摘要
本研究考察了热风干燥（HAD）、红外干燥（IRD）和微波辅助热风干燥（MHD）对姜片干燥动力学、品质属性和风味特征的影响。MHD 显著加快了干燥速度，与 HAD 和 IRD 相比。HAD 更好地保持了亮度和黄度，而 IRD 和 MHD 则促进了褐变和红移。在 70℃时，HAD 的复水率最高（6.67），而 MHD 则降低了复水能力。在 80℃时，IRD 中的总姜酚含量达到最大值（30.48 毫克/克），而 HAD 的保留率较低。顶空-气相色谱-离子迁移谱（HS-GC-IMS）和电子鼻（E-nose）检测到 67 种挥发性物质。主成分分析解释了 83.7%的方差，正交偏最小二乘判别分析确定了 18 种关键标志物。相关性分析表明，颜色属性与姜酚含量和关键香气密切相关。这些结果为优化干燥策略以保持干姜的质量和风味提供了理论依据。
引言
生姜（姜科生姜属）是一种重要的食用和药用作物，以其生物活性成分而闻名，包括姜辣素、姜酮和姜烯。这些化合物有助于多种生理活动，包括抗氧化、抗炎和降血糖作用。尽管有这些优点，但其生物活性成分的高含水量和热敏感性使得鲜姜极易腐烂，在收获后的处理和储存过程中容易发生营养成分的降解。因此，干燥是一种重要的保存策略，能抑制微生物活动并延长保质期，是后续生姜加工和利用的基本预处理步骤。目前，在生姜加工中通常采用多种干燥方法，包括热风干燥（HAD）、红外干燥（IRD）、微波干燥（MD）和真空冷冻干燥（VFD）。热风干燥经济实惠且操作简便；然而，长时间暴露在高温下往往会导致颜色变差和挥发性成分的损失。红外干燥（IRD）通常能实现相对高效的热传递和良好的品质保持，但红外辐射有限的穿透深度可能会限制厚或大块样品的均匀加热。微波干燥（MD）通过体积介电加热显著提高干燥效率并缩短处理时间，不过快速的内部能量积累可能会导致局部过热和水分分布不均。尽管真空冷冻干燥（VFD）在保持食品品质方面效果显著，但其耗时且成本高昂。因此，鉴于这些干燥技术在水分去除机制上的固有差异，有必要系统研究这些机制上的变化如何影响产品品质，尤其是生姜的风味特性，因为这是其作为香料和功能性成分价值的基础。
挥发性有机化合物（VOCs）在塑造生姜的风味特征和功能特性方面起着决定性作用。气相色谱 - 质谱联用（GC-MS）因其高分辨率和可靠的化合物识别能力，一直是挥发性有机化合物表征的基准分析工具。然而，GC-MS 通常需要复杂的样品制备和冗长的分析程序，这限制了其在加工研究中的快速筛选和高通量评估的适用性。为了解决这些实际限制，基于传感器和离子迁移率的技术已被越来越多地引入。电子鼻（E-nose）依靠仿生传感器阵列与化学计量学算法相结合，能够快速区分香气模式和整体风味特征，使其特别适合于比较质量评估。同时，顶空气相色谱 - 离子迁移谱（HS–GC–IMS）具有高灵敏度和对低分子量挥发物的有效分离能力，能够直观地呈现化合物指纹图谱，且样品处理相对简便。
主要内容
尽管这些技术具有上述优势，但每种技术捕捉到的风味信息维度各不相同。电子鼻能够反映整体的香气感知模式，但无法解析出具体的化合物；而顶空-气相色谱-离子迁移谱（HS–GC–IMS）则专注于特定的挥发性成分，但对整体感官印象的表征有限。因此，将电子鼻和 HS–GC–IMS 相结合能够实现互补性特征描述，将整体香气的模式识别与详细的挥发性成分分析相结合。这种整合通过将宏观层面的感官模式与微观层面的分子指纹进行交叉验证，增强了分析的稳健性，从而减少了单一平台分析所带来的解释偏差。这种多技术策略在对核心地区陈皮、水煮盐水鸭的挥发性风味化合物以及绿茶花香中关键气味物质的鉴定的风味特征描述中，已展现出增强的判别性能。在生姜干燥的研究中，现有的研究大多集中在物理化学质量属性上，而风味特征的表征则常常依赖于单一的分析技术。电子鼻与顶空-气相色谱-离子迁移谱（HS–GC–IMS）的互补整合，尤其是与物理化学质量评估相结合，在生姜干燥领域仍较为有限。因此，建立一个将这些方法整合起来的多维风味评价体系对于阐明干燥过程中风味的演变机制至关重要。主要内容尽管干燥技术取得了进步，但诸如热风干燥（HAD）、红外干燥（IRD）和微波辅助热风干燥（MHD）等不同能量传递模式对质量属性和挥发性有机化合物（VOC）谱图的特定影响机制仍有待阐明。在本研究中，新鲜姜片采用这三种技术进行处理，以系统地评估干燥动力学和理化性质。同时，采用电子鼻和顶空气相色谱-离子迁移谱（HS-GC-IMS）相结合的双平台方法来表征动态风味图谱。本研究旨在为风味转化提供机制性见解，并建立一个多维度的质量评估体系，以优化生姜的保存和加工。
亮点
共鉴定出 67 种挥发性物质，其中 18 种被选为关键风味标志物。
干燥方法显著影响生姜的颜色、复水性和姜辣素含量。
颜色值与姜辣素水平及关键挥发性化合物含量密切相关。
链接https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2026.148979
来源：公众号-组学加
