通过运用响应面分析法，来优化干燥技术，让桃子更好的保鲜储藏

       编辑/宇航员伊万
       ——【·前言·】——
       维生素A和C
       的优秀来源，富含
       钾、烟酸、铜和锰
       。
       于是，
       为了应对桃子保鲜的需求，低成本干燥技术逐渐成为一个备受关注的解决方案。然而，目前市场上的干燥技术存在一定的局限性和缺陷，如高成本、不稳定等问题。因此，
       优化现有低成本干燥技术，以提高其效率和经济性，成为了一个重要的研究领域。


       ——【·利用AOAC分析法计算桃子的含水量·】——
       研究人员采购的新鲜未成熟桃子，每个重量为50-55g，放入冰箱储存一天（4-7℃）。
       经过清洗后，将水果刺开、去核，并切成块
       （20×20×5mm）
       ，然后浸泡在不同渗透溶液中。


       每个60克的水果片以大约1:4的比例，浸泡在不同的蔗糖溶液中，根据设计的实验。使用AOAC分析方法，计算桃子的预处理和后处理含水量，新鲜水果的初始含水量为
       88.5±1.0%
       。
       而
       桃子的失水(WL)和溶质增加(SG)
       ，则是通过使用程序来计算的。


       其中
       W0
       、
       Wt
       、
       S0和St
       ，
       分别表示桃片的初始重量（克）
       、
       渗透脱水后经过一定时间的重量（克）
       、
       桃片中固体含量的初始重量（克）
       和
       渗透脱水桃片中的固体重量
       ，在一定时间后分别称量。
       除了这些，研究人员还可以通过再水化，来衡量由于
       预处理
       、
       干燥温度
       和
       时间
       ，
       而导致的植物细胞/组织受损程度
       ，其测试要求，是在25℃下将20克渗透脱水样品，浸泡在300毫升水中来确定的。
       桃片经过15小时的再水化后，达到恒定重量，并使用滤纸除去多余的水分并称量样品。根据早期描述的方法计算再水化比。


       至于桃片的硬度，则是用稳定微系统质地分析仪型（TA-HdiEngland），对干燥桃片进行的质地分析。
       测试TPA、探头为75毫米圆柱形、预先测试速度为1毫米/秒、测试速度为1毫米/秒、后测试速度为1毫米、力为5千克
       。
       紧接着，研究人员会花费133分钟，在41°C的条件下，利用浓度含量63.20°的蔗糖水，对桃片进行渗透干燥，然后再将处理好的桃片，
       放在50°C的柜式干燥器进行传统空气干燥(CAD)。


       而干燥后的样品经过一个干燥剂冷却，然后称重并干燥到其水分含量低于20%。使用9.0分感官评价标尺，对组合的干燥桃片(OD+CAD)进行了与CAD样品的比较评估。
       最后，研究员会将联合干燥（OD+CAD）的桃片，
       装入200规高密度聚乙烯（HDPE）袋中，并在冷藏（4-7C）和常温（28±5C）条件下进行贮存
       。


       存储的产品被评估其生物活性成分，如pH值、总酚含量（TPC）、抗氧化活性、色调角度和感官属性，以此计算存储样品的整体，是否达到能接收的条件。
       于是，为了方便检测桃片内部的含量和成分，研究人员会把
       干燥的桃片磨碎
       ，并
       花费2小时，在温度50C的环境和80%甲醇溶液中，进行回流提取
       。


       而提取出来的桃片会过滤、沉淀，然后再次使用80%甲醇进行1小时的回流提取，紧接着把80%甲醇稀释至100毫升，并分析其抗氧化活性和总酚含量。
       一般来说，干燥的桃片会测量总酚类物质的含量，研究人员会将样品放入试管中，并与5毫升的Folin-Ciocalteu试剂（与蒸馏水预稀释10倍）混合均匀。


       放置5分钟，然后加入4毫升7.5%的碳酸钠，室温下反应2小时。使用分光光度计在765nm处测量吸光度。每个样品测量三次。结果提取样品显示
       mgGAE/100g
       。
       除了这些，研究人员还会使用
       DPPH
       （1、1-二苯基-2-苯基甲酰肼）法，去评估OD+CAD干燥桃子提取物的自由基清除活性。


       他们会将1克样品与3毫升DPPH甲醇溶液混合。反应混合物在室温下暗中孵育30分钟。30分钟后，在517nm处测量吸光度，并转换为抗氧化活性的百分比。使用叔丁基羟基甲苯（BHT）作为对照。
       DPPH（%）的抑制率计算如下：
       ODc=控制溶液吸光度；DB=空白溶液吸光度；ODS=样品溶液吸光度
       ——【·桃味糖果的颜色属性·】——
       使用MinoltaCR-300色差仪以L*、a*和b*颜色比例测量桃味糖果的颜色属性。色调角度的测量如下：


       色调角度(°)表示颜色的频谱，其中
       0(°)、90(°)、180(°)和270(°)
       分别对应于
       红色、黄色、绿色和蓝色
       。
       研究表明，浸泡时间是影响WL的最重要因素，其次是温度和渗透剂浓度。而WL的回归方程还表明，蔗糖浓度和温度之间的交互作用，对WL有负面影响。


       同时，有关梅子的研究，也表明在渗透脱水过程中，失水最关键的因素是浸泡时间，其次是蔗糖浓度。也就是说，
       在蔗糖百分比保持恒定的情况下，WL的响应面，会因为增加浸泡的时间导致WL增加
       。
       除浸泡时间外，渗透液体的温度也在渗透脱水中起着重要作用。已知高温会
       通过使果实细胞的膜膨胀和塑化来增加WL
       。


       而温度在渗透过程中，
       对水分损失起着积极的作用
       。其中，SG受浸泡时间的影响要比温度大，其次才是温度。至于，糖浓度对SG的影响，则是最小，并且变量之间的交互作用对此响应也不显著。
       因为在早期的花椰菜茎片渗透脱水的研究中，发现在蔗糖浓度为56%w/v时，温度(42°C)和浸泡时间(4h)，是预测溶质摄入7%的重要因素。


       干燥食材的再水合作用包括吸水和溶质淋洗。回归分析表明，在WL和SG的情况下，浸泡时间是预测RR最重要的因素。
       随着浸泡时间的增加，RR在特定糖浓度下也增加。而蔗糖浓度和温度的交互作用，会对RR有积极影响，这会导致所有变量的
       二次效应
       都是负面的，
       意味着桃片的再水化需要更长的时间
       。


       这可能是由于渗透脱水过程中，高温导致了更多的溶质进入桃片，阻塞了内部孔隙。
       早期对玉米果渗透脱水的研究报告称，
       随着温度和蔗糖浓度的升高，再水化比率降低，原因是果肉的结构孔道被堵塞
       。
       也就是说，研究人员可以从
       硬度和感官属性
       (外观、颜色、风味和口感)的总体，来衡量桃片的质地，结果显示两种反应变量的方差是显著的，缺乏适合度是不显著的。
       因此，用
       ANOVA和回归分析
       ，验证了
       浸泡时间会影响到桃片的硬度和桃片总体接受度，这两个研究模型
       。


       不过，随着浸泡时间的增加，桃片的硬度（N）降低。
       浸泡时间越长，桃片内溶质的沉积越多，形成较为坚硬的质地。
       硬度反应曲面图证实，浸泡时间的增加导致硬度降低，因为桃片中的溶质增多。
       不仅如此，浸泡时间的增加，也会使细胞壁成分被溶解，这导致了草莓水果的组织变软。也就是说，
       浸泡时间对桃片的感官属性有显著的负面影响
       。


       而当桃片来到渗透干燥过程中时，浸泡时间的增加导致桃片内溶质增多，这可能是导致浸泡时间较长的渗透干燥桃片感官评分较低的原因。
       这可能是由于溶质的增加使桃片更加甜美，需要保持苹果产品所需的酸甜平衡比例，总体来看，
       接受度得分与浸泡时间是成正比的
       。
       在63.20°Brix的蔗糖水平下，身处41°C的桃片在经过133分钟的浸泡后，能够获得
       WL（鲜重的58.91g/100g）、最小SG（鲜重的13.88g/100g）、最大RR（2.07）、最佳硬度（2.95）和总体接受度（8.03）
       。所有研究响应模型的变异系数（<4.0），都确认了实际值与预测值之间的密切一致性，这表明
       这些优化条件适用于桃片干燥
       。


       传统空气干燥（CD）和感官评估干燥桃片：在50℃的条件下浸泡脱水后，桃片会进行传统空气干燥（CAD），这样可以在后续处理中，
       显著缩短的干燥时间
       。
       因此，之前的浸泡脱水桃片（干燥时间：2.21小时，湿基含水量为31.46g/100g）是处于半干状态，并在
       CAD处理7个小时
       后，才最终达到含水量
       18.1g/100g
       。


       另一方面，初始含水量为90.26g/100g的对照样品（CAD），需要14小时才能达到
       湿基19.34g/100g
       的含水量。
       这些结果表明，与传统空气干燥样品相比，之前浸泡脱水的桃片干燥总时间，缩短了约34.21％，同时保留了感官属性。
       缩短干燥时间有利于节约能源，并且更短的干燥时间有利于保留植物组织的色泽、风味和口感，以及营养和生物活性成分。


       使用九分法愉悦度量表对干燥桃片的
       颜色、风味、口感、质地和整体接受性
       进行分析，结果显示，综合干燥样品和对照组（仅传统干燥）在所有感官品质属性上，均存在显著差异（p<.05）。已经有研究报告指出，综合干燥方法有利于更好地保留品质特性。
       除了这些，
       浸泡脱水有助于减少传统干燥，对水果和蔬菜的不良影响，并且还不会影响感官和营养品质
       。


       在优化的干燥桃片的储存研究中，植物化学物质如总酚含量（mgGAE/100g）和抗氧化活性（%DPPH抑制），在干重基础上均有显著降低。
       而OD和OD+CAD干燥桃糖果两种保存方法，在酸度和pH方面均无显著差异。此外，环境温度下，
       TPC和抗氧化活性的降低，也比冷藏温度更高
       。


       在储存期间，酚类成分的氧化，导致了储存片中的TPC和抗氧化活性降低，因为
       高温有利于氧化反应
       ；这解释了
       环境温度下TPC和抗氧化活性降低更高的原因
       。
       然而，即使在室温下，干燥桃片在6个月的储存结束时，
       仍保留了50％以上的总酚含量和45％以上的抗氧化活性
       。


       至于储存温度对桃糖果的颜色特性有关的不利影响，表现为颜色角度随着
       储存时间的增长而降低
       。
       在感官属性方面，储存的桃片进行了颜色、风味、口感和质地的评估，并以每月一次的平均值作为总体接受度评分，评分整个储存期间
       均在良好可接受范围内（6.0以上）
       。
       当桃片在这两种研究温度时，干燥桃片的货架寿命会缩短至6个月。由于最终产品是干燥桃片或桃糖果，所以
       水果糖果是中间含水量的食品，具有更长的货架寿命
       。


       ——【·结论·】——
       由此可以看出，渗透去水化与传统干燥相结合是一种有效的低成本、节能的桃子保存技术。最佳条件是使用
       63.20°Brix蔗糖浓度，133分钟时间和41°C温度
       。
       而结果可能是最大的WL
       （
       58.91g/100g鲜重
       ）
       、最小SG
       （
       13.88g/100鲜重
       ）
       、最大RR（
       2.07
       ）、最佳硬度（
       2.95
       ）和最大总体接受度（
       8.03
       ）。
       与对照组（CAD）相比，联合干燥（OD+CAD）显著减少34.21％的干燥时间。从感官角度来看，联合干燥产品的颜色、味道、质地和口感都更好，因此比对照组得到了更高的接受度分数。


       于是，可以得出结论：
       先进行OD再进行CAD是一种经济的干燥方法，可以缩短干燥时间，并得到质量更好的产品。
       可以说，未来，我们期望继续利用响应面法（
       RSM
       ），来优化低成本干燥技术在桃子保鲜中的应用。
       通过这种方法，研究人员可以调整和优化各种因素，包括
       温度、湿度、糖溶液浓度
       等，以获得最佳的保鲜效果。


       并且他们也希望能够
       进一步研究不同的干燥技术（如真空干燥、冷冻干燥等）
       ，并将这项技术运用在桃子保鲜中的应用，以
       提供更多的低成本、高效率的保鲜方案
       。
       不过，这种基于响应面法的低成本干燥技术，在桃子保鲜中有着巨大的应用潜力。通过科学的方法和技术，人类可以更好地解决食品保鲜的问题，来满足全球不断增长的食品需求。
       参考文献：
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       2.Barros，M.C.，Freire，J.T.，andFernandes，F.A.N.(2011).Responsesurfacemethodologyappliedtotheoptimizationofchestnut(CastaneasativaMill.)hotairdryingprocess.JournalofFoodEngineering，103(3)，289-298.
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       4.Krishnan，P.G.，Rayas-Duarte，P.，Dunford，N.T.，andSingh，R.K.(2010).Optimizationofexpansionprocessforproductionofhighexpansionextrudedsnacksusingresponsesurfacemethodology.JournalofFoodEngineering，97(2)，244-250.
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