菠蘿真空滲糖工藝的優化及其對品質的影響

余洋洋，毛雅萱，余元善

（1.廣東省農業科學院蠶業與農產品加工研究所，農業部功能食品重點實驗室廣東省農產品加工重點實驗室，廣東廣州 510610；2.廣州中學，廣東廣州 510000）

0 引言

菠蘿（Ananascomosus） 又名鳳梨、黃梨，屬鳳梨科鳳梨屬草本作物，是熱帶亞熱帶名果之一，與香蕉、柑橘合稱世界上三大類重要的熱帶水果[1]，富含果糖、葡萄糖、氨基酸、有機酸、蛋白質、粗纖維、鈣、磷、鐵、維生素、酶等多種營養物質[2]。菠蘿大量在夏季上市，氣候炎熱，不耐貯藏，在運輸中腐爛率較高，從而嚴重影響熱帶水果產業的效益和農民增收。因此，菠蘿的加工利用已成為我國果業發展的當務之急[3]。菠蘿糖酸比適中、質構松軟，是制作果脯蜜餞的上好原料。而滲糖是菠蘿蜜餞制作過程中的關鍵步驟，對菠蘿蜜餞的口感和營養品質具有重要影響。水果滲糖是在一定溫度下，將水果或蔬菜浸入高滲透壓的糖液中，利用細胞膜的半滲透性，使物料中水分轉移到溶液中，達到除去部分水分的一種技術[4]。傳統的滲糖方式存在時間久、滲糖率低、營養損失嚴重等問題[5]。

真空滲糖是通過抽真空將果實內的氣體排除，減小了果實組織對糖分滲透時的阻力，利用細胞膜的半滲透性，使其水分快速轉移到滲透液，能夠很好地保持干燥樣品的組織結構和風味物質，并提高固形物含量，減少營養物質損失[6]。該方法可在較短的時間內脫去樣品中部分水分，提高糖液的滲透效率[7]；同時，減少了與空氣中氧離子的接觸，降低了多酚氧化酶的活性，能較大程度地保持原果風味等[8]。

以菠蘿蜜餞真空時間、料液比、真空度3個因素為變量，以可溶性固形物為響應值，對菠蘿的真空滲糖條件進行了優化；其次比較在常壓和真空條件下滲糖的失水率、增固率，以探究真空滲糖對質量傳遞的影響；最后，比較常壓和真空條件滲糖制得的菠蘿蜜餞的色澤、質構、營養品質，探究真空滲糖對菠蘿蜜餞品質的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮菠蘿，市售；蔗糖、硫酸、苯酚等，均為分析純；Folin-Ciocalteu試劑（分析純），上海源葉生物科技有限公司提供。

1.2 儀器與設備

PAL-1型手持糖度計，愛拓公司產品；JJ1000型電子天平，常熟市雙杰測試儀器產品；101-3ABS型電熱鼓風干燥箱，上海恒科實業有限公司產品；Ultra Scan VIS型色差儀，Hunter公司（德國） 產品；TA-XT.PLUS型質構儀，SMS公司（英國） 產品；UV-1800型紫外分光光度計，日本島津公司產品；Sorvall Stratos型高速冷凍離心機，美國Thermo Scientific公司產品。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程

菠蘿去皮、切塊→護色、硬化→滲糖→瀝干水分→烘干→成品。

1.3.2 原料預處理

將無蟲蛀、成熟度較高，但尚未軟化的菠蘿去皮，切片厚度約1 cm，再十字交叉縱切成4塊扇形，用生理鹽水沖洗；將清洗后的菠蘿用質量分數0.4%的異抗壞血酸鈉和質量分數0.5%CaCl2浸泡護色、硬化處理1 h，瀝干水分。

1.3.3 響應面試驗

配制質量分數50%的糖液。在不同真空度0.04，0.06，0.08 MPa；不同抽真空時間10，20，30 min；不同料液比1∶1，1∶2，1∶3，以總糖含量為響應值，進行三因素三水平的響應面設計。將滲透脫水后的菠蘿在55℃的熱泵干燥箱中脫水至水分含量0.30±0.1 d·w，干燥結束后得到菠蘿蜜餞。

真空滲糖響應面優化因素水平見表1。

表1 真空滲糖響應面優化因素水平

1.3.4 可溶性固形物的測定

可溶性固形物含量采用手持折光儀測定法測定，各含量以濕基含量計。

1.3.5 色差

采用全自動色差儀測定干燥后產品的色度。其中，L*表示樣品黑白程度，a*代表樣品紅綠程度，b*表示樣品紅藍程度，ΔE為兩點之間的變化值。為準確測定顏色的變化，每組樣品做3個平行試驗，每個試驗測2次?？偵钪郸按下式計算[9]。

以儀器白板色澤為標準，依CIELAB表色系統測量樣品的L*，a*和 b*值。

1.3.6 質構

參考羅樹燦等人[10]的方法，采用型號為TMS 10 mm Steel的圓柱加載壓頭，壓頭面積為78.5 mm2。測試時，將菠蘿蜜餞平放在實驗臺上，對中間平坦部位進行測試。TPA設定參數為預測試速1 mm/s，測試速率0.5 mm/s，觸發值5 g，返回速率1 mm/s，壓縮形變率30%，恢復等待時間10 s，隨機選取5個樣品，結果取平均值。測定指標包括硬度、黏附性、內聚性、彈性、膠黏性和咀嚼性。

1.3.7 感官評定

選擇10名學習過食品感官評定的相關人員，對產品進行感官評定，每項指標評分取10次的平均值。

感官評分標準見表2。

表2 感官評分標準

1.3.8 營養成分的測定

總糖的測定采用硫酸-苯酚法，以葡萄糖為標準；還原糖的測定采用3,5-二硝基水楊酸法[11]；可滴定酸含量采用直接滴定法測定，以蘋果酸計；總酚的測定采用Folin-Ciocalteu法[12]，以沒食子酸為標品；維C含量以2,6-二氯靛酚法測定[13]，以每克干基表示。

2 結果與分析

2.1 響應面結果分析

響應面結果與分析見表3。

通過響應曲面法以菠蘿中可溶性固形物為響應值，以真空時間（A）、料液比（B）、真空度（C）為自變量，對試驗結果進行線性擬合分析，得到各變量方差分析。得到擬合方程：

表3 響應面結果與分析

回歸方差分析見表4。

表4 回歸方差分析

上述結果表明，此模型的F值為451.67，p＜0.000 1，極顯著；失擬項F值為1.71，p值為0.301 3，不顯著，說明回歸方程對試驗擬合的情況較好。校正模型的相關系數 R2為0.998 3，決定系數R2Adj為0.996 1，說明選用的模型和實際情況擬合較好、誤差小，能較好反映出各因素感官評分之間關系。一次項中，真空時間對可溶性固形物的線性效應不顯著（p＞0.05），料液比、真空度對可溶性固形物的線性效應極顯著 （p＜0.001），二次項中 B2，B2，C2，AB，AC，BC影響均極顯著（p＜0.01）。由F值可知，在試驗范圍內各因素對感官評分的影響大小依次為C＞B＞A。

2.2 交互作用影響結果

真空滲糖對菠蘿可溶性固形物影響的響應面圖見圖1。

圖1 真空滲糖對菠蘿可溶性固形物影響的響應面圖

根據軟件得出的回歸模型各因素相互之間作用的曲面圖。料液比、真空度的曲面顯示變化均比較陡峭，說明浸泡時間、超聲時間對脫鹽率影響顯著，相比之下，真空時間的曲面變化較為緩和，說明真空時間比對菠蘿蜜餞滲糖的影響不如料液比、真空度顯著，與方差分析結果一致。通過回歸模型的分析，以可溶性固形物為評價指標，真空時間、料液比、真空度分別為61 min，1∶2，0.6 MPa。在此條件下，模型預測的可溶性固形物為45 Brix。為了檢驗響應曲面的可行性，對分析得到的最優添加進行試驗驗證，進行3組平行試驗，得到滲糖后菠蘿可溶性固形物的平均值為44.76 Brix，實際值與理論值基本相符，說明模型對菠蘿真空滲糖條件的優化接近，具有一定的實用價值。

2.3 真空滲糖對菠蘿質量傳遞的影響

菠蘿在滲糖過程中增固率與失水率見圖2。

圖2 菠蘿在滲糖過程中增固率與失水率

在響應面優化后的菠蘿真空滲糖條件下，以常壓滲糖為對照，探究真空滲糖對菠蘿質量傳遞的影響。滲糖過程中，菠蘿和滲透液中的可溶性固形物含量差距較大，產生的滲透壓較大，菠蘿的失水和固形物獲得的速率較大，隨著物質的轉移，菠蘿和滲透液可溶性固形物的含量逐漸接近，達到平衡狀態[14]。真空滲糖與常壓滲糖相比，能顯著提高菠蘿固形物的獲得率與失水率，滲糖6 h時，真空滲糖比常壓滲糖的固形物獲得率和失水率均提高了。此外，真空滲糖和常壓滲糖固形物獲得率與失水率基本達到平衡所需時間，分別為30 min和60 min，表明了真空滲糖能提高滲糖效率。徐英英等人[15]對胡蘿卜研究同樣發現了真空能夠滲糖提高速率。這可能是因為真空壓力的作用使細胞間隙被滲透液填滿，進而增加滲透液與細胞的接觸面積，毛細管作用增強，物質遷移速率也隨之提高[15]。

2.4 真空滲糖對色澤的影響

真空滲糖對菠蘿蜜餞色澤的影響見表5。

表5 真空滲糖對菠蘿蜜餞色澤的影響

菠蘿切片后以50 Brix的糖液為滲透液，以1∶2的料液比，分別在常壓和60 kPa真空條件下滲糖6 h，在熱泵干燥箱中脫水至40%獲得菠蘿蜜餞，與常壓滲透脫水相比，L值，a*值，b*值和ΔE均出現顯著性差異，說明菠蘿蜜餞的色澤有顯著變化。其中，L值大小順序為常壓滲糖＞真空滲糖；而a*值，b*值的變化趨勢與L值相同，說明滲糖處理制得的菠蘿蜜餞綠色偏向紅色、由黃色偏向藍色，而真空滲糖制得的蜜餞對色澤的影響大于常壓滲糖制得的菠蘿蜜餞，可能原因是滲糖處理具有一定的護色作用，盛金鳳等人[17]同樣發現，真空能夠改善芒果果脯的色澤。這可能是因為真空條件下，減少了與氧氣的接觸，抑制了果肉褐變的發生。

2.5 真空滲糖對質構的影響

真空滲透脫水對菠蘿蜜餞質構的影響見表6。

表6 真空滲透脫水對菠蘿蜜餞質構的影響

質構是影響產品可接受程度的重要感官品質屬性之一，適宜的硬度和脆度可以提高產品口感。干燥產品的質構特性依賴于細胞基質及組織內可溶性固形物與水分子的交互作用[18]。內聚性又稱凝聚性，指物體維持原有形態所需要的內應力；咀嚼性與食品的硬度、彈性、凝聚性有關，它是指將固體食物咀嚼到能夠被吞咽狀態所需要的能量。與常壓滲糖方式相比，真空滲糖對菠蘿的硬度、咀嚼性均有顯著的影響（p＜0.05），其中硬度和咀嚼性均顯著降低。真空條件下會導致細胞間隙變大，蔗糖充分滲入，干燥后其結構組織堅實、孔隙度降低及彈性的損失等。由于分子量或分子結構的不同，導致不同的糖液與桃片內部水分子交互作用程度不同，從而對硬度及脆度影響不同。此外，在干燥過程中，桃片表面會形成致密的結晶，從而增加硬度、降低脆度[6]。綜合質構各項指標，真空滲糖相對常壓滲糖得到的果脯對改變菠蘿蜜餞的質構具有顯著影響。

2.6 感官評定

真空滲糖對菠蘿蜜餞感官評分的影響見表7。

經過真空滲糖后制得的菠蘿蜜餞比常壓滲糖制得的菠蘿蜜餞感官評分有顯著提高（p＜0.05），感官評分總分達到82.73分，比傳統的常壓滲糖提高了21.32%，說明真空滲糖制得的菠蘿蜜餞能有效改善菠蘿蜜餞的感官品質。

表7 真空滲糖對菠蘿蜜餞感官評分的影響/分

2.7 營養成分

真空滲糖對菠蘿蜜餞營養成分的影響見表8。

表8 真空滲糖對菠蘿蜜餞營養成分的影響

真空滲糖制得的菠蘿蜜餞總糖、還原糖、總酚和維C的含量顯著高于傳統的常壓滲糖。其中，真空滲糖制得的菠蘿蜜餞總糖為56.26 g/100 g，比常壓滲糖高23.35%，而還原糖的含量也顯著提高，可能原因是滲透脫水過程中大量的蔗糖進入菠蘿，并在滲糖的過程中部分蔗糖轉化為果糖和還原糖[19]。真空滲糖制得的菠蘿蜜餞總酚、維C的含量也顯著高于傳統常壓滲糖，分別為4.25%，12.18%，這可能是真空滲糖過程中氧氣接觸的時間短、干燥速率快，減少了與氧氣的接觸，從而減少了總酚和維C的損失[20]。由此可見，真空冷凍干燥能夠減少菠蘿營養成分的損耗，菠蘿蜜餞中總糖、還原糖、總酚、維C的含量均顯著高于傳統常壓滲糖[21]。

3 結論

用質量分數為50%的蔗糖溶液，當真空時間61 min，料液比1∶2，真空度0.6 MPa時，菠蘿的固形物含量最高，達到44.76 Brix；其次，真空滲糖能夠提高失水率、增固率，促進質量傳遞，與傳統常壓滲糖相比，時間縮短了50%；同時，改善菠蘿蜜餞，色澤、質構和營養品質，其中感官評分提高了21.72%，為后期真空滲糖工藝在菠蘿蜜餞的工業化生產中的應用提供了理論依據。