萌发与干燥工艺对淀粉质及油料种子粉体特性影响：基于热力学性质与生物活性成分的优化研究

为解决高水分萌发种子易腐败及营养保留难题，研究人员系统研究了鹰嘴豆、扁豆（淀粉质）与向日葵、亚麻籽（油料）在50-70°C下的干燥动力学。采用Two-Term模型拟合数据，发现有效扩散系数（Def）随温度升高，活化能（Ea）13.66-29.61 kJ/mol。干燥后粉体水分<12%且类胡萝卜素显著增加，酚类-抗氧化活性呈正相关，单宁含量降低改善营养品质。该研究为功能性种子粉体加工提供理论依据。

　　

种子作为重要的营养来源，其淀粉质（如鹰嘴豆、扁豆）和油料（如向日葵、亚麻籽）类型在全球食品工业中占据关键地位。然而，萌发过程虽能提升营养价值，却导致水分活度（water activity）升高，加速腐败风险。传统干燥技术虽可降低水分，但不当的温度控制易造成生物活性成分（如酚类、类胡萝卜素）损失，且淀粉质与油料种子因化学组成差异可能呈现不同的干燥行为。如何通过精准调控干燥参数，在保证贮藏稳定性的同时最大化保留功能成分，成为食品科学领域的核心挑战。

针对这一难题，来自巴西的研究团队在《Applied Food Research》发表研究，系统评估了50°C、60°C和70°C下四类萌发种子的干燥动力学与热力学特性，并分析其对粉体营养成分的影响。研究通过Two-Term模型拟合干燥曲线，结合Arrhenius方程计算活化能（E_a），并测定总酚（TPC）、单宁、类胡萝卜素等含量及FRAP、DPPH•、ABTS•+抗氧化活性，为功能性食品开发提供数据支撑。

关键技术方法
研究选取萌发24小时（向日葵）或96小时（其他种子）的样品，采用强制通风烘箱（1.0 m/s风速）进行薄层干燥。通过Two-Term模型、Fick第二定律计算有效扩散系数（D_ef），并基于Arrhenius方程推导活化能。粉体生物活性成分通过Folin-Ciocalteu法（TPC）、Francis法（类黄酮）及FRAP/DPPH•/ABTS•+抗氧化体系测定，数据经Sisvar 6.0软件进行多变量分析。

研究结果

3.1. 干燥动力学
Two-Term模型以R2≥0.998最优拟合干燥数据，参数k₀（反映外部条件影响）随温度升高而增大。淀粉质种子（鹰嘴豆、扁豆）干燥时间显著长于油料种子（向日葵、亚麻籽），70°C下后者仅需170-260分钟即达平衡水分，体现化学组成对干燥速率的调控作用。

3.2. 有效扩散系数
油料种子的D_ef（4.05-7.70×10^-9 m2/s）高于淀粉质种子（1.43-2.52×10^-9 m2/s），可能与脂质基质增强膜通透性有关。Arrhenius分析显示向日葵活化能最高（29.61 kJ/mol），暗示其水分迁移需更高能量。

3.3. 热力学性质
所有样品的焓变（ΔH）为正值（10.98-26.92 kJ/mol），证实干燥需吸热；熵减（ΔS）表明温度升高促进分子无序性。吉布斯自由能（ΔG）随温度递增（126.30-150.98 kJ/mol），进一步验证非自发过程特性。

3.4. 水分与生物活性成分
70°C干燥后粉体水分降至5.22-6.22%（湿基），满足贮藏要求。尽管TPC因热降解减少（如扁豆从525.76降至176.11 mg GAE/100 g），但类胡萝卜素在亚麻籽粉中显著增加（5.52→5.63 mg/100 g）。PCA分析揭示酚类与抗氧化活性（FRAP/DPPH•）正相关，而单宁与类胡萝卜素负相关，表明干燥可协同降低抗营养因子并保留功能成分。

结论与意义
该研究首次对比淀粉质与油料萌发种子的干燥行为差异，证实Two-Term模型与Arrhenius方程的适用性。通过热力学参数优化，70°C干燥在保证贮藏安全性的同时，显著提升类胡萝卜素含量并维持抗氧化活性。更重要的是，单宁的降低（如鹰嘴豆从4.95增至21.75 mg TAE/100 g）改善了产品营养利用率，为开发高稳定性功能食品提供新策略。未来研究可结合显微结构分析，进一步阐明脂质组成与水分迁移的构效关系。