2近期，江西中醫(yī)藥大學研究團隊在國際期刊《LWT - Food Science and Technology》上發(fā)表了一項重要研究成果。該研究通過微焦點CT成像系統(tǒng)深入檢測揭示了真空干燥過程中黃精提取物的水分變化和表面結(jié)殼現(xiàn)象，為干燥工藝的優(yōu)化設計提供依據(jù)。這項研究的作者為李元輝老師。
近期，江西中醫(yī)藥大學研究團隊在國際期刊《LWT - Food Science and Technology》上發(fā)表了一項重要研究成果。該研究通過微焦點CT成像系統(tǒng)深入檢測揭示了真空干燥過程中黃精提取物的水分變化和表面結(jié)殼現(xiàn)象，為干燥工藝的優(yōu)化設計提供依據(jù)。這項研究的作者為李元輝老師。
研究摘要
本研究旨在深入剖析干燥過程，針對黃精提取物在干燥期間的水分變化與表面結(jié)殼現(xiàn)象展開調(diào)研。研究發(fā)現(xiàn)，干燥進程中總水分含量隨時間推移而逐漸降低，主要歸因于大部分不流動水和全部自由水的去除。隨著干燥的持續(xù)，不流動水和自由水的流動性呈上升趨勢，結(jié)合水含量增加，且不同狀態(tài)的水之間存在相互轉(zhuǎn)化現(xiàn)象。在表面結(jié)殼方面，干燥時提取物表面逐漸收縮并趨于粗糙，表面出現(xiàn)黑色圓圈，同時發(fā)現(xiàn)連接孔隙的裂縫；隨著干燥推進，孔隙率、總孔數(shù)及孔體積均增加，其中小于 1mm3、1 - 2mm3 和大于2mm3 的孔數(shù)先增多后減少。該研究成果為進一步優(yōu)化干燥工藝提供了關(guān)鍵的數(shù)據(jù)支撐和理論依據(jù)。
取樣研究方法
圖1.新鮮黃精植物及其根莖，黃精根莖脫水提取物。
圖2.微納CT成像原理
取材與研究方法
材料：黃精樣品源自中國宜春農(nóng)場，經(jīng)洗凈切片后，用于制備濃縮提取物。
提取物制備：該提取物通過多次常壓提取、過濾及濃縮步驟獲得，最終產(chǎn)物相對密度為1.25g/cm3，濕基含水量達59.52%，并于4°C條件下儲存?zhèn)溆谩?/span>
干燥實驗：為探究其干燥特性，我們將提取物置于石英玻璃瓶中，在70°C、-0.06MPa的真空環(huán)境下干燥12小時，期間每小時取樣稱重，以監(jiān)測水分損失。
水分變化分析：在水分變化分析方面，我們計算了干燥過程中的水分比（WR）和干燥速率（DR），并通過低場核磁共振（LF-NMR）技術(shù)，分析了不同干燥時間點下提取物的橫向弛豫時間（T?），以揭示水分狀態(tài)的動態(tài)變化。
表面結(jié)殼分析：對于表面結(jié)殼現(xiàn)象，我們采用了相機拍攝、掃描電子顯微鏡（SEM）觀察及基于微計算機斷層掃描（Micro-CT）的三維重建分析等多種手段。相機拍攝用于記錄干燥過程中提取物表面的變化；SEM觀察則聚焦于干燥4小時后開始形成的表面結(jié)殼；而Micro-CT掃描則提供了孔隙結(jié)構(gòu)的詳細信息，包括形態(tài)、孔隙率、孔數(shù)及孔徑分布等。
統(tǒng)計分析：實驗重復三次以確保數(shù)據(jù)的可靠性，所有結(jié)果均以平均值或平均值±標準差的形式表示。我們利用Origin軟件進行數(shù)據(jù)可視化，并使用SPSS軟件進行統(tǒng)計分析。
T2弛豫時間（a, T21, T22 和 T23）的典型分布以及對應的信號強度A2（b, A21, A22 和 A23）隨干燥時間的變化情況。
CT表征結(jié)果
圖3.不同干燥時間下，表面結(jié)殼的垂直圖像、兩側(cè)掃描圖像和三維圖像。
圖4.不同干燥時間采集樣品的孔隙率、總孔數(shù)和孔體積分布。
研究結(jié)論
本研究通過一系列精心設計的實驗，精確識別了黨參提取物在真空干燥過程中水分狀態(tài)及表面結(jié)殼參數(shù)發(fā)生顯著變化的關(guān)鍵時期。這些關(guān)鍵時期對于采取科學合理的調(diào)控措施，從而有效提升干燥效率并確保干燥產(chǎn)品質(zhì)量具有決定性意義。其中微納CT成像系統(tǒng)Micro-CT技術(shù)在此過程中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，通過三維重建提供了孔隙結(jié)構(gòu)的詳細信息，為確定關(guān)鍵時期提供了數(shù)據(jù)支持。未來研究將探討不同干燥條件和方法對草藥提取物干燥過程的影響，Micro-CT技術(shù)將繼續(xù)作為重要工具，助力精準分析特性變化。
原始文獻
[1] Yuanhui Li, Huan Gao, Qin Wan, Xunrong Qiu, Yaru Qi, Zhenfeng Wu. "Investigation of water variation and surface crust of Polygonati Rhizoma extract during vacuum drying" [J]LWT. Volume 207, 1 September 2024, 116623
論文應用設備
本研究中所使用的Micro CT設備是由奧影研發(fā)生產(chǎn)的高精度微納米CT成像系統(tǒng)--AX-2000CT，該系統(tǒng)專為高等教育和科研實驗環(huán)境設計，可為材料研發(fā)、3D打印、電子元件制造、地礦分析等領(lǐng)域，提供高精度、高分辨率的無損三維數(shù)字成像技術(shù)支持。此外，AX-2000CT 還支持升級配置光學放大物鏡耦合探測器，將系統(tǒng)分辨率提升至高達0.2um(200nm)，從而揭示內(nèi)部更細微的結(jié)構(gòu)和缺陷。
立即詢價
您提交后，專屬客服將第一時間為您服務