檳榔干燥動力學模型及微觀結構、代謝物變化規(guī)律研究

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摘""要：干燥是檳榔加工的第1步，干燥過程直接影響檳榔的品質和貨架期。為了明確檳榔熱風干燥過程的水分變化、纖維微觀結構及代謝物的變化規(guī)律，以期對檳榔干燥時間進行精準調控。本研究以檳榔鮮果和檳榔殺青果為研究對象，利用5種模型對不同溫度下檳榔熱風干燥曲線進行擬合，建立檳榔干燥動力學模型，同時利用掃描電子顯微鏡、LC-MS等探討干燥過程中檳榔微觀結構、代謝物的變化規(guī)律。結果表明：檳榔干燥曲線呈指數(shù)下降，干燥速率曲線分為加速和降速2個階段，溫度對干燥速率有顯著影響；Page模型對檳榔熱風干燥曲線擬合較好，模型決定系數(shù)（R2）在0.98以上，均方差（mean"square"deviation，"RMSE）在0.02～0.06范圍內，模型預測值和真實值差異不顯著，可以較好地反映檳榔干燥過程中的水分變化規(guī)律。微觀結構分析表明，隨著干燥時間的增加檳榔纖維層變得致密、緊實，殺青處理導致檳榔纖維結構松散。質構結果表明，隨著干燥時間的增加，檳榔硬度和咀嚼度增加，彈性降低。差異代謝物結果顯示，干燥過程通過影響氨基酸代謝通路、中心碳代謝通路、亞油酸代謝通路、黃酮類生物合成、苯丙烷類生物合成進而影響有機酸、脂質和類脂分子等發(fā)生變化。研究結果為豐富檳榔加工基礎研究，以及為檳榔熱風干燥時間的選擇提供理論依據(jù)。

關鍵詞：檳榔；干燥動力學模型；微觀結構；代謝物；質構中圖分類號：TS205""""""文獻標志碼：A

Study"on"the"Drying"Kinetics"Model，"Microstructure，"and"Metabolite"Changes"of"Areca"Nut

ZHANG"Jing1，"DAI"Jiahui2，3，"WANG"Shiping2，3，"DAI"Wenting2，3，"KANG"Xiaoning1，2，3，"JI"Jianbang1，"HU"Yujuan1

1."Sanya"Research"Institute，"Hainan"Academy"of"Agricultural"Science，"Sanya，"Hainan"572000，"China;"2."Institute"of"Processing"amp;"Design"of"Agriproducts，"Hainan"Academy"of"Agricultural"Science，"Haikou，"Hainan"570100"China;"3."Haikou"Areca"Processing"Research"Key"Laboratory，"Haikou，"Hainan"570100"China"

Abstract："The"study"was"aimed"to"clarify"the"changes"in"moisture"content，"fiber"microstructure，"and"metabolites"during"the"hot"air"drying"process"of"areca"nut，"and"to"precisely"regulate"the"drying"time."This"study"focuses"on"areca"nut"and"five"models"were"used"to"fit"the"hot"air"drying"curves"of"areca"nut"at"different"temperatures，"and"a"betel"nut"drying"kinetics"model"was"established."At"the"same"time，"scanning"electron"microscopy，"LC-MS"were"used"to"explore"the"changes"in"the"microstructure"and"metabolites"of"areca"nut"during"the"drying"process."The"results"showed"that"the"drying"curve"of"betel"nut"showed"an"exponential"decrease，"and"the"drying"rate"curve"was"divided"into"two"stages："acceleration"and"deceleration."Temperature"had"a"significant"impact"on"the"drying"rate."The"Page"model"fit"the"hot"air"drying"curve"of"areca"nut"well，"with"a"coefficient"of"determination"R2"above"0.98"and"a"RMSE"in"the"range"of"0.02-0.06."The"difference"between"the"predicted"and"true"values"of"the"model"was"not"significant，"and"it"could"better"reflect"the"water"changes"during"the"areca"nut"drying"process."Microstructure"analysis"shows"that"the"fiber"layer"of"areca"nut"became"dense"and"compact"with"increasing"drying"time，"and"the"whitening"treatment"caused"the"fiber"structure"of"areca"nut"to"become"loose."The"texture"results"indicated"that"with"the"increase"of"drying"time，"the"hardness"and"chewiness"of"areca"nut"increased，"while"the"elasticity"decreased."The"differential"metabolite"results"showed"that"the"drying"process"affected"organic"acids，"lipids，"and"lipid"molecules"by"affecting"the"metabolism"of"amino"acid，"linoleic"acid，"central"carbon，"flavonoid"biosynthesis，"and"phenylpropanoid"biosynthesis."This"study"would"enrich"the"basic"research"on"areca"nut"processing"and"provide"a"theoretical"basis"for"the"selection"of"hot"air"drying"time"for"areca"nut.

Keywords："areca"nut;"drying"kinetics"model;"microstructure;"metabolite;"texture

DOI："10.3969/j.issn.1000-2561.2025.01.023

檳榔（Areca"catechu"L.）為棕櫚科常綠喬木，廣泛種植在南亞、東南亞等國家以及我國南部的熱帶和亞熱帶地區(qū)[1]。檳榔是我國的四大南藥之首，具有殺蟲消積、下氣、行水等功效。此外，檳榔含有多酚、生物堿、黃酮化合物、礦物質等活性成分，具有抑菌、抗氧化、抗抑郁等功能[2]。海南作為檳榔的最大種植區(qū)，2021年種植面積達26.7多萬公頃。檳榔采摘后，除小部分用于鮮食外，90%以上的檳榔需要干燥后存儲、運輸，作進一步加工。

檳榔干燥是檳榔加工的第1步，干燥過程的水分含量直接影響檳榔的微觀結構、質構特性、品質、貨架期等。干燥是解決貯藏問題和延長保質期最常用的手段，通過降低物料中的水分含量，延緩腐爛，進而延長保質期[3]。針對干燥過程的水分動態(tài)變化進行研究，才能準確預測其水分的擴散規(guī)律、控制檳榔的水分含量，提高檳榔品質和貯藏安全性。干燥動力學通過探討物料在干燥過程中的水分變化規(guī)律，反映物料的脫水特性[4]。目前，干燥方式主要有熱風干燥、冷凍干燥、熱泵干燥、微波干燥等[5]，其中熱風干燥技術是最為常見的干燥方法，通過控制溫度和風速等參數(shù)達到理想的干燥環(huán)境，具有操作簡單、生產成本低、設備投資小等優(yōu)點[6-7]。目前很多學者探討了熱風干燥下不同材料，如青椒[7]、延胡索[8]、云南栘依[9]、牛大力[10]等的干燥特性，并利用Page、Weibull等函數(shù)對干燥曲線進行擬合，建立了干燥動力學模型。在檳榔干燥研究方面，袁源等[11]探討了不同干燥溫度和時間對檳榔果皮揮發(fā)性成分的影響；李梁等[12]研究了不同含水量對檳榔質構特性的影響。然而有關檳榔干燥動力學及干燥過程中檳榔微觀結構等的變化尚無報道。本研究對不同干燥溫度下檳榔鮮果及檳榔殺青果（沸水30"min）的水分變化情況、微觀結構、質構特性及代謝物變化進行分析，建立檳榔鮮果、檳榔殺青果的干燥動力學模型，探討干燥過程檳榔纖維結構及代謝物的變化規(guī)律，為檳榔干燥過程整體判斷及水分含量的精準調控提供理論參考。

1""材料與方法

1.1""材料

檳榔鮮果購自海南省三亞市崖州區(qū)崖州灣科技城檳榔種植戶。

1.2""方法

1.2.1""檳榔干燥工藝""為了探討干燥溫度對檳榔干燥特性的影響，首先將檳榔鮮果在沸水中煮沸30"min（殺青），隨后在50、55、60"℃干燥36"h，分別在干燥2、5、8、12、16、20、23、26、30、36"h取出，測定水分含量。每個處理溫度設置3次重復，取平均值。

為了探討預處理方式對檳榔干燥特性的影響，根據(jù)檳榔殺青果在不同溫度下的干燥情況，選擇55"℃對檳榔鮮果進行干燥，分別在干燥2、5、8、12、16、20、23、26、30、36"h取出，測定水分含量。

1.2.2""水分含量的計算""檳榔鮮果和檳榔殺青果分別在不同干燥時間取出后，測定其重量，記為wt，繼續(xù)干燥，直至恒重，記為w。按照以下公式計算含水量（W）：

式中，wt表示干燥至t時的檳榔重量，w表示檳榔干重。

1.2.3""干燥速率的計算""根據(jù)以下公式計算檳榔干燥過程的干燥速率（DR）：

式中，DR為干燥速率[g/（g·min）]，Δt表示相鄰2次測定的時間間隔（min），Xt表示干燥至t時的檳榔干基含水量（g/g），Xt+Δt表示干燥至t+Δt時的檳榔干基含水量（g/g）。

1.2.4""水分比的計算""根據(jù)以下公式計算水分比（MR）：

式中，Xt表示干燥至t時的檳榔干基含水量（g/g），Xe表示檳榔干燥達到平衡時的干基含水量（g/g），X0表示檳榔初始干基含水量（g/g），其中Xe遠小于X0和Xt，通常忽略不計，因此公式可以簡化為：

1.2.5""干燥模型擬合""利用Newton、Lagarithmic、Page等5種動力學模型方程（表1）對檳榔鮮果（50、55、60"℃）、檳榔殺青果的干燥曲線進行擬合，并以均方差（mean"square"deviation，"RMSE）、決定系數(shù)（R2）作為數(shù)學模型擬合結果優(yōu)劣的標準，RMSE、R2的計算公式參照王海麗等[8]的報道。其中R2越接近于1，RMSE越小，表示模型對實際過程擬合得越好。

1.2.6""微觀結構的測定""取出不同干燥時間的檳榔，于–80"℃預凍，后冷凍干燥。取檳榔果中部位置，將其切成1"cm×1"cm大小的正方形，利用掃描電子顯微鏡測定檳榔纖維橫切面、縱切面及表面的微觀結構。測定方法：將雙面導電膠粘于載物臺上，放置檳榔纖維塊，噴金處理后觀察拍照，加速電壓為15"kV。

1.2.7""質構測定""利用質構儀測定不同干燥時間檳榔的質構特性。檳榔取出后，在室溫下平衡1"h。質構測定采用TPA模式，P36探頭，壓縮比為20%，測定前探頭的下降速度為1.0"mm/s，測試速度為1.0"mm/s，測定后的上升速度為1.0"mm/s，測定高度為5"mm，觸發(fā)力為100"N，2次測定時間間隔為3"s。

1.2.8""代謝物測定""利用高效液相色譜-質譜聯(lián)用儀對檳榔鮮果和檳榔殺青果在55"℃干燥過程中的代謝物進行分析。檳榔鮮果在干燥0、26、72"h取樣，檳榔殺青果在干燥0、5、36"h取樣。取50"mg固體樣本于1.5"mL離心管中，加入400"μL提取液（乙腈∶甲醇=1∶1），渦旋混勻30"s后，低溫超聲提取30"min（5"℃，"40"KHz）；隨后將樣品在–20"℃靜置30"min，13"000′g離心15"min后取上清液，氮氣吹干；120"μL復溶液（乙腈∶水="1∶1）復溶，低溫超聲萃取5"min（5"℃，"40"KHz），13"000′g離心5"min后取上清液上機分析。取等體積的所有樣本代謝物混合制備成質控樣本（quality"control，"QC），在儀器分析過程中，每6個樣本中插入1個QC樣本，以考察整個分析過程的重復性。利用Progenesis"QI軟件對測定數(shù)據(jù)進行分析，同時將MS和MS/MS質譜信息與代謝公共數(shù)據(jù)庫HMDB（http：//www.hmdb.ca/）和Metlin（https：//metlin.scripps.edu/）數(shù)據(jù)庫進行匹配，得到代謝物信息。

1.3""數(shù)據(jù)處理

所有試驗均設置3次生物學重復，利用SPSS"20.0軟件進行顯著性分析（Plt;0.05）；采用Origin"2021軟件作圖并對動力學模型進行擬合。

2""結果與分析

2.1"""檳榔干燥動力學模型的建立

2.1.1""檳榔干燥曲線和干燥速率曲線""檳榔鮮果及檳榔殺青果在不同溫度下的干燥曲線和干燥速率曲線如圖1所示。從圖1可以看出，檳榔干基含水量隨著干燥時間的延長逐漸下降，不同溫度下的干燥曲線變化趨勢也相似，均呈現(xiàn)指數(shù)下降。干燥速率曲線顯示，檳榔在干燥過程中主要有明顯的加速和降速2個階段，這與王安娜等[9]、胡希婷等[13]的研究結果一致。在干燥初期，干燥速率迅速升高，干基含水量顯著下降，說明此時水分去除迅速，這可能是由于干燥初期，檳榔表面的水分首先排出，此時檳榔組織細胞中自由水豐富，這部分自由水迅速從松散的纖維層排出，干燥速率迅速增大至峰值，干基含水量顯著下降。隨著干燥時間的延長，干燥速率逐漸下降，干基含水量下降變緩，說明水分越來越難以去除。這是由于隨著干燥時間的延長，檳榔纖維結構變得緊密，同時檳榔的水分擴散從表面轉向內部，水分子的排出由最初的自由水排出逐漸轉變?yōu)榻Y合水排出，結合水與一些大分子如蛋白質、纖維素等結合緊密，導致水分排出緩慢，干燥速率下降。繼續(xù)干燥，干燥速率趨近于0，干基含水量趨于穩(wěn)定，說明此時檳榔達到恒重狀態(tài)[14-15]。此外，干燥溫度越高，干燥曲線越陡（圖1A），干燥速率越大（圖1B），干燥過程中水分去除速度越快，檳榔達到恒重時間越短。當干燥溫度為50、55、60"℃時，檳榔達到恒重的時間分別為48、30、26"h，說明干燥溫度顯著影響檳榔干燥前期的干燥速率，檳榔中水分子的擴散速度隨著溫度的升高顯著升高，水分子去除加快，干基含水量下降更快[16]。"

對比檳榔鮮果和檳榔殺青果（沸水30"min）

在55"℃下的干燥曲線（圖1C）和干燥速率曲線（圖1D），可以看出，經過殺青處理后檳榔干燥速率更大，干基含水量下降更明顯，檳榔達到恒重時間由60"h縮短為30"h，說明殺青處理使檳榔中的水分子更容易排出，縮短了干燥時間。這可能是由于殺青過程檳榔纖維結構被破壞，纖維層變得松散，水分子更容易排出。此外，殺青過程檳榔中結合水與大分子物質之間的化學鍵被破壞，結合水更容易排出。

2.1.2""干燥動力學模型的建立""利用表1中的5種動力學模型對檳榔干燥曲線進行擬合，其中模型Newton、Lagarithmic和Henderson"and"Pabis的線性方程顯示，lnMR與干燥時間t呈線性關系，模型Wang"and"Singh線性方程中MR與干燥時間t呈線性關系，模型Page的ln（–lnMR）與lnt呈線性關系。

不同預處理及不同干燥溫度條件下，檳榔干燥過程的MR與干燥時間t呈非線性關系（圖2A，圖2B），因此Wang"and"Singh模型不適用于檳榔干燥曲線的擬合；檳榔干燥過程的lnMR與t呈非線性關系（圖3A，圖3B），因此模型Newton、Lagarithmic和Henderson"and"Pabis也不適用于檳榔干燥曲線的擬合；檳榔干燥過程的ln（–lnMR）與lnt呈線性關系（圖4A，圖4B），因此Page模型適用于檳榔干燥曲線的擬合，并用該模型對檳榔熱風干燥過程中水分變化規(guī)律進行預測。

將不同溫度及不同預處理的檳榔干燥曲線通過Page模型ln（–lnMR）=lnk+nlnt進行擬合，建立熱風干燥檳榔動力學模型（表2）。不同溫度、不同預處理下，檳榔熱風干燥Page模型的Pearson相關系數(shù)（r）和決定系數(shù)（R2）分別在0.99和0.98以上，RMSE在0.02～0.06范圍內，說明Page模型對不同溫度和不同預處理條件下的檳榔干燥

過程擬合較好。

2.1.3""干燥動力學模型的驗證""為了驗證模型的準確性，利用建立的模型預測檳榔在50、55、60"℃熱風干燥不同時間下的水分比（MR），并與真實測定值進行對比。由圖5可知，熱風干燥下檳榔水分比預測值和實際測定值相近，說明Page模型擬合度高，可以準確地反映檳榔熱風干燥過程的水分變化規(guī)律。

分別對熱風干燥不同溫度下的水分比預測值和真實值進行T檢驗，結果見表3。根據(jù)T檢驗的雙邊檢驗結果得出50、55、60"℃和檳榔鮮果的P值分別為0.78、0.20、0.15、0.88，P值均大于0.05，說明不同熱風干燥溫度檳榔的水分比預測值和真實值差異不顯著。建立的檳榔熱風干燥動力學Page模型可以很好地預測檳榔干燥過程中的水分比，進而對干燥時間進行篩選調控。

2.2""檳榔干燥微觀結構的變化

為了觀察干燥過程中檳榔纖維微觀結構的變

化規(guī)律，根據(jù)檳榔干燥曲線和干燥速率曲線的研究結果，選擇55"℃作為檳榔干燥溫度進行干燥。檳榔鮮果和檳榔殺青果干燥過程的SEM結果見圖6。從圖6可看出，不論是檳榔鮮果還是檳榔殺青果，隨著干燥時間的延長，檳榔纖維橫截面變得更加致密（圖6A～圖6C，圖6G～圖6I），從纖維層縱截面可以觀察到每條纖維內部隨著干燥時間的延長密度增大，變得更加緊實（圖6D～圖6F，圖6L～圖6N）。這是由于干燥過程中存在于纖維結構中的水分子排出。此外，隨著干燥時間的延長纖維層變得致密，這也導致水分子越來越難排出，這與2.1.1中隨著干燥時間的延長，干燥速率逐漸下降，干基含水量下降變緩的研究結果一致。對比檳榔鮮果和檳榔殺青果，殺青處理使檳榔纖維結構變得松散（圖6A，圖6G），導致其在干燥過程中水分子更容易排出，驗證了2.1.1的推測。此外，在同一干燥時間下，檳榔殺青果的纖維橫截面和縱截面更加緊實、致密，說明檳榔殺青果在干燥過程中水分排出較快，很快達到恒重狀態(tài)，這與2.1.1的研究結果一致。

2.3""檳榔干燥過程質構變化

利用質構儀測定55"℃檳榔干燥過程中硬度、彈性和咀嚼性的變化。從圖7可以看出，隨著干燥時間的延長，檳榔殺青果硬度、咀嚼度呈上升趨勢，彈性呈下降趨勢（圖7A）。這是由于檳榔經30"min沸水處理后，纖維結構變松散，柔軟度較高，隨著干燥時間的延長，水分散失，纖維結

構變得致密、緊實，這與SEM結果一致。而檳榔鮮果本身水分含量較高，纖維排列有序、硬度較大，導致干燥初期硬度、咀嚼度及彈性最大，隨著干燥時間的延長，水分子喪失，纖維結構被破壞，硬度、咀嚼性及彈性呈降低趨勢（圖7B）。

2.4""檳榔干燥過程代謝物的變化規(guī)律

2.4.1""數(shù)據(jù)質量控制和鑒定出的代謝物情況""為了了解干燥過程對檳榔代謝物的影響，利用LC-MS對干燥過程檳榔的代謝物進行檢測。根據(jù)QC樣本PCA圖以及潛在的特征峰在QC樣本中的相對標準偏差（relative"standard"deviation，"RSD），當RSD值為30%時，樣本正離子和負離子模式下峰值累計百分比達到79%，大于70%，質控樣品在PCA圖中聚類明顯，不同干燥時間樣本組內集中，組間存在明顯的分離（圖8），說明設備、色譜條件及測定數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，可用于后續(xù)分析。

LC-MS正離子模式下共檢測出9740個質譜峰，負離子模式下共檢測出8887個質譜峰，在數(shù)據(jù)庫中進行對比，一級模式下共注釋到5052個代謝物，其中正離子模式下共注釋到2841個代謝物，負離子模式下共注釋到2211個代謝物。二級模式下共鑒定到425種代謝物，其中正離子模式下共注釋到298個代謝物，負離子模式下共注釋到127個代謝物。這些代謝物包括2種生物堿及其衍生物，35種苯環(huán)類化合物，66種脂質和類脂分子，18種核苷、核苷酸及其類似物，69種有機酸及其衍生物，11種有機氮化合物，36種有機氧化合物，48種有機雜環(huán)化合物，37種苯丙烷和聚酮類化合物。

2.4.2""差異代謝物分析""根據(jù)OPLS-DA模型獲得的變量權重值進行差異代謝物篩選，其中VIPgt;1且Plt;0.05的代謝物作為2組之間的顯著差異代謝物，分別篩選檳榔鮮果和檳榔殺青果在55"℃干燥過程中以及檳榔殺青果和檳榔鮮果之間的差異代謝物。

PCA結果顯示，檳榔鮮果與干燥26"h的檳榔鮮果（圖9A）、干燥26"h和72"h的檳榔鮮果（圖9B）、檳榔殺青果與干燥5"h的檳榔殺青果（圖9C）、干燥5"h和干燥36"h的檳榔殺青果（圖9D）、檳榔鮮果和檳榔殺青果（圖9E）、檳榔鮮果絕干狀態(tài)和檳榔殺青果絕干狀態(tài)（圖9F）分別分布在PCA圖中的不同區(qū)域，說明干燥過程以及殺青處理對檳榔代謝物有顯著影響。

以檳榔鮮果為對照，干燥26"h后共鑒定到197種差異代謝物，其中127種表達上調，70種表達下調（圖10A）。這些差異代謝物主要包括35種有機酸及其衍生物，34種脂質和類脂分子，20種有機雜環(huán)化合物，19種苯丙烷類和聚酮類，15種有機氧化合物，9種苯環(huán)型化合物，10種核苷、核苷酸和類似物，5種有機氮化合物，1種生物堿及其衍生物，49種其他類型的代謝物。以檳榔鮮果干燥26"h為對照，干燥72"h后共鑒定到211種差異代謝物，其中165種代謝物表達上調，46種代謝物表達下調（圖10B），這些差異代謝物主要包括35種有機酸及其衍生物，26種脂質和類脂分子，25種有機雜環(huán)化合物，22種苯丙烷類和聚酮類，14種有機氧化合物，14種苯環(huán)型化合物，10種核苷、核苷酸和類似物，6種有機氮化合物，1種生物堿及其衍生物，58種其他類型的代謝物（圖11A）。

以檳榔殺青果為對照，干燥5"h后共鑒定到179種差異代謝物，其中129種表達上調，50種表達下調（圖10C）。這些差異代謝物主要包括30種有機酸及其衍生物，27種脂質和類脂分子，18種有機雜環(huán)化合物，14種苯丙烷類和聚酮類，16種有機氧化合物，16種苯環(huán)型化合物，11種核苷、核苷酸和類似物，3種有機氮化合物，44種其他類型的代謝物。以檳榔殺青果干燥5"h為對照，干燥36"h后共鑒定到211種差異代謝物，其中163種表達上調，48種表達下調（圖10D），這些差異代謝物主要包括32種有機酸及其衍生物，37種脂質和類脂分子，29種有機雜環(huán)化合物，20種苯丙烷類和聚酮類，12種有機氧化合物，15種苯環(huán)型化合物，8種核苷、核苷酸和類似物，5種有機氮化合物，1種生物堿及其衍生物，52種其他類型的代謝物（圖11B）。

以檳榔鮮果為對照，經殺青處理后，共鑒定到153種差異代謝物，其中74種表達上調，79種表達下調（圖10E）。這些差異代謝物主要包括21種有機酸及其衍生物，22種脂質和類脂分子，21種有機雜環(huán)化合物，23種苯丙烷類和聚酮類，11種有機氧化合物，10種苯環(huán)型化合物，5種核苷、核苷酸和類似物，5種有機氮化合物，1種生物堿及其衍生物，34種其他類型的代謝物。以干燥后檳榔鮮果為對照，干燥后檳榔殺青果共鑒定到233種差異代謝物，其中114種表達上調，119種表達下調（圖10F）。這些差異代謝物主要包括34種有機酸及其衍生物，36種脂質和類脂分子，28種有機雜環(huán)化合物，28種苯丙烷類和聚酮類，15種有機氧化合物，14種苯環(huán)型化合物，8種核苷、核苷酸和類似物，6種有機氮化合物，2種生

物堿及其衍生物，62種其他類型的代謝物（圖11C）。殺青過程主要對苯丙烷類和聚酮類、脂質和類脂分子、有機酸及其衍生物、有機雜環(huán)化合物產生影響。

不論是檳榔鮮果還是檳榔殺青果，干燥時間越長，其差異代謝物數(shù)量越多；干燥過程主要影響有機酸及其衍生物、脂質和類脂分子、有機雜環(huán)化合物。

2.4.3""KEGG富集分析""為了進一步研究干燥過程中檳榔代謝物的變化，對差異代謝物進行代謝途徑富集分析（圖12）。代謝物途徑富集分析是指分析選定的代謝集，并使用超幾何分布算法獲得該代謝集中代謝物顯著富集的途徑。對于檳榔鮮果，對干燥過程影響較大的通路有中心碳代謝通路、蛋白質消化和吸收通路、ABC轉運通路、氨基酸代謝通路、黃酮類生物合成、苯丙烷類生物合成。對于檳榔殺青果，干燥過程影響較大的通路有亞油酸代謝通路、中心碳代謝通路、ABC轉運通路、氨基酸代謝通路、蛋白質消化和吸收通路。對比殺青果和檳榔鮮果，殺青處理主要影響檳榔的苯丙烷類生物合成、苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成、精氨酸和脯氨酸代謝通路、黃酮類生物合成。說明殺青過程對檳榔黃酮類生物合成、苯丙烷類生物合成影響較大，即這2條通路在煮沸的過程中已經發(fā)生了很大的變化，導致經熱水煮沸后的殺青果在干燥過程中這2條通路并無明顯變化，而未經殺青處理的檳榔鮮果在干燥過程中這2條通路變化較大。

總的來說，干燥和殺青過程通過影響中心碳代謝通路、蛋白質消化和吸收通路、氨基酸代謝通路（苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、精氨酸、脯氨酸）、亞油酸代謝通路、黃酮類生物合成、苯丙烷類生物合成進而影響有機酸、脂質和類脂分子等發(fā)生變化。

3""討論

干燥通過降低物料中水分含量，延緩腐爛，進而延長保質期。針對干燥過程水分動態(tài)變化進行研究，才能準確預測其水分擴散規(guī)律，進而對

干燥過程進行調控。水分在物料中的存在方式主要有3種：自由水、結合水以及流動性介于自由

水和結合水之間的水分，其中自由水流動性最強，結合水流動性最弱。檳榔是我國的四大南藥之首，

具有殺蟲消積、下氣、行水等功效。目前對檳榔干燥動力學的研究較少，通過檳榔干燥特性的研究，有助于掌握其干燥規(guī)律，并進一步對干燥過程進行調控。"

通過研究檳榔熱風干燥特性表明，檳榔在整個干燥過程中的干燥曲線呈現(xiàn)指數(shù)下降，干燥速率曲線主要有明顯的加速和降速2個階段。干燥初期，檳榔中含有大量的自由水，檳榔內外水分含量均勻，檳榔表面的水分通過松散的纖維層迅速排出，干燥速率迅速增大。隨著干燥時間的延長，檳榔水分擴散從表面轉向內部，與大分子物質緊密結合的結合水開始排出，由于檳榔表面與內部的水分分布不均勻，出現(xiàn)表皮皺縮，導致表面積驟減，SEM顯示，隨著干燥時間的延長，檳榔纖維層變得致密、有序，這些都阻止了水分子的遷移排出，進而導致干燥速率下降。這種趨勢與牛大力[10]、皂莢籽[17]的熱風干燥特性一致。通過研究干燥溫度和預處理對檳榔熱風干燥的影響，發(fā)現(xiàn)溫度越高，干燥速率越大，干燥曲線越陡，說明升高干燥溫度可以縮短干燥時間，溫度是影響檳榔干燥前期干燥速率的主要因素，這與王安娜等[9]、方良材等[10]、謝永康等[18]的研究結果一致。這是因為溫度越高，檳榔表面和內部的水分子擴散速度越快，水分子去除加快。預處理方式也會影響干燥特性，本研究發(fā)現(xiàn)，殺青預處理通過在沸水中煮沸檳榔后再進行干燥，其干燥速率更大，檳榔達到恒重時間由60"h縮短到30"h。結合SEM結果，殺青處理使檳榔纖維結構變得松散，檳榔組織的細胞受到破壞，破壞了結合水與大分子物質之間的化學鍵，水分子更容易排出。

利用5種干燥模型對檳榔干燥曲線進行擬合，由于檳榔干燥過程的ln（-lnMR）與lnt呈線性關系，Page模型可以用于檳榔干燥曲線的擬合。該模型的相關系數(shù)（r）和決定系數(shù)（R2）分別在0.99和0.98以上，RMSE較小，模型的預測值和真實值差異不顯著，擬合較好，可以很好地預測檳榔干燥過程中的水分比。馬田田等[19]采用5種干燥模型對南極磷蝦熱風干燥特性進行擬合并對建立的模型進行驗證，結果表明，Page模型的R2最大，模型的預測值與試驗值重合度高，可以準確地預測南極磷蝦熱風干燥過程中水分比的變化規(guī)律。陳家鼎等[4]研究發(fā)現(xiàn)，Page模型可以準確地描述煙葉葉片和主脈的干燥動力學。王安娜等[9]研究表明，Page模型可以較好地擬合云南栘依的熱干燥特性，該模型的R2在0.98以上，卡方、誤差平方和（SSE）較低，能夠較好地反映熱風干燥過程中云南栘依水分比隨干燥溫度的變化規(guī)律。本研究建立的檳榔熱風干燥過程動力學模型可以準確地預測檳榔干燥過程中的水分比，進而對干燥時間進行篩選調控。

干燥過程是水分子動態(tài)遷移的過程，在此過程中，對熱敏感的代謝物也會發(fā)生相應的變化。通過研究干燥過程的差異代謝物，發(fā)現(xiàn)干燥過程會影響氨基酸代謝通路，包括苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成，精氨酸和脯氨酸代謝通路。荔淑楠等[20]研究發(fā)現(xiàn)，干燥主要通過影響甘氨酸、絲氨酸、蘇氨酸代謝，氨基酸的生物合成等代謝路徑影響當歸代謝物的變化。與本研究結果具有相似之處。"

4""結論

本研究以檳榔鮮果和檳榔殺青果為研究對象，建立了不同熱風干燥溫度下檳榔的干燥動力學模型，同時探討了干燥過程對檳榔微觀結構、質構特性及代謝物的影響。結果表明：檳榔干燥曲線呈指數(shù)下降，干燥速率曲線分為加速和降速2個階段，干燥溫度顯著影響檳榔的干燥速率；Page模型對檳榔熱風干燥過程擬合較好，決定系數(shù)（R2）均在0.98以上，RMSE在0.02～0.06范圍內，模型預測值和真實值差異不顯著，可以較好地反映檳榔干燥過程的水分變化規(guī)律；檳榔纖維微觀結構隨著干燥時間的延長變得致密、緊實，殺青處理導致檳榔纖維結構松散，水分子更容易排出；隨著干燥時間的延長，檳榔硬度、咀嚼度增加，彈性降低；干燥過程通過影響丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、亞油酸及中心碳代謝進而影響有機酸、脂質和類脂分子等發(fā)生變化。研究結果可以為檳榔熱風干燥時間的選擇提供理論依據(jù)。

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