多尺度孔隙驱动桃脆片机械性能与贮藏稳定性的机制研究

为解决果蔬脆片在干燥过程中形成的多尺度孔隙结构如何影响产品机械性能和贮藏品质这一关键问题，研究人员通过蔗糖(SUC)和低聚木糖(XOS)浸渍结合真空冷冻干燥(FD)与膨化干燥(FP)技术，系统研究了微米/纳米级孔隙分布对桃脆片品质的影响。研究发现纳米级孔隙可提升产品硬度并改善贮藏稳定性，而微米级孔隙虽能增强脆性但会降低贮藏品质，该成果为功能性果蔬脆片加工提供了理论依据和技术支撑。

　　

新鲜桃子作为蔷薇科重要经济作物，全球年产量超2000万吨，富含多种营养素具有补血养颜功效。然而其呼吸强度高、货架期短、易损伤的特性严重制约产业发展。干燥技术虽能延长保质期，但传统真空冷冻干燥(FD)产品存在结构松软、硬度不足等问题，而膨化干燥(EPD)又易导致组织过度硬化。如何通过调控干燥过程中的孔隙结构来平衡产品机械性能与贮藏品质，成为果蔬加工领域亟待解决的科学问题。

江苏省农业科学院国家果蔬种植桃资源圃的研究团队在《Journal of Food Engineering》发表的研究中，创新性地采用蔗糖(SUC)和低聚木糖(XOS)浸渍预处理结合FD与FP联合干燥技术，通过微CT、扫描电镜等技术表征50-300μm多尺度孔隙分布，系统探究了孔隙结构与产品品质的构效关系。研究选用"霞晖5号"蜜桃为原料，建立CK+FD、SUC+FD、XOS+FD、FP四组处理，重点监测干燥动力学曲线、孔隙分布特征与产品品质指标。

【材料与样品制备】
实验选用直径85±10mm、硬度1000±80g的均质蜜桃，通过糖浸渍预处理（SUC/XOS）结合FD/FP干燥构建不同孔隙结构的桃脆片。温度监测显示XOS+FD组升温至0℃需6.5小时，较其他FD组延长1.5小时，这与XOS分子量较大导致水分迁移阻力增加相关。

【孔隙结构特征】
微CT分析揭示：FD样品在1-10μm区间呈现显著孔隙分布，而FP产品在该区间完全缺失；FP处理后大孔隙（>50μm）比例提升47.6%。糖浸渍使细胞壁增厚23%，微米大孔比例降低31%，XOS组更促使表面粗糙度增加62%，形成更优的孔喉比结构。

【机械性能与贮藏特性】
FD产品硬度仅达FP组的58%，振动破损率高2.3倍。相关性分析表明：纳米孔隙与硬度和贮藏品质呈正相关（r>0.82），而微米孔隙虽提升脆性指数（r=0.79）却导致吸湿率增加41%。FP联合干燥使干燥时间缩短36%，产品硬度提升72%，且有效降低水分活度至0.31。

该研究首次阐明多尺度孔隙的差异化作用机制：纳米级孔隙通过增强固体基质连续性来提升机械强度，而微米孔隙虽创造脆性断裂路径但成为水分迁移通道。创新提出的XOS浸渍-FP联合干燥工艺，通过调控1-10μm关键孔隙区间分布，实现硬度（提升85%）与脆性（断裂功降低42%）的协同优化。研究成果为设计功能导向的果蔬脆片产品提供了精准调控策略，对推动休闲食品产业升级具有重要实践价值。