1. 课题来源与背景； （1） 课题来源 课题类型：国家自然科学基金 课题来源单位：国家自然科学基金委 课题名称：基于二氧化碳浸渍(CM)前处理的生姜热风-间歇微波干燥行为及机理研究 课题编号：3150101750 （2）课题背景： 1935 年法国人 Flanzy 首次提出了二氧化碳浸渍(CM)的概念，将其应用于葡萄酒的酿造。将葡萄浸渍在充满CO2 的密闭容器中，在无氧条件下果粒内部进行厌氧代谢。研究结果发现:一方面，二氧化碳浸渍可以改变果实的内部结构，增加孔隙率，提高细胞通透性，提升果实的干燥速率;另一方面, 无氧环境使细胞内成分发生了很大变化，如酚类物质含量增加，抗氧化性增强等。 于是，我们设想 CM 处理是否对其他果蔬原料也具有相同的作用。前期我们选用不同压力、温度的 CM 条件对生姜进行处理，然后再进行干燥，研究结果显示，经过 CM 处理后的样品比直接干燥样品干燥速率提高，干燥时间最多可缩短35%；经过 CM 处理后的干燥生姜样品的颜色与鲜姜更接近，L*值大于直接干燥样品的L值，a*小于直接干燥样品a。除此，经 CM 处理后生姜中主要的活性成分 6-gingerol、8-gingerol、10-gingerol 含量均有不同程度的升高。目前尚不清楚 CM 处理是如何改变物料内部孔隙结构增加传质传热效率， 以及改善干燥物料颜色及功能成分保留率的。因此，需开展相关的研究工作进行深入的探讨和研究。 刘沫茵等将二氧化碳浸渍应用于葡萄的干制中，研究发现经过CM处理后，葡萄干总酚和Vc 含量分别提高了 41.28%和 12.81%。陶红燕等对红提进行 CM 处理，结果表明经 CM 处理后热风和红外干燥的干燥时间分别缩短了 65.15%和71.95%。Liu 等利用CM处理辣椒果肉后进行微波干燥，结果表 明，CM 处理后辣椒微波干燥速率是未经 CM 处理的 1.5-1.85 倍，总酚和 Vc 含 量也分别提高了 40%-60%、121%-582%。大量实验结果表明，CM 处理对不同果蔬材料都普遍具有提高其干燥效率和改善其营养品质的作用。但目前对 CM 处理是如何影响微观孔隙结构从而提高果蔬干燥效率，以及如何改善其感官和营 养品质保留率的机理尚不清楚。 本项目主要在申报单位所属的省部共建国家重点实验室培育基地广东省农产品加工重点实验室、农业部功能食品重点实验室和广东省果蔬深加工重点实验室等平台中进行，具有本项目所需的仪器设备和基础设施，如二氧化碳浸渍设备、热风-间歇微波干燥机、高效液相色谱仪(Agilent)、全自动色差仪、紫外可见分光光度、荧光光谱分析仪、圆二色谱、扫电镜等仪器设备等。

    2. 研究目的与意义； 目前，果蔬脱水干燥已成为我国食品加工业的重要组成部分。在我国，脱 水果蔬加工业中 90%以上的产品仍采用常压热风干燥。然而由于热风干燥干燥 速率低、干燥时间长、产品外观品质差、营养成分损失严重等缺点，导致脱水 果蔬成本高、品质差，严重限制了我国果蔬脱水行业的发展。因此，开发干燥效率高、能耗低、产品品质高的新型果蔬脱水干燥技术具有重要的现实意义。

    3. 主要论点与论据； 研究结果表明， 经过CM 处理后，形成孔隙结构，并且随着压力的增大，孔隙结构增加，孔隙率增加，标准化的分形维数结果显示，随着 CM 压力的增大，分形维数降低，说明孔隙结构变规则，有利于水分的内部扩散和表面蒸发。经过 CM 处理后，干燥生姜的颜色与鲜姜更接近，L*值大于直接干燥样品的L值；随着 CM 时间延长，6, 8-姜酚含量升高。此外，CM处理对生姜 PPO 和 POD 具有显著的钝化作用，随着CM压力的增大，a-螺旋含量下降，b-折叠含量上升。核磁结果显示，经 CM 处理后，干燥后期生姜中结合水向自由水转变，使得水分更容易脱除，干燥速率显著高。 综上，CM 高生姜干燥传质传热效率是由于CM能够使生姜孔隙结构增大，细胞膜渗透率升高以及CM使生姜细胞内结合水和不易流动水向自由水转化。 CM提高生姜色泽及营养品质的原因是 CM 可以降低胞内 pH，降低生姜氧化酶活性以及提高细胞膜渗透率。

     4. 创见与创新； (1)建立基于分形理论的热风-间歇微波干燥传质传热模型，是国内外首次采用不连续介质模型方法，构建热风-间歇微波干燥传质传热模型。 (2)建立基于分形理论的 BP 神经网络模型，是国内外首次考虑细胞微观孔隙结构对干燥营养品质影响规律的预测模型。

    5. 社会经济效益，存在的问题； 无

    6. 历年获奖情况； 2017年 茂名市科学技术一等奖 茂名大宗水果综合加工利用关键技术及产业化 2017年 广东省科学技术一等奖 岭南大宗水果综合加工关键技术及产业化应用 7. 成果简介要向社会公开，请不要填写商业秘密内容。 该技术目前已在2篇SCI 论文和5篇国内核心期刊中进行报道， 发明专利申请2 件，发明专利授权2件，研究生培养1名。