籽瓜皮果卷配方及護色工藝優化研究

梁 嬌 吳雨蓮 李述剛 王 萍,2*

（1塔里木大學生命科學學院，新疆 阿拉爾 843300）

（2南疆特色農產品深加工兵團重點實驗室，新疆 阿拉爾 843300）

（3湖北工業大學生物工程與食品學院，湖北 武漢 430068）

籽瓜屬葫蘆科（Cucurbitaceae）西瓜屬（Citrullus）普通西瓜種（Lanatus）中栽培西瓜亞種的一個變種，全稱為“籽用西瓜”，又叫打瓜［1］。籽瓜主要經濟價值是取籽加工，其余占總質量90%以上的籽瓜瓤和籽瓜皮均被丟棄［2］，造成資源極大浪費。研究發現籽瓜皮、瓜瓤不僅含有較多微量元素，還富含多種維生素和氨基酸［3-4］。目前關于籽瓜廢棄物的開發利用研究已有大量報道，主要集中在有效成分提取和休閑產品開發，常見的有籽瓜皮果膠［5-6］、籽瓜瓤多糖［7-8］、籽瓜皮多酚［9］等有效成分提取。籽瓜果汁保健飲料［10］、籽瓜皮果醋［11］、籽瓜瓤粉［12］等可食用產品，但大部分由于工藝復雜或者破壞原有籽瓜風味，導致加工產品很難擴大化生產。因此對于籽瓜的瓜瓤、瓜汁、瓜皮等副產物開發利用和深加工需要繼續豐富和深入。

新疆是中國最大的籽瓜種植區，近年來隨著新疆產業化調整，其種植面積亦在逐步增長［13］，導致取籽過程中大量的瓜皮和瓜瓤等副產物增加，如何提高這些副產物的利用率，成為目前亟待解決的問題［14］。籽瓜皮作為籽瓜重要的副產物，約占總質量的30%以上［15］，而籽瓜皮含有大量的維生素、礦物元素、果膠物質和低聚糖［16］，根據其加工特性，適宜做飲料、蜜餞等產品，本研究在前人研究基礎上，以籽瓜皮為原料，開發籽瓜果卷產品，既遵循其加工特性，又能夠保留籽瓜皮的清香味，其加工工藝簡單，適合工業化生產，本研究以期為其工業生產提供相關工藝參數。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

材料：籽瓜；品種為新籽1號，購于新疆維吾爾族自治區阿拉爾市十二團籽瓜種植園，采集無腐爛，表皮為墨綠色，無曬傷的成熟籽瓜，當天低溫運至南疆特色農產品深加工兵團重點實驗室4℃冷庫；檸檬酸、抗壞血酸、瓊脂、黃原膠、果膠等購于河南萬邦實業有限公司；白砂糖：安琪酵母（赤峰）有限公司；食用油：豐益貿易（中國）私人有限公司。

儀器：JA5003電子天平（上海箐海儀器有限公司）；WSC-S色差儀（上海儀電物理光學儀器有限公司）；TMS-PRO質構儀（上海保圣實業發展有限公司）；PHS-3C臺式酸度計（上海儀電科學儀器股份有限公司）；多功能電磁爐（廣州美的企業集團有限公司）；食物攪拌機（廣州美的企業集團有限公司）；101-2ES電熱鼓風干燥箱（北京市永光明醫療儀器廠）。

1.2 試驗方法

1.2.1 工藝流程

新鮮籽瓜→清洗、去瓤、外皮→切塊→熱燙→護色→打漿→調配熬煮→刮片烘干→起片→整理造型［17］。

1.2.2 操作要點

（1）原料選擇：選擇無腐爛，無霉爛，無病蟲害，完全成熟的籽瓜原料。

（2）籽瓜的預處理：將籽瓜外皮上的污漬用清水洗凈后擦干，然后將籽瓜對半切開，去除籽瓜皮的最外層硬皮和籽瓜瓢，切成1 cm×1 cm的塊狀。

（3）護色處理：將籽瓜內皮塊用開水熱燙1～2 min后取出，按照瓜內皮和護色液1：2（w/v）比例，用適當濃度的復合護色水溶液浸泡4 min后取出瀝干。此研究中所有試驗均采用100 g的籽瓜內皮。

（4）打漿：將籽瓜皮塊使用攪拌機中打碎成漿液。

（5）調配熬煮：將一定比例的黃原膠、瓊脂、明膠、白砂糖提前用熱水溶解，然后和檸檬酸一同加入籽瓜皮漿液中，小火慢熬，并不斷攪拌，以防鍋底粘鍋。觀察漿液有無氣泡，若有氣泡，滴加少量食用油，攪拌均勻即可消泡。使其漿液熬煮至可溶性固形物約為50%即可完成。

（6）烘干：將熬煮好的漿液倒在不銹鋼盤子中，放入50～60℃的烘箱中，烘至漿液凝固，形成果漿薄片，表面不粘手并且有一定的韌性，完成烘制。

（7）起片：將烘好固體果漿薄片，沿著不銹鋼盤子邊沿用刮刀切開，快速拿出。

（8）整理造型：將果漿薄片趁熱用光滑鐵柱沿邊卷型，然后在室溫下冷卻，冷卻后切塊。

1.2.3 單因素試驗

護色劑配比：檸檬酸濃度（0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%），VC濃度（0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%）與空白組的色差值（△E）評定果漿的護色成效，確定最佳護色比。

果卷配方單因素：依據影響果卷產品成型的幾種添加劑，以不影響籽瓜皮果卷風味為前提條件，選取最為常見的凝膠劑和穩定劑作為考察因素，基于籽瓜內皮的質量，分別選取黃原膠添加量（0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%），果膠添加量（0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%），瓊脂添加量（0.0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%），白砂糖添加量（10%、15%、20%、25%、30%），以感官品質為評價指標，確定不同配方的添加量。

1.2.4 響應面試驗設計

在單因素基礎上，運用Design Expert 8.0.6軟件實施響應面設計，依據Box-Benhnken中心組合試驗設計原理，選取對果卷產品質量評價得分具有較明顯影響的4個因素，即黃原膠、果膠、瓊脂、白砂糖的添加量（%）為變量，感官評定的得分作為響應值，使用響應面軟件進行相關分析，得到最優的工藝配比。

1.2.5 籽瓜皮果卷感官評分標準

挑選10位經過培訓的專業研究生組成感官評價小組，對籽瓜皮果卷樣本進行感官評價，根據表1對籽瓜皮果卷的外觀、色澤、口感、風味和質地等指標進行綜合評分，滿分100分。感官評分的結果（Y=δ 1+δ2+δ3+δ4）為綜合評分總分。

表1 籽瓜皮果卷感官評分標準

1.2.6 理化指標檢測

1.2.6.1 硬度及粘附性的測定

采用質構儀對成品進行硬度及粘附性的測試，探頭采用25NTA/45C錐形探頭，測試條件為：起始力0.2 N、穿刺距離1 mm、測試速度30 mm/min、回升高度20 cm，重復平行3～5次，取平均值。

1.2.6.2 色差的測定

采用TMC-S型色差儀測定不同配比的護色溶液色差L、a、b值，每組測三次取平均值，并以未護色直接打漿的瓜內皮的L、a、b值為初始值空白值。采用色差公式△E=（△L2+△a2+△b2）1/2計算各處理組（護色4 min）與空白組的△E值，其中△E值越大說明色差越大［18］。

1.2.6.3 還原糖、總糖、總酸、水分的測定

還原糖、總糖：直接滴定法GB 5009.7—2016；總酸 ：GB/T 12456—2008；水分 ：直接干 燥法 GB 5009.3—2016。

1.3 數據處理方法

所有試驗數據感官評分均為10次重復，所有的理化衛生指標實驗結果均為3次重復，最終結果以平均值表示。采用Design-Expert V 8.0.6、Microsoft Office Excel 2010軟件進行數據處理。

2 結果與分析

2.1 護色劑濃度的確定

圖1 不同復合護色劑的護色效果

在預實驗過程中，籽瓜內皮切塊不進行護色處理，打漿放置過程中顏色會褐變，因此為了保證籽瓜內皮原色，選取常用的VC和檸檬酸復合護色處理，既能保持VC的含量，又能為后續加工提供良好的酸性風味。為確定混合溶液護色劑的最佳效果，用0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%檸檬酸和0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%的VC復合護色，依據籽瓜內皮和護色液質量比為1:2比例護色4 min，以△E作為評價指標，色差值越小，護色效果越好。由圖1可知，隨著檸檬酸濃度增加△E值呈現整體降低趨勢，隨著VC濃度的增加△E值呈現先下降后上升趨勢，當0.6%VC和0.4%檸檬酸進行護色，此時△E值最小為20.76，護色效果最佳，通過可重復雙因素方差分析得出，不同VC濃度對△E影響極顯著（P＜0.01），不同檸檬酸濃度對色差值影響顯著（P＜0.05）。因此后續工藝均采用0.6%VC和0.4%檸檬酸的復合護色液。

2.2 單因素優化產品配方

黃原膠是由野油菜黃單胞菌產生胞外陰離子多糖，作為食品増稠劑和穩定劑，具有穩定性好，剪切稀化現象，實際應用很廣泛［19］。由圖2A可知，隨著黃原膠使用量增多，感官評分呈先增加后降低趨勢，適當的黃原膠可以增加果卷的粘附性、咀嚼性，提高果卷產品口感，當黃原膠使用量達到0.4%，感官評分最高，達76分。但隨著黃原膠添加量繼續增多，超過0.4%時，感官評分趨于下降，主要是由于黃原膠含量過多導致果卷發硬。黃原膠添加量單因素方差分析得出P＜0.01，表明黃原膠的添加量對感官評分影響極顯著。因此適宜的黃原膠添加量為0.4%。

果膠是酸性植物雜多糖，在食品工業中作為凝膠劑、穩定劑、增稠劑、乳化劑使用［20］，同時果膠也是膳食多糖一種重要來源，有益于人體健康，進而成為功能性成分的研究熱點［21］。由圖2B可以看出，隨著果膠使用量的增多，感官評分呈先增加后緩慢下降趨勢，果膠含量較少或者較多時，產品成型較差，粘性較低，當果膠使用量達到0.4%，感官評分74.3分，為單因素中最好水平，但隨著果膠含量超過0.4%，其粘性變差，缺乏嚼勁。采用單因素方差分析得出，果膠添加量對感官評分影響顯著（P＜0.05），因此適宜的果膠添加量為0.4%。

瓊脂是由海藻中提取的多糖體，在食品工業作為增稠劑、凝固劑、懸浮劑、乳化劑，保鮮劑和穩定劑廣泛使用，能與一些物質形成絡合物從而改變食品的品質，提高食品的檔次［22］。由圖2C可以看出，隨著瓊脂使用量的增多，感官評分先升高后降低，適當的瓊脂可以提高果卷的凝固性，透明度，使產品擁有較好外觀品質，當瓊脂使用量達到1.0%，感官評價得分最高達72.8分，較低含量的瓊脂使產品成型變差，透明度較低，外觀色澤較差，導致感官評分較低。瓊脂使用量大于1.0%時，感官評分逐漸降低。主要是由于添加過多的瓊脂導致口感變硬、彈性不足，咀嚼差。單因素方差分析結果表明瓊脂含量對果卷感官評分影響極顯著（P＜0.01），因此適宜的瓊脂添加量為1.0%。

白砂糖作為食品中最重要的甜味劑，對食品風味具有舉足輕重的作用，由圖2D可以看出，隨著白砂糖使用量的增多，感官評價先升高后降低。白砂糖使用量增加，果卷的粘附性和甜味提高，當白砂糖的使用量大于20%時，果卷失去籽瓜自身的清香，太過甜膩導致感官評分降低。通過單因素分析，白砂糖對果卷感官評分影響顯著（P＜0.05），因此適宜的白砂糖使用量為20%。

圖2 不同添加劑對籽瓜果卷感官評分影響

2.3 響應面試驗

為分析各因素間的交互效果對產品感官的影響，在單因素基礎上，采用響應面法，運用Design Expert 8.0.6軟件設計，試驗因素水平表見表2。

以黃原膠（A）、果膠（B）、瓊脂（C）、白砂糖（D）為自變量，以籽瓜果卷的感官評價得分（Y）為響應值，結果見表3。

表2 響應面試驗因素水平表

表3 Box－Benhnken試驗設計及結果

經Design-Expert8.0.6對響應值進行回歸分析后，各試驗因素感官評價的影響可采用如下回歸方程表示：Y=93.24+3.49A+2.73B+2.90C+2.73D-1.50AB-0.075AC-1.80AD+0.52BC-1.87BD+0.45CD-5.81A2-4.57B2-3.70C2-4.79D2。由表4方差分析可知，模型P＜0.0001，可知感官得分的回歸方程模型呈極顯著，在統計學上有意義，失擬項P＞0.05故不顯著。變異系數CV=1.29%，可知試驗數值具有較高的精密度和可靠性。決定系數R2=96.93%，與實際擬合度＞90%，R2adj=93.86%，表明模型能解釋93.86%的響應值變化；模型預測值能較好的反映實際值，這種方法對本次實驗可行。表中黃原膠和瓊脂、果膠和瓊脂、瓊脂和白砂糖的共作用項P＞0.05外，其他各項均為P＜0.05，當P值小于0.05時表明模型因素顯著，因此可以看出A、B、C、D、A2、B2、C2、D2是極顯著的，AB、AD、BD 顯著，AC、BC、CD不顯著。結合表4中F值和P值，可以看出各因素對于產品感官評分的影響順序分別為：A＞C＞B＞D。

表4 回歸模型的方差分析

2.4 響應面分析

圖3 黃原膠和果膠添加量對感官評分的交互作用

由圖3可知，果卷中瓊脂（C）、白砂糖（D）含量固定為0水平的情況下，黃原膠（A）和果膠（B）兩者之間交互作用有一定的顯著性。隨著黃原膠添加量的增長，籽瓜果卷感官評價得分先上升后稍微降低；伴隨著果膠添加量的增多，感官評價分數也是先增大后稍微減小，坡面很陡峭，等高線為橢圓形表示兩因素交互作用顯著，也證實了黃原膠和果膠含量對果卷感官評價分數的影響顯著，與方差分析的結果一致。

圖4 黃原膠添加量和瓊脂添加量對感官評分的交互作用

由圖4可知，黃原膠（A）和瓊脂（C）兩者之間不具有交互作用。等高線沿著黃原膠和瓊脂添加量低的方向變化相對稀疏，等高線接近圓形，表示兩因素交互作用不顯著，也說明黃原膠和瓊脂添加量的交互作用對果卷感官評分影響不顯著。黃原膠和瓊脂都具有增稠劑和凝固劑的作用，因此可能由于兩者添加劑的相似性導致其交互作用不顯著。

圖5 黃原膠添加量和白砂糖添加量對感官評分的交互作用

由圖5可知，伴隨著白砂糖（D）添加量的增多，坡面很陡峭，等高線沿著黃原膠添加量軸變化相對密集，等高線為橢圓形表示黃原膠和白砂糖交互作用顯著，證實了黃原膠和白砂糖添加量對果卷感官評分影響顯著。隨著糖添加量增加，果卷甜味增加口感提高，但是如果白砂糖添加量增加，反而需要更多添加劑稀釋其甜味，因而感官評分中存在交互作用。

圖6 果膠添加量和瓊脂添加量對感官評分的交互作用

圖7 果膠添加量和甜味劑添加量對感官評分的交互作用

由圖6可知，響應曲面下降區域平緩，等高線為圓形表示瓊脂和果膠添加量的交互作用不顯著。

由圖7可知，果膠和白砂糖添加量的增加，籽瓜果卷的感官評價得分先升高后稍微降低；兩者的交互作用對感官評分的影響顯著。通過具體評分可知，果膠和白砂糖的交互作用對果卷的組織狀態和滋味氣味影響比較大，主要原因為果膠具有較高的粘度，在一定溫度加工的條件下，當果膠含量和糖、酸比例適當時，就會形成凝膠，給果卷產品帶來獨特風味，糖作為果膠凝膠的主要因素之一，因此其含量的變化直接影響果卷的組織狀態，導致其交互作用對果卷產品的感官評分影響較為顯著。

由圖8可知，果卷中黃原膠（A）、果膠（B）添加量固定為0水平的情況下，隨著瓊脂（C）添加量的增加，果卷感官評價分數緩慢上升后下降；而隨著白砂糖（D）添加量的增加，感官評價分數同樣是緩慢上升后下降，坡面較平緩，說明瓊脂和白砂糖交互作用對果卷感官評價分數的影響不顯著。

圖8 瓊脂和白砂糖添加量對感官評分交互作用

利用數據結果，令回歸方程Y等于0并對方程中的自變量分別求偏導，可以獲得最佳感官評分的籽瓜果卷配方：黃原膠0.42%，果膠0.42%，瓊脂1.10%，白砂糖20.53%，在此條件下制作的果卷產品感官評分最高為94.87分。

2.5 驗證實驗及理化指標

為了驗證響應面法的可行性，用實驗得出的最佳條件進行籽瓜果卷的驗證性實驗，通過感官評分得分為94.41，與理論計算值的誤差在±1%以內，說明模型的擬合程度較好，具有實用價值。

經響應面法優化籽瓜皮果卷的最佳工藝條件為：基于籽瓜內皮的質量，添加黃原膠0.42%，果膠0.42%，瓊脂1.10%，白砂糖20.53%，此工藝條件下籽瓜皮果卷的還原糖的含量為7.41%；總糖的含量為39.79%；水分的含量為38.48%；總酸的含量為0.36%。通過穿刺實驗分析，籽瓜皮果卷的硬度為0.511 N；果卷的粘附性為0.325 N.mm，果卷軟硬適宜。

3 結論

本研究利用籽瓜內皮，開發籽瓜皮果卷產品，可以提高籽瓜副產物利用率，增加其經濟價值。籽瓜內皮在0.6%VC、0.4%檸檬酸的復合護色液4 min后打漿，經過單因素，使用響應面優化籽瓜果卷的配比，基于籽瓜內皮的質量，黃原膠添加量為0.42%，果膠添加量為0.42%，瓊脂添加量為1.10%，白砂糖添加量為20.53%，在此條件下制作的果卷產品感官評分最高，所得到的果卷呈金黃色，表皮平滑細膩、無裂紋，具備一定的透明度，酸甜可口，具有籽瓜的香氣。