不同预处理对热风或电流体动力干燥双孢蘑菇片干燥动力学及品质的影响外文翻译资料

 2023-03-27 17:06:40

不同预处理对热风或电流体动力干燥双孢蘑菇片干燥动力学及品质的影响

原文作者：Hossein Mirzaei-Baktasha, Nasser Hamdamia,*, PayamTorabia, Saideh Fallah-Joshaqani a, Mohsen Dalvi-Isfahanb

单位：aDepartment of Food Science and Technology, College of Agriculture, Isfahan University of Technology, Isfahan, 84156-83111, Iran

bDepartment of Food Science and Technology, Faculty of Agriculture, Jahrom University, Jahrom, Fars, P.O. Box 74137-66171, Iran

摘要：研究了三种预处理（脉冲电场（PEF）、超声波（US）和传统热烫（CB）预处理）在干燥前对双孢蘑菇片的干燥动力学和品质的影响，这些双孢蘑菇片在电流体动力（EHD）干燥或热风（HA）干燥中脱水。结果表明，在干燥过程之前，US和PEF预处理显著缩短了双孢蘑菇片的干燥时间和能耗，并提高了干燥速度和有效水分扩散率。然而，经US或PEF预处理的干蘑菇片的抗氧化活性显著低于CB预处理的样品。总的来说，与PEF预处理相比，US预处理对干燥动力学更有效，并且对降低比能耗的影响更大。结果还表明，热风干燥比EHD干燥快得多，EHD比HA干燥对双孢蘑菇的总酚类化合物和抗氧化活性有不利影响。这些数据表明，在US和PEF预处理和EHD干燥技术中选择适当的控制变量集是确保高品质干燥食品和低能耗的必要条件。

关键词：双孢蘑菇； 干燥； 电流体力学；脉冲电场；超声波

1.导言

双孢蘑菇（A.bisporus）是栽培和消费最广泛的食用菌（Jiang等人，2011年）。双孢蘑菇富含维生素、矿物质、多酚和多糖等生物活性化合物（Liu、Jia、Kan和Jin，2013）。新鲜双孢蘑菇极易腐烂，其保质期仅限于几天（Oliveira、Sousa Gallagher、Mahajan和Teixeira，2012），因为其呼吸速率高、水分活性高、酶活性高，且缺乏保护其免受物理或微生物攻击的角质层（Sommer、Schwartz、Solar和Sontag，2010）。双孢蘑菇的腐烂与尺寸减小、体重减轻和质地变化有关，这会降低消费者的接受度（G.Xiao、Zhang、Shan、You和Salokhe，2011）。因此，延长双孢蘑菇的保质期取决于尽量减少不必要的微生物、化学和物理反应。之前的研究主要是通过使用干燥（Jiang et al.，2016；Zhang et al.，2016）、冷却（Tao、Zhang、Hangqing和Jincai，2006）、冷冻（Fallah Joshaqani、Hamdami和Keramat，2021）、改性气调包装（Gholami et al.，2017、2020；Oliveira et al.，2012）、辐照（Guan、Fan和Yan，2013年）、抗菌剂清洗（Sami等人，2020年）、涂层（Jiang，2013年；Zalewska、Marcinkowska Lesiak和Onopiuk，2018年）和臭氧处理（Wang等人，2021年）等保存方法来延长蘑菇的保质期。在这些技术中，干燥是延长新鲜蘑菇货架期的一种有效且相对廉价的方法（Jiang等人，2016）。干燥是最流行的食品保存方法之一，这可以追溯到人类文明早期。干燥的原理是去除食物中的游离水，直到样品的含水量达到1–5%（Krokidaamp;Philippopopoulos，2005）。然而，食品的干燥是一个巨大的挑战，因为在加工过程中，热风干燥过程中高温的不利影响往往会导致热敏性生物活性化合物的破坏，并导致产品的复水能力低和颜色差。（Ongamp;Law，2011）。研究人员提出了几种可能替代蘑菇热风干燥的技术，例如真空干燥（Argyropoulos，Heindl和Muuml;ller，2011年）、冷冻干燥（Pei，Shi，et al.，2014a；Pei，Yang，et al.，2014b），以及不同的物理或化学预处理（Argyropoulos等人，2011年；Darvishi，Azadbakht和Noralahi，2018年；N.Jiang等人，2016年；Mutukwa，Hall，Cihacek和Lee，2019年；Walde，Velu，Jyothirmayi和Math，2006年；Zhang等人，2016年）。在新型干燥技术中，大多数研究人员认为电流体动力（EHD）干燥是最好的干燥技术之一，因为它可以在环境温度下进行，可以通过改变施加电压来控制性能，并且能耗较低（Dalvi Isfahan、Hamdami、Le Bail和Xanthakis，2016），但有报道称，如果EHD的使用量超过最佳水平，可能会对水果和蔬菜的颜色和生物活性化合物造成有害影响（Elmizadeh、Shahedi和Hamdami，2017年、2018年）。

据报道，干燥前的不同物理预处理，如微波（Dutta等人，2012年）、紫外线辐射（Forouzanfar、Hojjati、Noshad和Szumny，2020年）和高压静电场（Dutta等人，2012年），显著加快了干燥速度，使酶失活，可以提高脱水产品的最终品质（H.W.Xiao等人，2009年）。此外最近，脉冲电场（PEF）和超声波（US）作为预处理增强干燥过程的效果在不同的水果和蔬菜中被报道（ (Alam, Lyng, Frontuto, Marra, amp; Cinquanta, 2018; Parniakov, Bals, Lebovka, amp; Vorobiev, 2016; Wiktor amp; Witrowa-Rajchert, 2020; Won, Min, amp; Lee, 2015; Dadan, Nowacka, Wiktor, Sobczynska, amp; Witrowa-Rajchert, 2021)）。他们的研究结果表明，两种预处理都可能通过促进水的运输而对干燥动力学产生积极影响，并通过缩短干燥时间而提高生物活性化合物的保留率（Alam等人，2018年；Zhang等人，2016年）。

尽管文献中报道了大量关于PEF和US预处理对改善水果和蔬菜品质的影响的研究，但没有研究比较这些预处理对双孢蘑菇的影响。此外，据我们所知，在专门研究脉冲电场（PEF）和超声波（US）处理前的热空气（HA）或电流体动力学（EHD）干燥对蘑菇干燥动力学和品质属性的影响的文献中，还没有文献进行比较研究。

2.材料和方法

2.1. 原材料

新鲜双孢蘑菇（A.bisporus）从伊朗伊斯法罕的一家当地超市购买，并在实验前在冷藏条件下储存（4◦C） 。干燥前，清洗双孢蘑菇，移除茎，并使用电动蔬菜切片机（HALLDE Co，RG-100，瑞典）将其切成立方体（60times;30times;5 mm）。

2.2. 工业分析

根据AOAC测定水分、蛋白质、灰分、脂质和粗纤维。（(Horwitz，2010年）。采用苯酚-硫酸光度法，以D-葡萄糖为标准测定总碳水化合物（Nielsen，2010）。

2.3. 预处理

蘑菇片在干燥前用PEF、US和（常规热烫）CB方法进行预处理。取未热烫样本作为对照。

2.3.1.热烫预处理

将切片蘑菇（100克）浸入装有热水（80克）的烧杯中，进行热烫处理80◦C 长达3分钟。使用恒温控制水浴（Memmert Co，WNE7，德国）保持热烫溶液的温度。然后，将样品置于冷水中2分钟，以防止热降解（Zhang等人，2016）。

2.3.2.脉冲电场预处理

实验室规模的PEF装置如图1所示。该系统采用双极（近方形）脉冲，脉冲跨度为2.5 ms，重复频率为50脉冲/s，连接到数字示波器（图2）。处理模块由一个带有两个钢电极（7times;13厘米）和一个3厘米电极间隙的分批室组成。对于每个PEF处理，将70 g热烫蘑菇放在试验箱的特氟隆底座上，并添加91 mL NaCl溶液（0.061%w/v；初始电导率1250mu;S/cm2），以确保电场的均匀分布。仪器的输出电压设置为4.8 kV，其电场强度（E）为1.6 kV/cm2。

为了评估PEF诱导的组织通透性，使用细胞解体指数（Zp）。该方法基于测量电导率分析的频率依赖性，以估计分解细胞的数量。该指数从完整组织的0到完全分解组织的1不等（等式（1））（Ostermier，Giersemehl，Siemer，Topfl，和Jager，2018年；Siemer，Toepfl和Heinz，2012年；Wiktor等人，2013年）。

Zp=sigma;minus; sigma;i/(sigma;dminus; sigma;i) (1)

其中sigma;是PEF处理样品的测量电导率（mS/cm），sigma;i是完整材料的电导率（mS/cm），sigma;d是完全破坏材料的电导率（mS/cm）。

2.3.3. 超声预处理

将70 g切片蘑菇放入1000 mL烧杯中，并向称重样品中加入280 mL蒸馏水。之后，将烧杯放入超声波浴中（Pars Sonic JY92 llDN，伊朗）。预处理在25℃和20-25 kHz的频率进行。研究了超声功率（405和612W）和超声时间（10、20和30min）对干燥动力学的影响。间歇进行超声波处理（1s开/1s关）。

2.4. 干燥方法

2.4.1. 热风

预处理蘑菇片的干燥在对流空气干燥器（伊朗Behineh gostaran公司）中进行，温度为65℃、 相对湿度值为5–7%，空气流速为2 m/s。蘑菇片作为薄层均匀分布在矩形不锈钢托盘（35.1times;22.6 cm）上，并干燥，直到达到恒定重量。干燥数据（重量与时间）是通过使用集成在干燥器中的数字天平（3000i，日本，灵敏度为0.1g）连续称量样品获得的。气流与表面平行。在开始试验之前，将干燥器预热30分钟，以达到规定的条件（Taghian Dinani、Hamdami、Shahedi和Keramat，2014a）。

2.4.2.电流体动力

EHD的实验设备如图3所示。EHD装置由一个带有平板电极（15times;20 cm）的腔室和一个带有25根缝纫针（直径1.2 mm）的点电极组成，该点电极连接到一个直流高压电源，该电源提供正电晕。预处理的蘑菇片在17 kV的电压水平下在恒温下干燥。两个电极之间的距离（间隙）为3厘米，以便在极板和针之间形成强大的静电场。为了产生电晕风，使用了最大输出电流为10 mA的高压电源（LS50kV–5 mA，中国）。干燥数据（重量与时间）通过使用天平以15秒的间隔连续称量样品获得。EHD干燥过程在65℃的恒温下进行。

图1.实验室规模的脉冲电场单位。

图2.数字示波器显示的近方形脉冲。

图3.实验室规模的EHD装置。

2.5. 水分含量的测定

蘑菇片在烤箱（德国施瓦巴赫梅默特）中于70℃干燥◦C直到获得恒定重量。称重是在数字天平（Sartorius，GC 1603，日本）上进行的，干基含水量（M）由式（2）计算得出：

M=(W0minus; Wd)/Wd (2)

式中，W0和Wd分别为样品的初始重量（kg）和干燥样品的重量（kg）（(Taghian Dinani, Hamdami, Shahedi, amp; Keramat, 2014a）。

2.6. 含水率和干燥速率

蘑菇片的含水率（MR）由等式计算得出。

MR=(Mtminus;Me)/(M0minus;Me) (3)

其中Mt、M0和Me分别是任何时候的含水量、初始含水量和平衡含水量（kg水/kg干物质）。在较长的干燥时间内，与Mt或M0相比，Me的值非常小。因此，式（3）可以用更简化的形式写成（El Sebaiiamp;Shalaby，2013）：

MR=Mt/M0

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