异麦芽酮糖强化芒果的水分吸附等温线及热力学特性研究：功能性渗透剂在水果脱水中的应用潜力

这篇研究通过静态重量法测定了异麦芽酮糖和蔗糖渗透处理的芒果切片在313.15-353.15K温度范围内的水分吸附等温线（MSI），采用Guggenheim-Anderson-de Boer（GAB）模型（R2>0.994）揭示了其II型和III型吸附特征，并通过Clausius-Clapeyron方程计算了等量吸附热（qst）、微分熵（ΔS）和吉布斯自由能（ΔG），证实渗透处理使吸附过程转为自发进行，为开发功能性脱水水果提供了热力学依据。

　　

水分吸附行为与热力学特性研究

背景与方法

芒果（Mangifera indica L.）作为富含营养素的热带水果，其渗透脱水（OD）过程中采用低升糖指数的异麦芽酮糖（Palatinose）替代传统蔗糖，可赋予产品功能特性。研究通过静态重量法测定313.15-353.15K温度范围内的水分吸附等温线（MSI），使用LiBr至K₂SO₄等12种饱和盐溶液调控水活性（a_w），比较了未处理、蔗糖和异麦芽酮糖处理样品的吸附特性。

吸附模型与微观机制

实验数据拟合显示GAB模型具有最优预测性能（R²>0.994，χ²≤6.9×10^-4），其单层水分含量（X_m）显示：异麦芽酮糖处理样品（0.08-0.13 kg/kg干物质）较蔗糖处理（0.07-0.13 kg/kg）具有更高亲水性。当a_w>0.60时，糖类晶体溶解导致吸附量骤增，此现象在高于333.15K时促使等温线由II型转为III型。

热力学参数解析

通过Clausius-Clapeyron方程计算的等量吸附热（q_st）显示：异麦芽酮糖处理样品在低水分含量（<0.35 kg/kg）时吸附热最高（1328.83-5258.44 J/mol），表明其水结合能力更强。微分熵（ΔS）变化（1.78-11.33 J/mol·K）揭示水分子的有序化过程，而吉布斯自由能（ΔG）计算证实渗透处理使吸附转为自发过程（蔗糖处理：-727.69 J/mol；异麦芽酮糖：-131.59 J/mol）。

稳定性与工业应用

熵-焓补偿分析证实所有样品吸附过程均为焓驱动（T_B>T_hm）。微生物稳定性研究表明，未处理样品需控制平衡水分含量<0.20 kg/kg，而异麦芽酮糖处理样品允许略高（<0.20 kg/kg）的储存条件。这些发现为开发基于异麦芽酮糖的功能性脱水水果产品提供了关键的热力学参数和工艺优化依据。