蜘蛛果果干加工工藝的優(yōu)化

郭文凱， 孫慶文， 徐文芬， 李東旭， 張磊超， 陳 芳

(貴州中醫(yī)藥大學(xué)， 貴州 貴陽 550025)

蜘蛛果又名肉算盤、紅果參等，系桔梗科(Campanulaceae)多年生草本植物長葉輪鐘草[Campanumoealancifolia(Roxb.)Merr.]的果實(shí)[1-2]，《Flora of China》記載為輪鐘花[Cyclocodonlancifolius(Roxburgh) Kurz]，其根具有補(bǔ)虛益氣、祛痰止痛等功效，主要用于治療跌打損傷、氣虛乏力、腸絞痛等，其莖葉還可用于治療肺癆咳嗽、瘰疬、疝氣等[2]。民間除將根、莖葉用于治療疾病之外，其果實(shí)也常作水果食用。陳莉華等[3-9]研究發(fā)現(xiàn)，蜘蛛果含有糖類、黃酮、原花青素、生物堿、果膠、酚類、蒽醌類、甾體、三菇類和有機(jī)酸等多種對人體有益的物質(zhì)，是一種集營養(yǎng)與保健于一身的紫色漿果，但其果實(shí)保質(zhì)期相對較短，除可鮮果銷售外，還可作果干(果脯)、果醬、果汁和浸漬酒等深加工產(chǎn)品。目前，未見蜘蛛果果干的報道，筆者等運(yùn)用單因素考察和響應(yīng)面優(yōu)化法優(yōu)化蜘蛛果果干的制作工藝，以期為蜘蛛果的深加工開發(fā)提供參考，開發(fā)出符合要求的功能保健食品與藥品，使小漿果變?yōu)榇螽a(chǎn)業(yè)。

1 材料與方法

1.1 材料

蜘蛛果：采集于貴州中醫(yī)藥大學(xué)藥用植物種質(zhì)資源圃，并由貴州中醫(yī)藥大學(xué)鑒定為桔梗科Campanulaceae植物長葉輪鐘草[Campanumoealancifolia(Roxb.)Merr.]的成熟果實(shí)。

試劑：葡萄糖對照品(批號：110833-201707 中國食品藥品檢定研究院)，白砂糖(四川宏林食品有限公司)，輕質(zhì)碳酸鈣(食用級 河南萬邦實(shí)業(yè)有限公司)，苯甲酸鈉(食用級 武漢有機(jī)實(shí)業(yè)有限公司)，碳酸鈉(食用級 青海發(fā)投堿業(yè)有限公司)，氫氧化鈉[食用級 新疆天業(yè)(集團(tuán))有限公司]，無水乙醇、鹽酸、亞鐵氰化鉀、酒石酸鉀鈉、硫酸銅、乙酸鋅和酚酞(分析純 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)，亞甲基藍(lán)、甲基紅和乙酸(分析純 天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司)，氫氧化鈉(分析純 重慶川東化工集團(tuán)有限公司)，娃哈哈純凈水1.5 L，沁園牌凈水器凈化水。

儀器與設(shè)備：電熱鼓風(fēng)干燥箱GZX-9070 MBE(上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠)，分析天平BSA224S(賽多利斯科學(xué)儀器北京有限公司)，TD20002B型電子天平(余姚市金諾天平儀器有限公司)，BCD-215KS型冰箱(中國海爾集團(tuán))，分光測色儀CS-580A(杭州彩譜科技有限公司)，恒溫水浴鍋HH-4(常州華普達(dá)教學(xué)儀器有限公司)。

1.2 方法

1.2.1 工藝流程與操作要點(diǎn) 按圖1蜘蛛果果干的工藝流程進(jìn)行其操作。1) 原料挑選。選擇果粒成熟適度、完整、肉滿和含糖量高的蜘蛛果為原料。2) 等級篩選。按照果粒大小進(jìn)行分級。3) 清洗。流動水清洗鮮果，去除雜質(zhì)。4) 燙漂。使用開水燙漂果實(shí)6 s。5) 硬化。選擇不同濃度的輕質(zhì)碳酸鈣溶液浸泡蜘蛛果鮮果16 h。6) 護(hù)色防腐。選擇不同濃度的苯甲酸鈉溶液浸泡蜘蛛果鮮果2 h。7) 糖漬。糖與蜘蛛果原料以一定比例混合，室溫密封糖漬(一層糖一層水果)24 h。8) 干燥。采用電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱進(jìn)行干燥，干燥至果干含水率為25%時停止干燥。9) 回軟。將加工好的所有果干密封包裝，放在干燥器中均衡水分。10)檢驗(yàn)。25～30℃保存5 d后逐袋檢查有無變質(zhì)等現(xiàn)象，然后裝箱入庫。11) 包裝。用密封的專用食品包裝材料包裝。

圖1 蜘蛛果果干工藝流程

1.2.2 不同影響因素的考察

1) 預(yù)處理。對蜘蛛果鮮果設(shè)置8種預(yù)處理。處理1，0.25% Na2OH+0.25% Na2CO3浸漬2 min后糖漬；處理2，開水燙漂6 s后糖漬；處理3，直接糖漬；處理4，開水燙6 s未糖漬；處理5，0.25%NaOH+0.25% Na2CO3浸漬2 min后糖水漬；處理6，直接糖水漬；處理7，0.5% CaCO3浸漬16 h后糖水漬；處理8，空白對照，上述所用糖料比均為3∶10，糖漬時間為24 h，50 ℃進(jìn)行干燥，干燥至果干含水率為25%左右即可，對加工好的蜘蛛果果干進(jìn)行感官評價。

2) 硬化劑輕質(zhì)碳酸鈣濃度。蜘蛛果鮮果開水燙漂6 s，分別在輕質(zhì)碳酸鈣溶液濃度為0.1%、0.3%、0.5%、0.7%和0.9%下浸泡16 h，苯甲酸鈉濃度為0.06%、浸泡2 h，糖料比為3∶10、糖漬時間24 h，干燥溫度65℃，干燥至果干含水率為25%。考察硬化劑濃度對蜘蛛果果干品質(zhì)的影響。

3) 防腐劑苯甲酸鈉濃度。蜘蛛果鮮果開水燙漂6 s，輕質(zhì)碳酸鈣濃度0.5%、浸泡時間16 h，分別在苯甲酸鈉溶液為0.02%、0.04%、0.06%、0.08%和0.1%條件下浸泡2 h，糖料比3∶10、糖漬時間24 h，干燥溫度為65℃，干燥至果干含水率為25%即可，考察防腐劑濃度對蜘蛛果果干品質(zhì)的影響。

4) 糖與原料的配比。蜘蛛果鮮果開水燙漂6 s，輕質(zhì)碳酸鈣濃度0.5%、浸泡時間16 h，苯甲酸鈉濃度0.06%、浸泡時間2 h，糖與原料之比分別為1∶10、2∶10、3∶10、4∶10和5∶10的條件下糖漬24 h，干燥溫度65℃，干燥至含水率為25%即可。考察糖料比對蜘蛛果果干品質(zhì)的影響。

5) 干燥溫度。蜘蛛果鮮果開水燙漂6 s、輕質(zhì)碳酸鈣濃度0.5%、浸泡時間16 h，苯甲酸鈉濃度0.06%、浸泡時間2 h，糖料比3∶10、糖漬時間24 h，分別在干燥溫度為55℃、60℃、65℃、70℃和75℃的條件下，將蜘蛛果干燥至含水率為25%即可。考察干燥溫度對蜘蛛果果干品質(zhì)的影響。

1.2.3 蜘蛛果果干工藝的優(yōu)化 在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇對蜘蛛果果干影響較大的因素進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計，以糖料比(A)、輕質(zhì)碳酸鈣濃度(B)、干燥溫度(C)為變量，感官評分(y)為響應(yīng)值，利用Design-Expert 10軟件設(shè)計3因素3水平響應(yīng)面試驗(yàn)，優(yōu)化蜘蛛果果干加工工藝。其試驗(yàn)因素水平見表1。

表1 蜘蛛果果干工藝的響應(yīng)面試驗(yàn)因素與水平

1.2.4 感官評定 選取10個受過感官檢驗(yàn)訓(xùn)練的食品專業(yè)人士(男∶女=1∶1)組成評定小組，采用百分制，取平均值。其感官評定標(biāo)準(zhǔn)見表2。

1.2.5 果干指標(biāo)測定 對最佳工藝條件下制備的

表2 蜘蛛果果干的感官評定標(biāo)準(zhǔn)

蜘蛛果果干色澤、產(chǎn)品獲得率及復(fù)水比進(jìn)行測定。

1) 色澤。用手持分光測色儀測定鮮果與果干的亮度(L0*、L*)、紅綠度(a0*,a*)和黃藍(lán)度(b0*,b*)，通過計算色差ΔE表征鮮果與果干的色澤，ΔE值越大，表示兩者之間的顏色差別越大；ΔE值越小，表示兩者之間的顏色差別越小。ΔE值按下式計算[10]：

2) 產(chǎn)品獲得率。產(chǎn)品獲得率指經(jīng)干燥后得到的果干與鮮果的重量比值，其計算公式如下[11]：

產(chǎn)品獲得率=果干重量/鮮果重量×100%

3) 復(fù)水比。稱取6組蜘蛛果果干樣品，每組5 g，于25℃恒溫水浴鍋中分別浸泡5 min、10 min、15 min、20 min、25 min和30 min，用濾紙吸干樣品至表面基本無水，取出稱質(zhì)量，每樣重復(fù)3次，按下列公式計算復(fù)水比[12]：

復(fù)水比=M2/M1

式中，M1為果干重量，M2為果干復(fù)水后重量。

4) 總糖、水分和總酸。果干總糖度參照GB 5009.8—2016第二法酸水解-萊茵-埃農(nóng)氏法測定，水分參照GB 5009.3—2016干燥法測定，總酸參照GB/T 12456—2008指示劑法測定。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

所有試驗(yàn)均為3個重復(fù)，結(jié)果數(shù)據(jù)是3次重復(fù)的平均值。采用SPSS 22.0、Mathtype 6與Design-Expert 10對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同因素對蜘蛛果果干品質(zhì)的影響

2.1.1 預(yù)處理方式 從圖2可知，糖漬的處理1、處理2和處理3的感官評分比糖水漬的處理5、處理6和處理7高，燙漂后經(jīng)過糖漬(處理2)的感官評分最高，為86.8分，未經(jīng)過任何處理(處理8，CK)的感官評分最低，為63.3分，在糖漬與糖水漬中使用堿浸(處理1和處理5)的感官評分均較高。因蜘蛛果本身含有一定糖分且蜘蛛果表面有蠟質(zhì)層，當(dāng)使用糖水漬時蜘蛛果內(nèi)外糖濃度差較糖漬小，而使用燙漂或堿浸的方式可以去除蜘蛛果表面的蠟質(zhì)層，使糖分更容易進(jìn)入蜘蛛果內(nèi)部，增加甜度且使蜘蛛果干燥后更加飽滿，故而評分較高，空白對照則由于未經(jīng)過任何處理，果干外觀和口感均較差，故而評分最低，故最終選擇燙漂后糖漬為最佳預(yù)處理方法。

圖2 不同預(yù)處理下蜘蛛果果干的感官評分

Fig.2 Sensory score of dryingC.lancifoliusfruit under different pretreatments

2.1.2 輕質(zhì)碳酸鈣濃度 從圖3看出，中低濃度輕質(zhì)碳酸鈣的感官評分明顯高于高濃度，當(dāng)輕質(zhì)碳酸鈣濃度為0.5%時，蜘蛛果果干的感官評分最高，為76分。因中低濃度的輕質(zhì)碳酸鈣使更多的糖分進(jìn)入果干而使其口感和氣味的評分較高濃度的高，而中濃度的則使產(chǎn)品在綜合感官上表現(xiàn)較好，故而評分最高。

2.1.3 苯甲酸鈉濃度 隨著苯甲酸鈉濃度的增加，蜘蛛果果干的感官評分呈先急劇上升后下降趨于平緩的變化趨勢，當(dāng)苯甲酸鈉的濃度為0.04%時，感官評分最高，為73.5分(圖3)。苯甲酸鈉有漂白作用，當(dāng)苯甲酸鈉濃度為0.04%時，使得果干顏色鮮艷，中高濃度的苯甲酸鈉使果干喪失本色從而導(dǎo)致評分較低。

圖3 不同因素處理蜘蛛果果干品質(zhì)的感官評分

2.1.4 糖料比 糖料比為1∶10～3∶10，蜘蛛果

果干的感官評分差異不大，隨著糖料比的上升，蜘蛛果果干的感官評分呈上升趨勢，在糖料比為5∶10感官評分最高，為63.9分(圖3)。由于蜘蛛果鮮果本身具有一定的酸味和果實(shí)萼片腥味，故而在中低糖料比時其口感與氣味評分較低，隨著糖料比的增加，果干的口感越來越好，糖味掩蓋腥味，感官評分逐漸升高。

2.1.5 干燥溫度 隨著溫度的升高，蜘蛛果果干的感官評分呈先升后降趨勢，當(dāng)溫度為65℃時，蜘蛛果果干的感官評分最高，為72.3分(圖3)；55～65℃，隨著溫度的上升，其果實(shí)脫水時間越短，外觀形狀定型快，且越具有果干口感；當(dāng)溫度高于65℃，蜘蛛果干燥過于快速和出現(xiàn)表面干燥過硬情況，且不易控制其水分，影響果干品質(zhì)，故而其感官評分略有下降。

2.2 蜘蛛果果干加工工藝的優(yōu)化

2.2.1 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果及模型的建立 對表3中的各因素進(jìn)行回歸擬合分析，得多元二次線性回歸方程為y=-178.360 16+2.512 94A+6.578 12B+6.555 88C+0.040 625AB-3.625 00e-0.03AC-0.018 750BC-0.028 606A2-7.765 62B2-0.049 925C2，由表4平方和項(xiàng)可知，一次項(xiàng)A>C>B，A因素與y值的線性關(guān)系顯著，二次項(xiàng)A2>C2，且對y值的曲面影響極顯著，交互項(xiàng)AC>AB>BC，對y值的影響呈一定減小趨勢，試驗(yàn)?zāi)Ｐ停琍<0.000 1表明該模型極顯著，失擬項(xiàng)P=0.487 7>0.05，表明失擬項(xiàng)不顯著，對模型有利，可用該回歸方程代替試驗(yàn)真實(shí)點(diǎn)對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，調(diào)整復(fù)相關(guān)系數(shù)為0.986 2，說明該模型能解釋98.62%響應(yīng)值的變化，試驗(yàn)誤差小；變異系數(shù)為1.72，說明試驗(yàn)的精確度高、結(jié)果可靠。綜上所述，該模型可較好地描述各因素與響應(yīng)值y之間的關(guān)系，可使用該回歸模型代替真實(shí)試驗(yàn)值進(jìn)行分析和預(yù)測蜘蛛果果干的最佳提取條件。

表3蜘蛛果果干的響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計及結(jié)果

Table 3 Response surface test design and results of dryingC.lancifoliusfruit

處理Treatment變量Variate糖料比硬化劑濃度/%溫度/℃感官評分/分Sensory score試驗(yàn)值預(yù)測值11∶100.96556.355.6525∶100.55578.077.2033∶100.97573.673.4545∶100.96578.779.5551∶100.55551.852.5063∶100.56580.480.7673∶100.17574.574.5583∶100.56582.980.7691∶100.57552.152.90105∶100.16579.279.85111∶100.16558.157.25123∶100.56579.680.76135∶100.57575.474.70143∶100.15575.375.45153∶100.56580.380.76163∶100.56580.680.76173∶100.95574.774.65

表4 回歸方程系數(shù)顯著性檢驗(yàn)

2.2.2 響應(yīng)面的優(yōu)化及分析 響應(yīng)曲面圖可反映各單因素的交互作用對響應(yīng)值的影響，等高線可反映交互作用的強(qiáng)弱。從圖4可知，當(dāng)糖料比一定時，感官評分隨輕質(zhì)碳酸鈣濃度增加無明顯變化，而當(dāng)輕質(zhì)碳酸鈣濃度一定時，感官評分隨糖料比增加而增加；當(dāng)糖料比一定時，感官評分隨溫度增加而增加，當(dāng)達(dá)到最大值后又隨溫度增加而減少；當(dāng)溫度一定時，感官評分隨糖料比增加而增加，當(dāng)達(dá)到極大值后又隨糖料比增加而減少；當(dāng)輕質(zhì)碳酸鈣濃度一定時，感官評分隨溫度增加而增加，當(dāng)達(dá)到極大值后又隨溫度增加而減少；而當(dāng)溫度一定時，感官評分隨輕質(zhì)碳酸鈣濃度增加而增加，當(dāng)達(dá)到極大值后又隨輕質(zhì)碳酸鈣增加而減少。綜上可知，糖料比與溫度交互作用對感官評分的影響較大，該結(jié)論與方差分析結(jié)果吻合。

2.2.3 最佳工藝的確定及驗(yàn)證 通過回歸模型分析得到蜘蛛果果干的最佳加工條件為糖料比4.762∶10，硬化劑濃度0.263%，溫度58.771℃，理論感官評分為80.556分。對所得工藝條件進(jìn)行驗(yàn)證，設(shè)置試驗(yàn)條件為熱水燙漂6 s，0.26%輕質(zhì)碳酸鈣浸泡16 h，0.04%苯甲酸鈉浸泡2 h，以糖料比4.76∶10，糖漬24 h，在溫度為58.7 ℃干燥至含水量為25%，該條件下，進(jìn)行3次平行試驗(yàn)得到的感官評分為81分，相對誤差為0.39%，表明建立的模型可以有效應(yīng)用于數(shù)據(jù)預(yù)測。

圖4 糖料比、輕質(zhì)碳酸鈣及干燥溫度兩兩交互式的響應(yīng)曲面圖和等高線圖

Fig.4 Response surface diagrams and contour lines of sugar-material ratio, light calcium carbonate, drying temperature and interactions of each two of them

2.3 蜘蛛果果干指標(biāo)測定結(jié)果

2.3.1 色澤 從表5可看出，蜘蛛果果干與鮮果相比，其亮度L*略有下降，其原因?yàn)楣麑?shí)被烘干以后失去表面光澤，而a*與b*無顯著差異，ΔE值為4.87，則說明果干與鮮果色澤差異較小，果干顏色與鮮果接近，符合感官要求。

2.3.2 復(fù)水比 從圖5可看出，在0～10 min，隨著浸泡時間的增加，其復(fù)水比呈下降趨勢，因浸泡時果干表面糖分被水溶解，而水還沒有浸入到果干內(nèi)部，繼而出現(xiàn)復(fù)水比隨時間增加而減小；在10～30 min，復(fù)水比隨浸泡時間增加而增大，最后趨于穩(wěn)定，因干燥過程中細(xì)胞遭受不可逆的破壞，造成細(xì)胞的嚴(yán)重收縮和相關(guān)組織結(jié)構(gòu)的塌陷，降低其親水性能，故而只具備有限的復(fù)水能力[13]。

2.3.3 獲得率及成分含量 經(jīng)測定，基于響應(yīng)面優(yōu)化得到的最佳工藝條件，蜘蛛果果干的產(chǎn)品平均獲得率為23.18%，總糖含量為25.66 g/100g，總酸含量為0.49 g/100g(以檸檬酸計)，水分含量為27.20%，符合GB/T 10782—2006相關(guān)規(guī)定。

表5 蜘蛛果果干與鮮果色度

圖5蜘蛛果果干復(fù)水比

Fig.5 Dry rehydration ratio ofC.lancifoliusfruit

3 結(jié)論與討論

試驗(yàn)對蜘蛛果鮮果經(jīng)不同預(yù)處理方法進(jìn)行考察表明，糖漬處理比糖水漬處理蜘蛛果果干的感官評分高，燙漂處理的感官評分比未燙漂處理高，故而選擇預(yù)處理?xiàng)l件為開水燙漂糖漬法，后期結(jié)果表明該預(yù)處理?xiàng)l件選擇正確。

試驗(yàn)在預(yù)試驗(yàn)時設(shè)置中間溫度為50℃，該溫度下干燥至蜘蛛果果干含水率為25%時的耗時最長，達(dá)71 h，本著節(jié)約時間與耗能減少的原則，設(shè)置試驗(yàn)中間溫度為65℃，該溫度下干燥至蜘蛛果果干含水率為25%時，干燥時間縮短至21 h，且感官評分略有上升，故試驗(yàn)設(shè)置溫度范圍為55～75℃。

試驗(yàn)在單因素考查的基礎(chǔ)上進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)，對響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行回歸分析得到回歸方程為y=-178.360 16+2.512 94A+6.578 12B+6.555 88C+0.040 625AB-3.625 00e-0.03AC-0.018 750BC-0.028 606A2-7.765 62B2-0.049 925C2，經(jīng)響應(yīng)面試驗(yàn)建立的模型進(jìn)行預(yù)測，蜘蛛果果干的最佳工藝條件為熱水燙漂6 s，0.26%輕質(zhì)碳酸鈣浸泡16 h，0.04%苯甲酸鈉浸泡2 h，以糖料比4.76∶10，糖漬24 h，在溫度為58.7 ℃干燥至含水量為25%，該工藝條件生產(chǎn)的果干ΔE值較小，果干顏色與鮮果差異不大，果味濃郁，口感較好，且總糖含量、水分含量符合GB/T 10782—2006之相關(guān)規(guī)定，且該工藝條件在企業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)時便于實(shí)行，具有實(shí)際指導(dǎo)意義，可以為蜘蛛果果干的綜合開發(fā)和利用提供參考依據(jù)。