不同干燥方式对蓝莓果渣品质、功能特性、风味及代谢组学的综合影响分析

《Food Chemistry: X》：Comprehensive analysis of changes in the quality, functional properties, flavor, and metabolome of blueberry pomace by different drying methods

　　

蓝莓果渣富含生物活性化合物，但受高水分含量限制。本研究评估了八种干燥方式，包括自然阳光干燥（ND-S）、无阳光自然干燥（ND-NS）、45/160 °C热风干燥（HAD45/HAD160）、微波干燥（MD）、真空冷冻干燥（VFD）以及联合蒸汽爆破干燥（SE-HAD和SE-VFD），考察其对蓝莓果渣粉末理化性质、生物活性化合物、风味及α-葡萄糖苷酶抑制活性的影响。MD和HAD160导致严重褐变和显著生物活性损失，而VFD最能保留花色苷。SE-VFD显示出最高的酚类和黄酮类化合物含量，并达到96.37%的α-葡萄糖苷酶抑制率。代谢组学揭示蒸汽爆破有助于富集与黄酮生物合成途径相关的代谢物，分子对接证明原花青素B1和B3通过氢键和范德华力与α-葡萄糖苷酶强烈相互作用。熵值分析将SE-VFD列为整体功能品质最高，其次为HAD45/VFD和SE-HAD。SE-VFD有望用于功能性产品开发，而HAD45可能是工业生产的有前景候选方式。

论文解读：不同干燥方式对蓝莓果渣品质、功能特性、风味及代谢组学的综合影响

蓝莓（Vaccinium corymbosum）是全球消费最广泛的浆果之一，除鲜食外常被加工成果汁、果酱或果酒，由此产生大量果渣副产物。蓝莓果渣富含膳食纤维、花色苷、黄酮类、多酚类、蛋白质等生物活性成分，具有抗氧化、抗糖尿病、抗肥胖、降血脂、改善认知障碍及抗菌等多种健康功效。然而，新鲜蓝莓果渣含水量高、理化性质不稳定，难以直接用于食品加工，需采用高效且可持续的干燥方式进行处理。目前常用干燥方式包括热风干燥（HAD）、自然干燥（ND）、真空冷冻干燥（VFD）、微波干燥（MD）及联合干燥技术等。不同干燥方式对果蔬副产物营养成分和功能特性的影响各异：自然干燥简单低成本但受天气影响大；热风干燥可改善部分理化性质但高温会降低抗氧化能力；真空冷冻干燥能较好保留营养与功能成分但能耗高；微波干燥可提高酚类等保留率。蒸汽爆破（SE）作为一种新兴预处理技术，可有效破坏物料天然屏障结构，已有研究将其用于提取橘皮、咖啡壳、山楂渣等果蔬副产物中的膳食纤维等功能成分，但尚未有研究将SE作为辅助手段与干燥技术联用处理果蔬物料。由于不同干燥方式效果差异显著，在选择适于蓝莓果渣的干燥技术时，需综合考虑产品品质、能耗、加工成本及工业可行性。因此，本研究旨在系统比较八种干燥方式对蓝莓果渣品质的综合影响，为不同应用场景筛选最优干燥技术，并为蓝莓果渣可持续高值化利用提供科学依据。

研究人员以蓝莓果渣为原料，采用自然阳光干燥（ND-S）、无阳光自然干燥（ND-NS）、45 ℃热风干燥（HAD45）、160 ℃热风干燥（HAD160）、微波干燥（MD）、真空冷冻干燥（VFD）、蒸汽爆破联合热风干燥（SE-HAD）和蒸汽爆破联合真空冷冻干燥（SE-VFD）共八种方式处理果渣，从宏观形态、微观结构（扫描电镜SEM）、色泽与褐变度（DOB）、pH、可溶性固形物、总酚、总黄酮、总花色苷、抗氧化活性（DPPH、ABTS、FRAP）、α-淀粉酶/α-葡萄糖苷酶/脂肪酶抑制活性、电子鼻与SPME-GC–MS挥发性风味物质、非靶向代谢组学及分子对接等方面进行系统评估，并利用熵值法对九项功能指标进行综合评分。蓝莓于2025年5月采自紫月农业科技集团有限公司蓝莓农场，样品经榨汁、过筛获得果渣，各干燥处理均设置三个重复，样品来自同一批次均质化果渣。

研究结果显示：在基础品质方面，MD对宏观形态影响最大，SE-VFD所得粉末极细且均匀，L值最高（47.17），色泽亮丽；MD（0.274）和HAD160（0.200）褐变最严重。在功能成分方面，SE-VFD和SE-HAD较VFD和HAD45显著提高总酚含量，分别增加24.46和22.38 mg/g；VFD总花色苷含量最高（792.14 mg/g），MD则导致总酚、总黄酮和总花色苷均最低。在抗氧化能力方面，SE-VFD和HAD45的DPPH清除率最高（50.68%和49.52%），SE-VFD、HAD45和VFD的ABTS清除率均较强（62.13%、57.57%、56.80%），HAD45的FRAP值最强（23.84 mmol Fe2?/L）。在酶抑制活性方面，所有处理均表现出对胰脂肪酶、α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶的抑制活性；SE-VFD的α-葡萄糖苷酶抑制率最高达96.37%，VFD和SE-VFD对α-淀粉酶抑制效果最佳。相关性分析显示总酚和总黄酮含量与α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶抑制活性显著正相关。风味分析表明VFD处理下芳香类、烷烃类等响应较强，高温干燥（HAD160、MD）则产生氮氧化物和硫化物等不良风味；共鉴定出1687种挥发性有机物（VOCs），酯类为最主要类别，SE处理显著增加了5-羟甲基糠醛、2-戊基呋喃等挥发性成分。代谢组学共鉴定2963种代谢物，其中2025种差异表达代谢物（DEMs）；KEGG富集分析显示ABC转运蛋白、黄酮生物合成、黄酮和黄酮醇生物合成等途径显著富集；SE处理优先富集异槲皮苷、芦丁、山奈酚-3-O-木糖苷等黄酮类化合物。分子对接显示原花青素B1和B3与α-葡萄糖苷酶通过氢键和范德华力形成稳定复合物，其中GLU162和PRO370为关键结合残基。熵值法综合排名为SE-VFD > HAD45 > VFD > SE-HAD > ND-NS > ND-S > HAD160 > MD。

讨论部分指出，低温真空环境（VFD）能最大限度保留花色苷和可溶性固形物，但设备能耗大、周期长、成本高；HAD45温和热环境对活性成分损伤小，兼具良好功能活性和较低成本，且超过85%的工业干燥器采用热风干燥技术，因此适合工业化规模生产；SE-VFD整体功能品质最优但能耗极高，适用于高附加值功能性产品开发；ND-NS虽成本低但依赖天气、周期长且微生物污染风险高；ND-S因光照加速花色苷氧化，品质较差；HAD160和MD因高温引发剧烈美拉德和焦糖化反应，导致褐变严重、活性成分大幅降解，仅适合不需生物活性的快速脱水低端加工。研究结论认为，八种干燥方式对蓝莓果渣粉的理化性质、生物活性成分、风味及消化酶抑制率有显著影响；VFD最能保留花色苷，SE-VFD显著富集黄酮和多酚，α-葡萄糖苷酶抑制率达96.37%，原花青素B1/B3通过氢键和范德华力稳定结合α-葡萄糖苷酶；HAD45在加工成本与功能活性之间取得平衡，是工业规模生产的有前景候选方式；实际生产中应根据功能需求和成本约束选择干燥工艺。