来自Momordica balsamina叶和Vigna subterranea种子的食品配方的物理化学特性及其在去甲肾上腺素诱导的胰岛素抵抗大鼠中的抗糖尿病潜力

《Food Chemistry Advances》：Physicochemical characterization and antidiabetic potential of the food formulation from Momordica balsamina leaf and Vigna subterranea seed in dexamethasone-induced insulin resistance rats

　　超声波辅助红外干燥技术显著提升胡萝卜片干燥效率及质构，通过建立“声-湿-热”耦合模型揭示超声加速传热传质机制，20kHz和28kHz处理分别缩短干燥时间16.67%和25%，微观结构分析显示超声有效缓解表皮硬化并保持细胞形态。

　　

Bengang Wu|Chenyu Song|Yiting Guo|Kun Gao|Ningning Ouyang|Shenao Nan|Junjun Dai|Yan Shen|Haile Ma

江苏大学食品与生物工程学院，中国江苏省镇江市学府路301号，邮编212013

摘要

本研究探讨了接触式超声辅助红外（CUS-IR）干燥对胡萝卜片质地特性的影响。通过数值模拟建立了一个胡萝卜片的“声-湿-热”耦合模型。该模型初步揭示了CUS-IR技术保持干燥胡萝卜质地的机制，强调了其在改变水分迁移路径、加速热量和质量传递以及均匀化内部水分和温度分布方面的作用。与纯红外（IR）干燥相比，20 kHz和28 kHz的CUS-IR分别提高了16.67%和25%的干燥效率并缩短了干燥时间。宏观质地分析表明，CUS-IR减少了体积收缩，降低了表面硬度，并提高了内部硬度。微观图像和定量细胞参数显示，CUS-IR干燥的胡萝卜片表面组织避免了硬化现象，而内部结构得到了更好的保留，保持了良好的细胞面积、周长和形状因子。模拟结果表明，超声减轻了IR干燥过程中观察到的温度和水分梯度，使得温度和水分分布更加均匀，从而最小化了热梯度和不均匀水分扩散对胡萝卜组织质地的不利影响。

术语表

命名法

AUS
空气传播的超声辅助
CUS
接触式超声辅助
CUS-IR
接触式超声辅助红外干燥
DR
干燥速率
FEM
有限元建模
IR
红外
LF NMR
低场核磁共振
MC
水分含量
MR
水分比例
MRI
磁共振成像
VSR
体积收缩率

样品制备

本实验中使用的新鲜胡萝卜（Daucus carota L.，品种：Hongsen）购自中国镇江的当地市场。选择大小均匀、成熟度一致的样品，并将其储存在4℃的冰箱中以备后续使用。清洗和去皮后，将样品的中间部分（约35 ± 3 mm，包括皮层和木质部）切成5 mm厚的片用于实验。为确保实验结果的准确性，对样品进行了...

干燥特性和内部温度分布

图1 A显示了在不同干燥条件下胡萝卜片的水分比例（MR）变化情况，表明使用接触式超声辅助红外（CUS-IR）干燥在不同IR功率水平下显著提高了干燥效率。与单独使用IR相比，20 kHz和28 kHz的超声在1200 W IR功率下分别将干燥时间缩短了16.67%和25%，证明了超声在加速水分去除方面的有效性。

结论

本研究证明，与纯IR干燥相比，CUS-IR干燥显著提高了胡萝卜片的干燥效率和质地质量。我们开发了一个多场耦合的“声-湿-热”模型，从声压变化的角度系统地阐明了超声促进质量传递和热量传递以及改善干燥产品微观结构的机制。

CRediT作者贡献声明

Yiting Guo：资金获取、撰写-审稿与编辑、方法论、监督。Bengang Wu：概念构思、监督、资金获取、方法论。Chenyu Song：数据分析、撰写-初稿、实验研究、方法论。Yan Shen：实验研究。Haile Ma：项目管理、监督。Shenao Nan：数据管理、实验研究。Junjun Dai：实验研究。Kun Gao：数据分析、撰写-初稿、实验研究、方法论。Ningning Ouyang：软件应用。

利益冲突声明

我们确认本手稿不存在利益冲突。

致谢

本工作得到了国家自然科学基金（编号：32202091）和中国博士后科学基金（编号：2022TQ0128、2022M721388、2021M700908）的资助。