植物基食品材料（PBFM），特别是水果和蔬菜，是高度易腐的生物材料，干燥是家庭和工业层面上延长其保质期的最广泛应用的加工技术之一。干燥涉及通过同时的热和质量传递从 PBFM 中去除水分，虽然看似简单，但实际上是一个高度复杂且依赖条件的过程，包括耦合的多物理、多尺度和多相现象（Welsh, 2021）。干燥过程中在宏观尺度上观察到的物理变化——包括变形和收缩、变色、表面缺陷和裂纹——起源于细胞层面（Konstankiewicz et al., 2002），其中水通过复杂的 PBFM 微观结构的动态传输驱动细胞和孔隙的改变，随后跨长度尺度传播并在宏观尺度上显现（Weligama Thuppahige, Welsh, Joardder, & Karim, 2024）。此外，PBFM 具有高度异质的细胞水平结构（Purlis, Cevoli, & Fabbri, 2021; Welsh, Simpson, Khan, & Karim, 2018），这意味着导致特定宏观结果的细胞路径很大程度上由 PBFM 类型、初始孔隙率和施加的干燥条件（包括干燥方法、温度和风速）所控制。
尽管如此，在干燥过程中，PBFM 的宏观结构演化与细胞尺度变化之间的定性及定量关系仍未得到充分解决，特别是在中高温干燥条件下。在高干燥温度下，快速的水分表面去除可能导致表面硬化，即形成僵硬、低渗透性的外层，限制随后的内部水分传输，同时改变作用于下层细胞的应力场（Karunasena, Gu, Brown, & Senadeera, 2014）。细胞壁的热软化、陡峭的内部水分梯度和热诱导的细胞壁力学变化进一步与不断演化的微观结构耦合（Lahaye, Falourd, Le Bot, Bertin, & Musse, 2025; Sun et al., 2026），使得加热空气干燥下的细胞水平演化不仅仅是室温脱水的一种加速形式，而是一个需要专门时间研究的定性不同过程。
推进对 PBFM 干燥的细胞水平理解需要能够以三维方式非破坏性地解析内部微观结构的成像技术。光学、电子和扫描隧道显微镜可以高分辨率地捕捉表面微观结构，但仅限于二维或亚表面信息（Chen, Zheng, & Liu, 2011），而磁共振成像（MRI）和 X 射线计算机断层扫描（X 射线 μCT）以无创和非破坏性方式提供三维（3D）结构信息（Lan et al., 2024）。其中，X 射线 μCT 具有典型的 1–100 μm 空间分辨率，特别适合 PBFM 的细胞尺度结构研究（O'Sullivan et al., 2018; Schoeman, Williams, du Plessis, & Manley, 2016）。其 3D 重建、非破坏性成像和细胞尺度分辨率（Cornish, 2019）的结合使其成为追踪 PBFM 通过干燥连续阶段演化的微观结构的有力候选者。
X 射线 μCT 已成功应用于表征食品微观结构（Lan et al., 2024; Wang et al., 2024），检查由各种食品加工操作引起的微观结构变化（Vicent, 2019; Zhang et al., 2026），以及通过研究微观结构来理解植物基食品的生理机制（Gargiulo, Leonarduzzi, & Mele, 2020; Xiao, Piovesan, Pols, Verboven, & Nicolai, 2021）。特别是对于干燥，Rahman, Karim, Billah, and Khan (2018) 使用 X 射线 μCT 检查了对流干燥的澳洲青苹果的 2D 微观结构演化，重点关注连续干燥阶段中的宏观收缩和孔隙率变化。Rahman, Joardder, and Karim (2018) 和 Rahman, Gu, and Karim (2018) 使用 X 射线 μCT 表征细胞和孔隙分布，并为微观结构建模构建逼真的多孔介质几何形状。这些研究确立了 X 射线 μCT 作为干燥研究的可行成像方法，但主要还是定性的，限于 2D 观测，并未解析干燥过程中细胞和孔隙的渐进演化。Prawiranto 等人（2019）的近期工作通过使用 X 射线 μCT 技术获取脱水过程中定量的、时间性的细胞水平变化，推进了该领域的发展。这代表了迄今为止最详细的苹果脱水细胞水平 X 射线 μCT 研究，并确立了提取定量细胞和孔隙描述符（如直径、球形度、伸长率和孔隙率）的可行性，跨越了脱水的连续阶段。然而，该研究是在 25 °C 下的对流干燥条件下进行的，在这种机制中，细胞演化主要由低温下的湿度梯度驱动的质量传递驱动。如上所述，高于环境温度下的对流干燥不仅仅是这一过程的更快版本：表面硬化、细胞壁热软化和陡峭的内部水分梯度引入了定性不同的耦合现象，预计会改变细胞水平演化的轨迹。对于承受高于环境温度对流干燥的 PBFM，其中这些热驱动现象占主导地位，尚未报告过时间分辨的、定量的细胞结构演化 X 射线 μCT 研究。
本研究旨在利用 X 射线 μCT 揭示澳洲青苹果在 45 °C 和 60 °C 对流干燥过程中的时间细胞水平结构变化。为了做到这一点，使用 X 射线 μCT 技术对全新及四个不同干燥阶段的圆柱形澳洲青苹果样品进行了完整扫描。从而通过图像分析获得的定性和定量结果，全面揭示了两种研究温度下苹果干燥过程中的细胞水平结构演化。重要的是，目前的研究试图弥补现有研究知识空白，全面理解不同干燥温度下 PBFM 的细胞水平结构演化——在定性和定量方面——同时提供见解，将研究范围扩展到广泛的 PBFM 作为未来的研究努力。此外，目前的研究还将关键的未来研究见解指向对 PBFM 其他关键细胞水平性能变化的深入调查，这些变化受其细胞水平结构变化的控制。
