Sammendrag

Desert Cistanche (Cistanche deserticola YC Ma)er et særpregmedisin-mat homologiressurs fra Nordvest-Kinas sandområder, verdsatt for både økologi og ernæring. Gjør det om tilkonserverte fruktsnackskan utvide verdikjeden fra rå urt til forbrukerklar funksjonell mat.

I denne studien optimaliserte vi enultralydsassistert sukkerinfiltrasjon (osmotisk infusjon)prosess for Desert Cistanche skiver ved hjelp avenkeltfaktoreksperimenterog aBox–Behnken respons overflatedesign, etterfulgt av sensorisk og kvalitetsevaluering. Den optimaliserte prosessen produserte konservert frukt med engyllen-gult utseende, jevn fuktighet, en myk, seig og spenstig bit, ingen hard senter og ren sødme uten bismak.

 

Cistanche fabrikkprosess

Klikk for å lære mer

Optimale forhold:

Sukkergjennomtrengningstid:60 min

Sukkergjennomtrengningstemperatur:50 grader

Ultralydstyrke:90 W

Innvirkning på sensorisk poengsum (høy → lav):
Tid > Ultralydeffekt > Temperatur

Dette arbeidet gir en praktisk behandlingsreferanse forfunksjonell Cistanche-konservert fruktog støtter høy verdi utnyttelse av Desert Cistanche-ressurser.

Nøkkelord (SEO):Desert Cistanche konservert frukt,Cistanche deserticolasnack, ultralydsukkerinfiltrasjon, ultralyd osmotisk dehydrering, medisin-mat-homologi, fenyletanoidglykosider, echinakosid, acteosid, funksjonell konservert frukt, Cistanche-behandlingsteknologi

 

1. Hvorfor utvikle Desert Cistanche til konservert frukt?

1.1 Hva er Desert Cistanche (Cistanche deserticola)?

Cistanche deserticolaer en flerårig parasittisk urt i familien Orobanchaceae, hovedsakelig parasitterendeHaloxylon ammodendronrøtter. Det er et tradisjonelt kinesisk medisinsk materiale av høy verdi, med kjøttfulle skalaer arrangert pent på utsiden.

Globalt forekommer omtrent 20 Cistanche-arter hovedsakelig i tørre områder i Eurasia og Nord-Afrika. I Kina er de to vanlige typeneDesert CistancheogTubulosa Cistanche.

Viktig for produktutviklere:Desert Cistanche ble offisielt inkludert i Kinas "medisin-mat homologi"-liste 17. november 2023, som styrker sin posisjonering for funksjonell mat og snackformater med daglig helse.

1.2 Funksjonell verdi og viktige bioaktive stoffer (hvorfor forbrukere bryr seg)

Desert Cistanche er kjent for rike ernæringsmessige og funksjonelle komponenter, inkludert:

Fenyletanoidglykosider (PhGs)(ofte representert vedakteosid/verbascosideogechinacoside)

Polysakkarider

Iridoider

Lignans

Sporelementer

Disse forbindelsene er ofte assosiert (i forskningssammenheng) med antioksidanter, anti-inflammatoriske, anti-apoptotisk og minnestøttende potensiale, noe som gjør Cistanche til en lovende ingrediens for moderne funksjonelle snacks.

Tabell 1. Sensoriske poengkriterier for ørkenC. deserticolakonservert frukt

Element (20 poeng hver)	Poengkriterier	Poengområde
Smak/Smak	Søt-syrlig balansert; rik og myk smak; behagelig sødme	16–20
	Søt smak tilstede, men smaken er litt blid; ingen ettersmak	10–15
	For søtt eller altfor surt; dårlig smak	0–9
Tekstur/munnfølelse	Moderat mykhet; god munnfølelse; kompakt/elastisk vev	16–20
	Litt myk eller litt fast; god munnfølelse; relativt kompakt vev	10–15
	For hardt eller for mykt; dårlig munnfølelse; grovt vev	0–9
Utseende	God plumphet/fylde	16–20
	Relativt god plumphet	10–15
	Dårlig plumphet	0–9
Farge	Lys gul; uniform; ingen sukkerkrystallisering ("sandiness")	16–20
	Mørk gul; relativt ensartet; ingen eller svak sukkerkrystallisering	11–15
	Mørk gul; ikke-uniform; åpenbar sukkerkrystallisering	0–9
Aroma	Sterk og ren fruktig aroma; ingen lukt; langvarig aroma	16–20
	Lettere fruktig aroma eller litt karamellaktig; ingen lukt	10–15
	Ingen fruktig aroma, eller sur/brent/svovellignende lukt	0–9

2. Hvorfor ultrasonisk sukkerinfiltrasjon for konservert frukt?

Konservert frukt er en klassisk kategori i Kina og er fortsatt populær, spesieltredusert sukkerversjoner. Under produksjon av konservert frukt,sukkerinfiltrasjoner avgjørende for å:

hemme mikrobiell vekst (bevarende effekt)

forbedre smak og munnfølelse

stabilisere tekstur

Vanlige infiltrasjonsteknologier inkluderer:

mikrobølgesukkerinfiltrasjon

vakuumsukkerinfiltrasjon

ultrasonisk sukkerinfiltrasjon

Mikrobølgemetoder kan føre til dårligere farge og høyere bruning. Vakuuminfiltrering gir rask, jevn penetrering.Ultralyd, er imidlertid mye brukt fordi det kan skape mikroskopiske kanaler og akselerere masseoverføring mellom vevsvann og infusjonsløsningen - ofte forbedre den omfattende kvaliteten.

Tabell 2. Faktorer og nivåer for Box–Behnken-designet

Nivå	A: Sukkergjennomtrengningstid (min)	B: Sukkergjennomtrengningstemperatur (grad)	C: Ultralydeffekt (W)
-1	50	45	80
0	60	50	90
1	70	55	100

3. Materialer, instrumenter og prosesseringsflyt (fabrikkvennlig)

3.1 Råvarer

Desert Cistanchefra Hotan, Xinjiang, Kina

70 grader Brix konsentrert eplejuice(brukt som sukkerløsning; laboratorieforberedt)

3.2 Nøkkelreagenser

Vitamin C, sitronsyre, natriumklorid, gallussyre, etanol, Folin-reagens, natriumkarbonat, rutin, natriumnitritt, aluminiumnitrat, natriumhydroksid, oksalsyre og 2,6-diklorfenolindofenol (alle analytisk kvalitet).

3.3 Utstyr (industriell relevans)

De viktigste instrumentene som brukes inkluderer:

ultralydprosessor (KH-800KDB)

tørkeovn

teksturanalysator

kolorimeter

GC–MS og LC–MS systemer for aroma og bioaktive stoffer

potensiometrisk titrator, UV–Vis spektrofotometer, sentrifuge

 

Tabell 3. Resultater av responsoverflateeksperimentet

Løp	A (kodet / faktisk, min)	B (kodet / faktisk, grad )	C (kodet / faktisk, W)	Sensorisk poengsum
1	0 (60)	-1 (45)	1 (100)	77.4
2	-1 (50)	0 (50)	1 (100)	77.8
3	1 (70)	0 (50)	-1 (80)	73.2
4	-1 (50)	1 (55)	0 (90)	76.2
5	1 (70)	-1 (45)	0 (90)	79.8
6	0 (60)	-1 (45)	-1 (80)	76.2
7	0 (60)	0 (50)	0 (90)	86.0
8	1 (70)	1 (55)	0 (90)	73.6
9	0 (60)	0 (50)	0 (90)	87.8
10	-1 (50)	-1 (45)	0 (90)	74.0
11	0 (60)	0 (50)	0 (90)	85.4
12	-1 (50)	0 (50)	-1 (80)	73.8
13	0 (60)	0 (50)	0 (90)	86.2
14	0 (60)	1 (55)	1 (100)	76.4
15	0 (60)	0 (50)	0 (90)	83.8
16	1 (70)	0 (50)	1 (100)	77.6
17	0 (60)	1 (55)	-1 (80)	75.8

4. Behandlingsmetode: Desert Cistanche konservert frukt

4.1 Arbeidsflyt

Utvalg → Vasking → Skjæring → Blanchering → Sukkerinfiltrasjon (ultralydassistert) → Tørking

4.2 Driftspunkter (detaljer om kjerneproduksjon)

Velg uniform, uskadet Cistanche; vask forsiktig for å forhindre brudd på vev og tap av juice.

Skrell og del Cistanchen i jevne skiver.

Dampblancher kl100 grader i 120 s.

Bruk70 grader Brix konsentrert eplejuicesom infusjonsløsning; utføreultralydsassistert sukkerinfiltrasjonunder forskjellige forhold.

Tørkes i ovn kl80 grader i 3 timer.

Tabell 4. Variansanalyse (ANOVA) for regresjonsmodellen

Kilde	Summen av kvadrater	df	Gjennomsnittlig firkant	F-verdi	P-verdi	Betydning
Modell	379.52	9	42.17	17.74	0.0005	Betydelig
A	0.720	1	0.720	0.3028	0.5992
B	3.64	1	3.64	1.53	0.2556
C	13.00	1	13.00	5.47	0.0519
AB	17.64	1	17.64	7.42	0.0296
AC	0.040	1	0.040	0.0168	0.9004
f.Kr	0.090	1	0.090	0.0379	0.8513
A²	122.55	1	122.55	51.55	0.0002
B²	86.98	1	86.98	36.58	0.0005
C²	98.84	1	98.84	41.57	0.0004
Rest	16.64	7	2.38
Mangel på passform	8.29	3	2.76			Ikke vesentlig
Ren feil	8.35	4	2.09
Total	396.16	16

Modellstatistikk:R2=0.958R^2=0.958R2=0.958, Radj2=0.904R^2_{\\text{adj}}=0.904Radj2​=0.904, Rpre2=0.6322R^2_{\\text{pre}}=0.6322Rpre2​=0.6322
Std. dev.: 1.54; Bety: 78.88; C.V. (%): 1.95

5. Sensorisk evaluering (produktstyrt optimalisering)

Sensorisk evaluering fulgteGB/T 10782-2021ved hjelp av en skåringsmetode. Ti trente paneldeltakere vurderte produktet; resultatene ble gjennomsnittet.

For kommersiell utvikling er dette viktig:sensorisk poengsumer en praktisk, forbrukerrettet indeks som direkte reflekterer om produktet er attraktivt i utseende, aroma, smak og tekstur.

Tabell 5. Fargeanalyse av ørkencistanche-konservert frukt

Parameter	Verdi
L*	50.46 ± 0.42
a*	-0.71 ± 0.01
b*	15.25 ± 0.38
ΔE	46.40 ± 1.02

 

6. Viktige forhåndsoptimaliseringstrinn: Skivetykkelse og blancheringstid

6.1 Beste skivetykkelse:4 mm

Skivetykkelse ble testet ved2, 3, 4, 5, 6 og 7 mmmens andre forhold holdes konstante.

Hvis skivene er for tynne: strukturen er skadet, forårsaker overdreven sukkerpenetrering for myk munnfølelse, krymping, tap av smaksforbindelser og lavere utbytte etter tørking.

Hvis skivene er for tykke: sukkerinfiltrasjon blir vanskelig; midten er undersøtet, teksturen blir hard, og fargen kan være mindre tiltalende.

Beste resultat: 4 mm tykkelse, med høyest sensorisk poengsum (81,2). Produktet var fyldig, lysegult, moderat søtt og behagelig seigt samtidig som det beholdt Cistanche-karakteren.

6.2 Beste blancheringstid:20 min

Blancheringstid ble testet kl5, 10, 15, 20, 25, 30 min.

For kort: enzyminaktivering er utilstrekkelig; gjenværende polyfenoloksidase fremmer bruning og mørkning; vev forblir tett og motstår sukkerinfiltrasjon; smak kan være rå/snerpende.

For lang: vev mykner for mye; vannholding avtar; kollaps og krymping forekommer; løselige næringsstoffer og smaksforbindelser lekker ut; tyggeevnen avtar.

Beste resultat: 20 min, som gir et fyldig utseende, lys gul farge, balansert sødme og fleksibel tekstur.

 

Tabell 6. Analyse av aromatiske forbindelser i ørkencistanchekonservert frukt

Ingen.	RT (min)	Relativt innhold (%)	Sammensatt (engelsk)	Molekylformel	CAS-nr.
1	13.62	33.9929 ± 0.1680	1-oktanol	C₈H₁₈O	111-87-5
2	15.07	3.1072 ± 0.1401	Isooktanol	C₈H₁₈O	26952-21-6
3	17.21	0.9097 ± 0.0099	1-okten	C₈H₁₆	111-66-0
4	18.56	47.1520 ± 0.1178	Nonanal	C₉H₁₈O	124-19-6
5	21.72	1.0031 ± 0.0016	Cyclopentadecanol	C₁₅H₃₀O	4727-17-7
6	22.52	0.4175 ± 0.0026	5,6-epoksy- -ionon	C₁₃H₂₀O₂	23267-57-4
7	23.43	6.7981 ± 0.0249	Undekanal	C₁₁H₂₂O	112-44-7
8	23.98	0.8613 ± 0.0181	1-tetradekanol	C₁₄H₃₀O	112-72-1
9	26.73	0.3909 ± 0.0102	Dodekanal	C₁₂H₂₄O	112-54-9
10	27.62	0.3438 ± 0.0092	Decane	C₁₀H₂₂	124-18-5
11	30.12	0.8872 ± 0.0066	Syklopentadekan	C₁₅H₃₀	4727-17-7
12	31.97	0.7857 ± 0.0039	Pentadekan	C₁₅H₃₂	629-62-9
13	32.50	0.1622 ± 0.0021	Dodekan	C₁₂H₂₆	112-40-3
14	40.06	1.2256 ± 0.0203	Pentadekan	C₁₅H₃₂	629-62-9
15	42.70	0.4593 ± 0.0074	Eicosane	C₂₀H₄₂	112-95-8
16	46.27	0.2887 ± 0.0127	Metylpalmitat	C₁₇H₃₄O₂	112-39-0

7. Optimalisering av ultralydassistert sukkerinfiltrasjon (kjernen i studien)

7.1 Enkeltfaktoreksperimenter (trendoppdagelse)

Grunnforhold: sukkerinfiltrasjonstid40 min, temperatur40 grader, ultralydkraft70 W.

Testfaktorer og nivåer:

Tid: 20, 30, 40, 50, 60, 70 min

Temperatur:30, 35, 40, 45, 50, 55 grader

Ultralydstyrke: 50, 60, 70, 80, 90, 100 W

Observerte trender:

Sensorisk poengsum økte og deretter redusert med lengre tid;topp ved 60 min.

Sensorisk poengsum økte og sank med temperaturen;topp ved 50 grader. Høyere temperatur øker membranpermeabiliteten og reduserer løsningens viskositet, noe som øker masseoverføringen – men for høye forhold kan skade kvaliteten.

Sensorisk poengsum steg med kraft i60–90 Wrekkevidde og nådde toppen på90 W.

7.2 Responsoverflatemetodikk (Box–Behnken-design)

Basert på enkeltfaktorresultater og for å redusere sukkerkrystallisering ("sandretur") og samtidig opprettholde sensorisk kvalitet, ble sukkeroppløsningens massefraksjon satt til70%.

Tre faktorer ble valgt:

A: infiltrasjonstid

B: infiltrasjonstemperatur

C: ultralydkraft

En kvadratisk regresjonsmodell ble etablert for sensorisk poengsum YYY i form av A, B og C, som viser sterk statistisk signifikans og god tilpasning. Analysen indikerte at effektene ikke var rent lineære:interaksjoner og ikke-lineære termer var signifikante.

Faktorviktighet (høy → lav):
Tid > Strøm > Temperatur

7.3 Optimale prosessparametere (avrundet for produksjon)

Modell-spådd optimum var omtrent:

60,5 min, 49,6 grader, 91,3 W

For praktisk produksjonskontroll ble forholdene avrundet til:

Tid: 60 min

Temperatur: 50 grader

Ultralydeffekt: 90 W

Valideringseksperimenter viste utmerket samsvar mellom predikerte og målte sensoriske skårer (relativ feil ca0.4%), som indikerer at modellen kan styre produksjonen.

 

Tabell 7. Teksturanalyse av ørkencistanche-konservert frukt

Parameter	Verdi
Skrellhardhet (N)	0.241 ± 0.038
Fjæring (mm)	0.822 ± 0.297
Kjøttskjørhet (g·s)	245.997 ± 19.908
Fasthet (g·s)	0.001 ± 0.012

 

8. Kvalitetsevaluering av den optimaliserte konserverte frukten

8.1 Fargeegenskaper

Kolorimeterresultater (L*, a*, b*) indikerte en totalgul-bruntone med moderat lysstyrke og minimal grønn fargetone-konsistent med typiske konserverte fruktbehandlingsegenskaper.

 

 

TCM Cistanche-ekstraktapplikasjon

8.2 Flyktig aromasammensetning (GC–MS)

Flyktige komponenter ble identifisert og klassifisert i seks kategorier:

aldehyder

alkoholer

alkener

alkaner

ketoner

estere

Nøkkel sansetolkning for produktutvikling:

Aldehyder (dominerende):nonanal, undecanal, dodecanal
Disse middels kjedede fettaldehydene har lave luktterskler og bidrar med fete-søte, sitrusaktige, voksaktige og florale toner. I konserverte fruktsystemer oppstår de ofte fra lipidoksidasjon og/eller ruter av Maillard-typen under oppvarming og høyt sukker.

Alkoholer:iso-oktanol, 1-oktanol, cyklopentadekanol, 1-tetradekanol
Kortkjedede alkoholer tilfører milde søte/grønne/sitrusnoter og rundhet. Alkoholer med lengre kjede har lav flyktighet og fungerer som fikseringsmidler, og støtter varig aroma.

Alkene:1-okten
Bidrar med friske grønne toner, og bidrar til å redusere opplevd fethet.

Alkaner:dekan, pentadekan, eikosan
Generelt lavaroma, fungerer mer som inert bakgrunn/flyktige bærere.

Keton:5,6-epoksy- -ionon
En klassisk blomsterblanding med fiolettaktige, søte fruktige og treaktige toner, som forsterker eleganse og kompleksitet.

Ester:metylpalmitat
Vanligvis svak voksaktig/fruktig bakgrunn; begrenset direkte påvirkning, men bidrar til den samlede matrisen.

Totalt sett viste det optimaliserte produktet enrik, avrundet aroma dominert av aldehyder, støttet av floral/fruktig nyanse og langvarige etternoter, noe som tyder på god aromakvalitet for kommersialisering av snacks.

8.3 Teksturprofil

Under den optimaliserte prosessen:

overflaten viste lav hardhet (mykt ytre)

elastisiteten var moderat (delvis restitusjon etter kompresjon)

kjøttet var ekstremt mykt med svært lav fasthet

Fra et produktdesignsynspunkt indikerer dette enmyk-tygg stilkonservert frukt, men antyder også at strukturell forsterkning (hvis nødvendig) kan kreve justeringer i tørkekurven, regulering av skivetykkelsesfordeling eller post-infusjonsinnstilling.

8.4 Fysisk-kjemiske egenskaper

Resultater angitt:

fuktighetsinnholdet oppfylte relevante nasjonale standarder; tørkenivå var passende

dehydreringsforholdet var moderat

rehydreringsytelsen var utmerket (konsistent med en løsere indre struktur)

løselige faste stoffer øker forbedret sødme og munnfølelse

total surhet var moderat

vitamin C-innholdet var lavt (sannsynligvis på grunn av termisk følsomhet under behandlingen)

Totalt sett var den fysisk-kjemiske kvaliteten god, med vitamin C som det svakere punktet som er vanlig i varmebehandlet konservert frukt.

8.5 Funksjonelle komponenter (bioaktiv retensjon)

Den konserverte frukten beholdt målbare funksjonelle komponenter:

totalt fenyletanoidglykosider (PhGs): ca0.797%

totalt flavonoider og totalt polyfenoler ble påvist

totalt sukker var høyt (49.21 g/100 g), forenlig med konserverte fruktegenskaper

Dette støtter muligheten for å produsere enfunksjonell Cistanche-konservert fruktsom opprettholder bioaktive signaturmarkører samtidig som den gir snacksvennlig smak.

Tabell 8. Fysisk-kjemiske egenskaper ved ørkenC. deserticolakonservert frukt

Punkt	Verdi
Fuktighetsinnhold (%)	23.19 ± 0.42
Vanntapsrate (%)	20.7 ± 0.6
Rehydreringsforhold (%)	128.3 ± 0.6
Økning i løselige faste stoffer (%)	34.5 ± 0.6
Total surhet (g/kg)	13.60 ± 0.26
Vitamin C (mg/100 g)	1.10 ± 0.03

 

9. Konklusjoner (Hva dette betyr for Cistanche-fabrikker og produktteam)

Ved å bruke Desert Cistanche som råmateriale utviklet vi et funksjonelt konservert fruktprodukt ved hjelp av enultralydsassistert sukkerinfiltrasjonnærme. Ved å kombinere enkeltfaktoreksperimenter og Box-Behnken responsoverflateoptimalisering med sensorisk scoring som kjerneindikator,beste prosessenble bekreftet som:

60 min infiltrasjonstid

50 graders infiltrasjonstemperatur

90 W ultralydeffekt

Produktet produsert under disse forholdene viste:

naturlig gyllen-gul farge, jevnt utseende, fuktig tekstur

ren sødme uten bismak

mykt, seigt, spenstig bitt uten hard kjerne

generelt utmerket sensorisk kvalitet

Den etablerte regresjonsmodellen passet godt og kan brukes tilstabil prosesskontroll og oppskaleringsveiledning. Ettersom medisin-mat-homologiindustrien fortsetter å vokse, viser Desert Cistanche-konservert frukt et sterkt kommersielt potensial og kan bidra til å integrere ørkenøkologiske industrier med moderne funksjonell matproduksjon.

 

Tabell 9. Bioaktive forbindelser i ørkenC. deserticolakonservert frukt

Punkt	Verdi
Acteosid / Verbascoside (%)	0.158 ± 0.014
Echinacoside (%)	0.639 ± 0.034
Totalt antall flavonoider (%)	1.072 ± 0.005
Totalt antall polyfenoler (%)	0.07788 ± 0.001
Sukker totalt (g/100 g)	49.21 ± 0.160