通过热处理和非热处理手段对八角（Illicium verum Hook. F.）干燥质量的协同调控：结构变化与酶作用的影响

《Food Research International》：Synergistic regulation of drying quality in star Anise ( Illicium verum hook. F.) through thermal and non-thermal pretreatments: Roles of structural modification and enzyme influence

星型八角预处理技术对干燥动力学与品质的影响研究。通过比较热水烫漂、碱处理、射频、高压处理及冷冻辅助高压处理等预处理方法，系统评估其对水分再分配、酶活性、精油含量及颜色等质量属性的影响。结果表明冷冻结合高压处理显著缩短干燥时间至13-15小时，提升精油产量达1.92倍，红度参数达14.96。预处理通过调控酶活性和组织结构改善质量，冷冻策略为高效干燥与品质优化提供了新途径。

　　

张思蕾|黄庆波|匡向敏|郭超凡|姜永利|张富杰|潘代红|杜明|Sakamon Devahastin|易俊杰

中国昆明理工大学食品科学与工程学院，昆明650500

摘要

焯水被广泛用作八角仁干燥前的预处理方法，但不同的预处理方式如何调节酶活性、组织结构和最终品质仍不明确。本研究比较了热水焯水（HB）、碱液焯水（AB）、射频处理（RF）、高压处理（HPP）和碱辅助高压处理（AHPP）的效果，并将冷冻作为非热处理方法进行了评估。通过分析干燥行为、水分状态分布、颜色变化、酶活性、生物活性化合物及香气相关特性，探讨了结构与功能之间的关系。冷冻辅助预处理在脱水方面效果最佳，将总干燥时间从约19小时（未经处理）缩短至13-15小时，并显著降低了干燥后的结合水/固定水量。AHPP处理的精油产量最高（增加了1.92倍），而冷冻结合HPP处理的红色参数（a* = 14.96）更接近市场标准颜色。尽管热水焯水完全灭活了PPO和POD酶，但会导致颜色明显恶化。AHPP处理后总酚类和黄酮类化合物含量显著下降（p < 0.05），可能是由于扩散/浸出损失增加所致。总体而言，结果表明预处理主要通过控制结构变化来调节酶活性和品质，冷冻辅助策略为提高干燥效率并调整干燥八角仁的关键品质提供了实用途径。

引言

八角仁（Illicium verum Hook. F.）因其食用和药用价值而受到重视，其精油主要含有反式茴香脑和 shikimic 酸。这些生物活性化合物因潜在的健康益处而受到关注，并在食品、饮料和化妆品行业中得到广泛应用（Patra 等，2020；Zou 等，2023）。然而，八角仁也面临着许多其他植物原料的典型问题，如季节性依赖性和高水分含量导致的易腐性（Agi 等，2022）。因此，干燥是延长保质期和保持品质的必要手段。与传统的日晒干燥和热风干燥相比，热泵干燥通过热泵循环回收和传递热量，具有更高的能源效率和环保性（Zhu 等，2025）。此外，热泵干燥还能改善干燥八角仁的视觉品质并增强烹饪时的风味释放（Kuang 等，2025）。

干燥前通常需要进行预处理。焯水因其能灭活内源性酶、保持颜色和营养成分以及通过改变细胞结构加速脱水而得到广泛应用（Tao 等，2019）。热水焯水可能是最常用的方法，但由于其操作简便（Gong 等，2019），长期依赖该方法可能导致颜色不稳定、品质成分损失以及废水排放带来的环境问题（Bassey & Sun，2021），因此需要改进预处理策略。

针对其他植物材料，已经探索了多种替代预处理方法，包括碱液焯水、射频焯水和高压处理。碱液焯水结合了化学效应和传统热水焯水的物理效应，常用于去除水果的果皮或表皮（Tarrsini 等，2023）。然而，这种方法存在化学污染的风险。射频焯水则不会与待处理材料直接接触。尽管射频处理也可与热水焯水或热风辅助射频干燥结合使用（Jiang 等，2020；Wang 等，2025），但本研究采用了单独的射频处理，具有高能效、节省时间和减少废水生成等优点（Fan 等，2023；Wang, Lv, & Wang，2025）。所有热处理方法都可能导致一定程度的品质损失，因此开发了非热处理技术。其中，高压处理因能在较低温度下破坏细胞结构、降低微生物活性并提高水分迁移效率而受到关注（Llavata 等，2020；Yu 等，2025；Zhao 等，2025）。为了进一步提高预处理效率，提出了碱液焯水与高压处理相结合的方法，前者可软化表皮，后者增强细胞破坏效果（Yildiz & Yildiz，2023）。然而，关于八角仁的先进预处理研究主要依赖于传统热水焯水，而在相同干燥条件下的系统比较仍有限。因此，本研究在统一的热泵干燥框架内评估了冷冻辅助、热处理和非热处理方法。

鉴于八角仁每年仅收获两次，大型加工设施面临重大挑战。冷冻有望延长其储存寿命。虽然冷冻过程中形成的冰晶可能导致细胞破裂和分离，但八角仁仍需经过焯水处理，其目的正是破坏细胞结构（Phothiset & Charoenrein，2014）；因此冷冻过程中的细胞损伤不太可能造成负面影响。据我们所知，这些先进方法尚未在八角仁预处理中得到系统研究。因此，本研究创新之处在于突破了长期依赖热水焯水的局限，阐明了八角仁品质改善的机制基础。

基于以上研究目的，本研究旨在通过结合冷冻与多种预处理方法（包括热水焯水、碱液焯水、高压处理和射频处理）来优化八角仁的干燥过程。每种预处理都有其特定作用：热水焯水用于灭活酶；射频处理提供温和且可控的热效应；碱液焯水削弱或去除表皮屏障；高压处理破坏细胞结构。冷冻同时破坏细胞完整性并在旺季减轻处理压力。这些预处理的组合增强了效果，为多种应用目标提供了更广阔的可调控空间。本研究分析了干燥动力学，并评估了关键品质指标，包括水分状态分布、颜色、总酚类、总黄酮类、叶绿素含量、酶活性、挥发性化合物和微观结构，为八角仁干燥工艺的改进提供了参考。

材料与化学品

2024年9月，从中国云南省文山市富宁县的云南中穆农林发展有限公司获取了新鲜八角仁（Illicium verum Hook. F.）。收获的八角仁样品大小均匀，在实验前4°C下储存不超过30天。

Folin试剂、交联聚乙烯吡咯烷酮（PVPP）、Triton X-100、儿茶酚、p-苯二胺、过氧化氢和甲苯胺蓝染色溶液均

干燥特性

不同预处理后的八角仁干燥曲线见图1-A和1-C。所有样品的含水量均随干燥过程减少，符合预期。然而，碱液处理后的样品在焯水后含水量略有增加。不同预处理显著缩短了干燥时间。未经处理的八角仁需要约19小时才能达到目标含水量。对于非冷冻组，基于焯水的预处理方法通常能缩短干燥时间

预处理对干燥特性的影响

干燥过程中，八角仁的干燥速率最初加快，随后下降。这种现象是由于早期干燥阶段表面和近表面区域自由水快速去除所致。随着干燥进行，水分迁移受内部水分向表面扩散的控制，样品收缩进一步限制了扩散，导致干燥速率下降（Wan 等，2013）。

不同预处理方法对干燥速率的影响各不相同

结论与未来展望

本研究通过系统评估热处理（如热水焯水）、碱液焯水、非热处理（如高压处理和冷冻）及其组合，为选择八角仁干燥前的预处理方法提供了科学依据。每种预处理的目的明确：热水焯水用于灭活酶；射频处理提供温和且可控的热效应；

CRediT作者贡献声明

张思蕾：撰写——初稿、方法学设计、资金申请、数据管理。黄庆波：数据可视化。匡向敏：数据可视化、方法学设计、实验研究。郭超凡：撰写——审稿与编辑、资金申请、数据管理、概念构思。姜永利：数据可视化。张富杰：数据可视化。潘代红：数据可视化。杜明：项目监督、资源调配、项目管理。Sakamon Devahastin：撰写——审稿与编辑、结果验证。易俊杰：撰写——

资金支持

本研究得到了云南省院士专家工作站（202405AF140004和202305AF150039）、云南省重大科技项目（202302AH360003）、昆明理工大学优秀研究生创新计划（CA21463M052A）以及繁荣云南人才支持计划（XDYC-QNRC-2022-0569）的支持。

未引用参考文献

Adiletta, Russo, Crescitelli and Di Matteo, 2016

Bonini, Ferrarese, Marchiosi, Zonetti and Ferrarese-Filho, 2009

Szczepańska, Barba, Sk?pska and Marsza?ek, 2020

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。