研究背景
青豆作为一种全球广泛种植的豆类作物，口感鲜美且营养丰富。然而，青豆的高水分含量使其在室温下的保质期仅有几天。干燥是延长其货架期的常用手段，但其致密的种皮和蜡质层严重阻碍水分迁移，导致传统干燥方法效率低、能耗高。冷等离子体 (CP) 作为一种非热力预处理技术，在食品干燥预处理中展现出巨大潜力，通过表面改性可提升干燥效率并保留营养，但其在青豆干燥中的应用尚未系统研究。
发表在 Foods 期刊的研究“Cold Plasma as a Novel Pretreatment to Improve the Drying Kinetics and Quality of Green Peas”，全面评估冷等离子体预处理对青豆干燥动力学及品质的影响，为绿色食品加工提供了新方案。
研究主要内容
本研究旨在探讨冷等离子体预处理对青豆干燥动力学及品质的影响。通过优化CP处理的时间、频率和占空比，研究其对干燥时间、水分有效扩散系数、颜色、复水比、总酚含量和抗氧化活性的影响。同时，利用扫描电子显微镜 (SEM) 观察CP预处理对青豆表皮微观结构的影响，以揭示其改善干燥效率和产品质量的机制。
研究过程与结果
图1. 青豆样品制备、热风干燥及品质测定流程图。
1、样品准备：从超市购买新鲜青豆，选择表面完整、饱满且大小均匀的豆子进行实验。
2、冷等离子体预处理：使用介质阻挡放电 (DBD) 系统进行CP处理，处理参数包括时间 (30、60、90和120秒)、频率 (250、500、750和1000 Hz) 和占空比 (30%、50%、70%和90%)。
3、热风干燥实验：将CP预处理后的青豆在60℃、3 m/s风速和约15%相对湿度条件下进行干燥，直至最终水分含量为12%。
4、质量评估：测定干燥过程中的水分比、水分有效扩散系数、颜色、复水比、总酚含量和DPPH自由基清除活性，并利用SEM观察微观结构。
主要结果
图2. 不同参数冷等离子体 (CP) 处理下青豆的干燥曲线。 (A)：CP 处理时间的影响 (30–120 秒，频率：750 Hz，占空比：70%)； (B)：CP 激励频率的影响 (250–750 Hz，持续时间：90 秒，占空比：70%)； (C)：CP 占空比的影响 (30–90%，频率：750 Hz，持续时间：90 秒)； (D)：不同 CP 处理条件下豌豆的总干燥时间。
图3. 干燥青豆的总多酚含量 (TPC) 及DPPH自由基清除活性。(A)：不同冷等离子体处理时间、频率、占空比下青豌豆的TPC；(B)：不同冷等离子体处理时间、频率、占空比下青豌豆的DPPH自由基清除活性。注：处理时间组固定频率为750 Hz，占空比为70%；频率组固定处理时间为90 s，占空比为70%；占空比组固定频率为750 Hz，处理时间为90 s。柱状图中不同字母表示差异具有统计学意义 (p＜0.05)。
图4. 经冷等离子体预处理的青豆和对照样品在不同放大倍数 (100×、500×和1000×) 下的微观结构。(a、c、e)，未处理的对照样品；(b、d、f)，经冷等离子体条件处理 (处理时间90秒，频率750 Hz，占空比70％)。
CP处理显著提高了干燥效率，缩短了干燥时间，最高可减少18.18%。
水分有效扩散系数 (Deff) 提高了66.31%，表明CP处理显著增强了水分迁移效率。
最优CP处理条件 (90秒、750 Hz、70%占空比) 下，青豆的颜色质量得以保持，复水比提高至3.29，总酚含量增加24.06%，DPPH自由基清除活性增强29.64%。
SEM观察显示，CP处理导致青豆表皮形成孔隙和裂缝，破坏了致密的种皮和蜡质层，解释了水分扩散速率增加和复水比改善的原因。
研究总结
本研究表明，冷等离子体预处理是一种有效的非热处理技术，能够显著提高青豆的干燥效率和产品质量。通过优化处理参数，可以在保持颜色质量的同时，增强复水性、总酚含量和抗氧化活性。这些发现为CP技术在农产品干燥中的应用提供了科学依据，具有广阔的应用前景。
原文出自 Foods 期刊：https://www.mdpi.com/3116362
期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/foods
Foods 期刊介绍
主编：Arun K. Bhunia, Purdue University, USA
期刊主题涵盖食品研究相关各方面。目前已被 Scopus、SCIE (Web of Science)、PubMed 等数据库收录。
2024 Impact Factor：5.1
2024 CiteScore：8.7
Time to First Decision：14.9 Days
Acceptance to Publication：2.6 Days
转载本文请联系原作者获取授权，同时请注明本文来自MDPI开放科学科学网博客。
链接地址：https://wap.sciencenet.cn/blog-3516770-1501007.html?mobile=1
收藏
