超声辅助渗透预处理对软干龙眼选定理化属性及抗氧化特性的影响

《JOURNAL OF FOOD PROCESSING AND PRESERVATION》：Effect of Ultrasound-Assisted Osmotic Pretreatment on Selected Physicochemical Attributes and Antioxidant Characteristics of Soft-Dried Longan

　　

超声辅助渗透预处理已成为提升果脯（soft-dried fruit）产品传质效率与改善品质保留的有效策略，但针对软干龙眼加工参数及其贮藏期间品质变化的综合评价仍较有限。本研究考察了渗透液组成、超声条件、干燥温度及贮藏条件对软干龙眼（Dimocarpus longan Lour.）选定理化属性与抗氧化特性的影响。分析了维生素C、还原糖与总糖、总多酚及DPPH自由基清除能力等关键指标，以评估生物活性物质保留及品质变化。在所测试范围内，含30%蔗糖、0.2%–0.4%柠檬酸、0.2%–0.3% CaCl2，超声温度约50°C、处理时间20 min、超声功率225–300 W及干燥温度45°C的工艺组合，对结构和抗氧化特性的保留相对更优。过高的超声强度、过长的处理时间或过高温度会加速热敏感及氧化敏感化合物的降解。贮藏期间维生素C和总多酚持续下降，冷藏条件较室温显著延缓品质劣变。研究结果表明，超声辅助渗透预处理结合受控干燥与适宜贮藏条件，有助于更好地保留软干龙眼所选生物活性成分及相关品质属性，并为贮藏期品质变化提供了参考依据。

超声辅助渗透预处理对软干龙眼选定理化属性及抗氧化特性影响的论文解读

一、研究背景与立题依据

龙眼（Dimocarpus longan Lour.）是东南亚广泛栽培的热带水果，其果肉富含维生素C、多酚及类黄酮等生物活性成分，但因鲜果水分含量高而易采后劣变，限制贮运与销售。干燥是延长果品货架期的常用手段，其中半干态（semimoist）的软干果品因质地与适口性较好日益受到消费者青睐。然而传统干燥易导致维生素C、酚类等热敏及氧敏成分损失，并引起色泽、质构等感官品质劣变。渗透脱水（Osmotic Dehydration, OD）常作为干燥前处理以脱除部分水分并引入溶质，从而缩短干燥时间、改善终产品品质，但常规渗透处理存在传质慢、溶质分布不均等问题。超声辅助（Ultrasound-Assisted, UA）预处理属绿色加工技术，低频高强度超声波产生的空化效应（cavitation）可在植物组织中形成微观通道并产生"海绵效应（sponge effect）"，提高组织通透性，促进水分脱出与溶质渗入，有望改善渗透脱水效率与品质保留。不过以往研究多聚焦单一参数或个别品质指标，缺乏在组合预处理—干燥—贮藏条件下对软干龙眼多项理化及抗氧化指标的系统综合评价，此即本研究开展的目的与意义所在。该论文发表于《Journal of Food Processing and Preservation》。

二、主要关键技术方法概述

研究人员以2025年3月购于越南胡志明市、统一成熟度与规格（直径2.5–3.0 cm，单果重8–10 g，可溶固形物18–19 °Brix）的去皮带核鲜龙眼果肉为实验材料，经不同组成渗透液（蔗糖+柠檬酸+CaCl₂）浸渍，并以37 kHz超声清洗/超声浴设备进行超声辅助渗透预处理（固液比1:2 w/v，考察渗透液组分梯度、超声温度40–60°C、超声时间10–50 min、超声功率150–450 W），随后于实验室热风干燥机中于40–50°C下干燥至水分含量约15%–25%（湿基，wet basis, wb）及水活度（water activity, a_w）0.60–0.75，成品密封贮藏并于室温和冷藏下观测0–6周。测定指标包括：维生素C（抗坏血酸+脱氢抗坏血酸）含量（紫外–可见分光光度法，2,4-二硝基苯肼DNPH衍生）、总多酚含量（福林–酚Folin–Ciocalteu法，以没食子酸当量Gallic Acid Equivalent, GAE计）、DPPH自由基清除率（DPPH radical scavenging activity）、还原糖与总糖（3,5-二硝基水杨酸DNS比色法，酸水解测总糖），所有实验重复三批次各指标三次平行，数据以均值±标准差表示，单因素及双因素方差分析（ANOVA）配合Fisher's LSD法进行差异显著性检验（p<0.05）。

三、研究结果

3.1. Influence of Sugar Concentration During Osmotic Pretreatment on Physicochemical and Antioxidant Characteristics（渗透预处理中糖浓度对软干龙眼理化及抗氧化特性的影响）

研究人员设置渗透液中蔗糖浓度25%–45%，固定其他条件，发现30%蔗糖时维生素C达峰值（11.26 mg AAE/100 g FW），还原糖与总糖随糖浓度升高而增加，总多酚含量及DPPH清除率在30%最高（分别2.44 mg GAE/100 g FW与13.44%），超出该浓度则显著下降；感官描述亦显示30%糖组质地与甜度较平衡。结论：中等糖浓度（约30%）有利于生物活性物保留与可接受感官品质，过高渗透压促使VC及多酚流失或降解且有稀释效应。

3.2. Physicochemical and Antioxidant Characterization of Soft-Dried Longan as Affected by Citric Acid Concentration（柠檬酸浓度对软干龙眼理化及抗氧化特性的影响）

渗透液中柠檬酸设0%–0.8%，其余固定，结果显示0.2%–0.4%柠檬酸时维生素C（最高10.40 mg AAE/100 g FW）、总多酚（最高4.00 mg GAE/100 g FW）及DPPH清除率（最高14.82%）较高，过量（≥0.6%）导致上述指标显著下降；还原糖随酸浓度递增，总糖先升后降（0.2%达峰后下降）。适度酸化有助于稳定VC及多酚、抑制酶促褐变，过高酸度促降解或导致组织弱化溶出。定性感官观察0.2%–0.4%组酸甜平衡、色泽佳。

3.3. Influence of Calcium Chloride Concentration on Quality-Related Physicochemical Properties of Soft-Dried Longan（氯化钙浓度对软干龙眼品质相关理化属性的影响）

CaCl₂设0%–0.5%，其余固定，发现0.2%–0.3% CaCl₂时维生素C（0.2%时8.13 mg AAE/100 g FW）、总多酚（0.2%时4.64 mg GAE/100 g FW）及DPPH清除率（0.2%时15.48%）较高，还原糖与总糖亦在适中钙浓度出现峰值；过高CaCl₂（≥0.4%）致组织过硬、限制传质并使指标降低。结论：适量钙离子通过与细胞壁果胶物质交联增强组织稳定性、减少酚类浸出损失，过量则致组织僵化限制溶质扩散及提取。

3.4. Effect of Ultrasound Treatment Temperature on Bioactive Retention and Physicochemical Characteristics（超声处理温度对生物活性物质保留及理化特性的影响）

超声温度考察40–60°C，其余采用优化渗透液，结果表明约50°C时维生素C（10.16 mg AAE/100 g FW）、总多酚（2.34 mg GAE/100 g FW）及DPPH清除率（13.92%）最高，总糖亦在50°C达峰；高于50°C各项指标明显下降，还原糖则随温度升高渐增。适度超声温度增强空化促进传质且不过度产热，过高温度叠加声化学作用加速VC及多酚热/氧化降解。

3.5. Influence of Ultrasound Treatment Time on Mass Transfer, Bioactive Retention, and Antioxidant Capacity（超声处理时间对传质、生物活性保留及抗氧化能力的影响）

超声时间设10–50 min，其余采用优化渗透液与50°C超声温度，发现处理20 min时维生素C（7.03 mg AAE/100 g FW）、总多酚（2.28 mg GAE/100 g FW）及DPPH清除率（11.86%）最高，总糖同样在20 min达峰；延长时间（≥30 min）使各指标持续下降，还原糖随时间延长递增。结论：适中超声时长（约20 min）在改善传质与保留活性物间取得平衡，过长时间累积热效应与空化损伤致降解。

3.6. Influence of Ultrasound Power on Physicochemical Characteristics and Antioxidant Activity（超声功率对理化特性及抗氧化活性的影响）

超声功率设150–450 W，其余采用优化渗透液、50°C、20 min，结果显示225–300 W时维生素C（225 W时11.04 mg AAE/100 g FW）、总多酚（225 W时2.31 mg GAE/100 g FW）及DPPH清除率（225 W时9.95%）较高，总糖在300 W前上升而后降；过低功率传质不足，过高功率（>300 W）局部过热与强空化致生物分子降解。还原糖随功率增大持续上升。

3.7. Influence of Drying Temperature on Physicochemical and Antioxidant Properties of Soft-Dried Longan（干燥温度对软干龙眼理化及抗氧化属性的影响）

热风干燥温度设40、45、50°C，预处理采用前述优化条件，表明45°C时维生素C（7.61 mg AAE/100 g FW）、总多酚（2.45 mg GAE/100 g FW）及DPPH清除率（10.94%）最高，总糖亦在45°C达峰；50°C致指标下滑，还原糖随干燥温升渐增。适度干燥温度缩短到达目标水分时间减少热暴露，过高温度促热降解与非酶褐变。

3.8. Implications for Quality Measurement and Storage-Related Characterization of Soft-Dried Longan（软干龙眼品质测定及贮藏相关表征的意义）

采用优化工艺制得的软干龙眼分别于室温与4°C冷藏贮藏0–6周，发现维生素C与总多酚均逐步下降，冷藏组下降幅度更小（6周后VC冷藏8.24 vs 室温6.01 mg AAE/100 g FW；总多酚冷藏3.52 vs 室温3.14 mg GAE/100 g FW）；还原糖略升尤其室温组，总糖总体略降尤室温。提示VC、总多酚、糖类可作贮藏期品质监测指标，低温贮藏利于保留功能成分。

四、讨论与结论翻译（总结讨论要点并译出Conclusion核心内容）

讨论指出，本研究系统考察了渗透液组成（蔗糖、柠檬酸、CaCl₂）、超声参数（温度、时间、功率）及干燥温度对软干龙眼理化与抗氧化品质的影响，发现适度水平的各因子通常关联更好的维生素C、总多酚保留及DPPH清除能力，而过强超声、过长处理或过高温度加剧热/氧化敏感物降解；适量Ca²⁺有助组织稳定与减少溶质流失，中间干燥温度兼顾脱水效率与品质保留；贮藏中VC和多酚进行性衰减，冷藏明显延缓该过程，多指标联合可用于监控品质变化，后续可结合质构、色泽、显微结构与传质模型深化货架期评价框架。

结论译文：本研究表明，渗透预处理及超声辅助加工条件与软干龙眼理化特性和生物活性物保留的变化相关。产品质量受溶质浓度、酸化、钙处理、超声条件、干燥温度及贮藏环境影响。适中加工条件通常关联较高的维生素C、总多酚及抗氧化活性保留，而过强超声强度、过长处理时间或过高温度则与热敏及氧化敏化合物更大程度降解相关。适中钙添加关联改善的组织相关品质特征及减少过度溶质损失，中间干燥温度关联相对有利的脱水与品质保留行为。贮藏期间观察到维生素C与总多酚含量逐步下降，室温下尤为明显，而冷藏关联所选品质属性的更好保留。综上，维生素C、还原糖、总糖及总多酚可作为监测所研究实验条件下超声辅助渗透预处理软干龙眼品质相关变化的有用理化指标。但仍需结合仪器质构、色泽、微结构及传质分析以建立更全面的品质表征与货架期评估框架。