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食品工业科技2024年第05期:基于结构表征和热力学分析的2种菊花粉水分吸附特性研究

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作者:程新峰;留芳芳;潘玲;洪礼杰;汪世豪;杨晨晖;

单位:安徽师范大学生态与环境学院;皖江流域退化生态系统的恢复与重建省部共建协同创新中心;黄山畲农生态农业有限公司;

摘要:为探讨干制菊花吸湿特性与其结构、水分活度(A_w)、贮藏温度的关系,本文以2种菊花粉末(小黄菊和贡菊王)为对象,采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线电子能谱(XPS)对其结构特征进行分析,结果显示菊花粉末表面粗糙,含有大量凹陷和孔洞;与小黄菊相比,贡菊王粉末粒径较小且表面含有更多的亲水基团,如-OH,O-C-O等。采用静态称量法在20、30和40℃和A_w=0.112~0.976下研究了2种菊花粉末的水分吸附行为,并通过模型拟合和热力学分析阐明了物料的水分吸附机制。菊花粉末的平衡干基含水率(X_e)随水分活度(A_w)增加而升高,但在同一A_w下,温度越高X_e值越低。Peleg模型是描述水分吸附等温线的最佳模型。热力学分析表明,净等量吸附热(q_(st))随平衡干基含水率升高而降低,其中小黄菊和贡菊王粉末的q_(st)值分别于X_e>0.14 g/g和X_e>0.24 g/g时趋于恒定。小黄菊在20、30和40℃下的单分子层干基含水率(X_m)分别为0.0690、0.0525、0.0505 g/g(干基),而贡菊王为0.0645、0.0591和0.0584 g/g(干基)。有效孔径(r_p)随温度和水分含量增加而增大,其中当X_e>0.09 g/g(干基)时小黄菊粉末呈现介孔特性,而贡菊王粉末则当X_e>0.11 g/g(干基)时内部孔隙才由微孔转变成介孔。研究结果可为菊花的干燥工艺优化与贮藏条件选择提供参考。

关键词:菊花;;水分吸附特性;;净等量吸附热;;有效孔径;;结构表征

基金资助:安徽省自然科学基金项目(2008085MC103);; 黄山市科技计划项目(2021KN-07);; 安徽省高校自然基金重点项目(2023AH050135);; 安徽省高校协同创新项目(GXXT2020-075)