优化预处理方法以克服与粘性相关的障碍并提高苹果渣的干燥效率

《Food Science & Nutrition》：Optimization of Pre-Treatments to Overcome Stickiness-Related Hurdles and Enhance Drying Efficiency in Apple Pomace

苹果渣（AP）因高水分和糖分导致干燥困难，本研究通过酶解和乙醇预处理优化其干燥效率。实验表明，联合使用pectinase和cellulase酶解（1% w/w）与3倍体积乙醇处理（12 h）可显著提升干燥性能，在50℃下2小时水分去除率达67%（对照组12%），效率提升5.5倍。最佳工艺为T7_PC_2（酶解25℃24小时+乙醇3×12小时），干燥温度选择60℃（工业）或50℃（小规模）可进一步缩短时间。该方法有效抑制粘性，降低能耗，为苹果加工副产物的高值化利用提供新途径。

　　苹果渣（Apple Pomace, AP）是苹果汁加工过程中的主要副产物之一，由于其高水分含量和高糖分，常常在储存和干燥过程中面临一系列挑战。高水分含量不仅增加了储存的难度，还容易导致微生物降解，从而降低其营养价值和使用价值。此外，苹果渣中的高糖分会在干燥过程中产生粘性，使得材料容易聚集，影响干燥效率。这种粘性不仅限制了水分的有效去除，还可能导致干燥过程中的不均匀性，从而影响最终产品的质量。因此，为了提高苹果渣的干燥效率并实现其可持续利用，研究者提出了通过酶解和乙醇预处理相结合的方法来解决这些问题。

本研究的主要目标是通过优化预处理条件，显著提高苹果渣的干燥效率。通过实验分析不同浓度的乙醇、酶种类（如果胶酶和纤维素酶）以及处理时间对苹果渣干燥效果的影响，研究人员发现，结合果胶酶和纤维素酶处理并配合乙醇预处理的条件（T7_PC_2）在干燥过程中能够显著提高水分去除率（RMC），使其从控制组的12%提升至67%，实现了干燥效率的5.5倍提升。这一发现表明，通过合理的预处理技术，可以有效克服苹果渣干燥过程中的粘性问题，提高其干燥效率，减少废弃物，并支持可持续的食品加工流程。

研究团队在实验中使用了多种预处理方法，并对每种方法的干燥效果进行了详细评估。结果显示，乙醇预处理在提高干燥效率方面表现优于酶处理。尤其是在结合酶处理和乙醇处理的T7组中，苹果渣的干燥效率显著提升。这一结果可能与乙醇处理对苹果渣微观结构的改变有关，这种改变有助于水分的更有效蒸发，从而减少干燥时间并提高整体效率。同时，酶处理（特别是果胶酶和纤维素酶的组合）在分解苹果渣中的复杂碳水化合物方面表现出色，从而改善其干燥特性。通过结合两种预处理方法，研究人员发现最佳的预处理方案能够有效提高干燥效率，同时保持苹果渣的结构稳定性和功能性。

研究还探讨了不同乙醇浓度和处理时间对干燥效率的影响。实验发现，随着乙醇浓度的增加，干燥效率也随之提升，但超过一定浓度后，干燥效率不再显著提高。因此，研究人员确定了最佳的乙醇处理条件为3倍体积的乙醇处理12小时。此外，酶处理时间的优化同样关键，实验表明，2小时的酶处理时间已经能够达到最佳的干燥效果，超过2小时的处理时间并未带来显著的提升，这可能与酶的降解作用趋于饱和有关。

在干燥温度的优化方面，研究团队发现，在60°C下干燥2小时的条件，不仅能够实现高效的水分去除，还能够显著缩短干燥时间。相比控制组，需要超过6小时的干燥时间才能达到类似的水分去除效果，而优化后的预处理方案在60°C下仅需不到3小时即可实现。这种干燥时间的显著缩短不仅有助于降低能耗，还提高了整体的加工效率，使得该方法在工业应用中更具可行性。同样，在50°C下干燥2小时的条件也适用于小规模应用，但其干燥效率略低于60°C的条件。

从环境和经济角度来看，这种优化的干燥方法能够有效减少苹果渣在处理过程中的浪费，同时降低能源消耗，减少温室气体排放，从而对环境产生积极影响。苹果渣作为一种富含膳食纤维、多酚和其他生物活性化合物的资源，其有效干燥不仅可以提升其储存稳定性，还能为食品、化妆品和制药等行业提供有价值的原料。此外，苹果渣的干燥还能够提高其在这些行业中的可用性，使其成为可再生资源的重要组成部分。

在实际应用中，这种方法的推广可能面临一些挑战，例如预处理的成本、处理过程的可扩展性以及对最终产品质量的影响。然而，研究结果表明，通过合理的预处理方案，可以显著提高干燥效率，同时在一定程度上保持苹果渣的营养成分和感官特性。因此，这种方法在工业应用中具有很大的潜力。

为了进一步验证这一方法的可行性，未来的研究应关注其在大规模应用中的技术可行性与经济可行性。此外，还需要对干燥后的苹果渣进行更全面的质量评估，包括生物活性成分的保留率、颜色稳定性、质地变化等。这些评估将有助于确认该方法在不同应用场景下的适用性，并为产品的市场推广提供科学依据。

总体而言，本研究提出的预处理和干燥策略为苹果渣的可持续利用提供了一种有效的解决方案。通过优化预处理条件，可以显著提高苹果渣的干燥效率，减少废弃物，支持食品加工行业的循环经济发展。此外，这种方法还可以为其他具有类似干燥挑战的农业副产品提供借鉴。未来的研究应继续探索这一技术的潜在应用，并通过实验和数据分析进一步验证其在不同条件下的效果。