芒果是深受消费者喜爱的热带水果，除鲜食外，芒果加工产品的种类日益丰富竞技宝JJb。真空冷冻干燥芒果可以较好地保持色泽、风味和营养成分，冻干芒果片能够更好地保持芒果的原有特性（即高保真），携带方便、口感酥脆且保质期较长，广受消费者喜爱。然而，冻干工艺本身属于高能耗的干燥加工方式，为降低耗能，相关研究人员开发了组合脱水干燥新技术。

　　本课题组前期研究表明，相比液态渗透，固态渗透加工脱水效率更高，产生的废液更少，更加节能环保。但固态渗透在冻干预处理中的作用尚不清晰，故广西大学轻工与食品工程学院的张凤娟，滕建文*等以芒果块为原料，设置液态渗透预处理为对照，研究固态渗透预处理过程的资源消耗、废液产生状况及联合冻干加工过程的能源消耗、碳排放情况和产品品质，为可持续食品工业进一步发展提供依据和参考。

　　由图1A可知，相同渗透时间，固态渗透芒果块失水率均高于液态渗透组。这是由于渗透脱水速率受渗透压影响，而渗透压与溶液中溶质浓度成正比。固态渗透初期芒果表面的渗透类似于饱和蔗糖溶液中的液态渗透，故初始渗透压明显高于液态渗透组，因此脱水效率更高。随着渗透的进行，芒果逐渐脱水，芒果表面附着的固态蔗糖逐渐溶解，并随着脱水量增大，蔗糖浓度逐渐下降。此外，固态蔗糖与芒果的质量比越大，溶解和稀释蔗糖需要的水分就越多，即芒果表面的蔗糖浓度下降速率越慢，芒果脱水速率越快。本研究表明相较于传统液态渗透，固态渗透处理的脱水效率明显提高。

　　由图1B可知，渗透2 h后固态渗透组样品的干基固增率逐渐超过液态渗透L50组。这可能是由于固态渗透初期，渗透剂流动性低、黏度过高阻碍溶质渗入组织内部。随着芒果脱水，渗透2 h后固态糖基本溶解完全，局部糖液浓度甚至高于L50、L60样品组；并且此时L50、L60样品组因芒果内部水分流出使得糖液浓度较初始时有所下降。因此不同渗透方式的样品干基固增率的变化速率随时间延长出现转折点，渗透2 h之后固态渗透组的干基固增率增加速率超过液态渗透组。渗透过程中失水率高于干基固增率，这是由于水分子比蔗糖分子运动速率更快。渗透0.5 h时，不同渗透方式的最高干基固增率约10%，而失水率则达到了25%以上，可在品质保真与实现预脱水效果两方面达到了较好平衡，故本研究以渗透0.5 h后的芒果样品为冻干实验对象。如图1所示，渗透0.5 h，固态渗透样品失水率高于液态渗透，而干基固增率低于液态渗透。固态渗透具有高脱水、低固增的特点，这恰好符合真空冷冻干燥通过前处理保持产品原料品质的目的，对于需要更好保持原料自然特性的工艺有一定的借鉴价值。

　　表1中显示，各渗透方式每处理100 g芒果块需要消耗的蔗糖原料质量依次为S30＜S40＜L50＜L60。其中液态渗透消耗的蔗糖量显著高于固态渗透，但渗透相同时间，芒果失水率反而低于固态渗透，即单位失水率下，液态渗透比固态渗透需要更多的蔗糖，竞技宝JJb这对于蔗糖原料的利用效率明显不利。

　　由表1可知，产品加工的能源消耗量依次为固态渗透组合干燥＜液态渗透组合干燥＜未渗透干燥。本研究渗透冻干组合工艺的碳减排量在7.03%～12.21%。另有研究根据生命周期评估法计算得出渗透预处理冻干草莓过程比单一冻干过程可减少25%的CO2排放量。该研究中渗透处理后草莓的水分质量分数（18.8%）远低于本研究中渗透处理后芒果块（69.22%～79.74%），这种差别的存在可能导致本研究中碳减排量少于该研究中的结果。

　　本研究选取总酚和VC两种活性物质，分析二者在渗透0.5 h后、冻干后及冻干阶段的保留率（图2）。在渗透过程中，果蔬中酚类物质损失的因素主要有：酚类物质随果蔬内水分流失到外部渗透剂中；与酚酶及氧气接触被氧化为醌类物质。固态渗透的芒果总酚保留率低于液态渗透（图2A），可能的原因为：1）固态渗透比液态渗透失水率更高，渗透期间芒果失水更多的同时总酚流失更多，渗透0.5 h后果块总酚保留率和失水率呈极显著负相关（P＜0.01）（表2）；2）固态渗透期间果块与氧气接触机率比液态渗透果块更大，酚类物质氧化损失更多。然而该结果与Sette等研究结果并不一致，该研究采用蔗糖添加量78.7%的固态渗透与质量分数61%蔗糖溶液的液态渗透（固液质量比1.00∶2.78，而本研究中固液质量比为1∶1）对覆盆子进行10 d渗透预处理直至渗透达到平衡，渗透10 d后覆盆子总酚保留率受到渗透平衡过程中覆盆子内外酚类物质浓度差的影响。其中的差异可能是由于渗透时间、固液质量比不同。固态渗透果块中的酚类物质在渗透初期被氧化并随水分流失至渗透糖液中，而固态渗透糖液量少，酚类物质的少量溶出即可使渗透液呈现出较高浓度酚类状态，果内外酚类物质浓度差较小易达到渗透平衡。

　　如图2B所示，渗透后芒果块VC 保留率依次为L50＞L60＞S30＞S40。固态渗透S40与液态渗透相比VC含量明显减少，可能是固态渗透S40失水量最大导致的。VC在渗透失水过程中不断流失，且如表2所示，VC保留率与芒果渗透失水率呈极显著负相关性（P＜0.01）。前人研究证明了所用渗透剂的浓度是影响VC保留率的主要因素。冻干后芒果块VC保留率依次为L50＞S30＞S40＞L60。此外，冻干阶段固态渗透芒果块总酚和VC保留率均高于液态渗透芒果块。

　　如图3A所示，鲜芒果冻干后结构均匀，孔隙较大，部分结构脱落；经渗透脱水处理的样品冻干后孔隙变小，收缩紧实竞技宝JJb，结构致密，细胞壁厚度变厚。刘佳新也发现类似的结果，这可能是由于蔗糖作为介质进入芒果组织内，填补细胞间的孔隙，竞技宝JJb减缓了细胞壁松散。并且使用渗透剂浓度越高，结构越致密；这可能是由于渗透剂进入果块组织，冻干后填充了原有孔隙的位置，从而使孔隙变小。如图3B、C所示，固态渗透的样品比液态渗透样品收缩更加明显。固态渗透冻干芒果块的结构均匀、致密，而经液态渗透冻干芒果块的组织不规则，且孔隙大、局部坍塌、结构相对松散。这可能是由于液态渗透时芒果块全程处于被完全浸没状态，而固态渗透则是在30 min时固体果块才出现被完全浸没状态，导致液态渗透果块组织更疏松，组织细胞壁中间层溶解较多。

　　如表3所示竞技宝JJb，渗透后冻干芒果块硬度、脆度均显著高于未渗透样品（P＜0.05），其中冻干果块硬度依次为S40＞S30＞L60＞L50＞O，这与芒果微观结构孔隙尺寸（图3A）相互印证。冻干果块微观结构越致密，结构越紧实，硬度越大。由于蔗糖中的羟基与芒果组织的羟基形成氢键，使组织更坚固从而提高冻干果块硬度。渗透预处理样品的脆度显著高于未处理样品，可能是收缩致密的小孔以及渗入的糖结晶加强孔隙的刚性，导致样品破裂需要更大的力。

　　采用固态渗透处理代替传统液态渗透方式作为真空冷冻干燥的前处理方式，能够进一步实现节能、降耗和减排，应进一步在可持续发展工业领域开展理论分析和应用研究。固态渗透在初期表现高脱水、低固增特点，有利于实现冻干果蔬等产品的高保真加工。固态渗透处理使果块微观结构紧致收缩，且增加了果片硬脆度，这为满足不同消费需求的个性化加工提供了一种参考。渗透过程中果块VC保留率及总酚保留率与失水率呈极显著负相关（P＜0.01），而在冻干阶段固态渗透组合工艺则比液态渗透组合工艺总酚和VC保留率更高，这丰富了果蔬加工过程中营养损失的理论，可进一步优化工艺设计，以期开发出生产过程符合可持续发展要求又高保真的个性化产品。

　　滕建文，教授，广西大学食品科学与工程硕士生导师，主要研究方向为亚热带果蔬及其副产物、茶叶食品、畜禽肉制品等农副产品加工技术与新产品开发；植物多酚及膳食纤维的基础研究及功能活性开发。先后主持国家项目3项、广西科技攻关重大项目子课题3项，省部级重点项目十多项，获得广西科技进步奖3项，获得国家发明专利10项，已发表科研论文超过180篇。长期从事食品加工技术研究、新产品开发以及食品安全和食品行业发展战略研究工作，曾担任广西北部湾标准技术研究中心首席专家、广西中国-东盟黑芝麻产业协会专家以及广西扬翔食品有限公司、南方黑芝麻集团股份有限公司、北海果香园果汁有限公司等多家公司的专家顾问。

　　张凤娟硕士，广西大学轻工与食品工程学院工学硕士，主要研究方向为亚热带果蔬加工。

　　本文《固态渗透预处理对冻干芒果加工过程减排、资源消耗及产品品质的影响》来源于《食品科学》2023年44卷3期112-119页，作者：张凤娟，滕建文，韦保耀，黄丽，夏宁。DOI:10.7506/spkx0318-211。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

　　为构建多元化食物供给体系并兼顾生态环境保护，并形成以生物多样性保护促进食品生产的可持续性，北京食品科学研究院和中国食品杂志社将与北方民族大学、皖西学院、宿州学院、滁州学院于 2023年5月13-14日在中国宁夏银川 共同举办“ 生态保护与食品可持续发展国际研讨会 ”。本届研讨会将围绕新资源食品挖掘、动植物、微生物可替代蛋白、食用菌等食物资源的开发现状、重要创新进展及存在的问题开展研讨，探讨未来食品发展方向，通过展示我国生态保护与食品可持续发展等领域的最新科研成果，搭建科研单位与企业产学研结合的平台，共同促进我国食品产业发展快速踏入新里程。

　　Food Science of Animal Products（ISSN: 2958-4124, e-ISSN : 2958-3780）是一本国际同行评议、开放获取的期刊，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心主办，中国食品杂志社《食品科学》编辑团队运营，属于食品科学与技术学科，旨在报道动物源食品领域最新研究成果，涉及肉、水产、乳、蛋、动物内脏、食用昆虫等原料，研究内容包括食物原料品质、加工特性，营养成分、活性物质与人类健康的关系，产品风味及感官特性，加工或烹饪中有害物质的控制，产品保鲜、贮藏与包装，微生物及发酵，非法药物残留及食品安全检测，真实性鉴别，细胞培育肉，法规标准等。