GBXeFAstLab水分活度仪评价热风干燥对苹果切片的影响
2026-04-24 来源:本站 点击次数:116
土耳其帕穆卡莱大学食品工程系的Engin Demiray团队在《Journal of Food Quality》期刊上发表了题为“The Effect of Drying Temperature and Thickness on the Drying Kinetic, Antioxidant Activity, Phenolic Compounds, and Color Values of Apple Slices”的研究论文。该研究探讨了热风干燥过程中不同干燥温度（45、55、65°C）和苹果切片厚度（1.5 mm和5 mm）对干燥动力学、抗氧化活性、总酚类化合物以及颜色变化的影响。
摘要
水果干片是重要、健康且受欢迎的零食，因其高营养含量而日益受到重视。在此背景下，本研究主要关注生产健康苹果脆片零食，并测定在三种不同温度（45、55和65°C）和样品厚度（1.5和5 ± 0.5 mm）的对流热风干燥过程中，抗氧化活性、总酚类化合物和苹果脆片零食颜色值的降解动力学。同时计算了干燥动力学、解吸等温线、活化能和苹果脆片零食的半衰期。Page模型和GAB模型分别是确定苹果零食干燥行为（R² > 0.992）和解吸行为（R² > 0.9979）的最佳模型，具有最高的R²值。所有样品的干燥均发生在降速阶段。有效水分扩散系数（D_eff）值随空气温度和切片厚度的增加而增加。厚度为5 mm样品的抗氧化活性、总酚类化合物和总颜色变化遵循一级反应动力学。在厚度（1.5 mm）和温度（45°C）较低的条件，观察到了较高的抗氧化活性、酚类化合物、L值以及较低的半衰期值。计算得到的总酚类化合物的活化能值高于抗氧化活性的活化能值。结果表明，选择低温低切片厚度可以生产出高营养价值的苹果脆片零食。
实验材料与仪器
实验材料
苹果（储存条件：4°C冰箱中保存至干燥实验开始）
试剂：70%乙醇、甲醇、DPPH（2,2-二苯基-1-苦基肼）、Trolox、Folin-Ciocalteu试剂、碳酸钠、没食子酸。
实验仪器
干燥柜、游标卡尺、 GBX eFAst Lab水分活度仪、超声水浴、轨道摇床、离心机、分光光度计、色差仪、分析天平
GBX eFAst Lab水分活度仪
实验过程
样品准备：苹果清洗、去皮、去除不可食用部分，用刀具切成1.5 mm和5 ± 0.5 mm厚度的薄片。
热风干燥：将苹果切片置于干燥柜中，在45、55、65°C三个温度下干燥，空气流速恒定0.2 m/s。每隔30分钟将托盘取出称重并记录数据。干燥结束后，样品在室温下于干燥器中放置30分钟，再于4°C放置1小时，最后在-20°C冷却冻结。干燥过程中每30分钟测定抗氧化活性、总酚类化合物和颜色值。
GBX eFAst Lab水分活度仪
解吸等温线建模：选用GAB、BET、Oswin、Henderson、Halsey模型。
提取液制备：取约2 g苹果样品研磨，加入10 mL 70%乙醇，超声处理10分钟，轨道摇床振荡15分钟，离心（10°C, 7450 rpm, 10分钟），取上清液，重复提取一次，合并后用70%乙醇定容至25 mL，-20°C保存。
抗氧化活性测定（DPPH法）：DPPH甲醇工作液吸光度调至1.20 ± 0.02，Trolox制作标准曲线。取150 μL样品或标准品与2850 μL DPPH工作液混合，避光反应60分钟，515 nm读取吸光度。
总酚类化合物测定（Folin-Ciocalteu法）：FC试剂按1:10稀释，碳酸钠溶液20%。没食子酸制作标准曲线（5-100 mg/L）。取2 mL样品或标准品，加10 mL稀释FC试剂，1-8分钟内加8 mL 20%碳酸钠，避光反应2小时，760 nm读取吸光度。
颜色测定：使用色差仪测量L、a、b值，计算色相角、彩度和总颜色变化ΔE。
降解动力学建模：采用零级、一级、二级反应动力学模型（公式7-9），计算反应速率常数k、Q₁₀值、半衰期t₁/₂和活化能E_a。
统计分析：实验设两个平行、三次重复，使用SPSS 20.0进行Duncan多重比较检验，p ≤ 0.05。
实验结论
干燥动力学
初始水分含量为6.74 kg水/kg干物质，初始水活度0.962。干燥后1.5 mm厚样品水活度为0.348（45°C）、0.278（55°C）、0.299（65°C）；5 mm厚样品为0.425（45°C）、0.396（55°C）、0.353（65°C）。
干燥时间随温度升高和厚度减小而缩短：1.5 mm厚度干燥时间120-180分钟，5 mm厚度180-330分钟。65°C下1.5 mm样品从6.74降至0.27 kg水/kg干物质需120分钟。
Page模型拟合最佳（R² > 0.992），干燥均处于降速阶段。
D_eff值：1.5 mm厚度下为3.37E-07至4.29E-07 m²/s，5 mm厚度下为3.07E-06至4.31E-06 m²/s，随温度和厚度增加而增大。
活化能：1.5 mm厚度为10.56 kJ/mol，5 mm厚度为14.70 kJ/mol。
解吸等温线
GAB模型为最佳拟合模型（R²最高），k值随温度升高而增加，单层水分含量无一致趋势。
抗氧化活性与总酚类化合物
新鲜苹果切片抗氧化活性为289.24 μmol Trolox当量/100g DM，总酚类化合物为957.63 mg没食子酸当量/100g DM。
干燥后抗氧化活性损失约90%，总酚类化合物损失约55%。1.5 mm厚度、55°C条件下抗氧化活性最高（34.44 μmol TE/100g DM）；45°C、1.5 mm条件下总酚类化合物最高（411.90 mg GAE/100g DM）。
降解动力学：5 mm厚度样品的抗氧化活性和总酚类化合物遵循一级反应；1.5 mm厚度抗氧化活性遵循二级反应，总酚类化合物遵循零级反应。
Q₁₀值显示65-55°C区间温度敏感性高于45-55°C区间。半衰期随温度升高而降低，随厚度增加而增加。总酚类化合物的活化能高于抗氧化活性。
总结
生产苹果脆片时，1.5 mm薄片干燥速度更快，生物化学品质保留更好。45°C低温比65°C更有利于保留抗氧化活性、酚类化合物和颜色。低温低厚度条件对保留苹果脆片零食的品质特性具有优势。该研究结果为苹果片干燥工艺中品质保持的条件选择提供了依据。
原文链接及参考文献
原文链接
https://doi.org/10.1155/2023/7426793
参考文献
1. Rasooli Sharabiani, V., Kaveh, M., Abdi, R., Szymanek, M., & Tanaś, W. (2021). Estimation of moisture ratio for apple drying by convective and microwave methods using artificial neural network modeling. Scientific Reports, 11(1), 9155. http://doi.org/10.1038/s41598-021-88703-9
2. Arora, B., Sethi, S., Joshi, A., Sagar, V. R., & Sharma, R. R. (2018). Antioxidant degradation kinetics in apples. Journal of Food Science and Technology, 55(4), 1306-1313. http://doi.org/10.1007/s13197-018-3070-6
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