微波辅助泡沫干燥过程对浆果品质影响机理及保护机制

Microwave assisted foam mat drying (MFD)method is suited to the dehydration of berry fruit pulp with high viscosity and many kinds of thermal sensitivity ingredients.However,scare study was conducted deeply and systematically about the effects of MFD parameters on the drying quality of dried berry. In order to control the microwave irradiation degrading the anthocyanin and vitamin C in berry and reduce the drying parameters destoring the quality of berry products, blue berry and raspberry as studied materials in the research proposal, a scientific issue will be addressed about the influencing mechanism and propection method of microwave assisted foam mat drying on the quality of dried berry product.In the study,the absorption and conversion process of microwave energy within foamed berry pulp will be elucidated in nature to develop the models of moisture transfer and temperature change of dried material.The influencing mechanism of thermal and non-thermal effects of microwave irradation will be revealed on the bioactive ingredients in berry pulp.The neural networks models will be constructed to evaluate the comprehensive quality of berry product.A MFD method with self-embedding capacity will be invented based on the quality protection ways of microwave drying berry. Multidisciplinary intercross and creation, such as dielectric theory, fruit and vegetable processing, theory of heat and mass transfer, and computer simulation, give a novel methodology of microwave processing berry fruit, which contribute to the production of berry processing with high quality and efficient.

微波辅助泡沫干燥方法适合于粘度高、热敏性成分多的浆果脱水加工，但目前缺乏对起泡浆果果浆在微波干燥过程中质量变化机理的深入系统研究。为了控制微波能降解浆果中主要活性成分（花青素和维生素C）和减少浆果干品品质劣变，本申请项目以蓝莓和树莓为研究物料，拟探索微波辅助泡沫干燥过程对浆果干品品质作用机理和保护机制的科学问题，从本质上阐明微波能在高粘度起泡物料内部的吸收和转化过程，及对其水分传递和温度变化的影响规律，揭示微波的热效应和非热效应对浆果中活性成分的作用机理，建立浆果干品品质指标的神经网络评价模型，提出浆果微波泡沫干燥的品质保护方法和自包埋式干燥工艺。本项目通过介电理论、果蔬加工学、传热传质学和计算机仿真等多学科交叉与创新，为高效率应用微波辅助泡沫干燥方法，加工出高质量浆果制品提供理论依据。

微波泡沫干燥适合于高粘度富含热敏性成分的浆状食品物料干燥。课题组对起泡果浆微波辅助干燥时的微波能吸收和转化、活性成分降解机理、包埋防护工艺进行了系统研究，完成了任务书的全部研究内容，取得成果如下：. 1、浆果微波泡沫干燥过程中微波能吸收和传热、传质规律研究。根据微波体积热方程，得到微波泡沫干燥果浆内吸收和转化的微波能的变化规律；采用理论模型嵌入经验公式的建模方法，提出微波加工过程浆果内部质、热、量传递模型。结果表明，微波体加热诱导果浆内部水分迅速蒸发、促进泡沫生成，内部水分蒸发和表层蒸发面积增大是微波泡沫干燥提高干燥速度的主要原因；随着干燥进行，果浆中含水率降低和空气孔隙率增加使其介电特性指标下降，使微波能的吸收能力变弱。采用渐减式微波功率输入模式，可提高微波能利用率和保证干燥质量。. 2.微波场对浆果内活性成分降解机理分析。微波泡沫干燥过程中，微波强度对浆果中花青素和维生素C（VC）含量有最显著负相关影响；微波干燥引起树莓中矢车菊素、飞燕草素、天竺葵素和锦葵素四种花青素显著降解；高温容易导致花青素降解和聚合。微波产生电磁场加剧水分子亲核进攻水解、花青素B环羟基取代反应和H2O2亲核进攻花青素生成查耳酮的进程，是导致花青素降解的原因；物料温度低于50 ℃时，微波辐射的非热效应对花青素结构的影响高于温度对花青素引起的降解；物料温度高于60℃，热效应的影响要强于非热效应影响。 . 3.浆果干品的品质综合评价体系研究。对微波泡沫干燥后的浆果粉碎得到果粉。通过优化浆果果粉图像的预处理算法，获得了树莓果粉的颜色特征指标为红色值、绿色值、蓝色值、色调、饱和度、亮度和粒度7个指标，用以评价果粉的外观品质；果粉中花青素、VC和粒度在近红外波长950、975和1010 nm出现明显吸收值，采用多元线性回归算法建立浆果花青素、VC定量分析数学模型，用以评价果粉内部品质；将二者结合可构成树莓果粉品质综合评价、分级标准系统。. 4. 用于浆果微波泡沫干燥的包埋工艺优化研究。在微波泡沫干燥浆果起泡果浆后期，喷施大豆分离蛋白和麦芽糊精组成的保护液，可在干品表面形成保护层，有效削弱活性成分降解，提高花青素保留量；在微波强度14 W/g，大豆分离蛋白与麦芽糊精质量比3∶7，起泡果浆与保护液质量比4:1的干燥与包埋优化工艺条件下，保证干燥速度，降低浆果果粉中花青素和VC的降解。