热处理与粉碎粒度对红枣粉活性物质及抗氧化性的调控机制研究

探究加工工艺对红枣粉活性物质、抗氧化性及有害副产物的协同影响。

技术推荐

红枣是我国特色经济果品，种植面积与产量均居全球第一。制粉是红枣深加工提升附加值的核心路径，产品可用于烘焙、固体饮料、功能膳食补充剂等多种场景。热加工会触发美拉德反应，生成美拉德早期稳定中间体——阿马多里化合物（ACs），该类物质具备抗氧化、降糖、保护心血管、抑菌等多种生物活性，是红枣粉中的关键功能活性组分。

已有研究证实热处理可富集ACs，但存在明显短板：粉碎粒度会改变物料比表面积，同等热处理条件下ACs含量与活性差异极大，粒径与热处理的协同调控机制缺乏系统研究；不同干燥工艺对ACs保留或富集效果的对比研究尚属空白；各类AC单体抗氧化构效关系尚不清晰，缺少定量数据支撑产品开发。

鉴于此，江南大学食品科学与资源利用国家重点实验室张连富团队制备了4种粒径的红枣粉，进行梯度控温热处理，对比4种干燥工艺，定量测定总ACs及各单体含量，同步检测有害副产物，并结合ABTS、DPPH、FRAP三种抗氧化方法解析ACs的构效关系，填补了加工与活性关联研究的空白。

核心痛点

其一，红枣制粉加工中，粉碎粒度、加热温度与时长、干燥方式共同影响ACs积累的规律尚不明确，缺乏可定向富集ACs的成套工艺参数。

其二，热处理易同步生成5-羟甲基糠醛（5-HMF）和丙烯酰胺两类有害热加工副产物，难以在功能性ACs增产与抑制有害副产物之间取得平衡。

其三，不同ACs单体抗氧化活性存在显著差异，枣源ACs构效关系不清晰，无法为高活性枣粉功能应用提供理论支撑。

本技术核心优势

首先，本研究进行原料预处理：南疆灰枣去核后于40℃预烘干，再粉碎并分级为60、120、240、500目四档粒度。测定微观形貌和粒径分布，结果表明粉碎度越高，比表面积越大，细胞结构破碎越充分，底物接触效率也越高。

▲图1：不同目数红枣粉扫描电镜微观形貌

▲图2：不同粉碎程度红枣粉粒径体积分布直方图

接下来，团队进行控温湿热热处理：统一调节枣粉水分活度至20%，60–100℃梯度加热10–180min，通过294 nm、420nm吸光度追踪美拉德反应进程，并用UPLC-QTOF-MS/MS定量14种ACs单体、5-HMF与丙烯酰胺。

图3表明，温度越高、加热时间越长，中间产物和褐色聚合物的吸光度越高；同等条件下粒径越小吸光度越高，细粉的美拉德反应程度更强，但高温长时间处理易导致过度褐变。图4表明所有粒径样品均在90℃下达到ACs积累峰值；同等温度下目数越高，ACs含量越高；100℃高温会使ACs后期分解，含量回落。

▲ 图3

▲图4：温度对不同粒径红枣总ACs含量的影响柱状图

0–90minACs快速上升，90min后增速放缓；90℃全程维持最高ACs水平；100℃后期ACs分解明显，且细粉在各时间点的ACs含量均高于粗粉。Fru-Pro和Fru-Ser为红枣中占比最高的两种ACs（合计约66%）；90℃下所有单体含量均达峰值，100℃下Fru-Pro和Fru-Ser出现降解。

▲ 图5：不同温度下热处理全过程ACs动态变化折线图

▲图6：60min热处理后各类单一AC单体含量柱状图

温度高于80℃时才开始大量生成5-HMF，100℃时产量最高；丙烯酰胺仅在100℃条件下检出，且粒径越细、加热越久，两类有害副产物生成量越多。

▲ 图7：热处理副产物5-HMF、丙烯酰胺含量变化

热处理后分别采用冷冻、真空、热风、喷雾干燥，测定色差ΔE、总ACs及各单体含量。图8表明冷冻干燥颜色最浅；热风、真空、喷雾干燥受热发生二次美拉德反应，色泽加深；240目喷雾干燥褐变程度最高。图9证实除冷冻干燥外，其余三种干燥均可提升ACs含量，240目喷雾干燥枣粉ACs峰值达22.783mg/g。

▲图8：四种干燥工艺红枣粉实物色泽图

▲图9：四种干燥方式对不同粒径红枣总ACs含量柱状图

干燥方式不改变AC单体的相对比例，Fru-Pro始终为主成分；喷雾干燥下Fru-Pro含量最高，且各类单体同步富集。

▲图10：四种干燥工艺下各AC单体组成柱状图

最后，团队采用ABTS、DPPH、FRAP三种经典化学抗氧化模型，分别测定14种ACs单体的活性。结果表明，Fru-Pro和Fru-Arg抗氧化活性最强，其分子中的吡咯环和胍基是核心抗氧化官能团。

▲图11：14种AC单体抗氧化能力

总结

本研究针对红枣粉加工中ACs定向富集工艺缺失、功能提升与安全性难以兼顾、干燥工艺选型无数据支撑、ACs构效关系不明等行业痛点，构建了“分级粉碎-控温湿热热处理-差异化干燥”一体化调控技术，系统探究了粉碎粒度、加热温度与时间、干燥方式对ACs积累、有害副产物生成、色泽及抗氧化活性的耦合影响。

研究明确90℃短时热处理为ACs最优富集条件，240目喷雾干燥枣粉可获得最高ACs含量；Fru-Pro和Fru-Ser是枣中核心ACs单体，Fru-Pro与Fru-Arg抗氧化活性最优。同时证实粉碎程度提升可促进美拉德正向反应，但100℃长时间高温加工会显著增加5-HMF和丙烯酰胺的生成风险，而冷冻干燥无法实现ACs增产。

本研究突破单一工艺调控的局限，首次建立了粒度、热加工与干燥多维度协同调控理论，提供了一套可实际应用的高ACs功能性枣粉生产工艺参数。该研究既完善了果蔬美拉德反应的基础理论，也为红枣精深加工及功能性食品原料开发提供了技术支撑与数据依据。

原文章： LI Shunjie, XU Kexin, YANG Cheng, et al. Heating and grinding degree regulation: Amadori compounds (ACs) accumulation and antioxidant activity in dried jujube powder[J]. Food and Bioproducts Processing, 2026, 158: 348-360.

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