干裝蘋果罐頭蒸汽漂燙工藝研究

張海燕 康三江 張芳 張霽紅 曾朝珍 袁晶

摘要：為了優化干裝蘋果罐頭蒸汽漂燙工藝，通過單因素試驗考察漂燙溫度、漂燙速率和漂燙時間對固形物含量和色澤（△E值）含量的影響。在此基礎上，采用Box-Benhnken試驗設計方法和Design-Expert 8.0數據分析軟件，以固形物含量和△E值為響應值優化干裝蘋果罐頭蒸汽漂燙工藝。結果表明，各因素對固形物含量和△E值的影響顯著。當漂燙溫度100 ℃、漂燙速率 ? ?1 000 r/min、漂燙時間3 min時，干裝蘋果罐頭的固形物含量為97.99 %，△E值為11.52，與預測值的相對誤差較小。

關鍵詞：干裝蘋果罐頭;蒸汽漂燙;固形物含量;色澤

中圖分類號：TS255.3 ? ? ? 文獻標志碼：A ? ? ? 文章編號：1001-1463（2019）01-0026-09

Abstract：In order to optimize the steam blanching process of canned apples with solid pack， the effects of blanching temperature， blanching rate and blanching time on solid content and color（△E value） were investigated using single-factor test. On this basis， Box-Benhnken experimental design method and Design-Expert 8.0 data analysis software were used to optimize the steam blanching process of dry canned apple with the solid content and △E value as the response value. The results showed that the factors had significant effects on solid content and △E value. When blanching temperature was 100 ℃， blanching rate was 1 000 r/min， and blanching time was 3 min， the solid content was 97.99% and and △E value was 11.52， the relative error of forecast is small.

Key words： Dry-packing canned apples;Steam blanching;Solid content;Color

蘋果是甘肅省區域特色優勢產業和三大戰略主導產業之一[1 ]。慶陽、平涼、天水及隴南等4市的18個縣是我國農業部劃定的西北黃土高原蘋果優勢產區，生產的蘋果著色好、含糖量高、果肉細脆、耐貯運，已成為當地發展農村經濟、實現農民增收的重要途徑。2016年甘肅省蘋果種植面積29.42萬hm2，蘋果產量360.11萬t[2 ]。除鮮食外，大量的普通果、等外果必須通過生產罐頭、速凍蘋果、果脯等途徑來解決。干裝蘋果罐頭是指以蘋果為原料，經去皮、去籽巢、切塊、抽空、脫水、裝罐、密封、殺菌等工藝制成的蘋果罐頭產品，是近年來國內外市場極具開發潛力的綠色食品。目前大多數企業的加工原料為富士蘋果，按目前出口價格核算，生產1 t產品企業將虧損1 627元;采用秦冠蘋果生產干裝罐頭，原料充分、收購價格低，果個大，成品率高，生產1 t產品企業可獲利911元，與富士原料相比，生產純利潤提高112.85%[3 ]。因此，開展秦冠蘋果加工干裝蘋果罐頭技術研究，可為延伸蘋果產業鏈，提高產品附加值開辟新的途徑。固形物含量和色澤是體現干裝蘋果罐頭品質的重要方面，但經過固化護色液預抽后直接裝罐的干裝蘋果罐頭殺菌后果肉組織中及果塊間多余的水分瀝出，難以達到QB/T1392- 91固形物含量≥95%的規定[4 ]（以15173#罐型為例，凈重2 724 g±4%，固重必須控制在2 588 g±4%），且不能有效控制引起產品變色和品質惡化的多種酶，可采用蒸汽漂燙的方式進行殺酶、脫水[5 ]。果蔬顏色是反應漂燙程度的指標之一，適度漂燙可使果肉組織細胞軟化，增大細胞透性，有利于Ca2+滲入，改善產品質構、風味和組織，能有效破壞酶的活性防止氧化變色，減少果肉組織中的水分，以達到≤5%的標準，對干裝蘋果罐頭控制固形物含量和色澤十分有利[6 - 15 ]。因此，我們采用響應面法（RSM），通過研究蒸汽漂燙對干裝蘋果罐頭固形物含量和色澤的影響，優化干裝蘋果罐頭蒸汽漂燙工藝，以期為秦冠蘋果加工干裝蘋果罐頭提供理論依據和應用指導。

1 ?材料與方法

1.1 ? 材料

1.1.1 ? ?試驗原料 ? ?蘋果品種為秦冠，由天水昌盛食品有限公司提供。

1.1.2 ? ?試劑 ? ?檸檬酸、D-異抗壞血酸鈉為食品級，氧化鈣等均為分析純 ，中瑞化學試劑公司提供。

1.2 ? 儀器與設備

SK-12抽真空機（汕頭市金平區順成食品機械廠）、Bw4T250封罐組合機（汕頭市金平區順成食品機械廠）、0806漂燙設備（汕頭市金平區順成食品機械廠）、DQ-XP30蘋果削皮機（自制）、DHG9240A型鼓風干燥箱（上海一恒科學儀器有限公司）、PHS-3C酸度計（上海雷磁儀器廠）、 BL-2200H電子天平（日本島津公司）、CT3質構儀（美國博勒飛公司）、CR-400型色差計（日本柯尼卡公司）。

1.3 ? 試驗方法

1.3.1 ? ?干裝蘋果罐頭樣品的制備 ? ?常溫常壓下，將適量檸檬酸充分溶解于水中，再根據Ca2+質量濃度2.0 g/L將氧化鈣與D-異抗壞血酸鈉溶解于檸檬酸溶液中，配制成pH（3.0±0.2）的固化護色劑。固化護色劑與果肉的質量比例為10∶7。將切分好的果塊浸入固化護色劑中，經0.8 MPa減壓預抽30 min，將抽空后的蘋果塊放置于帶孔的果盤，輸送至連續式脫水機排氣脫水，在設定的蒸汽漂燙機溫度和速率下，漂燙一定的時間，果塊無生心、無軟爛時包裝、殺菌。常溫貯藏10 d后測定各項指標，3次重復。

1.3.2 ? ?單因素試驗 ? ?以干裝蘋果罐頭的固形物含量和色澤為評價指標，分別以漂燙溫度（80、90、100、110、120 ℃）、漂燙機傳送帶速率（600、800、1 000、1 200、1 400 r/min）、漂燙時間（1、2、3、4、5 min）為影響因素進行單因素試驗，確定各因素的影響效果與適宜范圍。

1.3.3 ? ?響應面優化實驗 ? ?根據單因素試驗結果，采用Box-Benhnken模型試驗設計原 ? 理 ?[16 - 17 ]，以漂燙溫度、漂燙速率、漂燙時間為自變量，分別用X1、X2、X3表示，并以+1、0、-1分別代表自變量的高、中、低水平，以固形物含量和色澤為響應值，進行3因素3水平響應面分析，3次重復，優化干裝蘋果罐頭蒸汽漂燙工藝條件。響應面試驗因素水平編碼見表1 。

1.4 ? 測定方法

1.4.1 ? ?固形物含量的測定 ? ? 固形物含量的測定參照GB/T10786-2006[18 ]。

1.4.2 ? 色澤測定（△E值） ? ?采用色差計法測定。選擇△E值代表干裝蘋果罐頭的色澤，△E值越小代表產品色澤越好，與鮮樣色澤越接近。

1.5 ? 數據處理

試驗數據處理采用Excell 2007軟件，顯著性（P < 0.01）分析采用DPSv 7.05軟件，多重比較采用Duncan新復極差法，Box- behnken設計的試驗數據采用Design-Expert 8.0軟件進行分析。

2 ? 結果與分析

2.1 ? 單因素試驗

2.1.1 ? ?漂燙溫度對干裝蘋果罐頭色澤和固形物含量的影響 ? ?漂燙速率為1 000 r/min、漂燙時間為3 min，根據不同漂燙時間進行蒸汽漂燙脫氣脫水試驗，測定并計算出干裝蘋果罐頭固形物含量和色澤（△E值），結果如圖1所示。

綜合漂燙溫度對干裝蘋果罐頭固形物含量和色澤的影響，選擇漂燙溫度90～110 ℃進行后續試驗。

2.1.2 ? ?漂燙速率對干裝蘋果罐頭色澤和固形物含量的影響 ? ? 漂燙溫度為100 ℃、漂燙時間為3 min，根據不同漂燙速率進行蒸汽漂燙脫氣脫水試驗，測定并計算出干裝蘋果罐頭固形物含量和色澤（△E值），結果如圖2所示。

從圖2（a）可知， 干裝蘋果罐頭固形物含量隨漂燙速率的增大先升高后降低。速率越小，果塊與蒸汽接觸量較大，容易漂燙過度，造成果肉組織收縮，固形物含量降低;反之，果塊與蒸汽接觸量不足，致使漂燙不均勻，不能較好地控制果肉組織中及果塊間水分，固形物含量亦達不到標準。漂燙速率為1 000 r/min時，固形物含量為95.90%，與800 r/min和1 200 r/min相比分別提高了15.69 %和9.62 %。在圖2（b）中，漂燙速率不同，干裝蘋果罐頭的△E值也不同，漂燙速率為1 000 r/min時干裝蘋果罐頭△E值最小，為22.12，色澤最好。這是因為漂燙速率過小時易漂燙過度，果肉組織軟爛收縮，色澤下降;漂燙速率過大，漂燙不均勻，滅酶不徹底，不能較好地控制色澤的變化。

綜合漂燙速率對干裝蘋果罐頭固形物含量和色澤的影響，選擇漂燙速率800～1200 r/min進行后續試驗。

2.1.3 ? 漂燙時間對干裝蘋果罐頭色澤和固形物含量的影響 ? ?漂燙溫度為100 ℃、漂燙速率為1 000 r/min，根據不同漂燙時間進行蒸汽漂燙脫氣脫水試驗，測定并計算出干裝蘋果罐頭固形物含量和色澤（△E值），結果如圖3所示。

劉揚[20 ]研究了漂燙條件對養心菜POD滅酶率的影響，得到其鈍化條件為漂燙溫度90～100 ℃，漂燙時間60～180 s;或漂燙溫度80～85 ℃，漂燙時間150～180 s。說明在漂燙過程中，漂燙時間越長，脫水、護色效果較好;反之，則效果越差，但漂燙時間過長，致使果肉組織軟爛收縮，也會帶來不利于控制其固形物含量及色澤的因素。從圖3（a）可以看出，當漂燙時間為3 min時，固形物含量為95.63 %，達到標準要求，比漂燙時間為2 min和4 min時分別高14.99%和6.47%。圖3（b）是干裝蘋果罐頭在不同漂燙時間下△E值的變化曲線，如圖所示，當漂燙時間為3 min時△E值最小，為16.58，色澤最好，△E值比漂燙時間為2 min和4 min時分別低15.48和8.73。

綜合漂燙時間對干裝蘋果罐頭固形物含量和色澤的影響，選擇漂燙時間2～4 min進行后續試驗。

2.2 ? 響應面法優化干裝蘋果罐頭蒸汽漂燙工藝

2.2.1 ? ?響應面試驗設計及結果 ? ?為確定干裝蘋果罐頭蒸汽漂燙最佳工藝參數，根據單因素試驗結果，選擇漂燙溫度、漂燙速率、漂燙時間為影響因素，固形物含量（Y1）和色澤（Y2）作為響應值，對干裝蘋果罐頭蒸汽漂燙工藝條件進行3因素3水平的響應面分析試驗，Box-behnken試驗設計及結果見表2。

2.2.2 ? ?回歸模型的建立與方差分析 ? ?利用Design-Expert 8.0數據分析軟件對所得試驗數據進行多元回歸分析，得到固形物含量（Y1）和色澤（Y2）對自變量漂燙溫度（X1）、漂燙速率（X2）、漂燙時間（X3）的二次多項回歸模型方程分別為：

Y1=96.87 + 2.67X1 - 2.17X2 + 2.34X3 + 3.65X1X2 - 4.06X1X3 + 1.26X2X3 - 5.14X12 - 3.94X22 - 3.37X32

Y2=11.39 - 3.47X1 + 0.99X2 - 1.40X3 + 1.68X1X2 + 5.85X1X3 - 2.65X2X3 + 17.22X12 + 10.35X22 + 10.05X32

對固形物含量的回歸模型進行方差分析，結果見表3。模型極顯著（P < 0.000 1），失擬項P值為0.648 3，無顯著性影響（P > 0.05），回歸方程的相關系數R2=0.997 6，說明該模型能夠解釋99.76%的變化，預測值和試驗值之間有較好的相關性，該模型對蒸汽漂燙工藝優化試驗擬合程度較好，可用該回歸方程預測蒸汽漂燙工藝條件。表3中的顯著性分析結果表明，X1、X2、X3、X1X2、X1X3、X2X3、X12、X22、X32在干裝蘋果罐頭蒸汽漂燙工藝中對固形物含量的影響均達到了極顯著水平（P < 0.01）。

對色澤（△E值）的回歸模型進行方差分析，結果見表4。模型極顯著（P < 0.01），失擬項P值為0.782 0，無顯著性影響（P > 0.05）。回歸方程的相關系數R2=0.997 2，說明該模型能夠解釋99.72%的變化，預測值和試驗值之間有較好的相關性，該模型對干裝蘋果罐頭蒸汽漂燙工藝優化試驗擬合程度較好，可用該回歸方程預測蒸汽漂燙工藝條件。表4中的顯著性分析結果表明，X1、X3、X1X3、X2X3、X12、X22、X32在干裝蘋果罐頭蒸汽漂燙工藝中對色澤的影響均達到了極顯著水平（P < 0.01）， X2、X1X2的影響顯著（P < 0.05）。郭楠[21 ]通過對漂燙溫度、時間與薯條色澤間的相關性分析，發現漂燙對薯條色澤有顯著性影響，這與本研究的結論一致。

2.2.3 ? ?響應曲面圖分析 ? ?為了進一步研究相關變量之間的交互作用并確定最優點，通過軟件繪制響應面曲線圖進行可視化的分析。響應曲面圖可以直觀地反映出各因素交互作用對響應值的影響，響應曲面坡度相對平緩，表明其可以忍受處理條件的變異，不影響響應值的大小;反之，響應曲面坡度異常陡峭，表明響應值對于處理條件的改變非常敏感。圖4、圖5結果顯示，漂燙溫度、漂燙速率和漂燙時間及其交互作用對固形物含量的影響均極顯著，漂燙溫度和漂燙時間的對△E值的影響極顯著，交互作用顯著，對漂燙速率的影響顯著，與其它因素的交互作用極顯著。在試驗考察范圍內，各因素對干裝蘋果罐頭固形物含量和△E值的影響由大到小依次為漂燙溫度（X1） 、 漂燙時間 （X3）、漂燙速率（X2），結果與方差分析相似。

2.2.4 ? ?工藝條件優化及回歸模型驗證 ? ?通過響應面分析并結合回歸模型，利用Design-Expert 8.0軟件進行最大值分析，優化出干裝蘋果罐頭蒸汽漂燙工藝為漂燙溫度100.98 ℃、、漂燙速率989.63 r/min、漂燙時間3.03 min，該條件下，預測固形物含量97.41%，△E值11.30。為了確保所建回歸模型的準確性，采用最優速凍條件進行驗證，試驗重復3次，同時為了實際操作方便，將最優工藝參數修正為漂燙溫度100 ℃、漂燙速率1 000 r/min、漂燙時間3 min，實際得到的固形物含量97.99 %，△E值11.52，與預測值的相對誤差較小，說明采用響應面法優化得到的蒸汽漂燙工藝參數準確可靠，具有指導生產實踐的意義。

3 ? 小結

單因素試驗表明，漂燙溫度100 ℃、漂燙速率1 000 r/min、漂燙時間3 min時，干裝蘋果罐頭固形物含量最高，△E值最小，色澤最好。

獲得響應值固形物含量（Y1）和△E值（Y2）對自變量漂燙溫度（X1）、漂燙速率（X2）、漂燙時間（X3）的二次回歸模型方程。

通過對模型方程的分析，在試驗考察范圍內，各因素對干裝蘋果罐頭固形物含量和△E值的影響由大到小依次為：漂燙溫度、漂燙時間、漂燙速率。

采用Box-Benhnken試驗設計方法和Design-Expert 8.0數據分析軟件，優化出干裝蘋果罐頭蒸汽漂燙工藝參數為漂燙溫度100.98 ℃、漂燙速率989.63 r/min、漂燙時間3.03 min，該條件下，預測固形物含量97.41 %，△E值11.30。

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（本文責編：陳 ? ?珩）

收稿日期：2018 - 09 - 20

基金項目：現代農業產業技術體系建設專項（CARS-27）;國家自然科學基金項目（31860447）;甘肅省農業科學院中青年基金（2015GAAS22）。

作者簡介：張海燕（1981 — ），女，甘肅隴西人，助理研究員，碩士，研究方向為果蔬加工。聯系電話：（0）15193113704。Email：Lzh_hy208@163.com。

通信作者：康三江（1977— ），男，甘肅隴西人，研究員，研究方向為果蔬加工。聯系電話：（0）13893658503。Email：kang58503@163.com。