食品工业科技

指标	鲜样	60 ℃	80 ℃	100 ℃
L^*	39.33±0.74^a	27.51±0.41^d	30.99±0.84^b	29.54±0.16^c
a^*	3.48±0.68^b	8.39±0.71^a	8.15±1.92^a	8.88±1.77^a
b^*	0.72±0.58^b	4.35±3.74^a	3.34±1.04^a	3.73±1.80^a
$ \Delta $E	43.54±0.51^a	40.25±3.55^a	42.49±1.39^a	42.16±1.04^a
TSS（%）	21.82±1.49^c	44.75±3.20^b	58.81±3.69^a	44.07±2.14^b
TA（%）	1.56±0.29^c	3.59±0.19^a	3.12±0.09^b	3.34±0.06^ab

指标	鲜样	60 ℃	80 ℃	100 ℃
L^*	39.33±0.74^a	27.51±0.41^d	30.99±0.84^b	29.54±0.16^c
a^*	3.48±0.68^b	8.39±0.71^a	8.15±1.92^a	8.88±1.77^a
b^*	0.72±0.58^b	4.35±3.74^a	3.34±1.04^a	3.73±1.80^a
$ \Delta $E	43.54±0.51^a	40.25±3.55^a	42.49±1.39^a	42.16±1.04^a
TSS（%）	21.82±1.49^c	44.75±3.20^b	58.81±3.69^a	44.07±2.14^b
TA（%）	1.56±0.29^c	3.59±0.19^a	3.12±0.09^b	3.34±0.06^ab

远红外联合热泵干燥葡萄过程中干燥特性及葡萄干品质的变化

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马婵 ¹^,² , 杜紫薇 ³ , 牛犇 ² , 刘瑞玲 ² , 陈慧芝 ² , 黄俊 ¹ , 龚金炎 ¹ , 韩延超 ²^,^* , 郜海燕 ²^,^*

食品工业科技 | 研究与探讨 2026,47(2): 126-134

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食品工业科技 |研究与探讨 2026 , 47 (2) : 126 -134

远红外联合热泵干燥葡萄过程中干燥特性及葡萄干品质的变化

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马婵¹^,², 杜紫薇³, 牛犇², 刘瑞玲², 陈慧芝², 黄俊¹, 龚金炎¹, 韩延超²^,^*, 郜海燕²^,^*

作者信息

¹浙江科技大学生物与化学工程学院，浙江杭州 310023

²浙江省生鲜食品智慧物流与加工重点实验室，农业农村部果品采后处理重点实验室，浙江省农业科学院食品科学研究所，浙江杭州 310021

³金华职业技术大学，浙江金华 321017

通讯作者:

韩延超（1986−），男，博士，研究员，研究方向：食品物流保鲜与品质调控，E-mail：hanhanzhixing@126.com。

郜海燕（1958−），女，博士，研究员，研究方向：食品物流保鲜与品质调控，E-mail：spsghy@163.com。

作者简介:

马婵（2000−），女，硕士研究生，研究方向：供应链保鲜，E-mail：machan1214@163.com

杜紫薇（1982−），女，博士，教授，研究方向：食品物流保鲜与品质调控，E-mail：1260822995@qq.com

Changes of Drying Characteristics and Raisin Quality in the Process of Drying Grape by Far-infrared Combined Heat Pumps

Chan MA¹^,², Ziwei DU³, Ben NIU², Ruiling LIU², Huizhi CHEN², Jun HUANG¹, Jinyan GONG¹, Yanchao HAN²^,^*, Haiyan GAO²^,^*

Affiliations

¹College of Biological and Chemical Engineering, Zhejiang University of Science and Technology, Hangzhou 310023, China

²Zhejiang Key Laboratory of Intelligent Food Logistic and Processing, Key Laboratory of Post-harvest Handling of Fruits, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Food Science Institute, Zhejiang Academy of Agricultural Sciences, Hangzhou 310021, China

³Jinhua University of Vocational Technology, Jinhua 321017, China

出版时间: 2026-01-15 doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2025020206

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摘要

收起

为探究葡萄在远红外联合热泵干燥过程中的水分迁移及品质变化，采用低场核磁共振及成像技术对其干燥特性和质子密度成像进行分析，并研究在热泵60、80和100 ℃温度下葡萄干的微观结构和营养品质。结果表明：热泵温度为60、80和100 ℃时到达干燥终点的时间分别为600、540和420 min，不同热泵温度下，葡萄干低场核磁T₂图谱整体向左移动且信号幅值逐渐降低。低场核磁结果表明，葡萄干外部的自由水最先被脱除，内部的水分向外迁移，温度越高迁移的速率越快。微观结构观察显示，随着热泵温度升高，葡萄干细胞结构破坏加剧。热泵温度为80 ℃时，葡萄干的L^*值相较60 ℃和100 ℃分别提高11.23%和4.68%，可溶性固形物（Total Soluble Solids，TSS）含量分别提高31.42%和33.45%；可滴定酸（Titratable Acidity，TA）含量分别降低13.09%和6.59%，表明80 ℃处理更有利于保持葡萄干的色泽、可溶性固形物含量，并减少有机酸降解。此外80 ℃干燥后葡萄干的维生素C（V_C）、总酚、总黄酮和花色苷含量分别比干燥前下降78.28%、66.01%、40.59%和77.14%，与60 ℃和100 ℃相比，80 ℃干燥时的营养成分损失最小。综上所述，远红外联合热泵干燥的温度为80 ℃是加工葡萄制品的最佳温度，是提升葡萄制品质量的关键工艺参数。

关键词

葡萄干 / 远红外联合热泵干燥（HPD-FIRD） / 水分迁移 / 微观结构 / 营养品质

Abstract

收起

This study investigated moisture migration and quality changes in grape during the far-infrared combined heat pump drying process, utilizing low-field nuclear magnetic resonance and imaging techniques to analyze drying characteristics and proton density imaging. The research further examined the microstructure and nutritional quality of raisins subjected to heat pump temperatures of 60, 80, and 100 ℃. The results revealed that the drying endpoint was reached in 600, 540, and 420 min at temperatures of 60, 80, and 100 ℃, respectively. Under varying heat pump temperatures, the low-field NMR T₂ spectra of raisins exhibited a consistent leftward shift, accompanied by a gradual decrease in signal amplitude. The NMR results suggested that the free water on the surface of the raisins was removed first, while internal moisture migrated outward, with an increased migration rate at higher temperatures. Microstructural observations demonstrated that increased heat pump temperatures correlated with increased structural damage to grape cells. At a heat pump temperature of 80 ℃, the L^* value of raisins increased by 11.23% and 4.68% compared to 60 ℃ and 100 ℃, respectively. The total soluble solids (TSS) content rose by 31.42% and 33.45%, and the titratable acid (TA) content decreased by 13.09% and 6.59%. These findings suggested that treatment at 80 ℃ was more effective in preserving the color, total soluble solids content, and in mitigating the degradation of organic acids in raisins. Furthermore, at this temperature, the contents of Vitamin C (V_C), total phenols, total flavonoids, and anthocyanins decreased by 78.28%, 66.01%, 40.59%, and 77.14%, respectively, compared to their levels before drying. The nutritional loss of raisins was minimal at 80 ℃ when compared to 60 ℃ and 100 ℃. In conclusion, 80 ℃ is identified as the optimal temperature for far-infrared combined heat pump drying, serving as a key process parameter for enhancing the quality of grape products.

Key words

raisins / far infrared combined with heat pump drying (FIR-HPD) / water migration / microstructure / nutritional quality

引用本文

马婵, 杜紫薇, 牛犇, 刘瑞玲, 陈慧芝, 黄俊, 龚金炎, 韩延超, 郜海燕. 远红外联合热泵干燥葡萄过程中干燥特性及葡萄干品质的变化. 食品工业科技, 2026 , 47 (2) : 126 -134 . DOI: 10.13386/j.issn1002-0306.2025020206

Chan MA, Ziwei DU, Ben NIU, Ruiling LIU, Huizhi CHEN, Jun HUANG, Jinyan GONG, Yanchao HAN, Haiyan GAO. Changes of Drying Characteristics and Raisin Quality in the Process of Drying Grape by Far-infrared Combined Heat Pumps[J]. Science and Technology of Food Industry, 2026 , 47 (2) : 126 -134 . DOI: 10.13386/j.issn1002-0306.2025020206

正文

收起

葡萄是一种非呼吸跃变型果实，因其具有较高的水分和糖含量，所以在自然状态下极易发生腐败现象。因此除鲜食外，葡萄被加工成各种高附加值产品，如葡萄酒、葡萄干和葡萄果酱等^[1]。葡萄干凭借其能够完整保留葡萄营养品质以及便于储存和运输的显著优势，获得了广泛的关注。葡萄干中含有许多有益的成分，如矿物质、维生素和膳食纤维等，这些活性成分具有抗炎、抗氧化和防癌变等功能^[2−4]。

传统上，葡萄的干燥方式多采用自然露天晒干、阴干、日光干燥等。这些方法虽然成本低廉，但耗时较长且容易受到天气等因素影响^[5]。目前，热泵干燥（Heat Pump Drying，HPD）在葡萄干燥方面具有良好的应用前景。凭借其低成本、高效节能的特性而受到青睐，但干燥后期效率下降，导致物料结合水难以有效脱除^[6]。远红外干燥（Far-InfraRed，FIR）因穿透能力强，热效率高以及均匀的干燥效果而备受关注，但是在干燥前期物料散发的水蒸气难以有效去除，制约了干燥效率^[7]。远红外联合热泵干燥能够克服单一干燥的局限性，通过优势互补，实现更高效的干燥效果。目前，该技术已在胡萝卜、山药片和金银花等食品中应用，在葡萄加工方面还未见研究^[8−10]。

目前，对于热泵远红外联合干燥的研究可分为热泵红外干燥效率的研究和热泵红外干燥对果蔬品质的影响研究。Song等^[11]研究了山药在FIR-HPD不同功率下的干燥效果，并和单一热泵干燥进行比较。结果表明，联合干燥后的山药片色泽优于单一热泵产品；而且，单一热泵与1500 W远红外辐射功率结合干燥的山药切片，复水能力更强，硬度更低。彭健等^[12]研究表明，分段式远红外-热泵干燥可显著降低龙眼的硬度，同时提升其弹性和咀嚼性。此外，60 ℃条件下的远红外-热泵干燥能有效抑制龙眼褐变，而100 ℃远红外干燥则会导致其可溶性糖含量下降。由此可见，热泵远红外联合干燥技术在保障果蔬品质方面展现出良好的应用前景。

低场核磁共振（Low-Field Nuclear Magnetic Resonance，LF-NMR）因非侵入性、高分辨、高灵敏和高对比等优势，在食品品质检测领域备受青睐。高晓倩等^[13]采用LF-NMR技术，在双孢菇干燥过程中检测到三个峰，分别为结合水、不易流动水和自由水，并且在干燥过程中随温度升高，内部水分迁移速率越快。李萍等^[14]探究高油酸花生YH37在25 ℃下浸种3 h相较于31 ℃浸种3、6 h后，非结合水信号幅度增加率下降，结合水信号幅度增加率显著提高。陈恺等^[15]通过LF-NMR实验研究表明，杏片干燥前期主要以表面汽化为主，杏片中自由水最先被脱除，干燥后期由内部扩散控制，部分自由水转化为不易流动水和结合水。以上研究证实，低场核磁共振技术能够有效应用于食品干燥过程监测、复水特性评估以及水分迁移规律等方面，为食品加工和贮藏提供重要的理论依据和技术支持。

本研究旨在探究热泵-远红外联合干燥技术对葡萄品质的影响，通过设置不同热泵温度，结合LF-NMR分析葡萄干燥过程中的水分状态和微观结构变化，并系统评估不同干燥条件下葡萄干的色泽、可溶性固形物（Total Soluble Solids, TSS）、可滴定酸（Titratable Acidity，TA）、维生素C（V_C）、总酚、总黄酮和花色苷等营养成分的变化规律，为推进葡萄干燥加工产业发展提供科学依据。

1　材料与方法

收起

1.1　材料与仪器

“克伦生”葡萄　浙江省绍兴市上虞区浩逸葡萄基地；PBS缓冲液、无水乙醇、三氯化铁、甲醇、福林酚　分析纯，上海麦克林生化科技有限公司；三氯乙酸、碳酸钠、硝酸铝　分析纯，上海凌峰化学试剂有限公司。

ME103E电子天平　瑞士梅特勒-托利公司；JG-KHR-4.6ⅡC远红外联合空气能热泵机　浙江金光设备公司；877 Titrino plus自动滴定仪　瑞士万通公司；PAL-1 数显式手持糖度仪日本Atago公司；NMI20-060-I变温低场核磁共振成像分析仪　苏州纽迈仪器公司；TM3000扫描电镜　上海日立仪器公司。

1.2　实验方法

1.2.1　样品处理

挑选大小一致、颜色均一、无损伤、无病害的葡萄果实，并用冷藏车快速运回实验室。除去田间热后将新鲜葡萄平均分为三组，每组设置三个重复，每个重复样本质量为5 kg。将样品单层放在干燥室中，通过设定不同的热泵温度对其进行干燥处理。干燥过程中，采用间歇称重法（30 min）监测样品质量变化，当相邻两次称重质量差小于0.1 g时，即结束。通过预实验优化，确定最佳干燥工艺条件为：远红外功率400 W，全程辅助热泵干燥，热泵温度为60、80、100 ℃。

1.2.2　干基含水率测定

干基含水率用以下公式计算^[16]。

$ \mathrm{干}\mathrm{基}\mathrm{含}\mathrm{水}\mathrm{率}(\text{%})=\frac{({\mathrm{m}}_{\mathrm{t}}-{\mathrm{m}}_{0})}{{\mathrm{m}}_{0}}\times 100 $

(1)

式中m_t为物质t时刻质量，g；m₀为干物质重量，g。

1.2.3　干燥速率测定

干燥速率用以下公式计算^[16]。

$ \mathrm{干}\mathrm{燥}\mathrm{速}\mathrm{率}(\text{%})=\frac{{\mathrm{W}}_{1}-{\mathrm{W}}_{2}}{{\mathrm{t}}_{2}-{\mathrm{t}}_{1}}\times 100 $

(2)

式中W₁为物质t₁时刻干基含水率，%；W₂为物质t₂时刻干基含水率，%。

1.2.4　低场核磁共振测定

依据葡萄干样品尺寸选择25 mm的探头，自由感应衰减（Free Induction Decay，FID）脉冲序列进行系统校准^[17]。将不同处理的葡萄干放在管中，利用硬脉冲回波序列（Carr–Purcell–Meiboom–Gill，CPMG）测定T₂。变量为：频率偏置157075.11 Hz；脉宽14 us；前方档位1；等待时间4500 ms；180度脉宽27.04 us；回波时间0.3 ms；回波个数18000；波峰偏移0.01 ms；采样频率200 kHz；射频延时0.08 ms；数字增益1；模拟增益20 dB；数据半径1；累加次数8。

1.2.5　磁共振成像（MRI）

使用IR序列呈像^[18]，将不同处理的葡萄干放在射频线圈的中心。变量为：回波时间20 ms；累加次数24；相位编码步数192；频率编码视野256 mm×256 mm。

1.2.6　微观结构观察

参照Pourbagher等^[19]方法稍作修改。将不同处理的样品切成1 mm×1 mm×1 mm的小块，用戊二醛溶液固定和0.1 mol/L、pH7.2 PBS溶液冲洗，最后在50%、80%和100%乙醇中脱水，将脱水后的样品干燥并喷金处理，使用扫描电镜观察微观结构。

1.2.7　色泽测定

参照Zhang等^[20]方法稍作修改。使用手持色差仪测定葡萄干赤道的色泽，记录L^*、a^*、b^*和

$ \Delta $

E值（L^*值代表样品与标准品的明度差异，a^*值代表红色和绿色的差异，b^*值代表黄色和蓝色的差异，

$ \Delta $

E代表总色差）。

$ \Delta E=\sqrt{{({\Delta L}^{\text{*}})}^{2}+{({\Delta a}^{\text{*}})}^{2}+{({\Delta b}^{\text{*}})}^{2}} $

(3)

式中

$ {\Delta L}^{\text{*}} $

=L−L₀，

$ {\Delta a}^{\text{*}} $

=a−a₀，

$ {\Delta b}^{\text{*}} $

=b−b₀；其中，L、a、b值为实际待测值；L₀、a₀、b₀为标准调色板的标准值。

1.2.8　TSS测定

采用数显式手持糖度仪测定TSS含量。用纱布将水果包裹起来确保去除其中的固体颗粒和残渣，挤压出汁滴到糖度仪呈玻璃反光的一面，直至无汁释放为止，读取糖度仪显示的数值。结果以总可溶性固形物的百分比（%）表示。

1.2.9　TA测定

采用自动滴定仪测定TA含量。用已知浓度的氢氧化钠溶液滴定提取液，根据氢氧化钠的消耗量计算可滴定酸的含量。结果以酒石酸的百分比（%）表示。

1.2.10　抗坏血酸含量测定

利用Yang等^[21]方法。1 g样品中加入5 mL、5% TCA溶液，在12000×g下离心15 min。在0.1 mL上清液中加入1 mL乙醇、1.9 mL TCA、0.5 mL 0.5%磷酸-乙醇、1 mL 0.5%邻菲罗琳-乙醇和5 mL 0.03% FeCl₃-乙醇，将混合物在30 ℃下保存1 h，测定反应体系在534 nm波长处的吸光度值，标准曲线方程为y=0.008x+0.0917，R²=0.9921。

$ \mathrm{抗}\mathrm{坏}\mathrm{血}\mathrm{酸}\mathrm{含}\mathrm{量}(\mathrm{m}\mathrm{g}/100\;\mathrm{g})=\frac{\mathrm{V}\times \mathrm{m}{\text{'}}}{{\mathrm{V}}_{\mathrm{s}}\times \mathrm{m}\times 1000}\times 100 $

(4)

式中V为样品提取液总体积，mL；m'为由标准曲线求得的抗坏血酸的质量，μg；V_S为所用样品提取液体积，mL；m为样品质量，g。

1.2.11　总酚含量测定

参照Akca等^[22]方法稍作修改。将1 mL上清液转移到装有5 mL蒸馏水和1 mL 25% Na₂CO₃的烧瓶中，再加入1 mL Folin-Ciocalteu试剂并用蒸馏水定容至10.0 mL。以没食子酸为标准物，测定760 nm处吸光度，标准曲线方程为y=0.006x+0.2283，R²=0.9919。

$ \mathrm{总}\mathrm{酚}\mathrm{含}\mathrm{量}(\mathrm{m}\mathrm{g}/100\;\mathrm{g})=\frac{\mathrm{C}\times \mathrm{V}}{\mathrm{W}}\times 100 $

(5)

式中C为由标准曲线求得的浓度，mg/mL；V为提取液体积，mL；W为样品质量，g。

1.2.12　总黄酮含量测定

参照Ge等^[23]方法稍作修改。取0.2 g样品置于1 mL 60%乙醇中，4 ℃离心。取200 μL 上清液加0.1 mL 5%碳酸钠和320 μL 10%硝酸铝。测定510 nm处吸光度，标准曲线方程为y=0.0051x−0.0028，R²=0.9992。

$ \mathrm{总}\mathrm{黄}\mathrm{酮}\mathrm{含}\mathrm{量}(\mathrm{m}\mathrm{g}/100\;\mathrm{g})=\frac{\mathrm{C}\times \mathrm{V}}{\mathrm{W}}\times \mathrm{D}\times 100 $

(6)

式中C为由标准曲线求得的浓度，mg/mL；V为提取液体积，mL；W为样品质量，g；D为稀释倍数。

1.2.13　花色苷含量测定

采用pH示差法^[24]。称取0.1 g样品加入0.2 mL pH3.0的60%乙醇溶液，40 ℃水浴2 h，离心取0.1 mL上清液，分别用0.2 mol/L KCl缓冲液（pH1.0）和1 mol/L NaAc缓冲液（pH4.5）定容至10 mL容量瓶中，分别在510 nm和700 nm下测定吸光度，结果以每克葡萄所含Cy-3-glu毫克数（mg 100/g）表示。

$ \mathrm{花}\mathrm{色}\mathrm{苷}\mathrm{含}\mathrm{量}(\mathrm{m}\mathrm{g}/\mathrm{m}\mathrm{L})=\frac{\mathrm{A}\times \mathrm{M}\mathrm{W}\times \mathrm{D}\mathrm{F}}{\varepsilon }\times 1 $

(7)

式中A=（A₅₁₀−A₇₀₀）pH1.0−（A₅₁₀−A₇₀₀）pH4.5；MW为矢车菊素-3-葡萄糖苷相对分子量，取449.2；DF为稀释倍数；ε为矢车菊素-3-葡萄糖苷的摩尔消光系数，取26900；1为比色皿光程，cm。

1.3　数据处理

所有实验均进行三次平行，所有数据均以平均值±标准差表示。数据使用SPSS（Statistics 25）进行分析，采用t检验比较不同处理组间的差异，显著性分析采用Duncan多重检验（P<0.05），并使用GraphPad Prism8进行作图。

2　结果与分析

收起

2.1　联合干燥不同热泵温度对葡萄干的干燥特性影响

干基含水率曲线如图1A所示。葡萄干的干基含水率与干燥时间呈负相关，且热泵温度是影响干燥时间的关键因素。热泵温度为60 ℃时，干燥时间最长为600 min；热泵温度为80 ℃和100 ℃时，时间为540 min和420 min。说明在干燥过程中，随着温度的升高，水分子动能逐渐增强，导致运动速率加快，这一过程促进了水分的蒸发，进而缩短达到干燥状态所需的时间。因此，在确保样品品质的基础上，通过合理提高干燥温度可显著优化干燥效率，缩短干燥周期，这一结论和康宏彬等^[25]对陈皮干燥的研究结果一致。干燥速率曲线如图1B所示，不同热泵温度下干燥速率有所差异，但都包含升速、恒速和降速3个阶段。但是在杏鲍菇和花生仁干燥过程中只存在加速和降速两个阶段，可能是因为它们的生理结构特点和干燥过程中的水分迁移特性使得干燥过程难以形成恒速阶段。在加速阶段，物料表面水分蒸发较快；而在降速阶段，物料内部水分迁移成为主要限制因素，导致干燥速率逐渐降低^[26−27]。在葡萄干联合干燥初期，系统产生的循环气流使环境热量通过对流换热的方式传递到样品表面，同时远红外辐射以独特的穿透性作用于葡萄内部^[28]。这种协同作用显著提升了物料整体温度，从而实现了干燥速率的提升。在干燥后期，自由水快速蒸发，样品中主要残留以氢键与蛋白质极性基团紧密结合的结合水^[29]。由于形成基团的解离能显著高于自由水的解离能，所以导致水分迁移阻力增大，最终表现为干燥曲线进入降速阶段，到达干燥终点时速率约以3%/min保持恒变。

2.2　联合干燥不同热泵温度反演谱（T₂）随干燥时间变化的影响

水分在维持葡萄采后新鲜度和品质方面起着至关重要的作用。横向弛豫时间（T₂）是核磁共振中表征核磁化强度横向分量恢复过程的时间常数。它表示样品内的原子核保持自旋相位的时间，T₂越长，样品的信息就能被更好地保留。即T₂越大，与大分子结合力就越小，质子自由度就越大，水的流动性就越大，干燥时就越容易被去除；反之，干燥时就越难被去除^[30]。联合干燥不同热泵温度下葡萄干的T₂反演谱如图2所示，按照波峰所在区域划定葡萄干中水分的三种状态，从左到右依次为T₂₁（0.1~10 ms）、T₂₂（10~100 ms）和T₂₃（>100 ms），它们分别为结合水、不易流动水和自由水。在大蒜等食物的干燥过程中都存在相同的三个波峰^[31]。随着干燥时间的延长，不同热泵温度下的T₂图谱整体都向左移动且信号幅值都逐渐降低，即在干燥过程中，葡萄干中的自由水逐渐被脱除，导致水分含量持续下降。研究表明，蓝莓在经过机械损伤后T₂弛豫呈现差异^[17]。发现在相同的损伤等级下，随着贮藏时间的延长，液泡水主峰整体呈现小幅下降和右移的趋势，这一变化可能与蓝莓细胞受损后无法有效保持水分，最终导致水分向果实的其他部分或外部环境转移。不同热泵温度条件下对葡萄干的反演谱图进行对比分析，发现在100 ℃时，T₂₃信号幅值在干燥初期快速下降，且下降速率高于80 ℃和60 ℃。表明内部流动性较强的自由水最先被脱除。这一现象与杏鲍菇热风-微波干燥后的T₂反演谱图变化一致^[26]。

2.3　联合干燥不同热泵温度对水分状态变化的影响

联合干燥不同热泵温度下对葡萄干水分状态变化的影响如图3所示。峰面积反映水分含量，干燥初期自由水的峰面积高达2000，分别是不易流动水和结合水峰面积的17倍和40倍。这说明在干燥初期葡萄干中自由水的占比最大。随着干燥过程，自由水峰面积呈现先快后慢的下降趋势。同一时刻下60 ℃自由水的峰面积高于80 ℃和100 ℃。可能是因为自由水的自由度和流动性高，在干燥过程中极易去除，且温度越高，脱除速率越快。不易流动水的峰面积整体呈现下降趋势，部分波动。80 ℃下不易流动水的峰面积高于60 ℃和100 ℃。可能是因为三种水分状态处于一种动态平衡，随着自由水的去除，一部分不易流动水向外移动转化为自由水，并随之蒸发^[32]；其余的不易流动水与大分子相互作用为结合水。结合水的峰面积在整个干燥过程中呈现一种非线性的波动趋势，与自由水和不易流动水峰面积的变化存在显著差异。由此可知，提高干燥温度对结合水去除影响不大，可能是因其与蛋白质等大分子形成稳定氢键结合，难以去除^[33]。这一现象与刘宗博^[34]在双孢菇远红外干燥研究中的发现相一致。

2.4　联合干燥不同热泵温度葡萄干的核磁成像

低场核磁成像技术可以捕获样品内氢质子密度分布并生成图像。图像的灰度值反映氢质子的密度分布情况，通过将灰度图转变为彩色图，可以直观反映样品各水分含量的变化及分布状态。联合干燥不同热泵温度下葡萄干的核磁成像如图4所示。随着干燥时间的延长，葡萄干成像的形状由椭圆形逐渐变为不规则的矩形，直至模糊消失；葡萄干内部的深红色逐渐变浅，面积也随之缩小，边缘的黄色在变浅后消失，面积逐渐扩大，最终消失，直至到达干燥末期，水分含量过低无法检测信号从而不能呈像，说明葡萄干整体水分升华较多，中心位置是水分含量较高的位置。在胡萝卜干燥的过程中也有类似的发现：随着干燥时间的延长，伪彩图亮度逐渐降低、尺寸持续减小，表明在干燥过程中水的弛豫信号逐渐消失^[35]。最外侧的自由水最先被脱除，内部的不易流动水向外部移动，说明水分干燥的过程中不仅涉及水分存在形式的变化，还有水分迁移的过程。100 ℃条件下，核磁成像的图像变化最显著，干燥时间为300 min时，图像已经完全模糊，葡萄干的水分含量已被脱除。以上研究结果说明，随着热泵温度升高，可以显著加快水分子的迁移速度，加剧水分状态变化，从而有效促进水分快速蒸发。

2.5　联合干燥不同热泵温度葡萄干的微观结构

用扫描电镜分别在低倍和高倍下观察葡萄干的表面微观结构，如图5所示。当热泵温度为60 ℃和80 ℃时，细胞结构经历了轻微的收缩，并伴有细微的褶皱现象；当热泵温度为100 ℃时，细胞结构严重收缩，组织表面呈现出深色的孔洞，形成诸如“小山丘”等形状。放大倍数后，干燥后的葡萄干细胞整体呈现出不规则的形状，细胞结构变模糊。特别是在热泵温度为100 ℃的条件下，细胞表面的形状遭到严重的破坏，细胞结构发生剧烈变形，呈现出巨大的孔隙结构。高晓倩等^[13]在远红外联合热泵干燥中观察双孢菇的微观结构随着热泵温度的升高，双孢菇的微观结构经历了严重的损伤变化，具体为细胞严重受损，且组织出现大面积的断层现象。因此，通过微观结构分析可得，随着热泵温度的不断上升，葡萄干细胞结构的破坏程度显著加剧，导致水分受到的束缚力降低，进而加快水分子的迁移速度。

2.6　联合干燥不同热泵温度对葡萄干感官品质的影响

联合干燥不同热泵温度下葡萄干的表观变化如图6所示。随着干燥时间的延长，葡萄表面发生失水皱缩，颜色由鲜红透亮变为棕色或深褐色，果粒由饱满圆润变为不规则的扁形。随着热泵温度的升高，葡萄失水效果明显加剧。由表1可知，干燥后葡萄的色泽、TSS和TA都发生了不同程度的变化。与干燥前相比，温度显著影响葡萄的L^*值、a^*值、b^*值、TSS和TA含量（P<0.05），但对

$ \Delta $

E影响不显著。结果显示，100 ℃和60 ℃干燥处理的样品L^*较80 ℃分别降低4.68%和11.23%，表明过高或过低的干燥温度均会显著降低葡萄亮度，而80 ℃处理能保持较高亮度，这可能是因为该温度下适宜的干燥条件有效抑制了酶促褐变。同时，干燥后样品的a^*值显著增加，60、80和100 ℃处理的a^*值较鲜样分别上升58.52%、57.30%和60.81%。综合色泽指标表明80 ℃干燥能最大限度保留样品色泽。这与Song等^[11]在山药片中发现联合干燥的色泽优于单一HPD产品的结果相一致。80 ℃干燥样品的TSS含量较100 ℃和60 ℃分别高33.45%和31.42%；而TA含量则分别降低6.59%和13.09%。说明80 ℃远红外联合热泵干燥能更好地维持葡萄的可溶性固形物含量并减少有机酸降解，这主要归因于该温度下适中的干燥速率既有利于保留营养成分，又能减少热敏性物质的损失^[12]。

2.7　联合干燥不同热泵温度对葡萄干营养品质的影响

联合干燥不同热泵温度下葡萄干的营养品质变化如图7所示。与鲜样相比，葡萄干的V_C、总酚、总黄酮和花色苷含量变化显著（P<0.05）。80 ℃时，V_C含量较60 ℃和100 ℃，分别高40.54%和32.65%（P<0.05）。60 ℃时，总酚和总黄酮含量较100 ℃和80 ℃，分别低18.21%和12.67%、18.61%和14.76%（P<0.05）。可能是因为高温会抑制酶的活性，加剧糖苷键和酯键断裂，使酚类被释放，总酚含量升高^[36−37]。80 ℃时，花色苷含量较60 ℃和100 ℃高27.72%和23.61%（P<0.05）。可能是因为该温度下花色苷热稳定性相对较高、降解速率未显著增加，同时抑制了不利于花色苷保留的酶促反应和氧化反应，且适中的干燥速率既保证了效率又减少了花色苷损失^[38]。采用远红外联合热泵干燥技术也可有效提高金银花中花色苷的含量^[10]。综上所述，热泵温度为80 ℃时，葡萄干的营养品质损耗最小。

3　结论

收起

本研究通过利用LF-NMR技术、MRI图像分析、微观结构观察及营养成分分析发现联合干燥不同热泵温度显著影响葡萄干水分状态和营养品质。LF-NMR揭示了葡萄干存在三种水分状态：结合水、不易流动水和自由水。MRI图像显示干燥过程中图像清晰度逐渐降低且变暗，外部的自由水最先被脱除，内部的水分向外迁移。热泵温度为100 ℃时，干燥时间最短，干燥速率最快。热泵温度为80 ℃时，葡萄干色泽、TSS、TA、V_C、总酚、总黄酮和花色苷等营养成分保持最佳。因此，低场核磁共振技术能够有效监测葡萄干制过程中的关键指标，对食品质量控制和检测具有重要的意义。此外，研究还论证了远红外联合热泵干燥在葡萄干加工领域的优越性，为实际生产中的广泛应用提供数据支持。

参考文献

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参考文献引证文献

排序方式：

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2026年第47卷第2期

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doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2025020206

接收时间：2025-02-26
首发时间：2026-10-24
出版时间：2026-01-15

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出版历史

收稿日期：2025-02-26

基金

作者信息

¹浙江科技大学生物与化学工程学院，浙江杭州 310023

²浙江省生鲜食品智慧物流与加工重点实验室，农业农村部果品采后处理重点实验室，浙江省农业科学院食品科学研究所，浙江杭州 310021

³金华职业技术大学，浙江金华 321017

通讯作者:

韩延超（1986−），男，博士，研究员，研究方向：食品物流保鲜与品质调控，E-mail：hanhanzhixing@126.com。

郜海燕（1958−），女，博士，研究员，研究方向：食品物流保鲜与品质调控，E-mail：spsghy@163.com。

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2种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

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