《Food Chemistry》：Pectin degradation during high-humidity hot air impingement blanching contributes to microstructure development of cell wall and drying rate increase of strawberry
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草莓高湿度热风冲击漂白对干燥特性的影响研究显示，110℃下处理90秒的HHAIB可有效缩短60℃干燥时间达40.61%，促进水分迁移。该处理通过果胶解聚（分子量降低5.75-71.08%，酯化度升至37.20-44.39%）破坏细胞壁网状结构，形成亚微米级孔隙（<50nm），显著提升细胞壁渗透性。
孙志霞|彭星光|杨静仪|陈俊|戴涛涛|刘成梅|王一辉|冯银农|邓丽珍
中国江西省南昌市南昌大学食品科学与资源国家重点实验室，邮编330047
摘要
本研究探讨了在110°C高温高湿热风冲击条件下，不同处理时间（0秒、30秒、60秒、90秒和120秒）对草莓果胶性质、细胞壁结构、水分迁移及干燥特性的影响。与未经处理的样品相比，HHAIB处理使60°C下的干燥时间缩短了27.80%–40.61%，并增强了干燥过程中的水分迁移。HHAIB处理导致水溶性果胶的主链和侧链断裂，以及螯合剂可溶性果胶中的鼠李糖半乳糖醛酸-N-I结构域减少。此外，与未处理样品相比，HHAIB处理使果胶的分子量降低了5.75%–71.08%，酯化程度提高了37.20%–44.39%。这些变化主要导致细胞壁中形成了介孔结构（<50纳米）。综上所述，在110°C下进行90秒的HHAIB处理更有效地促进了水分迁移并加速了60°C下的干燥速率。
引言
水果和蔬菜（F&V）在饮食中起着重要作用，因为它们富含维生素、有机酸、黄酮类化合物、花青素和膳食纤维等。世界卫生组织（WHO）建议每人每天至少摄入400克F&V（Pu等人，2023年）。草莓（Fragaria × ananassa）因其美味、吸引人的外观以及丰富的必需营养素和生物活性化合物而受到消费者的青睐（Wang等人，2019年）。然而，由于草莓的呼吸速率较高、水分活度较大且物理性质较为脆弱，其保质期非常短，仅约为1-2天（Macedo等人，2023年）。干燥是一种常见的保存方法，可以延长草莓的保质期，防止微生物繁殖并抑制多种由水分引起的变性反应。农产品干燥通常需要大量的时间和能源。因此，人们采用了预处理方法来提高干燥效率（Deng等人，2019年）。高温高湿热风冲击 Blanching（HHAIB）是一种创新的热处理技术，它结合了高温高湿热处理和冲击技术的优点，实现了高效的热传递，并减少了 Blanching 过程中水溶性营养素的损失（Deng等人，2018年）。已有大量研究表明，HHAIB可以加速辣椒（Wang等人，2023年）、葡萄（Wang等人，2018年）、杏子（Deng等人，2018年）和西兰花（Liu等人，2019年）等 F&V 的干燥特性。然而，HHAIB处理对草莓干燥特性的影响尚不清楚，需要进一步研究。
在干燥过程中，水分从材料内部迁移到表面，然后扩散到干燥介质中。一般来说，F&V 的水分含量较高，约为80-90%。食品组织内部存在三种类型的水分环境：细胞间水、细胞内水和细胞壁水。大约78-95%的总水分存在于细胞内空间，通常称为细胞内水（ICW）（Khan, Farrell等人，2018年）。细胞壁和细胞膜是影响干燥过程中 ICW 迁移的主要因素（Khan, Nagy, & Karim，2018年）。植物性食品组织具有高度多孔和非晶态的特性。细胞壁中的孔隙在控制细胞内水分迁移中起着重要作用。在预处理或干燥过程中，水分主要通过细胞壁和组织的介观及微观孔隙迁移（Ren等人，2023年）。因此，干燥速率的提高很大程度上归因于 F&V Blanching 期间细胞壁的损伤和穿孔（Deng等人，2019年）。阐明 HAAIB 处理对细胞壁孔隙变化的影响对于揭示草莓干燥特性的变化非常重要。
纤维素、半纤维素和果胶在细胞壁中交织形成网络结构，从而增强细胞壁的强度（Bordoloi等人，2012年）。细胞壁中的纤维素和半纤维素作为承重结构支撑和保护细胞，而果胶则控制细胞壁的孔隙率（Deng等人，2018年；Niu等人，2024年）。然而，半纤维素和纤维素在加热处理过程中相对热稳定（Xian等人，2024年）。果胶是植物细胞壁中的关键基质多糖，约占初级细胞壁干物质的50%，也是细胞壁多糖中最易溶解和最具动态性的成分（Cosgrove，2024年）。果胶富含半乳糖醛酸，主要由同型半乳糖醛酸（HG）、鼠李糖半乳糖醛酸-N-I（RG-I）和复杂的鼠李糖半乳糖醛酸-II（RG-II）组成（Guo等人，2022年）。果胶结构的变化显著影响细胞壁的孔隙率。果胶结构的分解会加剧细胞壁膨胀，从而增大细胞壁孔径（Liu等人，2023年）。热处理是导致果胶结构变化的重要因素。先前的研究表明，热处理会诱导细胞壁中果胶多糖的变化，如热溶解、β-消除降解和脱酯反应，主要涉及不同果胶组分的内容物、甲基化程度（DE）、分子量（Mw）和中性糖成分的变化（Liu等人，2020年；Zhou等人，2025年）。Zhou等人（2025年）报告称，HHAIB处理后，果胶的 DE 和 Mw 减少，线性链发生降解。Sun等人（2025年）还发现，HHAIB处理导致螯合剂可溶性果胶（CSP）和 Na2CO3 可溶性果胶（NSP）含量减少，从而降低了细胞壁的稳定性，并通过 SEM 观察到组织孔隙率增加。与组织孔隙率的变化相比，细胞壁孔隙率在干燥过程中的水分迁移中也起着重要作用。然而，果胶变化（包括 Mw、DE、果胶组分的单糖组成和分子链长度）对细胞壁孔隙率的影响尚未得到充分研究。因此，阐明热处理下果胶结构变化对细胞壁孔隙结构的影响具有价值。
基于上述研究，本文提出核心假设：细胞壁中的果胶网络结构通过调节细胞壁孔隙大小和结构变化来主导干燥过程中的水分迁移效率。因此，本研究的主要目标是1）分析草莓细胞壁中果胶的组成和分子结构及其对细胞壁孔隙率和结构的影响；2）基于细胞壁孔隙率结构的变化，阐明 HHAIB 处理对草莓水分迁移和干燥特性的影响。
材料
新鲜草莓（Fragaria ananassa Duch. 品种 Hongyan）从批发市场（中国南昌）采购，并随后储存在4°C的冰箱中（最多72小时）。选择质量相似（18.0±1.0克）且无缺陷的草莓。实验前，去除果梗并将草莓对称切成两半。通过热风干燥法测定新鲜草莓的初始水分含量为92.32%（湿基）。
HHAIB处理对草莓干燥特性的影响
图1展示了HHAIB处理对草莓干燥特性的影响。HHAIB处理显著缩短了草莓的干燥时间。未经处理的样品干燥时间约为11.0小时。随着 Blanching 时间增加到30秒、60秒、90秒和120秒，干燥时间分别缩短了约28.25%、36.10%、40.61%和27.80%。经过90秒 Blanching 的样品具有最短的干燥时间。
结论
在110°C下进行90秒的最佳 Blanching 时间处理时，HHAIB显著加速了草莓在60°C下的水分迁移并缩短了干燥时间。干燥特性与热处理引起的果胶组分降解和结构变化导致的细胞孔隙率变化有关。Blanching 处理改变了果胶组分的组成，导致 NSP 和 CSP 的降解和 WSP 的转化。
作者贡献声明
孙志霞：撰写——原始草稿、可视化、研究、数据管理。彭星光：方法学、研究、数据管理。杨静仪：验证、方法学、研究。陈俊：撰写——审阅与编辑、项目管理。戴涛涛：监督、项目管理。刘成梅：撰写——审阅与编辑、监督、资源管理。王一辉：撰写——审阅与编辑、研究、概念化。冯银农：撰写——审阅与编辑、验证。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
本研究得到了国家自然科学基金（编号：32202098）、江西省重点研发计划（编号：20233BBF64001）和江西省自然科学基金（编号：20224BAB205036）以及中央政府地方科技发展指导资金（编号：20241ZDF02078）的支持。
