響應面法優(yōu)化哈密瓜片干燥工藝

徐宇，鄭杰，白羽嘉，李夢，鄭萬才，樊士昊，馬欣，馮作山

（新疆農業(yè)大學食品科學與藥學學院，新疆烏魯木齊830052）

響應面法優(yōu)化哈密瓜片干燥工藝

徐宇，鄭杰，白羽嘉，李夢，鄭萬才，樊士昊，馬欣，馮作山*

（新疆農業(yè)大學食品科學與藥學學院，新疆烏魯木齊830052）

旨在優(yōu)化哈密瓜片干燥工藝為工業(yè)化生產提供參考。在單因素試驗基礎上，以干燥溫度、干燥厚度、干燥風速為自變量，感官評分為響應值，采用響應面法對哈密瓜片干燥工藝進行了優(yōu)化，考察了干燥溫度、干燥厚度、干燥風速對哈密瓜干質構特性的影響。結果表明，隨著干燥溫度和干燥風速的增加哈密瓜干的硬度增加彈性降低。隨著干燥厚度的增加哈密瓜干的硬度降低彈性增加。當哈密瓜片干燥風速為2.0 m/s、哈密瓜片干燥溫度為35℃、哈密瓜片干燥厚度為10 mm，此時的哈密瓜干感官評價最高。

哈密瓜；響應面；感官評價

新疆依靠著它得天獨厚的氣候資源，使得新疆哈密瓜資源非常豐富，孕育出極具自我特色的哈密瓜[1-2]。雖然擁有大自然最美好的饋贈，但是由于新疆獨特的地理位置[3]，從空間和時間上極大限制了哈密瓜的長期和快速發(fā)展，大大的降低瓜農的抗風險能力。瓜農的收入總是處于較大的波動當中，抵抗風險的能力也很低。因此通過把哈密瓜加工成哈密瓜干，并能尋找到一個加工哈密瓜片的最佳方案。不但能提高哈密瓜的貯藏能力，極大的降低了運輸成本，而且提高了瓜農的抗風險的能力，提高哈密瓜的整體價值，也提高了哈密瓜的價值轉換[4]，哈密瓜價值轉換是指通過先進的加工方法把哈密瓜加工成為更適合商品流通的一種產品。現對于這方面的研究較少，如果能夠取得進展，這將對于新疆哈密瓜產業(yè)的發(fā)展具有極大的意義。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 材料

86-1哈密瓜：新疆烏魯木齊五家渠103團。

1.1.2 設備

TA-XT2i質構儀：英國Stable Micro System公司；XP-13削皮機、XP-11切片機：佛山萬隆機械有限公司；HT-C-EB-A-011智能溫濕度控制器：濟南展創(chuàng)電子有限公司；RB-HE11熱泵干燥箱：上海濕騰工業(yè)有限公司；NK3000風速測定儀：樓宇儀器有限公司.

1.2 哈密瓜瓜干制作工藝流程

哈密瓜篩選→哈密瓜清洗→哈密瓜去皮→哈密瓜切片→瓜片干燥

1.3 哈密瓜瓜片的單因素試驗

1.3.1 哈密瓜片在熱泵干燥箱不同干燥厚度對于哈密瓜干感官品質的影響

將清洗好的86-1哈密瓜去皮掏籽分別切成不同厚度梯度[5]（6、8、10、12、14 mm），并將瓜片都放在溫度為35℃，相對濕度為35%，風速為2 m/s的熱泵干燥箱，進行干燥。

1.3.2 哈密瓜片在熱泵干燥箱不同干燥溫度對于哈密瓜干感官品質的影響

將清洗好的86-1哈密瓜去皮掏籽切成厚度10mm，分別評定不同的干燥溫度[6]（25、30、35、40、45℃），并將瓜片放在相對濕度為35%，風速為2 m/s的熱泵干燥箱，進行干燥。

1.3.3 哈密瓜片在熱泵干燥箱不同干燥風速對于哈密瓜干感官品質的影響

將清洗好的86-1哈密瓜去皮掏籽切成厚度10mm的瓜片，分別評定不同的干燥風速[7]（1、1.5、2、2.5、3m/s），并將瓜片放在相對濕度為35%，溫度為35℃的熱泵干燥箱，進行干燥

1.4 質構特性測定

質地的測定采用質構剖面分析（Texture Profile Analysis，TPA）模式[8]，使用P36R型圓柱形探頭，壓縮程度為65%，測試前速率5 mm/s，測試后速率5 mm/s，測試速率5 mm/s，停留時間3 s。每個樣品重復3次平行試驗。

1.5 感官評價方法建立

參照GB/T 29605-2013《食品安全國家標準食品感官質量控制導則》，制定出感官評價標準，挑選本專業(yè)教師、研究生10人（5男5女）通過培訓組成感官評價小組。感官評價使用百分制，如表1所示。

1.6 響應面法優(yōu)化哈密瓜片干燥工藝優(yōu)化

本試驗采用Design-Export 8.0.6統(tǒng)計軟件進行試驗分析[9]。在單因素試驗的基礎上，選擇哈密瓜片厚度（A）、干燥溫度（B）、干燥風速（C）為響應因素，以感官評分為響應值，設計三因素三水平的組合試驗，見表2。

表1 哈密瓜干的感官評價表Table 1 Sensory evaluation of dry Hami melon table

表2 哈密瓜片干燥工藝優(yōu)化Box-Behnken試驗因素表Table 2 Hami melon slice dry optimization of Box-Behnken experimental factor table

2 結果與分析

2.1 哈密瓜片厚度對哈密瓜干質構特性的影響

哈密瓜片干燥厚度對哈密瓜干質構特性的影響見表3。

由表3可知，隨著干燥厚度的增大，硬度、彈性、咀嚼性、黏聚性變化均顯著。硬度隨著干燥厚度的增大逐漸變小，在12 mm～14 mm間變化最快，2 477.265 g減小到2 391.555 g。彈性隨著干燥厚度的增加呈現升高的趨勢，在干燥厚度為6 mm～10 mm彈性變化較顯著，12 mm～14 mm彈性變化比較緩慢。隨著干燥厚度的增加咀嚼性降低，12 mm～14 mm咀嚼性下降比較緩慢。黏聚性隨著厚度的增加逐漸增加，10 mm～14 mm黏聚性增加的比較快。

2.2 哈密瓜片的干燥溫度對哈密瓜干質構特性的影響

哈密瓜片干燥溫度對哈密瓜干質構特性的影響見表4。

由表4可知，隨著干燥溫度的增大，硬度、彈性、咀嚼性、黏聚性變化均顯著。隨著干燥溫度的升高硬度有增大的趨勢，在30℃～35℃硬度變化比較快，隨著干燥溫度的升高的彈性也隨之降低，在25℃～30℃彈性變化比較顯著，咀嚼性隨著溫度的升高降低，并在干燥溫度在40℃以后咀嚼性變化趨勢逐漸放緩，黏聚性隨著干燥溫度升高逐漸降低，在25℃～30℃黏聚性變化比較顯著。

表3 哈密瓜片干燥厚度對哈密瓜干質構特性的影響Table 3 Hami melon dry thickness on the textural properties of dry Hami melon effect

表4 哈密瓜片干燥溫度對哈密瓜干質構特性的影響Table 4 Hami melon slice dry temperature on the textural properties of dry Hami melon

2.3 哈密瓜片干燥風速對哈密瓜干質構特性的影響

哈密瓜片干燥風速對哈密瓜干質構特性的影響見表5。

由表5可知，隨著干燥風速的增大，硬度、彈性、咀嚼性、黏聚性變化均顯著。干燥風速增大硬度呈先減小后增大的趨勢，當干燥風速為1.5 m/s和2 m/s時硬度變化比較明顯分從2 771.593 g降到2 355.415 g，說明當干燥風速達到1.5 m/s到2 m/s時哈密瓜片失水量比較快，但是隨著風速的增加失水量逐漸放緩。隨著干燥風速的增加彈性在降低。隨著干燥風速的增加咀嚼性也隨降低，1.5 m/s～2.5 m/s變化最顯著。隨著干燥風速的增加黏聚性降低，1.5m/s～2 m/s風速變化較顯著。

表5 哈密瓜片干燥風速對哈密瓜干質構特性的影響Table 5 Hami melon dry wind speed on the influence of texture characteristics

2.4 不同干燥厚度對于哈密瓜片感官評價的影響

不同干燥厚度對于哈密瓜片感官評價的影響見圖1。

圖1 蛋白質濃度標準曲線Fig.1 The standard curve of protein concentration

由圖1可知，在其他條件一定時，哈密瓜干的感官評價評分隨著哈密瓜片干燥厚度的的增加先升高后降低，當干燥厚度達到10 mm時感官評價評分達到最高值。可能是由于哈密瓜的比表面積的改變[10]，改變了哈密瓜的失水能力。也可能是在10 mm之后隨著干燥厚度的增從而改變了哈密瓜的內部質構[11]，該猜測還有待進一步的研究。

2.5 不同干燥溫度對于哈密瓜片感官評價的影響

不同干燥溫度對于哈密瓜片感官評價的影響見圖2。

圖2 不同干燥溫度對于哈密瓜片感官評價的影響Fig.2 Effect of different drying temperature on the sensory evaluation of Hami melon slices

由圖2可以看出，在其他條件一定，由圖可知當在25℃～30℃時隨著干燥溫度的增加對于哈密瓜片的感官評分沒有大的影響，當在30℃～35℃時隨著干燥溫度的增加，感官評分也在增加，當35℃以后隨著干燥溫度的增加，感官品質反而降低，可能是干燥溫度的增加在哈密瓜片表面形成了致密的表面[11]，該猜測還有待進一步的研究。

2.6 不同干燥風速對于哈密瓜片感官評價的影響

不同干燥風速對哈密瓜片感官評價的影響見圖3。

圖3 不同干燥風速對哈密瓜片感官評價的影響Fig.3 Effect of different drying speed on the sensory evaluation of Hami melon slices

由圖3可知，在其他條件一定下，隨著干燥風速的提高，在1.0 m/s～2.0 m/s時，感官評分升高比較緩慢，當達到2.0 m/s時感官評分達到最大，在此風速以后隨著干燥風速的增加感官評分在降低，可能失水速率的越快并不一定對感官評分起到促進作用[12]，該猜測有待進一步的研究。

2.7 哈密瓜片干燥工藝優(yōu)化

2.7.1 Box-Behnken試驗結果及數學模型的建立

哈密瓜片干燥優(yōu)化工藝Box-Behnken試驗設計及結果見表6，回歸方程系數顯著性分析見表7。

表6 哈密瓜片干燥優(yōu)化工藝Box-Behnken試驗設計及結果Table 6 Hami melon slice drying process optimization of Box-Behnken experimental design and results

由表6所得的數據結果[13]，用響應面進行回歸分析，得到感官評分與瓜片厚度（A）、干燥溫度（B）、干燥風速（C），三因素的多項回歸方程：Y=91.00-3.37A-1.12B-1.25C-1.75AB-2.00AC+0.50BC-10.13A2-9.63B2-10.37C2

表7 回歸方程系數顯著性分析Table 7 Significance test for each regression coefficient of developed regression equation

由表7可以看出，模型極顯著回歸決定系數R2= 0.997 0，修正決定系數R2Adj=0.993 1。哈密瓜片干燥工藝各因素影響大小為：干燥厚度（A）＞干燥風速（C）＞干燥溫度（B）；一次項A、B、C影響顯著；二次項A2、B2、C2（p＜0.01）影響極顯著；交互項AC＞AB＞BC影響顯著。

2.7.2 響應面分析[14]

哈密瓜片干燥工藝中對哈密瓜片干燥溫度、干燥厚度、干燥風速之間交互作用及其對感官評分的影響，如圖4～圖6所示。

圖4 干燥溫度與干燥厚度交互影響感官評分的響應面圖及等高曲線圖Fig.4 The interaction of drying temperature and drying thickness on the response surface of sensory evaluation and the curve of high temperature

圖5 干燥風速與干燥厚度交互影響感官評分的響應面圖及等高曲線圖Fig.5 Dry wind speed and dry thickness of the interactive effects of sensory evaluation of the response surface and other high curve

圖6 干燥風速與干燥溫度交互影響感官評分的響應面圖及等高曲線圖Fig.6 Drying wind speed and drying temperature affect the sensory evaluation of the response surface and other high curve

由圖4可知，干燥溫度與干燥厚度交互作用影響，感官得分呈現先上升后下降的趨勢，當干燥溫度為35℃左右干燥厚度10 mm左右時，感官評分得到最大值。由圖可知當干燥厚度一定時隨著干燥溫度的升高品質先變好后變壞，說明隨著溫度升高先對哈密瓜片品質是有促進作用，當溫度達到35℃左右溫度時品質出現了拐點。

由圖5可知，干燥風速與干燥厚度交互作用影響，感官得分呈現先上升后下降的趨勢，當干燥風速為2.0 m/s左右干燥厚度為10 mm左右時，感官評分得到最大值。

由圖6可知，干燥風速與干燥溫度交互作用影響，感官得分呈現先上升后下降的趨勢，當干燥風速為2.0 m/s左右干燥溫度35℃左右時，感官評分得到最大值。

2.7.3 哈密瓜片最佳干燥工藝參數的確定

通過軟件分析，得到當干燥溫度為34.6℃、干燥風速為1.90 m/s、干燥厚度為9.7 mm時得到感官評分最高，考慮實際生產取干燥溫度為35℃、干燥風速為2.0 m/s、干燥厚度為10 mm。

3 結論

本試驗以干燥溫度、干燥厚度、干燥風速，感官評分為因變量使用響應面軟件來設計試驗，確定了最佳的哈密瓜片干燥工藝。當哈密瓜片干燥溫度為35℃、干燥風速2.0 m/s、干燥厚度10 mm感官評價最高。

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Desiccation Process of Hami Melon Slice by Response Surface Method

XU Yu，ZHENG Jie，BAI Yu-jia，LI Meng，ZHENG Wan-cai，FAN Shi-hao，MA Xin，FENG Zuo-shan*
（College of Food Science and Pharmaceutical Science，Xinjiang Agricultural University，Urumqi 830052，Xinjiang，China）

The purposed of this study was to optimized the Hami melon slices drying process to provided a referenced for industrial production.On the basis of single factor experiment，with the temperature of dry,the dry thickness and the wind speed as the independent variables，sensory scores were the responsed values，us the responsed surfaced method of Hami melon slices drying process was optimized，effects of dry temperature,dry thickness,drying speed on the dry Hami melon effects of textural properties.Results showed with the drying temperature and the wind speed increases dry Hami melon increased the hardness decreased elasticity.With the increase of the thickness of dry Hami melon hardness decreased elasticity increased.When the Hami melon dry wind of 2.0 m/s，Hami melon slice dry temperature was 35℃，Hami melon slice drying thickness was 10 mm，the dry Hami melon had highest sensory evaluation.

Hami melon；response surface；sensory evaluation

2016-12-15

徐宇（1990—），男（漢），研究生，研究方向：食品加工與安全。

*通信作者：馮作山（1963—），男（漢），教授，博士，研究方向：食品科學。

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.16.027