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(yōu)化干裝蘋果罐頭蒸汽漂燙工藝，通過單因素試驗(yàn)考察漂燙溫度、漂燙速率和漂燙時(shí)間對固形物含量和色澤（△E值）含量的影響。在此基礎(chǔ)上，采用Box-Benhnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法和Design-Expert 8.0數(shù)據(jù)分析軟件，以固形物含量和△E值為響應(yīng)值優(yōu)化干裝蘋果罐頭蒸汽漂燙工藝。結(jié)果表明，各因素對固形物含量和△E值的影響顯著。當(dāng)漂燙溫度100 ℃、漂燙速率 ? ?1 000 r/min、漂燙時(shí)間3 min時(shí)，干裝蘋果罐頭的固形物含量為97.99 %，△E值為11.52，與預(yù)測值的相對誤差較小。

關(guān)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(xiàn)標(biāo)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(qū)域特色優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)和三大戰(zhàn)略主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)之一[1 ]。慶陽、平?jīng)?、天水及隴南等4市的18個(gè)縣是我國農(nóng)業(yè)部劃定的西北黃土高原蘋果優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)，生產(chǎn)的蘋果著色好、含糖量高、果肉細(xì)脆、耐貯運(yùn)，已成為當(dāng)?shù)匕l(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟(jì)、實(shí)現(xiàn)農(nóng)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(chǎn)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(chǎn)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(jīng)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(chǎn)品，是近年來國內(nèi)外市場極具開發(fā)潛力的綠色食品。目前大多數(shù)企業(yè)的加工原料為富士蘋果，按目前出口價(jià)格核算，生產(chǎn)1 t產(chǎn)品企業(yè)將虧損1 627元;采用秦冠蘋果生產(chǎn)干裝罐頭，原料充分、收購價(jià)格低，果個(gè)大，成品率高，生產(chǎn)1 t產(chǎn)品企業(yè)可獲利911元，與富士原料相比，生產(chǎn)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(shù)研究，可為延伸蘋果產(chǎn)業(yè)鏈，提高產(chǎn)品附加值開辟新的途徑。固形物含量和色澤是體現(xiàn)干裝蘋果罐頭品質(zhì)的重要方面，但經(jīng)過固化護(hù)色液預(yù)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(dá)到QB/T1392- 91固形物含量≥95%的規(guī)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(chǎn)品變色和品質(zhì)惡化的多種酶，可采用蒸汽漂燙的方式進(jìn)行殺酶、脫水[5 ]。果蔬顏色是反應(yīng)漂燙程度的指標(biāo)之一，適度漂燙可使果肉組織細(xì)胞軟化，增大細(xì)胞透性，有利于Ca2+滲入，改善產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)、風(fēng)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(dá)到≤5%的標(biāo)準(zhǔn)，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(yīng)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(yōu)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(jù)和應(yīng)用指導(dǎo)。

1 ?材料與方法

1.1 ? 材料

1.1.1 ? ?試驗(yàn)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(xué)試劑公司提供。

1.2 ? 儀器與設(shè)備

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

1.3 ? 試驗(yàn)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(jù)Ca2+質(zhì)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(hù)色劑。固化護(hù)色劑與果肉的質(zhì)量比例為10∶7。將切分好的果塊浸入固化護(hù)色劑中，經(jīng)0.8 MPa減壓預(yù)抽30 min，將抽空后的蘋果塊放置于帶孔的果盤，輸送至連續(xù)式脫水機(jī)排氣脫水，在設(shè)定的蒸汽漂燙機(jī)溫度和速率下，漂燙一定的時(shí)間，果塊無生心、無軟爛時(shí)包裝、殺菌。常溫貯藏10 d后測定各項(xiàng)指標(biāo)，3次重復(fù)。

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

1.3.3 ? ?響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn) ? ?根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，采用Box-Benhnken模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)原 ? 理 ?[16 - 17 ]，以漂燙溫度、漂燙速率、漂燙時(shí)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(yīng)值，進(jìn)行3因素3水平響應(yīng)面分析，3次重復(fù)，優(yōu)化干裝蘋果罐頭蒸汽漂燙工藝條件。響應(yīng)面試驗(yàn)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(jì)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(chǎn)品色澤越好，與鮮樣色澤越接近。

1.5 ? 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)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(fù)極差法，Box- behnken設(shè)計(jì)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Design-Expert 8.0軟件進(jìn)行分析。

2 ? 結(jié)果與分析

2.1 ? 單因素試驗(yàn)

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(shí)間為3 min，根據(jù)不同漂燙時(shí)間進(jìn)行蒸汽漂燙脫氣脫水試驗(yàn)，測定并計(jì)算出干裝蘋果罐頭固形物含量和色澤（△E值），結(jié)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(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。

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(shí)間為3 min，根據(jù)不同漂燙速率進(jìn)行蒸汽漂燙脫氣脫水試驗(yàn)，測定并計(jì)算出干裝蘋果罐頭固形物含量和色澤（△E值），結(jié)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(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。漂燙速率為1 000 r/min時(shí)，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(shí)干裝蘋果罐頭△E值最小，為22.12，色澤最好。這是因?yàn)槠癄C速率過小時(shí)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(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。

2.1.3 ? 漂燙時(shí)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(jù)不同漂燙時(shí)間進(jìn)行蒸汽漂燙脫氣脫水試驗(yàn)，測定并計(jì)算出干裝蘋果罐頭固形物含量和色澤（△E值），結(jié)果如圖3所示。

劉揚(yáng)[20 ]研究了漂燙條件對養(yǎng)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(shí)間60～180 s;或漂燙溫度80～85 ℃，漂燙時(shí)間150～180 s。說明在漂燙過程中，漂燙時(shí)間越長，脫水、護(hù)色效果較好;反之，則效果越差，但漂燙時(shí)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(dāng)漂燙時(shí)間為3 min時(shí)，固形物含量為95.63 %，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，比漂燙時(shí)間為2 min和4 min時(shí)分別高14.99%和6.47%。圖3（b）是干裝蘋果罐頭在不同漂燙時(shí)間下△E值的變化曲線，如圖所示，當(dāng)漂燙時(shí)間為3 min時(shí)△E值最小，為16.58，色澤最好，△E值比漂燙時(shí)間為2 min和4 min時(shí)分別低15.48和8.73。

綜合漂燙時(shí)間對干裝蘋果罐頭固形物含量和色澤的影響，選擇漂燙時(shí)間2～4 min進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。

2.2 ? 響應(yīng)面法優(yōu)化干裝蘋果罐頭蒸汽漂燙工藝

2.2.1 ? ?響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果 ? ?為確定干裝蘋果罐頭蒸汽漂燙最佳工藝參數(shù)，根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，選擇漂燙溫度、漂燙速率、漂燙時(shí)間為影響因素，固形物含量（Y1）和色澤（Y2）作為響應(yīng)值，對干裝蘋果罐頭蒸汽漂燙工藝條件進(jìn)行3因素3水平的響應(yīng)面分析試驗(yàn)，Box-behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)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(shù)據(jù)分析軟件對所得試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)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(shí)間（X3）的二次多項(xiàng)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(jìn)行方差分析，結(jié)果見表3。模型極顯著（P < 0.000 1），失擬項(xiàng)P值為0.648 3，無顯著性影響（P > 0.05），回歸方程的相關(guān)系數(shù)R2=0.997 6，說明該模型能夠解釋99.76%的變化，預(yù)測值和試驗(yàn)值之間有較好的相關(guān)性，該模型對蒸汽漂燙工藝優(yōu)化試驗(yàn)擬合程度較好，可用該回歸方程預(yù)測蒸汽漂燙工藝條件。表3中的顯著性分析結(jié)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(dá)到了極顯著水平（P < 0.01）。

對色澤（△E值）的回歸模型進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表4。模型極顯著（P < 0.01），失擬項(xiàng)P值為0.782 0，無顯著性影響（P > 0.05）?；貧w方程的相關(guān)系數(shù)R2=0.997 2，說明該模型能夠解釋99.72%的變化，預(yù)測值和試驗(yàn)值之間有較好的相關(guān)性，該模型對干裝蘋果罐頭蒸汽漂燙工藝優(yōu)化試驗(yàn)擬合程度較好，可用該回歸方程預(yù)測蒸汽漂燙工藝條件。表4中的顯著性分析結(jié)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(dá)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(shí)間與薯?xiàng)l色澤間的相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)漂燙對薯?xiàng)l色澤有顯著性影響，這與本研究的結(jié)論一致。

2.2.3 ? ?響應(yīng)曲面圖分析 ? ?為了進(jìn)一步研究相關(guān)變量之間的交互作用并確定最優(yōu)點(diǎn)，通過軟件繪制響應(yīng)面曲線圖進(jìn)行可視化的分析。響應(yīng)曲面圖可以直觀地反映出各因素交互作用對響應(yīng)值的影響，響應(yīng)曲面坡度相對平緩，表明其可以忍受處理?xiàng)l件的變異，不影響響應(yīng)值的大小;反之，響應(yīng)曲面坡度異常陡峭，表明響應(yīng)值對于處理?xiàng)l件的改變非常敏感。圖4、圖5結(jié)果顯示，漂燙溫度、漂燙速率和漂燙時(shí)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(shí)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(yàn)考察范圍內(nèi)，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(shí)間 （X3）、漂燙速率（X2），結(jié)果與方差分析相似。

2.2.4 ? ?工藝條件優(yōu)化及回歸模型驗(yàn)證 ? ?通過響應(yīng)面分析并結(jié)合回歸模型，利用Design-Expert 8.0軟件進(jìn)行最大值分析，優(yōu)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(shí)間3.03 min，該條件下，預(yù)測固形物含量97.41%，△E值11.30。為了確保所建回歸模型的準(zhǔn)確性，采用最優(yōu)速凍條件進(jìn)行驗(yàn)證，試驗(yàn)重復(fù)3次，同時(shí)為了實(shí)際操作方便，將最優(yōu)工藝參數(shù)修正為漂燙溫度100 ℃、漂燙速率1 000 r/min、漂燙時(shí)間3 min，實(shí)際得到的固形物含量97.99 %，△E值11.52，與預(yù)測值的相對誤差較小，說明采用響應(yīng)面法優(yōu)化得到的蒸汽漂燙工藝參數(shù)準(zhǔn)確可靠，具有指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐的意義。

3 ? 小結(jié)

單因素試驗(yàn)表明，漂燙溫度100 ℃、漂燙速率1 000 r/min、漂燙時(shí)間3 min時(shí)，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(yīng)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(shí)間（X3）的二次回歸模型方程。

通過對模型方程的分析，在試驗(yàn)考察范圍內(nèi)，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(shí)間、漂燙速率。

采用Box-Benhnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法和Design-Expert 8.0數(shù)據(jù)分析軟件，優(yōu)化出干裝蘋果罐頭蒸汽漂燙工藝參數(shù)為漂燙溫度100.98 ℃、漂燙速率989.63 r/min、漂燙時(shí)間3.03 min，該條件下，預(yù)測固形物含量97.41 %，△E值11.30。

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（本文責(zé)編：陳 ? ?珩）

收稿日期：2018 - 09 - 20

基金項(xiàng)目：現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)（CARS-27）;國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31860447）;甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)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?yàn)楣呒庸?。?lián)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?yàn)楣呒庸?。?lián)系電話：（0）13893658503。Email：kang58503@163.com。