超声预处理与干燥温度调控三种果胶组分对葡萄干微观结构及质构特性的影响机制研究

本研究针对葡萄干燥过程中质构品质调控难题，创新性地采用超声预处理结合真空干燥技术（65-85°C），系统探究了水溶性果胶（WSP）、螯合溶性果胶（CSP）和碳酸钠溶性果胶（NSP）的组分互变规律及其对产品微观结构和脆性的影响。研究发现超声预处理通过降低WSP的RG-I分支度（Ratio 3）和提升NSP线性度（Ratio 1），显著改善葡萄干孔隙率（85.898%）和质构指数（Te=0.68），为功能性果蔬脆片加工提供了理论依据和技术支撑。

　　

葡萄作为营养丰富的水果，其鲜果易失水软化腐烂的特性严重制约了储运和加工。传统干燥技术往往导致产品质地硬化、结构塌陷，而消费者对即食型果蔬脆片的口感需求日益增长。目前关于干燥工艺对果胶组分影响的系统性研究仍存空白，特别是超声预处理协同不同温度真空干燥对三种果胶组分（WSP/CSP/NSP）的转化机制及其与质构特性的关联规律尚未阐明。

江苏省农业科学院农产品加工研究所的研究团队在《Food Chemistry: X》发表论文，通过多尺度表征技术揭示了超声-温度协同调控果胶组分影响葡萄干品质的分子机制。研究采用45kHz超声预处理（55°C/30min）结合三级真空干燥（65/75/85°C），借助光学显微镜/SEM观察细胞形态，质构仪测定硬度/断裂能等参数，并运用HPSEC、FT-IR、XRD等技术解析果胶结构特征。通过主成分分析（PCA）建立了果胶特性与质构参数的定量关系。

在微观结构方面，超声预处理样品在65-75°C干燥时形成均匀蜂窝状孔隙（孔隙率85.898%），而未处理样品则呈现致密收缩。高温（85°C）单独干燥虽能改善结构，但超声协同效应更显著。细胞形态分析显示US-VD65的细胞直径（99.33μm）和面积（10869.73μm²
）最大，对应最优的质构指数（Te=0.68）。

果胶组分研究发现，真空干燥温度升高促使WSP含量从23.85增至25.66mg/g AIR，CSP从1.92升至2.87mg/g AIR，而NSP从12.11降至4.43mg/g AIR。超声预处理则通过β-消除反应使WSP分子量（Mw）从8.28kDa降至7.78kDa，并显著改变单糖组成：US-VD75样品的阿拉伯糖（Ara）和半乳糖（Gal）含量分别增加至0.52mg/g AIR和1.65mg/g AIR。

结构表征结果表明，WSP的FT-IR谱在1740cm^-1
（酯羰基）和1600cm^-1
（羧酸盐）特征峰强度随温度升高而改变，显示脱酯化反应。CD光谱发现US-VD75样品在236nm处出现强正峰，表明超声诱导了羧基构象变化。XRD证实CSP具有晶体结构（31.6°强峰），而超声处理使其峰位左移，结晶度降低。

相关性分析揭示WSP的RG-I分支度（Ratio 3）与Te值呈显著负相关（P<0.01），NSP的半乳糖醛酸（GalA）含量与孔隙率负相关（P<0.05）。这表明低分支度的WSP和高线性度的NSP共同优化了产品脆性。

该研究首次阐明超声-温度协同通过调控果胶组分转化影响干燥产品品质的分子机制，为精准调控果蔬脆片质构提供了新策略。实践层面证实US-VD65工艺能兼顾能效与品质，其形成的开放式多孔结构（孔隙率>85%）和优化的果胶组分（WSP Ratio 3<3.00）使产品脆性提升172%。理论层面揭示了RG-I区域分支度与细胞壁弹性的构效关系，为植物基食品质构设计提供了新思路。未来研究可拓展至其他浆果类作物，并探索超声参数与果胶酶活的协同效应。