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低糖火龙果果脯加工工艺

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火龙果是一种低能量、高纤维的水果。火龙果,又称红龙果、仙人果、吉祥果等,为仙人掌科量天尺属(Hylocereus)和蛇鞭柱属(Selenicereus)植物,其果实呈橄榄状,桃红色的外皮,果肉有白、黄、红等几个不同颜色[1]。火龙果原产西半球赤道附近的中美洲至南美洲热带雨林地区,在我国海南、福建、广东、广西等地均有种植[2]。火龙果营养价值非常丰富,2009年广西分析测试研究中心测试火龙果肉茎中含钾量为51.4mg/100g,而钠的含量极低,而高钾低钠有利于预防高血压等心血管疾病。火龙果中钙磷含量非常丰富,在火龙果肉茎中钙含量为31.8mg/100g,磷含量为7.98mg/100g,维生素B10.035mg/100g,维生素B20.044mg/100g,维生素C8.5mg/100g[3]。钙和磷是骨骼和牙齿的重要组成成分,并且钙能促进体内某些酶的活动,参与神经肌肉的活动等[4]。丰富的维生素C可以使皮肤细嫩、美白及能抑制黑色素形成,维生素B1、维生素B2对机体新陈代谢、激素水平调节以及神经调节功能等方面具有不可或缺的作用[5]。同时,火龙果还是优良的保健食品,火龙果中富含一般蔬果中较少有的植物性白蛋白,这种有活性的白蛋白会自动与人体内的重金属离子结合,通过排泄系统排出体外,从而起解毒的作用。此外,白蛋白对胃壁还有保护作用。火龙果还含有丰富的水溶性膳食纤维,具有减肥、降血糖、润肠滑肠以及预防大肠癌等作用;富含的花青素具有抗氧化、抗自由基、抗衰老的作用;火龙果的黑色小种子,含有不饱和脂肪酸及抗氧化物质,有助胃肠蠕动,达到润肠效果,对便秘有辅助治疗的作用等[6]。随着人们生活水平的提高,出于健康和营养的目的,人们对含糖量高的食品渐渐不感兴趣,对果脯的风味和质量也提出了更高的要求,要求低甜度、原果味浓、VC含量高等。进入20世纪90年代以来,国内外都在积极研究低糖果脯,对低糖果脯的加工工艺、保藏、包装形式等进行较为系统的研究[7]。另外,微波技术的运用大大缩短了果脯制作时间,为低糖果脯的生产开辟了新的途径。响应面分析法是数学方法和统计方法结合的产物,是利用合理的试验设计,采用多元二次回归方程的分析来寻求最优工艺参数,解决多变量问题的一种统计分析方法[8]。响应面法在生物学、工程学、化学工业、环境科学以及食品行业都得到了很好的应用[9]。张倍宁、赖健[10]采用响应面法优化低糖菠萝心果脯生产工艺参数,杨志伟等[11]采用响应面法优化远红外真空干燥芒果果脯等。试验以火龙果为原料,用单因素法确定对低糖火龙果果脯品质影响较大的因素,再运用响应面法对其加工工艺参数进行优化,旨在为火龙果加工提供试验依据。

1材料与方法

1.1材料和试剂原辅料:白玉龙火龙果、食盐、白砂糖,市售;纯净葡萄糖、柠檬酸、氯化钙、明胶,食品级。试剂:蒽酮、硫酸、氢氧化钠、邻苯二甲酸氢钾、酚酞、95%乙醇,以上均为分析纯;硅胶试验纯。

1.2仪器和设备AL204系列电子天平:梅特勒-托利多仪器上海有限公司;电子万用炉:天津市泰斯特仪器有限公司;HH-4数显恒温水浴锅:常州澳华仪器有限公司;YHG型远红外快速恒温干燥箱:上海跃进医疗器械厂;722型可见分光光度计:上海奥谱勒仪器有限公司;G70F23CN2P-BM1(80)型微波炉:广东格兰仕微波炉电器制造有限公司。

1.3试验方法

1.3.1工艺流程原料→清洗→去皮切片→护色→硬化→漂洗→烫漂→脱痒喉味→微波多次渗糖→干燥→冷却→包装

1.3.2操作要点1)原料预处理:挑选70%~80%成熟度,无腐烂、无损伤,中等大小、桃红色外皮白肉火龙果。2)清洗:用自来水将火龙果表面的泥沙及污物冲洗干净。3)去皮切片:将火龙果切头去尾,在火龙果的表皮上竖划一刀,划破果皮即可,然后剥去整张皮,将火龙果横切成一定厚度的薄片。4)护色硬化:将切好的火龙果浸入适量的柠檬酸溶液中护色2h,再用一定浓度的氯化钙溶液浸泡6h。5)漂洗烫漂:将护色硬化好的火龙果用蒸馏水洗净,脱去残留的化合物。在95℃的沸水中热烫3~5min,马上放入水中冷至常温,防止热烫过度。6)脱痒喉味:0.5%柠檬酸溶液+0.5%食盐溶液在50℃的恒温水浴中浸泡20min[12]。7)微波多次渗糖:按m(蔗糖)︰m(葡萄糖)=7︰3的比例,加入0.3%明胶和一定量的水配成糖液,进行微波渗糖(每10min暂停1min)。8)干燥、包装:将沥干的果片摆到干燥盘上于干燥箱中68℃干燥16h。包装材料选用一般的密封袋,封口严密不透气。

1.3.3总含糖量的测定根据参考文献[13]的方法操作,在620nm处测定吸光度Y,以Y对葡萄糖浓度X做回归处理,得回归方程:Y=0.0074X-0.0042(R2=0.9929),表明葡萄糖在10~80μg/mL范围内呈良好的线性关系。根据葡萄糖标准曲线,通过测定样液的吸光度即可换算出标准曲线上糖含量,进而可以得出样品的含糖量,其计算公式为式(1)。样品的含糖量=P×稀释倍数×10-4×100%(1)式中:P-从标准曲线查得的糖质量浓度,μg/mL;10-4-将μg/mL换算为%的系数。

1.3.4成品感观评价标准请12名鉴评员对样品进行鉴评,并参照表1打分(满分100分)。按表2进行各个单因素试验,对干燥后所得的火龙果果脯进行总含糖量的测定及感官评分,确定其最佳工艺范围。

1.4低糖果脯加工的工艺优化在单因素试验的基础上,根据中心组合(Box-Behnken)试验设计原理,选取柠檬酸浓度X1、微波功率X2、微波渗糖时间X3和糖液浓度X4四个因素,并以火龙果果脯产品的总含糖量(Y)及感官评定(Z)作为响应值,设计四因素三水平共29个试验点的响应面试验。试验因素与水平见表3。

1.5理化性质检测水分的测定:参照GB5009.3—2010[14]中直接干燥法;总酸度的测定:采用中的直接滴定法[15]。

2结果与分析

2.1低糖果脯加工的单因素研究结果分析

2.1.1护色条件对果脯总含糖量及感官评分的影响柠檬酸的主要作用是护色,当柠檬酸浓度达到0.3%后,果脯半透明且色泽一致,但并不是随着浓度的增加而效果越好。在这一过程当中,柠檬酸的作用虽然主要是护色,但同时还具备降低甜度,改进风味以及加强保藏性的功能。当柠檬酸浓度过高时会影响果脯的滋味,造成酸甜不协调或者过酸等现象。如图1所示,当浓度达到0.3%时感官评分出现最大值,可见这一浓度范围的果脯滋味是最好的,综合考虑0.3%为最佳柠檬酸浓度。

2.1.2切片厚度对果脯总含糖量及感官评分的影响不同的切片厚度下产品总含糖量和感官评分如图2所示,随着果块厚度的增加,含糖量也随之增加。当果块厚度为9mm时,含糖量最高,随后含糖量迅速下降。这是因为微波对物料有一定的穿透深度,在其穿透深度以内,物料表里同时被加热。如果物料厚度比微波的穿透深度大很多时,则物料将可能出现加热不均匀的现象,为了达到所需要的热量,相应的就会增加一定的时间。则在一定的时间内由于其升温慢,果块膨化不充分,形成的微小孔洞相对较少,继而影响渗糖速度,糖含量也随之减少,使得果脯酸甜度不协调从而使感官评分也随之下降。反之,如果物料过薄,将使微波能从内部反射到果品表面,导致能量损失[17],且在加工过程中果块会有所损坏而影响感官评定。通过试验分析,综合考虑选择8~10mm为最佳的切片厚度。

2.1.3微波功率对果脯总含糖量及感官评分的影响不同的微波功率下产品总含糖量和感官评分如图3所示,随着功率的增加总含糖量明显增加,但当功率达到210W后总含糖量的增加逐渐趋于平衡,且温度较高时,破坏了水果结构,大部分果香挥发,同时,大部分维生素C也遭破坏[18],从而影响果脯口感使感官评分下降。通过试验分析,综合考虑选择210W为最佳的微波功率。

2.1.4微波渗糖时间对果脯总含糖量及感官评分的影响不同的微波渗糖时间下产品总含糖量和感官评分如图4所示,随着渗糖时间的延长,果脯总含糖量增加,渗糖处理40min后总含糖量仍然增加,但果块颜色开始变暗,组织松软,外观品质明显下降,感官评分也呈现出相应的趋势。其原因可能是处理时间过短果品塌陷,处理时间过长果品褐变严重,果肉组织受到严重破坏。因此,综合考虑选择40~50min为最佳的微波渗糖时间。

2.1.5糖液浓度对果脯总含糖量及感官评分的影响不同的糖液浓度下产品总含糖量和感官评分如图5所示,随着糖液浓度的增加总含糖量和感官评分都不断提高,当浓度达到50%后浓度的增加并没有使总含糖量和感官评分再提高而是有所下降。其原因可能是糖液浓度过低,糖分不易渗入;浓度过高,则会使果脯内水分迅速析出而降低饱满度。综合考虑选择50%为最佳的渗糖浓度。

2.2低糖果脯加工的工艺优化结果分析

2.2.1Box-Behnken试验设计及结果以柠檬酸浓度X1、微波功率X2、微波渗糖时间X3和糖液浓度X4四个因素为自变量,以火龙果果脯产品的总含糖量(Y)和感官评定(Z)作为响应值,设计四因素三水平共29个试验点的响应面试验,其中24个是析因试验,5个是中心点试验。结果见表4。

2.2.2模型的建立及显著性检验利用Design-Expert9.0统计软件对该试验数据进行二次多项回归拟合。回归方程中各变量对指标(响应值)影响显著性由Pr>F值来判定,Pr>F值愈小,则相应变量的显著程度愈高。从表5的分析得出,各因素影响大小依次为、X2(微波功率)>X3(微波渗糖时间)>X4(糖液浓度)>X1(柠檬酸浓度)。模型p<0.0001,说明此模型已达极显著水平;失拟项p=0.1067>0.05,说明试验所得二次回归方程能很好地对响应值进行预测;因变量与所考察自变量之间的复相关数R2=0.9695说明该模型拟合程度较好,试验误差小。模型调整确定系数R2Adj=0.9389,说明该模型能解释93.89%响应值的变化,拟合程度较好。从表6的分析得出,所选因素对响应值影响强弱次序为、X3(微波渗糖时间)>X1(柠檬酸浓度)>X2(微波功率)>X4(糖液浓度)。模型p<0.0001,说明此模型已达极显著水平;失拟项p=0.4480>0.05,说明试验所得二次回归方程能很好地对响应值进行预测;因变量与所考察自变量之间的复相关数R2=0.9403说明该模型拟合程度较好,试验误差小。模型调整确定系数R2Adj=0.9207,说明该模型能解释92.07%响应值的变化,拟合程度较好。

2.2.3响应面分析及优化从图6和图7可以看出,各个交互因素的最佳作用点都落在试验范围内,经过优化,得到的最佳工艺为:柠檬酸浓度0.33%、微波功率226.34W、微波渗糖时间42.53min、糖液浓度51.92%,在此优化条件下,产品总含糖量的理论预测值为46.88%,感官评分为92.50。考虑实际操作性,将柠檬酸浓度改为0.33%、微波功率210W、微波渗糖时间43min、糖液浓度52%。经过3次重复验证试验,在最佳工艺条件下,所得产品总含糖量的平均值为46.11%,感官评分为92,接近理论预测值。因此,采用响应面分析法优化得到的火龙果低糖果脯工艺条件参数准确可靠,具有一定的实用价值。

3结论

试验在单因素试验的基础上,采用Box-Behnken响应面法对低糖火龙果果脯制作工艺进行优化,以总含糖量和感官评定为标准得出优化工艺条件为:柠檬酸浓度0.33%、微波功率210W、微波渗糖时间43min、糖液浓度52%。在此条件下,产品总含糖量为46.88%,感官评分为92.5,所得果脯色泽一致、原果味浓、酸甜可口,且含糖量符合低糖果脯的要求。

作者:李国胜 陈小碗 单位:海南大学食品学院

低糖火龙果果脯加工工艺责任编辑:杨雪    阅读:人次