響應面法優化多依果的腌制工藝

黃艷麗，虞志君，陳怡晗，楊乾朝，楊順飛，和凌峰，李學俊*

(1.云南農業大學 熱帶作物學院，云南 普洱 665000；2.面向南亞東南亞咖啡工程 技術研發輻射中心，云南 普洱 665000)

多依果又稱栘衣果、酸蘋果，是薔薇科栘[木衣]屬熱帶經濟果樹云南栘(Docyniadelavayi(Franch.) Schneid.)的果實，在我國主產于云南等熱帶、亞熱帶地區[1-2]。其富含多種營養成分和黃酮類、多酚類等活性物質，具有健胃消食的保健作用和降血脂、降血糖等多種藥效[3-8]。多依果是云南極具地方特色的小果種之一，除野生植物資源外還有較大面積的人工嫁接栽培樹種，有巨大的潛在開發利用價值。

目前對多依果的利用主要是直接食用或簡單加工，粗加工產品包括果醋飲料、果酒、果脯、果醬等[9-10]。相關研究表明，蔬果在腌制加工后，能被賦予許多新鮮滋味[11-16]。多依果腌制加工后，可以有效降低生食時的酸澀感，更加甜爽可口。但可能受限于地域環境，關于多依果的腌制工藝鮮見報道。本研究以云南特色水果多依果為原料，以感官評分為評價指標，采用單因素結合響應面法優化多依果腌制工藝條件，旨在釀造一款爽口又咸甜適中的多依腌制果，為其進一步開發利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

多依果、甘草：購于云南省普洱市農貿市場；白砂糖(食品級)：深圳市安泰生物科技有限公司；食鹽：云南省鹽業有限公司。

蘆丁(≥98%)：安徽酷爾生物工程有限公司。

1.2 儀器與設備

UV-1800PC型紫外可見分光光度計 上海美譜達儀器有限公司；HC-3618R型高速冷凍離心機 安徽中科中佳公司；GMK-702R型糖度測定儀 北京西諾遠大科技有限公司；PH-100型手持式pH計 上海力辰邦西儀器科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 多依果腌制工藝流程

1.3.2 多依果腌制工藝優化

單因素實驗：實驗前進行預實驗，得腌制適宜條件為食鹽添加量8%、白砂糖添加量12%、甘草添加量3%和初始pH值4.0，室溫(17～24 ℃)腌制45 d。在預實驗基礎上，以感官評分為評價指標，考察食鹽添加量(4%、6%、8%、10%、12%)、白砂糖添加量(8%、10%、12%、14%、16%)、甘草添加量(1%、2%、3%、4%、5%)、初始pH值(3.0，3.5，4.0，4.5，5.0)和腌制時間(15，30，45，60，75 d)對多依果腌制的影響。

響應面優化實驗：基于單因素實驗，選擇對感官評分影響較大的食鹽添加量(A)、白砂糖添加量(B)和甘草添加量(C)為考察因素，以感官評分為響應值(Y)，采用Box-Behnken實驗方法進行三因素三水平的響應面優化實驗。響應面實驗設計見表1。

表1 腌制工藝響應面優化實驗因素與水平Table 1 Factors and levels of response surface optimization test for pickling process

1.3.3 指標測定方法

1.3.3.1 感官評價

根據多依腌制果的色澤、形態、滋味和氣味、雜質等綜合評價，評分標準參照NY/T 1397—2007《腌漬芒果》中的感官要求制定。

1.3.3.2 理化指標

總酸含量的測定參照GB 12456—2021《食品安全國家標準 食品中總酸的測定》中的酸堿指示劑滴定法；還原糖含量的測定參考GB 5009.7—2016《食品安全國家標準 食品中還原糖的測定》中的方法；亞硝酸鹽含量的測定參照GB 5009.33-2016《食品安全國家標準 食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測定》中的紫外分光光度法。

1.3.3.3 微生物指標

菌落總數的測定參考GB 4789.2—2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 菌落總數測定》；大腸菌群計數測定參照GB 4789.3—2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 大腸菌群計數》。

1.3.3.4 總黃酮的測定

總黃酮含量的測定參考SN/T 4592—2016《出口食品中總黃酮的測定》中的分光光度法。

1.3.4 數據處理

采用Origin 2018進行數據處理與繪圖，利用Design-Expert 8.0進行響應面實驗設計與分析。

2 結果與分析

2.1 腌制溫度的選擇

多依果的成熟期在10—12月份，云南普洱地區11月份的晝夜溫度約為17～24 ℃，室溫即可滿足腌制條件。因此，多依果腌制溫度為室溫(17～24 ℃)。

2.2 單因素優化

2.2.1 不同食鹽添加量、腌制時間對腌制的影響

不同食鹽添加量、腌制時間對多依果腌制的影響見圖1。

圖1 不同食鹽添加量、腌制時間對腌制的影響Fig.1 Effect of additive amount of salt and pickling time on pickling process

由圖1可知，在食鹽添加量為4%～12%范圍內，隨著食鹽的增加，不同腌制時間(15～75 d)的腌制果感官評分均呈現先上升至最大值又下降的趨勢。在食鹽添加量小于10%時，腌制果的口感隨著食鹽的增加而升高，因食鹽在腌制過程中可使果蔬組織軟化，抑制有害微生物的生長；而在食鹽添加量大于10%時，咸度過高反而使腌制果的口感降低。

在15～75 d時間范圍內，隨著腌制時間的增加，不同食鹽添加量(4%～12%)的腌制果感官評分也均呈現先上升至最大值又下降的趨勢。腌制時間為60 d時感官評分最高，因時間過短達不到腌制的目的，而時間過長又會導致腌制果的組織破碎甚至變質。

多依腌制果在食鹽添加量為10%、腌制時間為60 d時感官評分達到最高值92.4分，故選擇食鹽添加量8%、10%、12%為響應面實驗設計水平。

2.2.2 不同白砂糖添加量、腌制時間對腌制的影響

不同白砂糖添加量、腌制時間對多依果腌制的影響見圖2。

圖2 不同白砂糖添加量、腌制時間對腌制的影響Fig.2 Effect of additive amount of sugar and pickling time on pickling process

由圖2可知，在白砂糖添加量8%～16%范圍內，隨著白砂糖的增加，不同腌制時間(15～75 d)的腌制果感官評分均呈現先上升至最大值又下降的趨勢。在白砂糖添加量小于12%時，腌制果的口感隨著白砂糖的增加而升高，因糖在腌制過程中可發揮調節果蔬口感、風味和保鮮的作用；而在白砂糖添加量大于12%時，甜度過高反而使腌制果的口感降低。

在15～75 d時間范圍內，同2.2.1的結論一致，隨著腌制時間的增加，不同白砂糖添加量(8%～16%)的腌制果感官評分也均呈現先上升至最大值又下降的趨勢，腌制時間為60 d時感官評分最高。多依腌制果在白砂糖添加量為12%、腌制時間為60 d時感官評分達到最高值92.4分，故選擇白砂糖添加量10%、12%、14%為響應面實驗設計水平。

2.2.3 不同甘草添加量、腌制時間對腌制的影響

不同甘草添加量、腌制時間對多依果腌制的影響見圖3。

圖3 不同甘草添加量、腌制時間對腌制的影響Fig.3 Effect of additive amount of licorice and pickling time on pickling process

由圖3可知，在甘草添加量1%～5%范圍內，隨著甘草的增加，不同腌制時間(15～75 d)的腌制果感官評分均呈現先上升至最大值又下降的趨勢。在甘草添加量小于3%時，腌制果的口感隨著甘草的增加而升高，因甘草有調香、去異味和健脾益氣的作用；而在甘草添加量大于3%時，調香料過多反而會引起食欲下降，使腌制果的口感降低。

在15～75 d時間范圍內，同2.2.1、2.2.2的結論一致，隨著腌制時間的增加，不同甘草添加量(1%～5%)的腌制果感官評分也均呈現先上升至最大值又下降的趨勢，腌制時間為60 d時感官評分最高。多依腌制果在甘草添加量為3%、腌制時間為60 d時感官評分達到最高值91.2分，故選擇甘草添加量2%、3%、4%為響應面實驗設計水平。

2.2.4 不同初始pH值、腌制時間對腌制的影響

不同初始pH值、腌制時間對多依果腌制的影響見圖4。

圖4 不同初始pH值、腌制時間對腌制的影響Fig.4 Effect of initial pH value and pickling time on pickling process

由圖4可知，在初始pH值3.0～5.0范圍內，隨著pH值的增加，不同腌制時間(15～75 d)的腌制果感官評分均呈現先上升至最大值又下降的趨勢，在pH值為4.5時感官評分最高。pH值提供的酸性環境可與鹽度互補，共同起到調節果蔬風味和防腐的作用，酸度過高或過低均達不到此效果。

在15～75 d時間范圍內，同2.2.1、2.2.2、2.2.3的結論一致，隨著腌制時間的增加，不同初始pH值(3.0～5.0)的腌制果感官評分也均呈現先上升至最大值又下降的趨勢，腌制時間為60 d時感官評分最高。多依腌制果在初始pH值為4.5、腌制時間為60 d時感官評分達到最高值93.5分，故選擇初始pH值4.5為多依果腌制的酸性條件。

2.3 響應面優化與分析

2.3.1 響應面優化結果

在單因素實驗基礎上，確定多依果的腌制條件為初始pH值4.5，室溫(17～24 ℃)腌制60 d。根據Box-Behnken實驗設計原理，以感官評分為響應值，選擇對多依果的腌制影響較大的食鹽添加量(A)、白砂糖添加量(B)和甘草添加量(C)為考察因素，設計三因素三水平的響應面實驗，優化多依果腌制工藝條件，結果見表2。

表2 腌制工藝響應面實驗優化結果Table 2 Optimization results of response surface experiment of pickling process

2.3.2 回歸模型的建立與方差分析

方差分析結果見表3。感官評分(Y，分)回歸擬合方程為：Y = 93.20-1.13A-1.87B+2.00C+1.00AB-0.25AC-1.25BC-4.10A2-3.10B2-3.85C2。

表3 回歸模型方差分析Table 3 Analysis of variance of regression model

續 表

由表3可知，模型的P值<0.0001，極顯著，表明所得方程有意義；失擬項的P值為0.7880，不顯著，表明所構建的模型合理，與實驗的差異較小；相關系數RPred2為0.9411，調整系數RAdj2為0.9708，變異系數為0.81%，表明預測值與實驗值有較好的相關性，誤差較??；模型的信噪比為19.819，遠大于4，表明該模型適用于多依腌制果感官評分的預測。在該模型中，一次項A、B、C和交叉項AB、BC以及二次項A2、B2、C2對結果影響顯著(P<0.05)，其他因素組合對結果無顯著影響(P>0.05)。根據F值大小可知，3個因素對多依果腌制的影響順序為：甘草添加量(C)>白砂糖添加量(B)>食鹽添加量(A)。

2.3.3 各因素交互作用分析

各因素交互作用對腌制果感官評分的影響見圖5。

圖5 響應面優化腌制工藝因素交互作用圖Fig.5 Diagrams of interaction of factors of response surface optimization of pickling process

由圖5中a可知，響應面曲線較陡，投影等高線偏橢圓形，可知食鹽添加量和白砂糖添加量的交互作用對感官評分的影響顯著；由圖5中b可知，響應面曲線較平緩，投影等高線近圓形，可知食鹽添加量和甘草添加量的交互作用對感官評分的影響不顯著；由圖5中c可知，響應面曲線較陡，投影等高線為橢圓形，可知白砂糖添加量和甘草添加量的交互作用對感官評分的影響極顯著。各因素交互影響分析結論與回歸模型方差分析數據一致。

2.3.4 驗證實驗

根據回歸方程對實驗結果進行優化，得到多依果的腌制最優條件為食鹽添加量9.61%、白砂糖添加量11.20%和甘草添加量3.33%。在此工藝條件下，多依腌制果感官評分理論值為94.02分。根據實際操作情況將工藝參數修正為：食鹽添加量9.6%、白砂糖添加量11.2%和甘草添加量3.3%。按修正后的工藝參數值進行驗證實驗，得到多依腌制果的實際感官評分為94分，與理論值相對誤差為0.02%。由此可知，采用響應面法優化多依果的腌制工藝條件準確可行，模型可用。

2.4 多依腌制果質量指標測定

按照最優腌制工藝參數制備多依腌制果。腌制果為棕黃色，咸度、甜度和酸度協調，感官評分為94分，總酸含量為12.04 g/L，還原糖含量為0.514 g/100 g，菌落總數為16.0 CFU/mL，大腸菌群未檢出。另外，測得腌制果中總黃酮含量為5.34 mg/kg，亞硝酸鹽含量為17.49 mg/kg。多依腌制果的各項理化指標檢測結果均符合NY/T 1397—2007《腌漬芒果》和GB 5009.33—2016《食品安全國家標準 食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測定》的標準要求。

3 結論

通過單因素結合Box-Behnken響應面法優化多依果的腌制工藝，以感官評分為響應值確定最佳腌制工藝參數為食鹽添加量9.6%、白砂糖添加量11.2%和甘草添加量3.3%，初始pH值4.5酸性條件下室溫(17～24 ℃)腌制60 d。在此優化腌制工藝條件下，多依腌制果為棕黃色，酸度、甜度、咸度適中，總酸含量為12.04 g/L，還原糖含量為0.514 g/100 g，總黃酮含量為5.34 mg/kg，亞硝酸鹽含量為17.49 mg/kg。各項指標檢測結果均達到相關國家標準和行業標準的要求。本實驗研究數據可為云南特色水果——多依果的加工環節提供理論參考。