石斛酚)可能是质量差异关键性成分。结论指纹图谱能有效区分真空冷冻干燥、热风干燥铁皮石斛,为饮片质量控制提供参考。

牛心柿果粉真空干燥与真空冷冻干燥工艺的优化及其对品质的影响

以牛心柿为原料,采用优化后的真空干燥和真空冷冻干燥工艺制备牛心柿果粉,比较不同工艺对果粉品质的影响。结果表明,真空干燥最优工艺为装填厚度6 mm、干燥时间12 h、干燥温度60℃;真空冷冻干燥最优工艺为预冻阶段装填厚度15 mm、预冻时间4 h、预冻温度-35℃,升华干燥和解析干燥均采用梯度升温方式。对两种工艺加工的果粉品质进行对比,真空冷冻干燥果粉还原糖含量(566.3 mg/100 g)、总酚含量(13.24 g/kg)、总糖含量(731.6 mg/100 g)均高于真空干燥果粉,但总酸含量(31.34 g/100 g)低于真空干燥果粉;真空冷冻干燥果粉的色泽、滋味和口感、溶解性、持水性均优于真空干燥果粉,但流动性低于真空干燥果粉,优化后的真空冷冻干燥工艺制备的牛心柿果粉品质优于真空干燥工艺。

冷冻干燥对益生菌传代稳定性的影响

益生菌随着传代的进行,菌株的产酸能力、耐胆盐能力、耐酸能力和抗氧化能力产生变化。冷冻干燥是菌株常用的保藏方法,对菌体转录水平影响较大,能够临时改变菌株的多种特性。文章以植物乳杆菌M547、M621、M748、戊糖乳杆菌M750为研究对象,探究冷冻干燥对菌株传代稳定性的影响。结果表明,冷冻干燥影响菌株的耐胆盐稳定性,对产酸能力、耐酸能力、抗氧化能力无显著影响。

前处理对真空冷冻干燥香菇脆品质的影响

目的研究前处理对真空冷冻干燥香菇脆品质的影响。方法对真空冷冻干燥香菇脆进行冻融处理、糖渍处理、酶解处理,对香菇脆的质构、感官性质、微结构进行测定。结果冻融处理有利于香菇脆微观结构的破坏,香菇脆品质随冻融处理次数的增加而逐渐改善。以麦芽糖浆为糖渍液时,3次冻融处理的香菇脆硬度从35.97 N降至23.43 N,组织纤维网孔破坏,糖渍液固形物含量从40%降至15.45%,糖渍效率大幅提高。麦芽糖浆糖渍液中添加麦芽糊精导致了香菇脆品质的劣化,香菇脆硬度高达39.48 N,糖渍效率和产品口感均明显下降。漂烫前对香菇进行蛋白酶酶解可促进组织结构的破坏,香菇脆硬度降至17.59 N,且酶解过程释放的鲜味肽加强了产品的特征风味,感官评分为89.49分,远高于漂烫后酶解和纤维素酶酶解所得样品。结论多次冻融处理、麦芽糖浆糖渍处理和漂烫前蛋白酶酶解处理有利于提高真空冷冻干燥香菇脆的品质。本研究可为香菇的精深加工提供理论基础。

预处理对胡萝卜微波冷冻干燥特性及产品品质的影响

预处理是改善果蔬干燥特性及干制品品质的常用方式。本文采用不同冻融循环次数、不同超声功率对胡萝卜进行预处理,研究了不同预处理方式对胡萝卜微波冷冻干燥特性及产品品质的影响。结果表明:超声预处理较冻融预处理在提高胡萝卜MFD干燥效率和产品品质上更具优势。本研究可为预处理在提高果蔬MFD干燥效率及产品品质上的应用提供一定的理论依据。

热激-修复与海藻糖联合处理对植物乳植杆菌LIP-1冷冻干燥存活率的影响

以植物乳植杆菌LIP-1为研究对象,探究热激-修复与保护剂中添加海藻糖联合处理对菌株冷冻干燥抗性及常温贮藏稳定性的影响。结果表明:与未进行热激-修复处理的空白组(59.92%)和只进行热激-修复处理的对照组(70.23%)相比,经热激-修复与4 g/100 mL海藻糖联合处理的实验组菌株冷冻干燥存活率(81.65%)显著升高(P<0.05),探究其原因发现,实验组菌株细胞壁与细胞膜损伤程度与对照组相比显著降低,保护剂中添加海藻糖可使细胞膜不饱和脂肪酸占比维持在较高水平,减少细胞膜损伤,显著增强菌株的冷冻干燥抗性;同时,菌株在常温贮藏期间的稳定性也得到提高,第8周贮藏期结束时,实验组菌株存活率为51.66%,显著高于空白组(12.09%)和对照组(43.79%)(P<0.05),且实验组菌株胞内荧光强度(1969.23±37.22)显著低于空白组(3475.21±106.56)和对照组(2843.95±52.12)(P<0.05)。综上,热激-修复与保护剂中添加4 g/100 mL海藻糖联合处理可以提高菌株冷冻干燥抗性及常温贮藏稳定性。

基于有限元分析的冷冻干燥机矩形干燥舱结构优化

由于冷冻干燥机矩形干燥舱结构设计采用简化计算与经验设计相结合,为了满足其工作需求,在设计过程中确保安全性,常会出现过度设计的问题。针对该问题,本次研究采用迭代设计优化结构,使其既能满足抽真空阶段干燥舱变形量不得高于3 mm的要求,又能降低干燥舱自重、减少材料浪费以此降低成本,提升竞争力。优化过程中,将干燥舱三维模型进行优化,利用有限元分析法,对工作过程中抽真空阶段以及预冷却阶段干燥舱变形情况进行分析,明确后续优化只要满足抽真空阶段箱体所受应力即可满足冷却阶段工作需求。经多次迭代优化结构,其变形量最终降到2.951 mm,质量减少417 kg。该研究结果对设计人员进行冷冻干燥机矩形干燥舱强度结构设计时,提供加强筋排布参考依据。