紫甘蓝微型蔬菜泡沫粉三种干燥工艺（浇注带式、冷冻、热风）对其理化性质与生物活性成分影响的比较研究

《JOURNAL OF FOOD SCIENCE》：A Comparative Study of Cast-Tape, Freeze, and Oven Drying on the Physicochemical and Bioactive Properties of Red Cabbage Microgreen (Brassica oleracea var. capitata f. rubra) Foam Powders

本文综述了紫甘蓝微型蔬菜（Brassica oleracea var. capitata f. rubra）泡沫经浇注带式干燥（CTD）、冷冻干燥（FD）和热风干燥（OD）后，所得粉末在理化性质、生物活性成分（如酚类、黄酮、花青素）保留及抗氧化活性（AA）方面的系统比较，揭示了不同干燥技术在效率与营养品质间的权衡，为功能性食品配料开发提供科学依据。

　　

随着全球对植物源性产品需求的增长，消费者对植物蛋白、纤维、维生素、矿物质及生物活性化合物的兴趣日益浓厚。在此背景下，营养丰富的微型蔬菜，特别是紫甘蓝微型蔬菜，因其富含微量营养素和生物活性物质（如抗坏血酸、槲皮素和花青素）而被视为功能性食品。然而，其较低的生产率、快速的衰老过程和短暂的采后货架期限制了其商业化生产。将微型蔬菜转化为粉末是一种有前景的策略，可延长货架期、便于处理运输，并扩展其作为功能性食品配料的应用。

本研究旨在生产紫甘蓝微型蔬菜泡沫，并采用浇注带式干燥、冷冻干燥和热风干燥三种方法将其脱水成粉，进而对所得粉末进行全面表征。泡沫的配方为水（74.7%）、微型蔬菜（14.2%）、乳化剂（6.5%）、预糊化淀粉（2.8%）和麦芽糊精（1.8%）。干燥条件分别为：CTD（98°C，泡沫层厚2-3 mm）、FD（0.014 mbar，-58°C，48小时）和OD（70°C，泡沫层厚2-3 mm）。达到水分含量低于0.1 g/g所需的干燥时间分别为：CTD 32分钟，FD 2880分钟，OD 150分钟。泡沫在CTD过程中易于铺展，实现了快速干燥，而OD和FD过程耗时较长。

在理化性质方面，FD粉末表现出更高的水分含量和水活性，而CTD和OD粉末则具有较低的含水量和水活性（<0.6），这有利于产品质量的保存。所有粉末的吸湿性均低于12%，表明在相对湿度75%的环境中不易结块，其中FD粉末的吸湿性最低。颜色分析显示，FD粉末亮度（L*^*）值最高，呈现更偏绿（-a^*）的色调；而CTD和OD粉末则显示出更高的色度（C^*）和更偏向橙黄色的色调角（h°）。粉末及泡沫中特征性的紫红色不明显，这主要归因于介质pH值（约5.96）导致花青素处于近乎无色的状态，但在酸性乙醇提取液中，FD样品的颜色最为鲜艳。

在生物活性成分保留方面，FD粉末在所有指标上均显著优于CTD和OD粉末。具体而言，FD粉末的总酚含量（TPC）、总黄酮含量（TFC）、花青素含量以及抗氧化活性（通过FRAP和ABTS法测定）均为最高。相比之下，CTD和OD过程由于暴露于较高温度、氧气和（对CTD而言）光照，导致了显著的生物活性成分降解。与FD相比，OD粉末的TPC降低了约51%，而CTD粉末的TPC降低了约64%。花青素对热、pH和光极为敏感，在CTD粉末中的含量不足FD粉末的一半。

傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析表明，三种干燥方法所得粉末的光谱整体相似，尤其是在FD和CTD粉末之间。光谱中在3309 cm^-1附近的宽谱带对应于样品中水分子的O-H伸缩振动。2915和2847 cm^-1处的谱带与饱和烃基团（C-H₂, C-H₃）的伸缩振动有关，提示存在类黄酮化合物典型的芳香族结构。1740 cm^-1处的谱带与脂肪酸中酯化羧基的C=O伸缩振动相关。1600 cm^-1附近的谱带则归因于类黄酮A环和B环的芳香环骨架伸缩振动。1300至880 cm^-1之间的谱带主要来自碳水化合物（如淀粉、麦芽糊精）中C-C、C-O键的伸缩振动和C-O-H的弯曲振动。这些结果表明，粉末中含有生物活性化合物（类黄酮）、碳水化合物（淀粉、麦芽糊精、纤维素、半纤维素）和脂肪酸。

研究指出，泡沫配方中使用的载体材料（麦芽糊精、预糊化淀粉、乳化剂）可能会稀释生物活性成分的表观浓度，并在FTIR光谱中占据主导，这可能部分影响了理化与生物活性数据的解读。此外，CTD过程中光照和氧气暴露未受控制，其与热效应的协同作用可能加剧了生物活性成分的降解。

综上所述，本研究系统比较了三种干燥技术对紫甘蓝微型蔬菜泡沫粉品质的影响。冷冻干燥能最大程度地保留生物活性成分和抗氧化活性，是生产高附加值或营养强化产品的理想选择，但其过程耗时、成本高昂。浇注带式干燥凭借泡沫易铺展和高效传热的优势，实现了快速、可规模化生产的脱水，但在生物活性成分保留方面做出了较大牺牲。热风干燥则在加工效率与化合物保存之间提供了折中平衡。这些发现凸显了在不同干燥技术的效率与最终产品的营养品质之间存在权衡，为指导食品工业根据具体应用需求（如追求最大营养保留或最高加工效率）选择适宜的干燥方法提供了关键依据，并支持了微型蔬菜粉末作为功能性配料在增值食品配方中应用的巨大潜力。未来的研究应致力于优化泡沫配方，并开展长期稳定性研究，以最大限度地保存生物活性化合物。