Sammanfattning

Desert Cistanche (Cistanche deserticola YC Ma)är en särskiljandemedicin–mat homologiresurs från nordvästra Kinas sandiga regioner, värderad för både ekologi och näring. Att förvandla det tillkonserverade fruktsnackskan förlänga värdekedjan från råa örter till konsumentfärdiga funktionella livsmedel.

I den här studien optimerade vi enultraljudsassisterad sockerinfiltration (osmotisk infusion)process för Desert Cistanche-skivor med hjälp avenfaktorsexperimentoch aBox–Behnken responsytdesign, följt av sensorisk och kvalitetsutvärdering. Den optimerade processen producerade konserverad frukt med engyllengult utseende, jämn fuktighet, ett mjukt, segt och spänstigt bett, inget hårt centrum och ren sötma utan bismak.

 

Cistanche Factory Process

Klicka för att lära dig mer

Optimala förhållanden:

Sockergenomträngningstid:60 min

Sockergenomträngningstemperatur:50 grader

Ultraljudseffekt:90 W

Inverkan på sensorisk poäng (hög → låg):
Tid > Ultraljudseffekt > Temperatur

Detta arbete ger en praktisk bearbetningsreferens förfunktionell Cistanche-konserverad fruktoch stöder högvärdigt utnyttjande av Desert Cistanche-resurser.

Nyckelord (SEO):Desert Cistanche konserverad frukt,Cistanche deserticolamellanmål, ultraljudssockerinfiltration, ultraljudsosmotisk uttorkning, medicin-livsmedelshomologi, fenyletanoidglykosider, echinakosid, acteosid, funktionell konserverad frukt, Cistanche-processteknik

 

1. Varför utveckla Desert Cistanche till konserverad frukt?

1.1 Vad är Desert Cistanche (Cistanche deserticola)?

Cistanche deserticolaär en flerårig parasitisk ört i familjen Orobanchaceae, främst parasiterandeHaloxylon ammodendronrötter. Det är ett högvärdigt traditionellt kinesiskt medicinskt material, med köttiga fjäll ordnade prydligt på utsidan.

Globalt förekommer cirka 20 Cistanche-arter främst i torra regioner i Eurasien och Nordafrika. I Kina är de två vanliga typernaDesert CistancheochTubulosa Cistanche.

Viktigt för produktutvecklare:Desert Cistanche ingick officiellt i Kinas "medicin-mat homologi"-lista den 17 november 2023, vilket stärker sin positionering för funktionella livsmedel och dagliga hälsosnackformat.

1.2 Funktionellt värde och viktiga bioaktiva ämnen (varför konsumenter bryr sig)

Desert Cistanche är känd för rika näringsmässiga och funktionella komponenter, inklusive:

Fenyletanoidglykosider (PhG)(ofta representerad avakteosid/verbaskosidochechinakosid)

Polysackarider

Iridoider

Lignaner

Spårämnen

Dessa föreningar associeras ofta (i forskningssammanhang) med antioxidanter, antiinflammatoriska, anti-apoptotiska och minnesstödjande potential vilket gör Cistanche till en lovande ingrediens för moderna funktionella mellanmål.

Tabell 1. Sensoriska poängkriterier för ökenC. deserticolakonserverad frukt

Objekt (20 poäng vardera)	Poängkriterier	Poängintervall
Smak/Smak	Söt-syrlig balanserad; rik och mjuk smak; behaglig sötma	16–20
	Söt smak närvarande men smaken är något intetsägande; ingen eftersmak	10–15
	Alltför sött eller alltför surt; dålig smak	0–9
Textur/munkänsla	Måttlig mjukhet; bra munkänsla; kompakt/elastisk vävnad	16–20
	Något mjuk eller något fast; bra munkänsla; relativt kompakt vävnad	10–15
	För hårt eller för mjukt; dålig munkänsla; grov vävnad	0–9
Utseende	Bra fyllighet/fyllighet	16–20
	Relativt bra fyllighet	10–15
	Dålig fyllighet	0–9
Färg	Ljusgul; enhetlig; ingen sockerkristallisation ("sandighet")	16–20
	Mörkgul; relativt enhetlig; ingen eller lätt sockerkristallisation	11–15
	Mörkgul; icke-uniform; uppenbar sockerkristallisation	0–9
Arom	Stark och ren fruktig arom; inga dåliga lukter; långvarig arom	16–20
	Lättare fruktig doft eller något karamellliknande; inga lukter	10–15
	Ingen fruktig arom eller sur/bränd/svavelliknande lukt	0–9

2. Varför ultraljudssugarinfiltration för konserverad frukt?

Konserverad frukt är en klassisk kategori i Kina och är fortfarande populär, särskiltreducerat sockerversioner. Under tillverkning av konserverad frukt,sockerinfiltrationär viktigt för att:

hämma mikrobiell tillväxt (konserverande effekt)

förbättra smak och munkänsla

stabilisera konsistensen

Vanliga infiltrationstekniker inkluderar:

mikrovågssockerinfiltration

vakuum sockerinfiltration

ultraljuds sockerinfiltration

Mikrovågsmetoder kan leda till sämre färg och högre brunfärgning. Vakuuminfiltration ger snabb, enhetlig penetration.Ultraljud, dock används flitigt eftersom det kan skapa mikroskopiska kanaler och påskynda massöverföring mellan vävnadsvatten och infusionslösningen, vilket ofta förbättrar den omfattande kvaliteten.

Tabell 2. Faktorer och nivåer för Box–Behnken-designen

Nivå	A: Sockergenomträngningstid (min)	B: Sockergenomträngningstemperatur (grad)	C: Ultraljudseffekt (W)
-1	50	45	80
0	60	50	90
1	70	55	100

3. Material, instrument och bearbetningsflöde (fabriksvänligt)

3.1 Råvaror

Desert Cistanchefrån Hotan, Xinjiang, Kina

70 graders Brix koncentrerad äppeljuice(används som sockerlösning; labbförberedd)

3.2 Nyckelreagenser

Vitamin C, citronsyra, natriumklorid, gallussyra, etanol, folinreagens, natriumkarbonat, rutin, natriumnitrit, aluminiumnitrat, natriumhydroxid, oxalsyra och 2,6-diklorfenolindofenol (alla analytisk kvalitet).

3.3 Utrustning (industriell relevans)

De viktigaste instrumenten som används inkluderar:

ultraljudsprocessor (KH-800KDB)

torkugn

texturanalysator

kolorimeter

GC–MS och LC–MS system för arom och bioaktiva ämnen

potentiometrisk titrator, UV–Vis spektrofotometer, centrifug

 

Tabell 3. Resultat av responsytexperimentet

Sikt	A (kodad / faktisk, min)	B (kodad / faktisk, grad )	C (kodad / faktisk, W)	Sensorisk poäng
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. Bearbetningsmetod: Desert Cistanche Konserverad frukt

4.1 Arbetsflöde

Urval → Tvätt → Skivning → Blanchering → Sockerinfiltration (ultraljudsassisterad) → Torkning

4.2 Driftpunkter (information om kärnproduktion)

Välj uniform, oskadad Cistanche; tvätta försiktigt för att förhindra vävnadsruptur och juiceförlust.

Skala och skiva Cistanchen i enhetliga skivor.

Ångblanchera kl100 grader i 120 s.

Använda70 graders Brix koncentrerad äppeljuicesom infusionslösning; utföraultraljudsassisterad sockerinfiltrationunder olika förhållanden.

Torka i ugn kl80 grader i 3 timmar.

Tabell 4. Variansanalys (ANOVA) för regressionsmodellen

Källa	Summan av kvadrater	df	Genomsnittlig kvadrat	F-värde	P-värde	Betydelse
Modell	379.52	9	42.17	17.74	0.0005	Signifikant
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
B.C	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
Resterande	16.64	7	2.38
Brist på passform	8.29	3	2.76			Inte betydande
Rent fel	8.35	4	2.09
Total	396.16	16

Modellstatistik: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; Betyda: 78.88; C.V. (%): 1.95

5. Sensorisk utvärdering (produktledd optimering)

Sensorisk utvärdering följdeGB/T 10782-2021med hjälp av en poängmetod. Tio utbildade paneldeltagare utvärderade produkten; medelvärde för resultaten.

För kommersiell utveckling är detta viktigt:sensorisk poängär ett praktiskt, konsumentinriktat index som direkt återspeglar om produkten är attraktiv i utseende, arom, smak och konsistens.

Tabell 5. Färganalys av ökencistanchekonserverad frukt

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

 

6. Viktiga föroptimeringssteg: Skivtjocklek och blancheringstid

6.1 Bästa skivtjocklek:4 mm

Skivtjocklek testades vid2, 3, 4, 5, 6 och 7 mmmedan andra förhållanden hålls konstanta.

Om skivorna är för tunna: strukturen är skadad, orsakar överdriven sockerpenetration alltför mjuk munkänsla, krympning, förlust av smakföreningar och lägre utbyte efter torkning.

Om skivorna är för tjocka: sockerinfiltration blir svår; mitten är undersötad, texturen blir hård och färgen kan vara mindre tilltalande.

Bästa resultat: 4 mm tjocklek, med den högsta sensoriska poängen (81,2). Produkten var fyllig, ljusgul, måttligt söt och behagligt seg samtidigt som den bibehöll Cistanche-karaktären.

6.2 Bästa blancheringstid:20 min

Blancheringstid testades kl5, 10, 15, 20, 25, 30 min.

För kort: enzyminaktivering är otillräcklig; kvarvarande polyfenoloxidas främjar brunfärgning och mörkning; vävnad förblir tät och motstår sockerinfiltration; smak kan vara rå/sammandragande.

För lång: vävnad mjuknar överdrivet; vatteninnehållet minskar; kollaps och krympning inträffar; lösliga näringsämnen och smakföreningar läcker ut; tuggan minskar.

Bästa resultat: 20 min, som ger ett fylligt utseende, ljusgul färg, balanserad sötma och flexibel konsistens.

 

Tabell 6. Analys av aromatiska föreningar i ökencistanchekonserverad frukt

Inga.	RT (min)	Relativt innehåll (%)	Sammansatt (engelska)	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	Cyklopentadekanol	C₁₅H₃₀O	4727-17-7
6	22.52	0.4175 ± 0.0026	5,6-epoxi- -jonon	C₁₃H₂₀O₂	23267-57-4
7	23.43	6.7981 ± 0.0249	Undecanal	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	Cyklopentadekan	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. Optimering av ultraljudsassisterad sockerinfiltration (studiens kärna)

7.1 Enkelfaktorexperiment (trendupptäckt)

Baslinjeförhållanden: sockerinfiltrationstid40 mintemperatur40 grader, ultraljudseffekt70 W.

Testfaktorer och nivåer:

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

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

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

Observerade trender:

Sensoriska poäng ökade och minskade sedan med längre tid;topp vid 60 min.

Sensorisk poäng ökade sedan minskade med temperaturen;topp vid 50 grader. Högre temperatur ökar membranpermeabiliteten och minskar lösningens viskositet, vilket förbättrar massöverföringen - men alltför höga förhållanden kan skada kvaliteten.

Sensoriska poäng steg med kraft i60–90 Wräckvidd och nådde en topp på90 W.

7.2 Responsytmetodik (Box–Behnken-design)

Baserat på enfaktorsresultat och för att minska sockerkristallisation ("sandretur") med bibehållen sensorisk kvalitet, sattes sockerlösningens massfraktion till70%.

Tre faktorer valdes ut:

A: infiltrationstid

B: infiltrationstemperatur

C: ultraljudseffekt

En kvadratisk regressionsmodell etablerades för sensorisk poäng YYY i termer av A, B och C, som visar stark statistisk signifikans och god passform. Analysen visade att effekterna inte var rent linjära:interaktioner och icke-linjära termer var signifikanta.

Faktorvikt (hög → låg):
Tid > Effekt > Temperatur

7.3 Optimala bearbetningsparametrar (avrundat för produktion)

Modellförutspått optimum var ungefär:

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

För praktisk tillverkningskontroll avrundades villkoren till:

Tid: 60 min

Temperatur: 50 grader

Ultraljudseffekt: 90 W

Valideringsexperiment visade utmärkt överensstämmelse mellan förutsagda och uppmätta sensoriska poäng (relativt fel ca0.4%), vilket indikerar att modellen kan styra produktionen.

 

Tabell 7. Texturanalys av ökencistanchekonserverad frukt

Parameter	Värde
Skalhårdhet (N)	0.241 ± 0.038
fjädrande (mm)	0.822 ± 0.297
Köttets sprödhet (g·s)	245.997 ± 19.908
Fasthet (g·s)	0.001 ± 0.012

 

8. Kvalitetsutvärdering av den optimerade konserverade frukten

8.1 Färgegenskaper

Kolorimeterresultat (L*, a*, b*) visade en totalgul-brunton med måttlig ljushet och minimal grön nyans som överensstämmer med typiska konserverade fruktbearbetningsegenskaper.

 

 

TCM Cistanche-extraktapplikation

8.2 Flyktiga aromsammansättningar (GC–MS)

Flyktiga komponenter identifierades och klassificerades i sex kategorier:

aldehyder

alkoholer

alkener

alkaner

ketoner

estrar

Viktig sensorisk tolkning för produktutveckling:

Aldehyder (dominerande):nonanal, undecanal, dodecanal
Dessa medelkedjiga fettaldehyder har låga lukttrösklar och bidrar med fet-söta, citrusaktiga, vaxartade och blommiga toner. I konserverade fruktsystem uppstår de ofta från lipidoxidation och/eller vägar av Maillard-typ under uppvärmning och högt socker.

Alkoholer:iso-oktanol, 1-oktanol, cyklopentadekanol, 1-tetradekanol
Kortkedjiga alkoholer tillför milda söta/gröna/citrustoner och rundhet. Långkedjiga alkoholer har låg flyktighet och fungerar som fixeringsmedel och stödjer varaktig arom.

Alken:1-okten
Bidrar med fräscha gröna toner, hjälper till att minska upplevd oljighet.

Alkaner:dekan, pentadekan, eikosan
Generellt lågarom, fungerar mer som inert bakgrund/flyktiga bärare.

Keton:5,6-epoxi- -jonon
En klassisk blommig blandning med violliknande, söta fruktiga och träiga toner, som förstärker elegans och komplexitet.

Ester:metylpalmitat
Typiskt svag vaxartad/fruktig bakgrund; begränsad direkt påverkan men bidrar till den övergripande matrisen.

Sammantaget visade den optimerade produkten enrik, rundad arom dominerad av aldehyder, med stöd av blommig/fruktig nyans och längre varaktiga eftertoner, vilket tyder på god aromkvalitet för kommersialisering av snacks.

8.3 Texturprofil

Under den optimerade processen:

ytan visade låg hårdhet (mjukt yttre)

elasticiteten var måttlig (partiell återhämtning efter kompression)

köttet var extremt mjukt med mycket låg fasthet

Ur produktdesignsynpunkt indikerar detta enmjuk-tugg stilkonserverad frukt, men antyder också att strukturell förstärkning (om det behövs) kan kräva justeringar i torkkurvan, kontroll av skivtjockleksfördelning eller inställningen efter infusion.

8.4 Fysikalisk-kemiska egenskaper

Resultat som anges:

fukthalt uppfyllde relevanta nationella standarder; torknivån var lämplig

uttorkningsförhållandet var måttligt

rehydreringsprestanda var utmärkt (överensstämmande med en lösare inre struktur)

lösliga fasta ämnen ökar förbättrad sötma och munkänsla

total surhet var måttlig

C-vitaminhalten var låg (troligen på grund av värmekänslighet under bearbetning)

Sammantaget var den fysikalisk-kemiska kvaliteten bra, med C-vitamin som den svagare punkten i värmebearbetad konserverad frukt.

8.5 Funktionella komponenter (bioaktiv retention)

Den konserverade frukten behöll mätbara funktionella komponenter:

totala fenyletanoidglykosider (PhG): ca0.797%

totala flavonoider och totala polyfenoler detekterades

totalt socker var högt (49.21 g/100 g), överensstämmer med egenskaperna hos konserverad frukt

Detta stöder möjligheten att producera enCistanche-konserverad frukt i funktionell stilsom bibehåller bioaktiva signaturmarkörer samtidigt som den levererar snacksvänlig smak.

Tabell 8. Fysikalisk-kemiska egenskaper hos öknenC. deserticolakonserverad frukt

Punkt	Värde
Fukthalt (%)	23.19 ± 0.42
Vattenförlusthastighet (%)	20.7 ± 0.6
Rehydreringskvot (%)	128.3 ± 0.6
Ökning av lösliga fasta ämnen (%)	34.5 ± 0.6
Total surhet (g/kg)	13.60 ± 0.26
Vitamin C (mg/100 g)	1.10 ± 0.03

 

9. Slutsatser (Vad detta betyder för Cistanche-fabriker och produktteam)

Med Desert Cistanche som råvara utvecklade vi en funktionell konserverad fruktprodukt med enultraljudsassisterad sockerinfiltrationnärma sig. Genom att kombinera enfaktorexperiment och Box–Behnken responsytoptimering med sensorisk poängsättning som kärnindikator,bästa processenbekräftades som:

60 min infiltrationstid

50 graders infiltrationstemperatur

90 W ultraljudseffekt

Produkten som producerades under dessa förhållanden uppvisade:

naturlig gyllene-gul färg, enhetligt utseende, fuktig konsistens

ren sötma utan bismaker

mjukt, segt, spänstigt bett utan hård kärna

överlag utmärkt sensorisk kvalitet

Den etablerade regressionsmodellen passar bra och kan användas förstabil processkontroll och uppskalningsvägledning. När industrin för medicin-mathomologi fortsätter att växa visar konserverad frukt från Desert Cistanche en stark kommersiell potential och kan hjälpa till att integrera ekologiska industrier i öknen med modern funktionell livsmedelstillverkning.

 

Tabell 9. Bioaktiva föreningar i öknenC. deserticolakonserverad frukt

Punkt	Värde
Akteosid / Verbascoside (%)	0.158 ± 0.014
Echinacoside (%)	0.639 ± 0.034
Totalt antal flavonoider (%)	1.072 ± 0.005
Totalt antal polyfenoler (%)	0.07788 ± 0.001
Totalt sockerarter (g/100 g)	49.21 ± 0.160