红枣(Ziziphus jujuba Mill.)为鼠李科枣属植物的成熟果实,经自然晾晒或人工干制加工而成[1]。新疆因其充足的光热资源和较大的昼夜温差,出产的红枣果形更加饱满、核小肉厚、口感醇厚,已成为我国新兴的红枣产业基地和产业发展核心区[2]。然而,目前新疆红枣加工仍以初级产品(干制原枣)为主,深加工技术匮乏,高附加值产品开发不足,严重制约了该地区红枣产业的可持续发展[3]。因此,开发高效的红枣精深加工技术,提升产品附加值,已成为产业发展的关键需求。在此背景下,本研究以枣片为对象,利用等离子体技术进行预处理,提高热泵干燥速率及产品品质,以期为红枣加工技术创新提供理论依据和技术支持[4-5]。

目前,红枣的加工方式仍以干制为主[6],常见干燥技术包括热泵干燥、热风干燥以及压差膨化干燥等[7]。其中,热泵干燥虽能有效降低枣片中的水分含量,但其干燥周期较长,且持续的热效应易导致枣片热敏性营养成分降解及色泽劣变,从而影响最终产品品质[8]。近年来,等离子体技术作为一种新兴的非热处理手段,因其高效、节能及对食品品质破坏小等优势,已在食品干燥领域展现出巨大潜力。研究表明,等离子体预处理可显著提升多种果蔬的干燥效率并改善产品品质,ZHOU等[9]发现等离子体处理使枸杞干燥时间缩短50%,同时更好地保留了类胡萝卜素和色泽;OBAJEMIHI等[10]的研究也表明番茄片经等离子体辅助干燥后,干燥速率提高25%,且复水性和风味稳定性显著增强;类似效果在蓝莓干燥中也得到验证[11]。然而,目前关于等离子体技术联合热泵干燥在红枣脆片加工中的应用研究仍鲜见报道,其作用机制及对枣片理化特性的影响尚待系统探究。

为探究等离子体对枣片干燥时间及品质的影响机制,本文以新疆灰枣片为研究对象,采用不同等离子体处理时间预处理后结合热泵干燥,系统考察等离子体处理对枣片微观结构、干燥特性、糖分、总酚、总黄酮和质构特性的影响规律。此外,基于模糊数学感官评价法(色泽、外观、香味、口感)综合评估枣片产品的感官品质,以明确最优工艺参数。研究结果不仅可为枣片的高效-高质化协同干燥工艺开发提供理论依据,同时拓展了等离子体技术在果蔬干燥加工中的应用范围,对推动红枣产业高值化发展具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新疆灰枣,采自阿克苏地区温宿县核桃林场;选用外观良好、无虫害的枣果;初始含水量(29.1±2.5)%;初始干基含糖量:果糖6.44 g/100 g、葡萄糖6.33 g/100 g、蔗糖21.70 g/100 g。

戊二醛、磷酸缓冲液、锇酸溶液、醋酸异戊酯,天津市致远化学试剂有限公司;葡萄糖、蔗糖、果糖、乙腈、三乙胺,均为色谱级,上海源叶生物科技有限公司;福林酚、Na2CO3、NaOH、Al(NO3)3、NaNO3,天津市致远化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

PG-1000ZF射流低温等离子体,南京苏曼等离子体科技有限公司;WRH-100TB1热泵干燥机,广东威尔信实业有限公司;XMTD-7000(SY)电热恒温水浴锅,北京市永光明医疗仪器有限公司;SYNERGY型多功能微孔板检测仪,科瑞恩特(北京)科技有限公司;TP-A2000电子天平,华志(福建)电子科技有限公司;TGL-20bR冷冻离心机,上海安亭科学仪器厂;KQ32200DE超声波清洗机,昆山市超声仪器有限公司;Arc沃特世高效液相色谱仪、示差折光检测器,沃特世公司;Sigma 300场发射扫描电子显微镜,德国卡尔蔡司股份公司;Quorum-K850wm临界点干燥仪,英国Quorum;TA.XTC-18 plus质构仪,英国Stable Micro System公司。

1.3 实验方法

1.3.1 枣片制备工艺

灰枣原料清洗去核后切成厚度为(1±0.5) cm的枣片。参照BAO等[12]的方法稍作修改,并结合团队前期研究结果,采用常压射流等离子体(atmospheric pressure plasma jet, APPJ)固定等离子体喷嘴末端与枣面的距离为5 cm、电压550 W、载气为空气(流速13 L/min,压力0.6 MPa),分别处理0、2、5、8 s,将其命名为APPJ0s、APPJ2s、APPJ5s、APPJ8s。

1.3.2 热泵干燥

将处理后的枣片分别在40、50、60 ℃的热泵中干燥,干燥过程中每隔60 min通过电子天平测量质量记录水分比,干燥至干基含水率≤5%,结束干燥。

1.3.3 指标测定

1.3.3.1 水分比

水分比按公式(1)计算:

(1)

式中:MR,t时刻枣片的水分比;M0,枣片初始时的干基含水量,g/g;Mt,t时刻枣片的干基含水量,g/g;M1,枣片平衡时干基含水量,g/g。

1.3.3.2 干燥速率

干燥速率按公式(2)计算:

(2)

式中:DR,干燥速率,g/(g·min);Mt+Δt,枣片t+Δt时的干基含水量,g/g;Δt,枣片前后2次干燥时间间隔,min。

1.3.3.3 干燥动力模型的建立

从常用果蔬干燥模型中选取4种具有代表性的模型[13-14],如表1所示。将枣片干燥时间和水分比之间的关系进行分析处理,并使用Origin进行建模,随后对枣片的干燥特性模型进行拟合回归分析。

1.3.3.4 干燥动力学模型评价标准

试验采用决定系数(R2),卡方检验值(reduced Chi-Sqr,χ2),残差平方和(residualsum of squares, RSS)来判断预测值和实际值的偏离程度,R2越接近1、χ2及RSS越小,说明模型拟合越好[15-16]。计算如公式(3)～公式(5)所示:

(3)

(4)

(5)

式中:N,测试数量;A,方程参数的数量;MRexp,i、MRpre,i,第i次试验时枣片水分比的实测值与预测值。

1.3.3.5 微观结构

利用手术刀切出3 mm×3 mm×1 mm的枣片,并将其浸没于25 g/L的戊二醛固定液中过夜(4 ℃)。次日,倒掉固定液,用0.1 mol/L,pH 7.0的磷酸缓冲液漂洗样品3次,每次15 min;用1%的锇酸溶液固定样品1～2 h,倒出锇酸废液,再用0.1 mol/L,pH 7.0的磷酸缓冲液漂洗样品3次,每次15 min;用梯度浓度(体积分数30%、50%、70%、80%、90%、95%)的乙醇溶液对样品进行脱水处理,每种浓度处理15 min,再用100%(体积分数)的乙醇处理2次,每次20 min。用V(乙醇)∶V(醋酸异戊酯)=1∶1的混合液处理样品30 min,再用纯醋酸异戊酯处理样品,并放置过夜。采用临界点干燥后(临界温度31 ℃;临界压力7.38 MPa),取小块样品,利用导电胶黏于样品台上,喷金120 s后,即可开始测试。本次测试采用场发射扫描电子显微镜,测试模式为二次电子模式,测试电压为3 kV,主要采集倍数为50、100、300。

1.3.3.6 小分子糖测定

参照GB 5009.8—2023《食品安全国家标准 食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖的测定》方法。色谱条件:流动相为体积分数79%的乙腈水溶液,0.3%(体积分数)的三乙胺;NH2交换柱;示差检测器测定;等度洗脱;柱温40 ℃;流量1 mL/min。

1.3.3.7 总酚、总黄酮测定

总酚的测定:参照邬明杰[17]的方法。将枣片研磨处理后,准确称取1 g枣粉置于洁净的烧杯内。向烧杯中加入30 mL 60%(体积分数)的乙醇溶液,超声波提取15 min,10 000 r/min离心10 min,吸取上清液,使用60%(体积分数)乙醇溶液将混合液定容至50 mL容量瓶内。吸取1 mL上清液,移至试管中,加入2.5 mL 10%(体积分数)的福林酚试剂,充分摇匀后,静置5 min,再加入2.5 mL 75 g/L的Na2CO3溶液,用蒸馏水定容到10 mL容量瓶,在室温且避光的环境下静置1 h。波长765 nm处测定吸光值。根据已知浓度绘制没食子酸标准曲线,测定结果以没食子酸当量表示(mg/g DW)。

总黄酮的测定:参照邬明杰[17]的方法。将枣片研磨处理后,准确称取3 g枣粉置于洁净的烧杯内。向烧杯中加入30 mL 60%(体积分数)的乙醇溶液,超声波提取60 min,10 000 r/min离心10 min,吸取上清液,使用60%(体积分数)乙醇溶液将混合液定容至50 mL容量瓶内。吸取3 mL上清液,加入0.3 mL 50 g/L的NaNO2溶液,充分摇匀后,静置6 min。再加入0.3 mL 100 g/L的Al(NO3)3溶液,摇匀后静置6 min之后,向试管内加入4 mL 40 g/L 的NaOH溶液,静置15 min。最后,使用60%(体积分数)乙醇溶液定容至10 mL。在波长510 nm处测定吸光值。根据芦丁标准品绘制标准曲线,测定结果以芦丁当量表示(mg/g DW)。

1.3.3.8 质构测定

参考王璇等[18]的方法稍做调整,采用质构仪对枣片进行质构测定,探头选用 P/2,测试条件:测前、测中、测后速度为1、2、10 mm/s,位移6.000 mm,触发力5 g,其中以测试中产生的距离为脆度,距离越小,枣片脆度越大;每项测试6次,去除最大值和最小值,取平均值。

1.3.4 模糊数学感官评价模型建立

1.3.4.1 感官评价

参考闫文慧等[19]的方法,略作修改。选取10名食品专业背景相关研究人员组成专业小组进行感官评价,以干枣脆片的色泽、外观、香味和口感为因素集U=[U1,U2,U3,U4]=[色泽、外观、香味、口感],并从优、良、中、差4个等级进行评价,为避免食物残留造成误差,每次评价前评审小组成员需用温水漱口3次。评分表如表2所示。

1.3.4.2 评语集的确定

以优、良、中、差为评语集V=[V1,V2,V3,V4],相当于V1=(100～91),V2=(90～81),V3=(80～71)V4=(70～61)为分数等级。由模糊数学原理将分值区域清晰化,即取评语集的中间值,如表3所示。

1.3.4.3 权重集和模糊数学综合评价集的确定

根据枣脆片的评价标准,设定两个因素,即感官项目评定权重集合U=[色泽、外观、香味、口感],感官项目等级评分集合V=[优、良、中、差],设U上模糊集为a=(a1,a2,a3,a4)感官评定项目权重采用强制决定法,如表4所示。确定项目权重为色泽(0.23)、外观(0.26)、香味(0.21)、口感(0.3)。

1.4 数据处理

所有实验均重复3次。采用SPSS 27.0和Origin 2021软件进行数据处理、分析,干燥拟合及图形绘制。

2 结果与分析

2.1 不同处理对热泵干燥枣片干燥特性的影响

2.1.1 不同处理对热泵干燥枣片水分比和干燥速率的影响

不同温度下(图1-a、图2-a和图3-a),各处理枣片的水分比随着时间的延长逐渐降低,这一现象是因为干燥初期,枣片内外水分含量相差较大,使水分能够快速从内部向表面扩散,并通过蒸发作用扩散到环境中,随着干燥时间的延长,枣片内部含水量逐渐降低后趋于稳定[20]。从图1-b、图2-b和图3-b可以看出,相同等离子体处理条件下,随着干燥温度的升高,干燥时间明显缩短。APPJ5s-40 ℃、APPJ5s-50 ℃和APPJ5s-60 ℃组枣片干燥时间为360、300、240 min。与APPJ5s-40 ℃相比,APPJ5s-60 ℃的干燥时间缩短了33.33%,这是由于伴随干燥温度的升高,水分在枣片内部的扩散速度加快,从而缩短了干燥时间[21]。

APPJ5s-40 ℃与APPJ0s-40 ℃相比,APPJ5s-50 ℃与APPJ0s-50 ℃相比,APPJ5s-60 ℃与APPJ0s-60 ℃相比,干燥时间均缩短了1 h,这可能是由于射流等离子体激发的活性物质,通过轰击枣片表面,刻蚀出了新的微观孔道,增加了果肉组织孔洞的数量,枣片的内部水分沿着新生成的孔道更多的散失,显著提高了干燥速率[12]。然而,APPJ8 s处理并没有进一步提高枣片的干燥效率,其原因是细胞结构的过度崩解产生的堆积增强了对内部水分束缚作用,阻碍了水分的扩散[22]。同时还发现与其他处理组相比,经APPJ5s-50 ℃处理后的干燥过程水分比下降更均匀,干燥速率更稳定,说明该组枣片在干燥过程中能维持高效、均匀的水分蒸发,可避免枣片因内外层水分梯度失衡产生组织断裂或变形[23-24]。

2.1.2 基于经典模型的热泵干燥特性曲线拟合

干燥拟合曲线可以将抽象的热泵干燥过程转化为直观的干燥模型,为热泵干燥过程的分析、调控及工艺的优化提供参考依据[13]。由各干燥模型拟合曲线参数(电子版增强出版附表1,https://doi.org/10.13995/j.cnki.11-1802/ts.044004)可知,4种模型的R2均大于0.98,说明本研究中使用的干燥模型都可以描述枣片的干燥特性。在40 ℃时,Page模型的R2均在0.999以上,且具有最高的R2(0.999 88)和最低的RSS(9.085×10-5)及χ2(1.817×10-5)。在60 ℃时,与其他模型相比,Page模型的R2均在0.99以上,最高为0.999 92。根据干燥模型R2越接近于1、χ2和RSS值越小,则模型拟合程度越好的原则[25]。可知,Page模型可以较好地描述40 ℃和60 ℃干燥枣片的水分变化规律。对于50 ℃干燥温度,Logarithmic模型在APPJ5s-50 ℃、APPJ8s-50 ℃组中R2均在0.999 9以上,APPJ5s-50 ℃的R2为0.999 95,拟合最优(R2接近1)。结合图2和图4可知,APPJ5s枣片表面微孔结构较大,形成了完整复杂的孔隙结构,有利于干燥初期水分的扩散,故APPJ5s-50 ℃的MR在干燥初期变化显著高于APPJ0s-50 ℃,中后期因为枣片的硬化,水分扩散受阻,MR变化较小,形成了多阶段干燥,且枣片内糖分较高。因此,APPJ5s-50 ℃组枣片其干燥行为能被Logarithmic模型的数学架构所涵盖,R2接近1,可准确描述50 ℃枣片干燥过程中的水分变化。

2.1.3 不同处理对热泵干燥枣片微观结构的影响

如图5所示,APPJ0s组的枣片整体结构相对致密完整,其孔洞分布呈现出明显的不均匀性。随着等离子体处理时间的延长,枣片整体结构逐渐疏松化,内部孔洞数量和尺寸递增,更利于干燥过程中水分的快速扩散[9],进一步证实了不同处理对热泵干燥枣片水分比和干燥速率的影响(图1-c、图2-c和图3-c)。此外,与APPJ2s处理相比,APPJ5s处理枣片的整体结构出现了更复杂的孔隙网络结构,这一特性使枣片在后续干燥过程中能够维持均匀的疏松网络结构,表现出更加酥脆的特性[26]。APPJ8s处理后的枣片整体结构可见明显变形皱缩,这亦是图1-b、图2-b和图3-b中APPJ8s处理后干燥时间没有进一步减少的原因,表明适当的等离子体处理可以通过在枣片表面上蚀刻出微通道,改变枣片的微孔结构,进而促进内部水分的扩散速率,提高枣片的干燥速率,此结果与不同处理对热泵干燥枣片水分比和干燥速率的影响(图1-c、图2-c和图3-c)一致。

2.2 不同处理对热泵干燥枣片糖含量的影响

蔗糖、葡萄糖、果糖作为红枣中糖类物质的主要组成。由图6可知,干燥温度对枣片的糖组分含量的影响不大。与APPJ0s处理相比,APPJ2s、APPJ5s和APPJ8s处理后枣片各组分糖含量显著增加,APPJ8s-40 ℃较APPJ0s-40 ℃处理3种小分子糖总含量增加11.92%。这可能是等离子体处理破坏了枣片的细胞结构,增加了微孔数量和孔隙,缩短了干燥时间,进而减少了由高温引起的糖分热降解等反应[27-28]。由图6-b可知,随着等离子体处理时间的延长,葡萄糖和果糖呈先上升后下降的趋势,蔗糖呈下降趋势,APPJ5s-50 ℃处理较APPJ0s-50 ℃处理枣片的果糖、葡萄糖分别升高了7.31%和11.75%,蔗糖降低了5.58%,3种小分子糖总含量升高了1.73%,总糖含量的升高可能与APPJ5s-50 ℃组减少了糖分的热降解有关。但APPJ8s-40 ℃组3种小分子糖总含量增加,可能是等离子体处理对枣片细胞壁和膜结构的破坏程度加剧,细胞里的蔗糖大量溶出,导致蔗糖含量增加。由于过高的含糖量不符合当代消费者对健康低糖的要求,因此,综合考虑APPJ5s-50 ℃组更易被人们接受。

2.3 不同处理对热泵干燥枣片总酚和总黄酮的影响

由图7可知,与40 ℃ 和60 ℃干燥温度相比,50 ℃干燥枣片的总酚和总黄酮含量最高,主要归因于酚类和黄酮类物质的热稳定性较差,在热环境中暴露时易发生分解[29]。此外,虽然40 ℃干燥温度较低,但此温度下干燥时间较长,枣片长时间暴露于热空气中,其酚类和黄酮类物质发生氧化,低温条件下反而导致含量降低[30]。同一干燥温度下,经过等离子体处理后,枣片内的总酚和总黄酮含量升高,且差异性显著。APPJ5s-50 ℃处理总酚和总黄酮含量最高,与APPJ0s-50 ℃处理相比,图7-a中总酚含量增加11.92%,图7-b中总黄酮含量增加4.24%。主要是因较高的温度和较长的暴露时间会导致酚类化合物的降解[31],而等离子体处理又对枣片细胞结构造成了不同程度的破坏,缩短了干燥时间,同时减少了枣片在干燥过程中由热诱导引起的总酚和总黄酮降解[32],结果与ZHOU等[9]的结果一致。APPJ8s处理后总酚和总黄酮含量的显著下降则可能与细胞的收缩有关。上述结果进一步证实等离子体处理有助于总酚和总黄酮等活性物质的保留。

2.4 不同处理对热泵干燥枣片质构特性的影响

质构特性是影响消费者感受的重要指标,产品硬度适中、脆度较高,则更易被消费者接受[33]。由表6可知,随着干燥温度的升高,相同等离子体处理条件下枣片的硬度值整体呈逐渐增大的趋势。这可能是因为温度升高,加快了枣片的水分散失,使细胞收缩更明显,结构更加紧实,导致干燥后枣片硬度增加[34]。在50 ℃和60 ℃干燥温度条件下,硬度整体趋势表现由大到小为:APPJ8s>APPJ5s>APPJ0s>APPJ2s,这是由于等离子体2 s处理时间较短,仅枣片表面的细胞结构受到高能粒子的冲击,表明细胞间的连接部分被破坏,仅初步形成了疏松多孔的结构,未形成深度交联。因而在后续的热泵干燥过程中,枣片会因缺乏足够的结构组织支撑,故APPJ2s组硬度较低。而随着等离子体处理时间的延长,高能粒子作用到枣片内部,使枣片的孔隙网状结构变得更加复杂而完整,使枣片在干燥过程中更均匀地收缩,减少了枣片因水分分布不均导致的应力集中和结构破坏,因此,APPJ8s枣片硬度最大。此外,由表6可知,APPJ2s、APPJ5s、APPJ8s组枣片的脆度均大于APPJ0s,枣片脆度的增加可能与枣片的微孔结构有关[33]。此外,不同组分的糖类物质也会在干燥过程中形成结晶网络结构,有助于维持其形态和酥脆质地[35-36]。与APPJ0s处理相比,等离子处理后枣片的3种小分子糖含量增加,更易使枣片中的糖类物质在后续的干燥过程中发生焦糖化反应,产生的焦糖物质将继续填充在细胞间隙和纤维之间形成硬质结构,从而增加枣片硬度。

2.5 模糊数学感官综合评价

感官评价是通过对产品的色泽、外观、香味和口感的综合感知而进行的总体评价,此方法已得到食品领域认可。10位评价小组成员对12组样品进行打分统计结果如表7所示。

2.5.1 模糊矩阵的结果建立

由表7可知,第一组样品中,色泽中有4人选择优、3人选择良、2人选择中、1人选择差,依次类推,整理计算模糊矩阵模型[19],结果如下:同理可得R2～R12。

2.5.2 感官模糊原理的结果建立

根据矩阵乘法结合感官评价得分,已知样品a={0.23,0.26,0.21,0.3},按照模糊原理T=a×R,得到结果如下:

T1=a×R1={0.443,0.347,0.127,0.083},同理可得

T2={0.658,0.263,0.049,0.03}

T3={0.679,0.321,0,0}

T4={0.738,0.211,0.051,0}

T5={0.484,0.379,0.137,0}

T6={0.586,0.312,0.102,0}

T7={0.726,0.244,0.03,0}

T8={0.686,0.288,0.026,0}

T9={0.554,0.342,0.083,0.021}

T10={0.71,0.267,0.023,0}

T11={0.722,0.234,0.044,0}

T12={0.75,0.185,0.065,0}

再根据该矩阵的各个量乘以等级评分的转置矩阵K{95,85,75,65},可得模糊数学感官评分B1。B1=T1×K=86.5。同理可得B2=90.49,B3=91.79,B4=91.87,B5=88.47,B6=89.84,B7=91.96,B8=91.6,B9=89.29,B10=91.87,B11=91.78,B12=91.85。

由模糊感官评分发现,各组枣片的得分均大于80,介于“优”与“良”之间,其中经等离子体处理后枣片的综合评分均高于对照组(APPJ0s),APPJ5s-50 ℃处理的枣片综合得分最高为91.96,更偏向于“优”,说明该组感官最佳。与表3细分的感官评分比较,可发现APPJ5s-50 ℃组枣片色泽呈金黄色、质地均匀、形态完整,而APPJ0s-40 ℃评分最低为86.5,相比其他枣片,该组香气较淡、外观卷曲,更偏向与“良”。由此可知,各指标显著影响了枣片的感官评分,说明模糊感官分析中权重集的分配具有合理性。

3 结论与讨论

通过研究不同等离子体处理时间枣片在不同温度热泵干燥中水分变化规律,发现Page模型可以较好地描述40 ℃和60 ℃枣片干燥的水分变化规律,Logarithmic模型对50 ℃干燥枣片的拟合程度更好。同时发现在40、50、60 ℃热泵干燥中,APPJ0s组干燥速率呈非匀速下降趋势,而APPJ5s组干燥速率呈均匀下降趋势,均衡的干燥速率可以有效避免枣片因内外层水分梯度失衡产生的组织断裂或变形。与APPJ0s-50 ℃组相比,APPJ5s-50 ℃可以通过等离子体产生微孔结构,提高枣片的干燥效率,显著缩短干燥时间1 h,从而降低枣片在干燥过程中糖的热降解及总酚和总黄酮在热空气中的氧化反应,与APPJ0s-50 ℃组相比,APPJ5s-50 ℃ 3种小分子糖总含量升高了1.73%,总酚含量增加11.92%、总黄酮含量增加4.24%。此外,在扫描电镜下观察到,APPJ5s-50 ℃组枣片内部会形成复杂完整的孔隙网络结构,能够提高枣片的脆度,经模糊感官数学模型验证,该处理枣片色泽呈金黄色、质地均匀、形态完整,评分最高为91.96。本研究结果发现等离子体处理可以提高枣片的干燥速率,增加枣片营养物质的保留率,该结果可以为枣片干燥技术的发展及相关产品的研发提供技术支持与理论基础。

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The influence of plasma treatment combined with heat pump drying on the drying characteristics and quality of jujube slices

TIAN Feifan1, XU Mingqiang2*, ZHANG Jian2, MIAO Ruiyin1, WANG Ruizhu1, CHEN Kai1*

1(College of Food Science and Pharmacy, Xinjiang Agricultural University, Urumqi 830052, China)2(Institute of Agricultural Products Processing, Xinjiang Academy of Agricultural Sciences,Xinjiang Key Laboratory of Deep Processing Technology for Major Agricultural and Sideline Products, Urumqi 830091, China)

ABSTRACT To investigate the effects of plasma treatment time and heat pump drying temperature on the drying characteristics and quality of jujube slices, this study employed atmospheric pressure plasma jet (APPJ) to pretreat jujube slices (0, 2, 5, and 8 s), followed by heat pump drying at different temperatures (40, 50, and 60 ℃).The effects of different plasma treatment times and drying temperatures on the drying characteristics, small-molecule sugar content, total phenols, total flavonoids, texture properties, and color of jujube slices were analyzed.A fuzzy mathematical sensory evaluation model was established to validate their acceptability.The results showed that heat pump drying after plasma treatment required less time.The APPJ5s-60 ℃ group exhibited the greatest reduction in drying time compared to APPJ0s-60 ℃ (20% decrease).Scanning electron microscope observations revealed that plasma treatment etched the surface of jujube slices, creating larger pores and forming new moisture transport channels, which facilitated water loss and directly improved the drying rate.By fitting four commonly used empirical drying models (Page, Logarithmic, Verma model, and Wang and Singh), it was found that the Page model accurately described the moisture change of jujube slices dried at 40 ℃ and 60 ℃, while the Logarithmic model provided a better fit for those dried at 50 ℃.Plasma treatment also influenced the content of small-molecule sugars, total phenols, and total flavonoids in jujube slices.Compared with APPJ0s-50 ℃, the APPJ5s-50 ℃ group showed a 1.73% increase in total small-molecule sugar content, an 11.92% increase in total phenols, and a 4.24% increase in total flavonoids.Additionally, plasma treatment created a complex pore structure in the jujube slices, enhancing their crispness and chewiness, thereby improving their texture properties.Based on the constructed fuzzy sensory mathematical model, the comprehensive evaluation scores of plasma-treated jujube slices increased, with the APPJ5s-50 ℃ group scoring the highest at 91.96.In conclusion, plasma treatment can alter the surface structure of jujube slices, accelerating the drying process and directly reducing thermal reaction time during drying, thereby improving drying efficiency and the retention of nutritional quality.The APPJ5s-50 ℃ group preserved the original quality of jujube slices and achieved the highest fuzzy mathematical sensory evaluation score, making it more acceptable to consumers.

Key words atmospheric pressure plasma jet (APPJ);heat pump drying;jujube slices;drying characteristics;fuzzy mathematics-based sensory evaluation

DOI：10.13995/j.cnki.11-1802/ts.044004

引用格式：田非凡,许铭强,张健,等.等离子体处理结合热泵干燥对枣片干燥特性及品质的影响[J].食品与发酵工业,2026,52(11):299-309.TIAN Feifan, XU Mingqiang, ZHANG Jian, et al.The influence of plasma treatment combined with heat pump drying on the drying characteristics and quality of jujube slices[J].Food and Fermentation Industries,2026,52(11):299-309.

第一作者：硕士研究生(陈恺正高级实验师和许铭强研究员为通信作者,E-mail:420088450@qq.com;xmq2046@hotmail.com)

基金项目：新疆自治区重大专项(2023A02010-3);新疆红枣产业技术体系专项资金项目(XJLGCYJSTX02)

收稿日期：2025-07-22,改回日期:2025-10-25