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银杏在中国种植广泛,其果实(白果)每年产量高达6万吨,远远超过市场的需求。迫切需要寻找新的加工方法使其不受季节限制;克服白果仍主要做为菜肴食用的局限性,开发出广为接受的商业产品。就此,本论文重点比较不同干燥方法对干燥白果及复水白果的影响,优化最佳干燥工艺参数,并尝试干燥前预处理的应用。为白果的长期贮藏和商业化开发提供依据。研究分为三个部分,具体内容总结如下:1、首先采用冷冻干燥、红外干燥、热风干燥、脉冲真空干燥等方法将白果在80℃下干燥,使其水分含量降至6%。对四种方法干燥的白果及其干燥过程进行全面分析:(1)分析四种方法干燥白果的干燥动力学(干燥曲线,干燥速率曲线,有效水分扩散率,数学模型),收缩率和能效(特定水分提取,特定能量消耗)以及理化特性(可溶性固体,总糖,还原糖,进行了抗坏血酸,酚和单宁)。根据干燥动力学分析发现,白果干燥过程主要发生在降速阶段,有效水分扩散率值均在3.5×10-8至7.6×10-8 m2/s的范围内,处于食品材料的正常预期范围内。与Parabolic 和 Inverse-logarithmic(Log3p1)模型相比,Exponential 模型最适合干燥实验结果,其测定系数(R2)>0.981,并且均方根误差,平方误差之和以及还原卡方接近零。根据实验结果及主成分分析发现,干燥方式对白果产品的各种评价指标产生的影响不同。冷冻干燥的白果营养保留率最高(与新鲜白果完全相同),收缩率也较低;但是其水分提取率最低,能耗最高。热风干燥白果具有最高的收缩率和最低的营养保留率。红外干燥白果中非单宁酚和原花青素含量最高,有效的水分扩散率、干燥速率和能效最高。(2)对四种方法干燥的白果品质(外观,颜色,复水率,质构,感官和微观结构),生物活性和有毒成分(萜烯三内酯,银杏毒素,银杏酸,吡哆醇,丙烯酰胺,总氰化物)含量进行分析比较。结果表明,干燥方法对产品质量影响显著:由于组织损伤微小,冷冻干燥产品的品质最优;其次是红外干燥和脉冲真空干燥产品。与热风干燥和脉冲真空干燥产品相比,红外干燥产品具有最强的抗氧化活性,其生物活性成分含量更高。白果中有毒成分(银杏毒素,银杏酸和氰化物)含量通过干燥而大大减少。干燥白果中银杏毒素含量降为新鲜白果四分之一,干燥白果中丙烯酰胺,银杏酸和氰化物的含量都降低到安全范围。(3)将四种方法干燥的白果分别浸没于60℃温水中复水60分钟取出,评估干燥方法对复水动力学和复水产品质量的影响。结果显示,Weibull模型为四条复水曲线提供了最佳拟合(R2>0.99,残差平方和(RSS)、缩减卡方(χ2)和均方根误差(RMSE)接近于零接近零)。与新鲜白果相比,复水产品中有毒成分(银杏毒素,银杏酸和氰化物)含量显着降低,而总酚含量(TPC)和总黄酮含量(TFC)则有所增加。所有复水产品的感官评分均在可接受范围。此外,复水产品保留了干燥白果的抗氧化活性及形成的美拉德反应产物(MRP)。在不同方法干燥的复水白果中,红外干燥后复水的产品具有更高的TPC、TFC、MRP和抗氧化剂活性,及最低的酶活性。该结果在主要成分分析中再次得到证实。(4)采用气相色谱-串联质谱(GC-MS/MS)、电子鼻(E-nose)和傅立叶变换红外光谱(FTIR),UV-Vis分光光度计和荧光分光光度计,对四种方法干燥白果的植化成分特征、风味强度及及干燥中产生的美拉德反应产物含量进行分析比较。结果显示干燥方法对美拉德反应产物含量,风味强度和植物化学特征有显著影响。FTIR分析表明干燥方法不会改变GBS的初步结构。GC-MS/MS谱图显示了不同方法干燥白果的植化成分组成及比例,可以从中更好地了解不同方法干燥白果的营养、药用和医用价值:这些化合物主要由脂肪醇、长链烷烃、脂肪酸、羧酸、固醇、二萜、三萜、类黄酮及其衍生物组成。红外干燥白果的植化成分最高(61种),脉冲真空干燥的白果的植化成分最少(24种)。由电子鼻分析结果比较干白果的风味强度,其中冷冻干燥白果的风味强度最低。主成分分析结合GC-MS/MS和电子鼻分化样品,通过层次聚类分析得到证实。红外干燥产品具有最高的美拉德反应产物含量(最高的A294和A420)。从以上四种干燥方式的比较发现,对于银杏种子而言,红外线干燥方式所需的时间最短,能效最高。红外干燥银杏种子具有最高的抗氧化活性、较高的产品质量和生物活性,而银杏毒素较低。因此,红外干燥是干燥银杏种子的首选方法。2.在比较统计设计和选择红外干燥最佳设计基础上,优化白果红外干燥方法的工艺条件和参数:(1)选择合适的白果中红外干燥条件及统计方法,通过干燥加工以改善产品的生物活性成分和所需的功能,在食品工业中是至关重要的加工步骤。通过Plackett-Burman(PBD)设计筛选表明,干燥时间、温度和红外发射器与样品之间的距离是影响绿红色(a*)、黄色(b*)、抗坏血酸(AA)和复水能力(RC)响应的重要因素。但是所有因素对总黄酮含量响应均无显显著意义。因此就a*,b*,AA和RC用于进一步优化,采用可旋转中心复合设计(RCCD)和Box-Behnken(BBD)设计优化,得最小AA和a*衰减,最大b*和RC。两种设计都有可接受的模型。尽管PBD-BBD具有较高的相关系数(R2),但由于较高的拟合度不足和较低的残差标准误差,因此选择PBD-RCCD进行进一步的实验。采用RCCD的最佳条件是温度=74.6℃,时间=173分钟,高度=22 cm。该条件下所得干白果理化评价较低,但与新鲜白果相比,它具有更高的产品质量、生物活性成分含量、抗氧化活性,及更低的毒性成分含量。该研究为在食品加工中使用中红外干燥提供了基本数据支撑。(2)利用PBD-RCCD设计去优化红外干燥参数以获得较高的生物活性成分(TPC),较低的毒性成分(MPN),并且具有合适的水分含量(MC)和总颜色变化(ΔE)的干白果。通过PBD筛选表明:温度、时间和高度对水分含量、总颜色变化、总酚含量(TPC)和银杏毒素(MPN)有显著影响。进一步采用可旋转中心复合设计,获得最佳条件是温度(80℃),时间(159.68分钟)和高度(12 cm),在该条件下得到令人满意的结果:MC,ΔE,TPC和MPN的分别为(6.09+0.15)%,5.56+0.45,(6.25±0.38)mg 没食子酸当量/g和(50.57±1.10)μg/g,且验证接近预测值。该条件下干燥白果与新鲜白果相比,TPC明显增加,ΔE,MC可接受,MPN急剧减少(5.45倍)。质量评价表明干燥白果的吡哆醇含量、抗氧化活性和总黄酮含量较新鲜白果高,酶活性和银杏酸(10倍),颗粒粘附力(显微照片)较新鲜白果低,产品质量令人满意。这表明在最佳条件下,红外干燥白果中的银杏毒素和银杏酸含量水平低于可能引起中毒的水平,3.研究了预处理(超声(US)、超声辅助渗透(USO)、脉冲真空渗透(PVO)和渗透(OS))和红外干燥(优化条件)对银杏种子的影响。(1)采用超声、渗透、超声辅助渗透等对新鲜白果预处理后再采用红外干燥,比较预处理方法对干白果的影响。结果表明,不同预处理方法对白果干燥、复水,及理化性质和品质均有影响,主成分分析证实了这一点。与未预处理的对照组相比,预处理样品具有较低的酶活性、较短的干燥时间和复水时间,但对理化性质(除了水活性(aw)和游离氨基酸(FAA))有负面影响。在各种预处理方法中,超声辅助渗透预处理(USO)具有最高的固体含量和感官特性,最低的酶活性。超声预处理的质构性能较好,但显微组织收缩较大。指数模型最适合实验结果。尽管与未经处理的样品相比,经过预处理的样品的理化参数相对较低,但是USO预处理可以改善aw和FAA。本研究表明,USO预处理结合红外干燥可以成功地使干燥和复水时间显著减少,改善传质,降低能量需求并提高产品质量。(2)最后部分是非热预处理(超声波,超声辅助渗透,脉冲真空渗透和渗透)结合红外干燥对白果有毒成分(银杏毒素和银杏酸),主要生物活性成分(萜烯三内酯(银杏内酯A,B和C),类黄酮(槲皮素,异鼠李素和山奈酚)),抗氧化活性和风味特征的影响。结果显示:非热预处理减少了银杏毒素(3.94-6.24倍)和银杏酸(6-25倍),使其含量低于可能引起中毒的水平。非热预处理组和对照组(无预处理)结果对比显示:所使用的预处理不会触发高丙烯酰胺水平,并且处于安全范围内。将各种预处理与红外干燥结合使用会对最终产品产生不同的影响,并且主成分分析证明了这一点。与各种预处理组相比,对照组(未进行预处理)记录最高的毒性物质(银杏果酸,银杏毒素和丙烯酰胺)含量,萜烯三内酯和美拉德反应产物含量。FTIR显示白果的初步结构没有变化。在各种预处理中,脉冲真空渗透具有最高的风味强度,而超声处理的TPC含量和抗氧化活性最高。超声波处理(超声及超声辅助渗透)的银杏毒素,银杏酸和丙烯酰胺以及类黄酮的保留浓度最低。这表明在白果加工过程中红外干燥之前可以使用超声进行预处理。