響應(yīng)面法優(yōu)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(xué)俊*

(1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 熱帶作物學(xué)院，云南 普洱 665000；2.面向南亞東南亞咖啡工程 技術(shù)研發(fā)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(jīng)濟(jì)果樹云南栘(Docyniadelavayi(Franch.) Schneid.)的果實(shí)，在我國(guó)主產(chǎn)于云南等熱帶、亞熱帶地區(qū)[1-2]。其富含多種營(yíng)養(yǎng)成分和黃酮類、多酚類等活性物質(zhì)，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(fā)利用價(jià)值。

目前對(duì)多依果的利用主要是直接食用或簡(jiǎn)單加工，粗加工產(chǎn)品包括果醋飲料、果酒、果脯、果醬等[9-10]。相關(guān)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(shí)的酸澀感，更加甜爽可口。但可能受限于地域環(huán)境，關(guān)于多依果的腌制工藝鮮見報(bào)道。本研究以云南特色水果多依果為原料，以感官評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用單因素結(jié)合響應(yīng)面法優(yōu)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(jìn)一步開發(fā)利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

多依果、甘草：購(gòu)于云南省普洱市農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)；白砂糖(食品級(jí))：深圳市安泰生物科技有限公司；食鹽：云南省鹽業(yè)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(shè)備

UV-1800PC型紫外可見分光光度計(jì) 上海美譜達(dá)儀器有限公司；HC-3618R型高速冷凍離心機(jī) 安徽中科中佳公司；GMK-702R型糖度測(cè)定儀 北京西諾遠(yuǎn)大科技有限公司；PH-100型手持式pH計(jì) 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(yōu)化

單因素實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)，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(yù)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，以感官評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo)，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(shí)間(15，30，45，60，75 d)對(duì)多依果腌制的影響。

響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)：基于單因素實(shí)驗(yàn)，選擇對(duì)感官評(píng)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(píng)分為響應(yīng)值(Y)，采用Box-Behnken實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行三因素三水平的響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)。響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)見表1。

表1 腌制工藝響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)因素與水平Table 1 Factors and levels of response surface optimization test for pickling process

1.3.3 指標(biāo)測(cè)定方法

1.3.3.1 感官評(píng)價(jià)

根據(jù)多依腌制果的色澤、形態(tài)、滋味和氣味、雜質(zhì)等綜合評(píng)價(jià)，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)

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

1.3.3.3 微生物指標(biāo)

菌落總數(shù)的測(cè)定參考GB 4789.2—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 菌落總數(shù)測(cè)定》；大腸菌群計(jì)數(shù)測(cè)定參照GB 4789.3—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 大腸菌群計(jì)數(shù)》。

1.3.3.4 總黃酮的測(cè)定

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

1.3.4 數(shù)據(jù)處理

采用Origin 2018進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與繪圖，利用Design-Expert 8.0進(jìn)行響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析。

2 結(jié)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(qū)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(yōu)化

2.2.1 不同食鹽添加量、腌制時(shí)間對(duì)腌制的影響

不同食鹽添加量、腌制時(shí)間對(duì)多依果腌制的影響見圖1。

圖1 不同食鹽添加量、腌制時(shí)間對(duì)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(nèi)，隨著食鹽的增加，不同腌制時(shí)間(15～75 d)的腌制果感官評(píng)分均呈現(xiàn)先上升至最大值又下降的趨勢(shì)。在食鹽添加量小于10%時(shí)，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(zhǎng)；而在食鹽添加量大于10%時(shí)，咸度過高反而使腌制果的口感降低。

在15～75 d時(shí)間范圍內(nèi)，隨著腌制時(shí)間的增加，不同食鹽添加量(4%～12%)的腌制果感官評(píng)分也均呈現(xiàn)先上升至最大值又下降的趨勢(shì)。腌制時(shí)間為60 d時(shí)感官評(píng)分最高，因時(shí)間過短達(dá)不到腌制的目的，而時(shí)間過長(zhǎng)又會(huì)導(dǎo)致腌制果的組織破碎甚至變質(zhì)。

多依腌制果在食鹽添加量為10%、腌制時(shí)間為60 d時(shí)感官評(píng)分達(dá)到最高值92.4分，故選擇食鹽添加量8%、10%、12%為響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)水平。

2.2.2 不同白砂糖添加量、腌制時(shí)間對(duì)腌制的影響

不同白砂糖添加量、腌制時(shí)間對(duì)多依果腌制的影響見圖2。

圖2 不同白砂糖添加量、腌制時(shí)間對(duì)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(nèi)，隨著白砂糖的增加，不同腌制時(shí)間(15～75 d)的腌制果感官評(píng)分均呈現(xiàn)先上升至最大值又下降的趨勢(shì)。在白砂糖添加量小于12%時(shí)，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(fā)揮調(diào)節(jié)果蔬口感、風(fēng)味和保鮮的作用；而在白砂糖添加量大于12%時(shí)，甜度過高反而使腌制果的口感降低。

在15～75 d時(shí)間范圍內(nèi)，同2.2.1的結(jié)論一致，隨著腌制時(shí)間的增加，不同白砂糖添加量(8%～16%)的腌制果感官評(píng)分也均呈現(xiàn)先上升至最大值又下降的趨勢(shì)，腌制時(shí)間為60 d時(shí)感官評(píng)分最高。多依腌制果在白砂糖添加量為12%、腌制時(shí)間為60 d時(shí)感官評(píng)分達(dá)到最高值92.4分，故選擇白砂糖添加量10%、12%、14%為響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)水平。

2.2.3 不同甘草添加量、腌制時(shí)間對(duì)腌制的影響

不同甘草添加量、腌制時(shí)間對(duì)多依果腌制的影響見圖3。

圖3 不同甘草添加量、腌制時(shí)間對(duì)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(nèi)，隨著甘草的增加，不同腌制時(shí)間(15～75 d)的腌制果感官評(píng)分均呈現(xiàn)先上升至最大值又下降的趨勢(shì)。在甘草添加量小于3%時(shí)，腌制果的口感隨著甘草的增加而升高，因甘草有調(diào)香、去異味和健脾益氣的作用；而在甘草添加量大于3%時(shí)，調(diào)香料過多反而會(huì)引起食欲下降，使腌制果的口感降低。

在15～75 d時(shí)間范圍內(nèi)，同2.2.1、2.2.2的結(jié)論一致，隨著腌制時(shí)間的增加，不同甘草添加量(1%～5%)的腌制果感官評(píng)分也均呈現(xiàn)先上升至最大值又下降的趨勢(shì)，腌制時(shí)間為60 d時(shí)感官評(píng)分最高。多依腌制果在甘草添加量為3%、腌制時(shí)間為60 d時(shí)感官評(píng)分達(dá)到最高值91.2分，故選擇甘草添加量2%、3%、4%為響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)水平。

2.2.4 不同初始pH值、腌制時(shí)間對(duì)腌制的影響

不同初始pH值、腌制時(shí)間對(duì)多依果腌制的影響見圖4。

圖4 不同初始pH值、腌制時(shí)間對(duì)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(nèi)，隨著pH值的增加，不同腌制時(shí)間(15～75 d)的腌制果感官評(píng)分均呈現(xiàn)先上升至最大值又下降的趨勢(shì)，在pH值為4.5時(shí)感官評(píng)分最高。pH值提供的酸性環(huán)境可與鹽度互補(bǔ)，共同起到調(diào)節(jié)果蔬風(fēng)味和防腐的作用，酸度過高或過低均達(dá)不到此效果。

在15～75 d時(shí)間范圍內(nèi)，同2.2.1、2.2.2、2.2.3的結(jié)論一致，隨著腌制時(shí)間的增加，不同初始pH值(3.0～5.0)的腌制果感官評(píng)分也均呈現(xiàn)先上升至最大值又下降的趨勢(shì)，腌制時(shí)間為60 d時(shí)感官評(píng)分最高。多依腌制果在初始pH值為4.5、腌制時(shí)間為60 d時(shí)感官評(píng)分達(dá)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(yīng)面優(yōu)化與分析

2.3.1 響應(yīng)面優(yōu)化結(jié)果

在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)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(jù)Box-Behnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，以感官評(píng)分為響應(yīng)值，選擇對(duì)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(shè)計(jì)三因素三水平的響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化多依果腌制工藝條件，結(jié)果見表2。

表2 腌制工藝響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)優(yōu)化結(jié)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(jié)果見表3。感官評(píng)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(xù) 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(xiàng)的P值為0.7880，不顯著，表明所構(gòu)建的模型合理，與實(shí)驗(yàn)的差異較??；相關(guān)系數(shù)RPred2為0.9411，調(diào)整系數(shù)RAdj2為0.9708，變異系數(shù)為0.81%，表明預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)值有較好的相關(guān)性，誤差較??；模型的信噪比為19.819，遠(yuǎn)大于4，表明該模型適用于多依腌制果感官評(píng)分的預(yù)測(cè)。在該模型中，一次項(xiàng)A、B、C和交叉項(xiàng)AB、BC以及二次項(xiàng)A2、B2、C2對(duì)結(jié)果影響顯著(P<0.05)，其他因素組合對(duì)結(jié)果無顯著影響(P>0.05)。根據(jù)F值大小可知，3個(gè)因素對(duì)多依果腌制的影響順序?yàn)椋焊什萏砑恿?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(duì)腌制果感官評(píng)分的影響見圖5。

圖5 響應(yīng)面優(yōu)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(yīng)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(duì)感官評(píng)分的影響顯著；由圖5中b可知，響應(yīng)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(duì)感官評(píng)分的影響不顯著；由圖5中c可知，響應(yīng)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(duì)感官評(píng)分的影響極顯著。各因素交互影響分析結(jié)論與回歸模型方差分析數(shù)據(jù)一致。

2.3.4 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

根據(jù)回歸方程對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化，得到多依果的腌制最優(yōu)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(píng)分理論值為94.02分。根據(jù)實(shí)際操作情況將工藝參數(shù)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(shù)值進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，得到多依腌制果的實(shí)際感官評(píng)分為94分，與理論值相對(duì)誤差為0.02%。由此可知，采用響應(yīng)面法優(yōu)化多依果的腌制工藝條件準(zhǔn)確可行，模型可用。

2.4 多依腌制果質(zhì)量指標(biāo)測(cè)定

按照最優(yōu)腌制工藝參數(shù)制備多依腌制果。腌制果為棕黃色，咸度、甜度和酸度協(xié)調(diào)，感官評(píng)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(shù)為16.0 CFU/mL，大腸菌群未檢出。另外，測(cè)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(xiàng)理化指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果均符合NY/T 1397—2007《腌漬芒果》和GB 5009.33—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測(cè)定》的標(biāo)準(zhǔn)要求。

3 結(jié)論

通過單因素結(jié)合Box-Behnken響應(yīng)面法優(yōu)化多依果的腌制工藝，以感官評(píng)分為響應(yīng)值確定最佳腌制工藝參數(shù)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(yōu)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(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果均達(dá)到相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。本實(shí)驗(yàn)研究數(shù)據(jù)可為云南特色水果——多依果的加工環(huán)節(jié)提供理論參考。