《Scientific Reports》：Influence of different pretreatments on the quality attributes of heat pump dried beetroot slices
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本研究探讨了预处理对热泵干燥甜菜根片品质的影响。为解决干燥过程中营养损失、颜色改变和质地劣化等问题，研究人员系统比较了超声(US)、蒸汽漂烫(SB)、渗透脱水(OD)和冻融(FT)四种预处理方法。结果表明，蒸汽漂烫(SB)能更好地保留甜菜红色素、总酚(TFC)、总黄酮(TFC)和抗坏血酸含量，并具有更高的铁离子还原抗氧化能力(FRAP)和ABTS自由基清除活性。该研究为优化热泵干燥工艺、提升果蔬干制品品质提供了科学依据，对食品工业具有实际指导意义。
在追求健康饮食的今天，果蔬干制品以其方便、营养和耐储存的特性，成为零食和配料市场的新宠。然而，传统的热风干燥等方法常常面临“鱼与熊掌不可兼得”的困境：为了达到理想的干燥效果和保质期，往往会牺牲产品的颜色、口感和营养价值。甜菜根，这种富含甜菜红色素(Betalains)、多酚和维生素的“红色宝藏”，在加工过程中尤其“娇贵”。如何才能在高效脱水的同时，最大限度地锁住它的“天然好颜色”和“内在好营养”，成为食品加工领域一个亟待破解的难题。
为了回答这个关键问题，一组研究人员将目光投向了热泵干燥(HPD)技术。相较于传统方法，热泵干燥能耗更低、温度控制更精准，有望在温和条件下处理热敏性物料。但仅靠干燥技术本身的改进还不够，预处理作为干燥前的“预备动作”，对最终产品的品质起着至关重要的调控作用。究竟是超声震荡的“物理按摩”、蒸汽漂烫的“热力洗礼”、渗透脱水的“糖盐浸润”，还是冻融循环的“冰火淬炼”，更能为甜菜根片的华丽变身保驾护航呢？研究人员在《Scientific Reports》上发表的研究，为我们揭晓了答案。
为了系统地比较不同预处理的效果，研究人员设计了严谨的实验方案。他们以新鲜甜菜根为原料，将其切成均匀的薄片，然后分别进行四种不同的预处理：超声(US)处理、蒸汽漂烫(SB)处理、渗透脱水(OD)处理和冻融(FT)处理，同时设置未经任何预处理的样品作为对照(CK)。所有预处理后的样品均采用热泵干燥设备进行干燥。研究主要运用了物性分析（如质地、收缩率）、色彩分析、微观结构观察（如扫描电镜）以及多种化学分析方法，用于全面评估干燥后甜菜根片的理化性质（如复水率、硬度、体积密度）、植物化学成分（如甜菜红色素、总酚含量(TPC)、总黄酮含量(TFC)、抗坏血酸）以及抗氧化能力（如铁离子还原抗氧化能力(FRAP)、ABTS自由基清除活性）。
对干燥过程及物理品质的影响
在干燥效率方面，经过冻融(FT)预处理的样品展现出显著优势，其干燥时间最短，仅为215分钟，这表明冻融过程可能破坏了细胞结构，形成了水分逸出的通道，从而加速了干燥。在复水能力上，FT处理的样品同样拔得头筹，复水比高达7.31，意味着干燥后的产品能更好地吸收水分，恢复近似新鲜的状态，这对于即食型产品尤为重要。然而，在质构和形态保持上，蒸汽漂烫(SB)处理的样品则呈现出截然不同的特性：它们具有最高的硬度(1574.9 g)、最高的收缩率(93.38%)和最大的体积密度(1.29 g/mL)。高硬度和高收缩率通常意味着质地更致密、更耐咀嚼，但也可能伴随口感偏硬的问题。相比之下，超声(US)预处理在保持产品“颜值”和天然结构上表现突出。扫描电镜观察显示，US处理能最有效地保留甜菜根片的原始微观结构，减少了细胞壁的塌陷和破坏。同时，其干燥样品的红色最为鲜艳诱人，色度计测得的红绿色品指数(a*值)达到31.36，显著优于其他处理组，这对于以颜色为重要卖点的甜菜根产品来说是一个巨大优势。
对植物化学成分保留的影响
在营养与功能成分的保卫战中，蒸汽漂烫(SB)预处理扮演了“守护神”的角色。分析结果表明，SB处理后的干燥甜菜根片，其甜菜红色素(Betalains)、总酚含量(TPC)和总黄酮含量(TFC)的保留率均高于其他预处理方式。这很可能是因为短时间的蒸汽热处理钝化了导致这些成分降解的酶（如多酚氧化酶），从而在后续干燥过程中起到了稳定作用。此外，一个令人鼓舞的发现是，所有四种预处理均能显著提高干燥甜菜根片中抗坏血酸（维生素C）的含量（与对照CK相比，p < 0.05），其中又以SB处理的效果最为显著，其抗坏血酸含量高达342.28 mg/100 g干物质。这可能与预处理改变了基质的渗透性，或者减少了干燥过程中的氧化损失有关。
对抗氧化活性的影响
植物化学成分的保留直接关系到产品的健康效益，而抗氧化能力是其中核心的衡量指标。在此方面，SB预处理再次显示出其综合优势。在铁离子还原抗氧化能力(FRAP)和ABTS自由基清除活性的测试中，SB处理样品的测定值均高于其他预处理组。这表明，SB处理不仅保留了更多的抗氧化物质（如多酚、甜菜红素），而且这些被保留的物质依然具有良好的抗氧化效能。
综上所述，这项研究为我们描绘了一幅清晰的“预处理效果地图”。不同的预处理技术各有所长：冻融(FT)在缩短干燥时间和提升复水性方面表现最佳；超声(US)在保持产品天然结构和鲜艳色泽方面优势明显；而蒸汽漂烫(SB)则在全面保留营养功能成分（甜菜红色素、多酚、黄酮、抗坏血酸）和维持高抗氧化活性方面综合实力最强。研究结论明确指出，蒸汽漂烫是一种极具潜力的预处理方法，能够有效改善热泵干燥甜菜根片的加工过程并提升其整体品质特性。
该研究的深刻意义在于，它并非简单罗列数据，而是为食品加工者提供了基于不同品质需求的选择策略。如果生产首要目标是高效和复水性，FT是优选；如果追求产品靓丽的天然外观，US处理值得考虑；而如果旨在打造一款营养强化、健康属性突出的高端果蔬干制品，SB预处理则提供了可靠的技术路径。这项发表于《Scientific Reports》的研究，通过科学的比较与验证，将预处理这一传统工艺环节的作用量化与明晰化，为果蔬干燥产业的精准化、高品质化发展提供了重要的理论依据和实践指导。
