《食品科學(xué)》：蘭州理工大學(xué)任海偉教授等：果膠-鈣離子-糖液協(xié)同作用對(duì)低糖獼猴桃果脯硬化的影響

獼猴桃（Actinidia spp.）作為呼吸高峰躍變型漿果，隸屬獼猴桃科獼猴桃屬，因其獨(dú)特的酸甜風(fēng)味和豐富的營(yíng)養(yǎng)構(gòu)成備受消費(fèi)者青睞。其果實(shí)不僅富含VC、膳食纖維及多種必需氨基酸，更含有黃酮類(lèi)化合物和抗氧化活性物質(zhì)，在鮮食與加工領(lǐng)域均具有重要價(jià)值。隨著現(xiàn)代食品加工技術(shù)的發(fā)展，獼猴桃深加工產(chǎn)品已從傳統(tǒng)果醬、果汁延伸至果脯、果干等休閑食品領(lǐng)域，其中低糖果脯因其符合健康飲食潮流而備受關(guān)注。

果脯加工中的硬化處理是影響產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)特性的關(guān)鍵工序。本研究針對(duì)工業(yè)化生產(chǎn)中原料季節(jié)性與品質(zhì)異質(zhì)性問(wèn)題，采用-40 ℃速凍工藝進(jìn)行原料標(biāo)準(zhǔn)化處理。冷凍處理雖可有效維持原料基礎(chǔ)品質(zhì)，但冰晶形成導(dǎo)致的細(xì)胞結(jié)構(gòu)損傷會(huì)加劇后續(xù)加工過(guò)程中的水分流失和質(zhì)地劣變。對(duì)此，果脯加工中的硬化處理技術(shù)尤為重要：一方面通過(guò)鈣離子介導(dǎo)的果膠交聯(lián)反應(yīng)可增強(qiáng)細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，防止熱燙和糖漬過(guò)程中的組織潰爛；另一方面，硬化處理形成的致密結(jié)構(gòu)可調(diào)控滲透壓梯度，在低糖工藝條件下促進(jìn)糖分均勻滲透，同時(shí)提升產(chǎn)品透明。這一機(jī)制源于植物細(xì)胞壁中原果膠的化學(xué)特性——在成熟或酸性條件下，原果膠經(jīng)酶解生成可溶性果膠導(dǎo)致組織軟化，而Ca2+通過(guò)與果膠酸羧基的特異性結(jié)合形成三維網(wǎng)狀果膠酸鈣結(jié)構(gòu)，可顯著提升組織機(jī)械強(qiáng)度（約增加30%～50%），且不影響終產(chǎn)品的適口。該技術(shù)體系為開(kāi)發(fā)符合現(xiàn)代健康需求的低糖獼猴桃果脯產(chǎn)品提供了關(guān)鍵工藝保障。黃俊生研究表明2% CaCl2溶液硬化處理2.5 h蓮霧果實(shí)對(duì)其硬度有較好的保持作用；孫紐、樊丹敏、梁嬌、王順民等均研究發(fā)現(xiàn)CaCl2在果脯的研制中有較好的硬化作用。

已有研究證實(shí)，蘋(píng)果果膠相較于其他親水膠體展現(xiàn)出更優(yōu)的凝膠形成能力。其硬化機(jī)理主要基于低甲氧基果膠分子鏈上的羧基（—COO-）與Ca2+通過(guò)離子交聯(lián)形成的“蛋盒”模型三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。該模型中，Ca2+作為橋接離子與羧基形成穩(wěn)定離子鍵，顯著增強(qiáng)凝膠體系的機(jī)械強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

在應(yīng)用研究方面，郭曉恬等創(chuàng)新性地采用真空輔助鈣鹽與果膠甲酯酶協(xié)同處理技術(shù)，證實(shí)該工藝能有效維持貯藏過(guò)程中果實(shí)硬度。王撼辰等針對(duì)鈣離子添加量的優(yōu)化研究顯示：當(dāng)添加量為復(fù)配體系總質(zhì)量的0.3%時(shí)，復(fù)配物樣品的彈性、咀嚼性等衡量食品口感的重要指標(biāo)都達(dá)到最佳。苗鐘化等通過(guò)掃描電子顯微鏡（SEM）觀察結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Ca2+濃度達(dá)到9 μmol/mL時(shí)，低酯果膠/海藻酸鈉復(fù)合凝膠形成最致密和有序的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。在質(zhì)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方面，胡文玥等建立四元二次回歸模型（R2＝0.916），確定酰胺化低酯果膠的最佳成膠條件為：果膠添加量1.3%、蔗糖添加量20%、Ca2+含量35 mg/g、pH 3.6。

甜菊糖苷是從菊科草本植物甜葉菊中提取的極甜的非糖類(lèi)物質(zhì)，是經(jīng)國(guó)家衛(wèi)生健康委員會(huì)批準(zhǔn)的繼甘蔗、甜菜糖之外的第三種極具開(kāi)發(fā)價(jià)值和保健功能的天然甜味劑，被國(guó)際上譽(yù)為“世界第三糖源”。近幾年，國(guó)際市場(chǎng)上甜菊糖苷的消費(fèi)量一直保持天然甜味劑第一位且持續(xù)呈現(xiàn)強(qiáng)勁增長(zhǎng)趨勢(shì)，在食品飲料行業(yè)尤為顯著。例如，“可口可樂(lè)”（美國(guó)）、“通用磨坊”（法國(guó)）、“喬巴尼”（美國(guó)）等大型的食品飲料企業(yè)都使用甜菊糖苷作為甜味劑。李偉民等添加甜菊糖研制出一種紅棗生姜低糖飲料；張麗芳等在蓮藕戚風(fēng)蛋糕中添加甜菊糖以代替部分蔗糖，降低總糖的含量；李東華等研究發(fā)現(xiàn)甜菊糖苷與其他甜味劑復(fù)配使用，制作出的風(fēng)味生姜絲口感更佳。值得注意的是，現(xiàn)有研究多集中于傳統(tǒng)甜味劑體系，而對(duì)新型天然代糖的復(fù)配應(yīng)用關(guān)注不足。甜菊糖成本低，在飲料食品中以及家庭食品中可代替40%～60%的蔗糖。甜菊糖通常指甜菊糖苷，其相對(duì)分子質(zhì)量約為804.87，遠(yuǎn)高于蔗糖（相對(duì)分子質(zhì)量342.3），在相同質(zhì)量濃度下，甜菊糖的分子數(shù)量更少，因此產(chǎn)生的滲透壓顯著低于蔗糖。吳娜娜等添加甜菊糖3%以?xún)?yōu)化山楂核超微粉固體茶飲配方，蘭州理工大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院的蔡雨真、任海偉*和中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所的金鑫等對(duì)于甜菊糖的使用并非直接添加，而是滲透?；谄漭^低的滲透壓和較大的分子質(zhì)量，選擇10%甜菊糖進(jìn)行滲透。甜菊糖苷是一種零熱值高甜度天然甜味劑，甜菊糖在果脯中最大添加量為3.3 g/kg，其與果膠-Ca2+體系的協(xié)同作用機(jī)制及其在果脯滲透硬化中的應(yīng)用潛力尚待系統(tǒng)探究，這為開(kāi)發(fā)低糖高纖維功能食品提供了新的研究方向。

1 固形物增加率變化

表1為不同處理下獼猴桃片固形物含量以及固形物增加率。不同處理方式對(duì)獼猴桃切片固形物含量及其增量均有顯著影響（P＜0.05）。新鮮獼猴桃的固形物含量測(cè)定值低于經(jīng)過(guò)冷凍-解凍過(guò)程后的樣品，這主要源于水分形態(tài)和分布的根本性改變，而非固形物質(zhì)量的絕對(duì)增加，凍融處理通過(guò)破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)、改變水分存在形式，從而提高了可析出水分的比例，造成了固形物含量升高的表觀現(xiàn)象?？瞻捉M固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)均值為12.73%，而1%果膠處理組顯著提升至14.86%，證實(shí)果膠分子可通過(guò)滲透作用進(jìn)入果肉基質(zhì)并促進(jìn)固形物積累。當(dāng)復(fù)合添加0.3% CaCl2時(shí)，固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15.84%，這主要?dú)w因于Ca2+與果膠分子形成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了水分截留能力，同時(shí)離子梯度差促進(jìn)了溶質(zhì)向薄壁細(xì)胞的深層滲透。同時(shí)，添加20%蔗糖的復(fù)合處理組（果膠+CaCl2+蔗糖）表現(xiàn)出最優(yōu)效果，固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)16.45%，說(shuō)明高濃度蔗糖通過(guò)建立滲透壓梯度顯著增強(qiáng)了傳質(zhì)效率。相比之下，10%甜菊糖替代組的固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16.03%，證實(shí)甜菊糖作為功能性甜味劑在滲透調(diào)節(jié)方面具有等效潛力。甜菊糖在果脯中最大添加量為3.3 g/kg，實(shí)驗(yàn)結(jié)果在國(guó)家允許添加量的最大范圍內(nèi)。劉紹軍等研究表明在草莓罐頭中加入0.1 g/kg的海藻酸鈉于40 ℃條件下進(jìn)行真空滲透處理，然后再加入0.04 g/kg的氯化鈣于20 ℃條件下進(jìn)行真空滲透處理可以顯著提高草莓罐頭固形物的硬度。

經(jīng)分析，復(fù)合處理組的增效機(jī)制可能涉及：1）糖類(lèi)物質(zhì)通過(guò)滲透壓誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生滲透脫水（質(zhì)壁分離現(xiàn)象），增大細(xì)胞膜通透性；2）Ca2+與果膠羧基的螯合作用穩(wěn)定細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)；3）三元體系的協(xié)同效應(yīng)改變了溶液活度系數(shù)，從而強(qiáng)化了溶質(zhì)遷移驅(qū)動(dòng)力。

2 干燥曲線

2.1 中心溫度曲線

如圖1所示，使用熱電偶監(jiān)測(cè)不同處理下獼猴桃果脯的中心溫度，在獼猴桃果脯干燥實(shí)驗(yàn)中，將干燥箱設(shè)定溫度控制為60 ℃，實(shí)際監(jiān)測(cè)箱內(nèi)溫度波動(dòng)范圍為（58±2）℃。不同處理?xiàng)l件下獼猴桃果脯在干燥過(guò)程中的中心溫度呈現(xiàn)出顯著差異。以空白組的溫度變化曲線作為基準(zhǔn)參照，用于系統(tǒng)評(píng)估各實(shí)驗(yàn)組的處理效果。

各處理組獼猴桃果脯在干燥8 h后，中心溫度上升速率顯著減緩并逐漸趨于穩(wěn)定狀態(tài)。空白組由于初始含水量較高，其中心溫度的上升速率明顯快于其他處理組；在干燥5 h后，該組中心溫度增加速率顯著降低，近乎保持恒定。這一現(xiàn)象與水分蒸發(fā)速率隨含水量下降而減緩的傳熱傳質(zhì)理論相符。添加1%果膠的實(shí)驗(yàn)組中，果脯最終中心溫度明顯更低，這一現(xiàn)象可歸因于果膠分子獨(dú)特的親水性和保水特性。果膠形成的膠體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能夠束縛水分，減緩水分蒸發(fā)速率，進(jìn)而降低因水分相變導(dǎo)致的熱量傳遞效率。在此基礎(chǔ)上，當(dāng)同時(shí)添加0.3% CaCl2時(shí)，Ca2+與果膠分子中的羧基通過(guò)離子鍵交聯(lián)形成凝膠結(jié)構(gòu)。這種凝膠網(wǎng)絡(luò)不僅增強(qiáng)了對(duì)水分的束縛能力，還改變了物料內(nèi)部的傳熱路徑，進(jìn)一步降低了熱量傳遞效率，使得中心溫度變化更為平緩。在引入20%蔗糖或10%甜菊糖的處理組中，高濃度糖類(lèi)物質(zhì)通過(guò)降低體系水分活度，減少水分的可移動(dòng)性，同時(shí)增加物料黏度，阻礙熱量在物料內(nèi)部的傳導(dǎo)與對(duì)流過(guò)程。這種雙重作用機(jī)制導(dǎo)致該處理組果脯的中心溫度上升過(guò)程顯著延緩。這與于宛加等的研究結(jié)果一致，即傳質(zhì)阻力越小，水分從物料內(nèi)向外遷移速率越快。

這些結(jié)果表明，果膠、CaCl2和糖類(lèi)的添加對(duì)干燥過(guò)程中的傳熱效率與溫度分布具有顯著調(diào)控作用，進(jìn)而可影響果脯的最終品質(zhì)和干燥效率。

2.2 水分變化曲線

根據(jù)2.2.1節(jié)可知，經(jīng)硬化劑處理干燥8 h后果脯含水量變化減慢，接近于穩(wěn)定，故監(jiān)測(cè)60 ℃干燥9 h過(guò)程中的獼猴桃片質(zhì)量變化，參考孫麗婷、潘真清、Huzova等研究確認(rèn)獼猴桃果脯的含水率在（20±5）%。

圖2為獼猴桃果脯在不同處理?xiàng)l件下的含水率變化曲線，研究結(jié)果表明，在60 ℃干燥條件下，若需將獼猴桃果脯的含水率降至20%左右，干燥時(shí)間約需5 h。

初始含水率的差異反映了不同處理組間固形物含量的變化。根據(jù)滲透平衡原理，添加糖類(lèi)的處理組由于溶質(zhì)濃度較高，形成的滲透壓促使水分外移，因而表現(xiàn)出較低的初始含水率。在干燥過(guò)程中，空白組的含水率下降速率最快，表明其水分保持能力較弱；相比之下，添加1%果膠的實(shí)驗(yàn)組，由于果膠形成的膠體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)水分子具有較強(qiáng)的束縛作用，顯著延緩了水分蒸發(fā)速率。進(jìn)一步添加0.3% CaCl2后，果膠分子中的羧基與Ca2+發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，形成穩(wěn)定的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這種凝膠體系不僅增強(qiáng)了對(duì)水分的物理截留作用，還通過(guò)降低水分子的遷移率，使含水率變化曲線更為平緩。Forand等研究發(fā)現(xiàn)在純果膠體系中，鈣能減少水分流失，外源鈣的應(yīng)用增加了蔥屬植物的黏度和抗剪切力，表明形成了鈣交聯(lián)（“蛋盒”結(jié)構(gòu)），意味著果膠與鈣離子復(fù)配在一定程度上減緩了含水率的變化。

值得注意的是，添加20%蔗糖或10%甜菊糖的處理組表現(xiàn)出更為緩慢的干燥動(dòng)力學(xué)特征。這可能歸因于糖類(lèi)物質(zhì)通過(guò)降低水分活度、增加體系黏度等多重機(jī)制，有效抑制了水分的蒸發(fā)。綜合實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，由果膠、氯化鈣和糖類(lèi)組成的復(fù)合處理體系，通過(guò)協(xié)同調(diào)控水分遷移過(guò)程，顯著降低了獼猴桃果脯的水分蒸發(fā)速率。這種復(fù)合處理策略不僅有助于優(yōu)化干燥工藝參數(shù)，提高干燥效率，還能通過(guò)控制水分流失速率改善果脯的質(zhì)地特性，為工業(yè)化生產(chǎn)提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

3 質(zhì)構(gòu)

如表2所示，不同處理對(duì)獼猴桃切片切斷所需力存在顯著影響（P＜0.05）。空白組樣品表現(xiàn)出最高切斷力（（5 563.78±556.56）g），這可能與熱加工過(guò)程中自由水過(guò)度蒸發(fā)導(dǎo)致的組織收縮有關(guān)。失水造成的細(xì)胞壁塌陷形成致密結(jié)構(gòu)，需施加更大剪切應(yīng)力以破壞其剛性框架。而單獨(dú)添加1%果膠顯著降低了切斷力（（3 667.06±258.45）g），該現(xiàn)象可通過(guò)果膠的凝膠化機(jī)制解釋?zhuān)汗z分子滲透進(jìn)入細(xì)胞間隙，通過(guò)氫鍵與纖維素網(wǎng)絡(luò)結(jié)合形成三維凝膠基質(zhì)，進(jìn)而軟化組織降低其機(jī)械強(qiáng)度。1%果膠、0.3% CaCl2和20%蔗糖復(fù)配硬化對(duì)切斷力無(wú)顯著影響（（4 241.53±295.94）g），但引入10%甜菊糖后，切斷力顯著增至（5 915.71±341.53）g，推測(cè)甜菊糖可能通過(guò)增強(qiáng)細(xì)胞壁剛性或與果膠-Ca2+體系產(chǎn)生協(xié)同強(qiáng)化效應(yīng)，揭示了果膠和Ca2+離子以及甜菊糖復(fù)配后，不僅達(dá)到了低糖效果，同時(shí)增加了果脯的硬度，對(duì)于果脯的支撐性明顯，同時(shí)提高了果脯的彈性和咀嚼性。崔國(guó)梅等以硬度為主要指標(biāo)，通過(guò)單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面試驗(yàn)分析硬化保脆劑及其添加量對(duì)香菇片質(zhì)構(gòu)特性的影響，發(fā)現(xiàn)工藝優(yōu)化組硬度提高了73.2%，彈性提高了26.3%，黏附性顯著低于對(duì)照組，這與本研究結(jié)果一致。

4 還原型AsA含量

依據(jù)AsA含量的檢測(cè)數(shù)據(jù)（表3），不同處理對(duì)獼猴桃果脯中VC含量產(chǎn)生了顯著影響。新鮮獼猴桃（鮮果組）的AsA含量最高，達(dá)到（42.64±1.50）mg/100 g。未經(jīng)處理的對(duì)照組（空白組）AsA含量最低，僅為（8.24±0.19）mg/100 g，顯著低于其他處理組，這表明長(zhǎng)時(shí)間在純凈水中浸泡會(huì)導(dǎo)致果肉中VC流失。而單一果膠處理組AsA含量（（11.82±0.76）mg/100 g）顯著高于空白組，這或歸因于果膠形成的凝膠結(jié)構(gòu)抑制了AsA的氧化降解。在1%果膠基礎(chǔ)上添加0.3% CaCl2（（12.41±0.70）mg/100 g）或進(jìn)一步添加20%蔗糖（（13.08±0.92）mg/100 g）的處理組，其AsA含量雖較單一果膠處理組略有提升，但三者間未呈現(xiàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著差異。值得注意的是，采用1%果膠+0.3% CaCl2+10%甜菊糖復(fù)合處理的組別表現(xiàn)出最優(yōu)的保護(hù)效果，其AsA含量為（16.28±0.20）mg/100 g，顯著高于其他處理組，表明甜菊糖可能具備抗氧化活性，對(duì)VC起到保護(hù)作用。與Ma Tingting等關(guān)于未處理果實(shí)與獼猴桃干AsA含量的研究結(jié)果有相似之處。

5 低場(chǎng)核磁共振分析

低場(chǎng)核磁共振水分分布狀態(tài)圖和峰值以及峰面積表格如圖3和表4所示?？瞻捉M顯示縱向幅度峰值呈現(xiàn)持續(xù)下降趨勢(shì)，由初始26.17持續(xù)下降至7 h后的15.9（降幅達(dá)39.2%），揭示水分遷移活性呈現(xiàn)漸進(jìn)性降低，這可能與沒(méi)有硬化處理使細(xì)胞結(jié)構(gòu)松弛導(dǎo)致自由水向結(jié)合水轉(zhuǎn)化有關(guān)。

在復(fù)合滲透體系作用下（前4 h 0.3% Ca2+-20%蔗糖協(xié)同滲透，后3 h切換至1%果膠滲透），水分信號(hào)強(qiáng)度（峰面積）動(dòng)態(tài)曲線呈現(xiàn)典型三階段特征：初始階段（0～2 h）從632.429急劇上升至700.015（增幅10.7%），反映蔗糖滲透引發(fā)的自由水增量效應(yīng)；中期（2～4 h）驟降至570.017（降幅18.6%），對(duì)應(yīng)Ca2+介導(dǎo)的細(xì)胞壁交聯(lián)作用增強(qiáng)導(dǎo)致水分排出；后期果膠滲透階段（4～7 h）經(jīng)歷短暫回升后回落至542.673（總降幅4.8%），揭示果膠分子網(wǎng)絡(luò)對(duì)游離水的截留與重構(gòu)機(jī)制，John等揭示了果膠凝膠的脫水-再水化行為可能有助于了解植物細(xì)胞的水分運(yùn)輸和力學(xué)。這種非單調(diào)性波動(dòng)特征本質(zhì)上反映了滲透體系中離子強(qiáng)度、糖濃度與多糖特性的競(jìng)爭(zhēng)性水合作用——蔗糖通過(guò)滲透脫水促進(jìn)自由水遷移，而果膠則通過(guò)分子間作用力重構(gòu)形成新型水合結(jié)構(gòu)。

另一復(fù)合滲透體系作用下（前4 h 0.3% Ca2+-10%甜菊糖協(xié)同滲透，后3 h切換至1%果膠滲透），初始幅度峰值26.17，經(jīng)3 h處理驟降至18.96（降幅27.5%），隨后出現(xiàn)反彈并于終點(diǎn)穩(wěn)定在20.09（較最低值回升5.7%）。水分信號(hào)強(qiáng)度（峰面積）動(dòng)態(tài)曲線顯示：前滲透期（0～3 h）呈現(xiàn)快速上升（632.429升至最高695.754，增幅10.0%）；果膠介入后（4～7 h）呈現(xiàn)先緩速降低（693.829降至634.027，降幅8.6%），最終小幅回升至643.692。該趨勢(shì)揭示水分遷移活性經(jīng)歷“抑制-調(diào)節(jié)-再平衡”的動(dòng)態(tài)過(guò)程。

整體結(jié)果揭示糖類(lèi)添加對(duì)水分活度調(diào)控的關(guān)鍵作用：所有含糖處理組的幅度峰值及峰面積衰減速率均顯著低于空白對(duì)照，表明蔗糖/甜菊糖復(fù)配果膠-Ca2+體系表現(xiàn)出較優(yōu)的持水穩(wěn)定性。值得注意的是，甜菊糖處理組終點(diǎn)的幅度峰值（20.09）與峰面積（643.692）均顯著高于蔗糖組（19.76、542.673），其差異可能源于甜菊糖苷的特殊空間構(gòu)型——該分子通過(guò)立體位阻效應(yīng)增強(qiáng)果膠-Ca2+復(fù)合物的持水容量，同時(shí)其多羥基結(jié)構(gòu)可形成更致密的水合層。

6 SEM觀察

基于SEM對(duì)不同處理?xiàng)l件下獼猴桃果脯顯微結(jié)構(gòu)的觀察如圖4所示?？瞻捉M（圖4a1、a2）的細(xì)胞結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)松散狀態(tài)，可見(jiàn)明顯孔隙與斷裂特征，反映出其組織結(jié)構(gòu)的脆弱性。在添加1%果膠的處理組（圖4b1、b2）中，與空白組相比，顯微結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出顯著致密化特征，且可清晰觀察到果膠形成的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)彌散分布于獼猴桃果肉組織內(nèi)。進(jìn)一步添加0.3% CaCl2后（圖4c1、c2），出現(xiàn)大面積致密網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在空白組及單一果膠處理組中均未出現(xiàn)。這一現(xiàn)象可歸因于Ca2+與果膠分子發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，形成具有增強(qiáng)力學(xué)性能的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，顯著提升了組織的連續(xù)性與緊實(shí)度。在添加20%蔗糖（圖4d1、d2）或10%甜菊糖（圖4e1、e2）的實(shí)驗(yàn)組中，果脯基質(zhì)分布更為均勻，所形成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較無(wú)糖處理組呈現(xiàn)出面積增大、分布范圍擴(kuò)展及結(jié)構(gòu)致密化的特征。該結(jié)構(gòu)對(duì)破損的細(xì)胞壁起到支撐作用并修復(fù)受損的組織框架，有助于維持組織完整性。Ca2+與果膠羧基形成“蛋盒”結(jié)構(gòu)時(shí)，甜菊糖的氫鍵網(wǎng)絡(luò)可作為輔助支撐，增強(qiáng)凝膠網(wǎng)絡(luò)的機(jī)械強(qiáng)度。在西班牙馬德里自治大學(xué)的研究中，甜菊糖替代蔗糖制備的果膠凝膠熱穩(wěn)定性更高、結(jié)構(gòu)更致密，這與氫鍵協(xié)同作用直接相關(guān)。綜上所述，果膠與CaCl2的復(fù)合處理可有效改善獼猴桃果脯的微觀結(jié)構(gòu)，而糖類(lèi)物質(zhì)的引入則進(jìn)一步優(yōu)化了其質(zhì)地特性，為提升果脯品質(zhì)提供了理論依據(jù)與微觀層面的佐證。本研究結(jié)果與Wang Kunli、Bonora等的獼猴桃SEM研究成果有相似之處。

結(jié) 論

本研究通過(guò)復(fù)配果膠、鈣離子及糖對(duì)獼猴桃果脯進(jìn)行硬化處理，結(jié)果表明，果膠和鈣離子經(jīng)過(guò)一定比例的復(fù)配可以促進(jìn)獼猴桃果脯的硬化，改善其在解凍和干燥過(guò)程中因?yàn)樗至魇н^(guò)快軟化的現(xiàn)象。微觀結(jié)構(gòu)分析顯示，果膠-鈣離子交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)與糖形成的共滲透體系共同維持了細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)完整性。當(dāng)果膠添加量為1%、鈣離子添加量為0.3%（以氯化鈣計(jì)）、蔗糖添加量為20%或者甜菊糖添加量為10%時(shí)，果脯產(chǎn)品可獲得最佳硬化效果。添加蔗糖或者是甜菊糖，在各方面表現(xiàn)各有千秋，低添加量蔗糖也有助于人們對(duì)于健康生活的需要，而作為天然代糖的甜菊糖，更加滿(mǎn)足糖尿病患者以及肥胖患者的食用。糖（代糖）的加入不僅起到協(xié)同硬化作用，還能有效平衡口感，為低糖果脯質(zhì)構(gòu)改良提供了可行技術(shù)路徑。

作者簡(jiǎn)介

通信作者：

任海偉 教授

蘭州理工大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院 院長(zhǎng)

任海偉，博士（后），教授，博士生導(dǎo)師，現(xiàn)為蘭州理工大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院院長(zhǎng)，甘肅省食藥資源開(kāi)發(fā)與生物制造行業(yè)技術(shù)中心主任。甘肅省領(lǐng)軍人才，首批隴原青年英才，甘肅省青年教師成才獎(jiǎng)獲得者，甘肅省高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育名師，隴原青年創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才，第十五批“西部之光訪問(wèn)學(xué)者”，中科院“西部青年學(xué)者”，甘肅省科技特派員，甘肅省首批知識(shí)產(chǎn)權(quán)專(zhuān)家?guī)鞂?zhuān)家，甘肅省省級(jí)食品檢查員，金城首席科普專(zhuān)家。兼任中國(guó)治沙暨沙業(yè)學(xué)會(huì)文冠果及木本油料專(zhuān)業(yè)委員會(huì)副主任委員，中國(guó)食用菌協(xié)會(huì)羊肚菌產(chǎn)業(yè)分會(huì)副主任委員，《食品工業(yè)科技》青年編委，《食品研究與開(kāi)發(fā)》《保鮮與加工》編委，甘肅省黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展專(zhuān)家?guī)鞂?zhuān)家等。主持完成國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)博士后科學(xué)基金（特別資助和一等面上資助）、甘肅省自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目等20余項(xiàng)課題，參與國(guó)家863計(jì)劃、國(guó)家國(guó)際科技合作專(zhuān)項(xiàng)等課題5 項(xiàng)，公開(kāi)發(fā)表學(xué)術(shù)論文120余篇，其中SCI/EI收錄50余篇，授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利16 件，授權(quán)實(shí)用新型專(zhuān)利和軟件著作權(quán)40余件，獲甘肅省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、甘肅省教學(xué)成果二等獎(jiǎng)、甘肅省高等學(xué)校科學(xué)研究?jī)?yōu)秀成果一等獎(jiǎng)、甘肅省高校教師教學(xué)創(chuàng)新大賽二等獎(jiǎng)等獎(jiǎng)勵(lì)。

第一作者：

蔡雨真 碩士研究生

蘭州理工大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院

蔡雨真，碩士研究生，生物工程專(zhuān)業(yè)。研究方向：果蔬產(chǎn)品加工、干燥。

引文格式：

蔡雨真, 金鑫, 畢金峰, 等. 果膠-鈣離子-糖液協(xié)同作用對(duì)低糖獼猴桃果脯硬化的影響[J]. 食品科學(xué), 2026, 47(1): 69-76. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250705-032.

CAI Yuzhen, JIN Xin, BI Jinfeng, et al. Synergistic effect of pectin-calcium ion-sugar combination on the hardening of lowsugar preserved kiwifruit[J]. Food Science, 2026, 47(1): 69-76. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250705-032.

實(shí)習(xí)編輯：福州大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院 林安琪；責(zé)任編輯：張睿梅。點(diǎn)擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來(lái)源于文章原文及攝圖網(wǎng)

為系統(tǒng)提升我國(guó)食品營(yíng)養(yǎng)與安全的科技創(chuàng)新策源能力，加速科技成果向現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化，推動(dòng)食品產(chǎn)業(yè)向綠色化、智能化、高端化轉(zhuǎn)型升級(jí)，由北京食品科學(xué)研究院、中國(guó)食品雜志社《食品科學(xué)》雜志（EI收錄）、中國(guó)食品雜志社《Food Science and Human Wellness》雜志（SCI收錄）、中國(guó)食品雜志社《Journal of Future Foods》雜志（ESCI收錄）主辦，合肥工業(yè)大學(xué)、安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)、安徽省食品行業(yè)協(xié)會(huì)、安徽大學(xué)、合肥大學(xué)、合肥師范學(xué)院、北京工商大學(xué)、中國(guó)科技大學(xué)附屬第一醫(yī)院臨床營(yíng)養(yǎng)科、安徽糧食工程職業(yè)學(xué)院、安徽省農(nóng)科院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所、安徽科技學(xué)院、皖西學(xué)院、黃山學(xué)院、滁州學(xué)院、蚌埠學(xué)院共同主辦的“ 第六屆食品科學(xué)與人類(lèi)健康國(guó)際研討會(huì) ”，將于 2026年8月15-16日（8月14日全天報(bào)到） 在 中國(guó) 安徽 合肥 召開(kāi)。

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