5种干燥工艺对黑果枸杞果渣微观结构及活性成分品质的影响研究

本研究为将黑果枸杞果渣开发为膳食纤维功能配料提供了理论依据。

作者｜安 耘 运营｜魏雨欣 图片｜网 络 来源｜FFL未来食品实验室

FFL总结与推荐

一、技术推荐

黑果枸杞是我国西北高海拔地区特有的药食同源植物，果汁加工会产生大量果渣副产物，大多被废弃或低值用作动物饲料，既造成资源浪费又带来环境压力。黑果枸杞果渣富含不溶性膳食纤维、结合态多酚、花青素等活性物质，是极具开发潜力的天然功能原料。但鲜果渣水分含量高、理化性质不稳定，无法直接用于食品加工。

干燥处理能够抑制微生物生长、降低储运成本、稳定活性成分，方便果渣磨粉作为食品配料或者提取天然活性物质。现有农产品干燥方式包括热风干燥、真空干燥、微波干燥、真空冷冻干燥、真空微波干燥，不同工艺各有优缺点：热风干燥设备简单，适合大规模生产；真空干燥可抑制氧化与酶促褐变；微波干燥依靠内部加热，干燥速度快；真空冷冻干燥对物质结构和营养保留效果极佳，但能耗大、加工时间长、设备投入高；真空微波干燥结合微波加热与真空环境，脱水快、对热敏性物质保护较好，能耗低于冷冻干燥，但设备复杂。

鉴于此，西北农林科技大学食品科学与工程学院雷宏杰团队采用5种干燥技术处理黑果枸杞果渣，系统评估微观结构、生物活性物质、抗氧化能力、复水特性、色泽等指标，筛选兼顾品质与能耗的最优干燥工艺，为黑果枸杞果渣资源化高值利用提供科学依据。

二、核心痛点

现有干燥工艺相关研究往往单一侧重能耗控制或营养组分保留，较少将微观结构变化、生物活性成分、功能理化特性、能耗与加工成本同步纳入多维度综合评价，因而难以筛选真正适配工业化生产的工艺方案。

三、本技术核心优势

首先，研究团队采用扫描电镜（SEM）对经五种干燥技术（热风干燥HAD、真空干燥VD、微波干燥MD、真空微波干燥VMD和真空冷冻干燥VFD）处理后的果渣粉末进行微观形貌观察，重点分析其表面结构、孔隙特征及细胞完整性变化。

VFD（真空冷冻干燥）形成最规则的海绵状多孔结构，颗粒细小，因此持水性、持油性和溶胀性均为最佳。HAD和MD分别因长时间受热和局部过热导致结构塌陷、细胞壁破裂，颗粒致密或呈不规则空腔，水合特性显著降低。

▲图1 不同干燥方式黑果枸杞果渣的扫描电镜图像

随后，通过测定基础营养成分，研究发现热敏性营养成分保留差异巨大。VFD组花青素保留最多，VMD次之；HAD处理的花青素几乎完全降解。MD处理的果渣总酚和总黄酮含量最高（甚至高于新鲜样），原因是微波快速钝化氧化酶并破坏细胞壁，提高酚类提取率；但HAD和VD处理因热氧作用导致酚类损失严重。VMD和VFD处理的还原糖含量最接近新鲜样。MD损失最多（约40%），因局部过热引发焦糖化等非酶降解。

▲图2 不同干燥技术下黑果枸杞果渣的物理化学指标

HAD、VD组经长时间热加工后，大部分酚类物质发生热氧化降解，但没食子酸、对香豆酸反而升高，这与结合态酚释放及热稳定性差异有关。MD、VMD组因经过微波处理，绿原酸、阿魏酸、杨梅素含量提升；微波破坏细胞基质，从而提高酚提取率，同时钝化PPO多酚氧化酶，减少酚酶促降解。

▲图3 不同干燥前后黑果枸杞果渣12种酚类化合物的变化谱

抗氧化活性趋势与总酚、总黄酮含量一致，酚类是主要抗氧化物质。MD处理的果渣ABTS自由基清除率提升18.28%；VMD处理的果渣超氧化物歧化酶（SOD）活性提升10.17%；HAD处理则使果渣抗氧化能力下降70%以上。MD微波处理对果渣PPO、POD钝化效果最好，PPO抑制率83.5%，POD抑制率98.4%；VFD、VMD真空冷冻/真空微波两组酶残留活性更高。微波热效应与非热效应共同破坏酶蛋白三维结构实现灭酶。

▲图4 不同干燥前后黑果枸杞果渣的抗氧化活性及酶活性

FTIR光谱显示，五种干燥样品特征峰位置基本一致，说明分子骨架没有被破坏，包括3400-3250 cm⁻¹羟基、2915 cm⁻¹纤维素-CH2-、1640 cm⁻¹多酚/结合水以及1040-1060 cm⁻¹多糖吡喃环特征峰。MD/VMD处理的样品羟基吸收峰强度减弱，这是因为微波快速失水导致游离羟基减少。

VFD组持水力、持油力、膨胀力全部最高，其细小颗粒与多孔结构暴露大量结合位点。HAD、MD组的结构致密或坍塌，水化功能较差。

▲图5 不同干燥技术的FTIR光谱及水合特性

多元统计分析（聚类、OPLS-DA、PCA综合评分）一致显示：VFD和VMD组与新鲜果渣品质最接近，品质保留最好；HAD、VD、MD组品质劣变严重，其中MD品质最差，尽管其干燥效率最高。

VMD（真空微波干燥）被评为最优方案——干燥时间短（0.92 h）、能耗低（1.51 kJ/kg）、花青素和酚类保留良好、色泽接近鲜样，最适宜工业化高值化利用。将微波快速加热与真空低压环境相结合，既发挥微波脱水快的优势，又依靠真空降低体系氧含量及物料沸点，从而规避局部高温氧化损伤。

▲图6 外观照片、相关性及多元统计分析

四、总结

黑果枸杞果渣是极具开发潜力的食品加工副产物，干燥是实现果渣资源化利用的关键工序。传统干燥工艺存在活性成分流失、品质与加工效率难以平衡的现实痛点。五种干燥方式性能差异显著，而真空微波干燥融合微波快速脱水与真空低温低氧的双重优势，在保留花青素、多酚、抗氧化能力、色泽品质的同时，大幅缩短干燥时间并降低能耗，综合性能仅次于真空冷冻干燥，兼顾产品质量与工业生产可行性，是黑果枸杞果渣高值化加工的优选干燥技术。

本研究为将黑果枸杞果渣开发为膳食纤维功能配料提供了理论依据，后续可进一步开展真空微波干燥工艺的工业化放大研究，推动果渣资源循环利用。

参考文献：

LI H L, TIAN K Y, SHANGGUAN R Y, et al. Comparative effects of different drying technologies on the microstructure, bioactive compounds, and functional properties of Lycium ruthenicum pomace[J]. Industrial Crops and Products, 2026, 249:123755.