王衛(wèi)東，楊 毅，劉全德，孫月娥

（1.徐州工程學(xué)院食品（生物）工程學(xué)院，江蘇徐州 221111；2.江蘇省食品資源開(kāi)發(fā)與質(zhì)量安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇徐州 221111）

獼猴桃為獼猴桃科木質(zhì)藤本植物，原產(chǎn)我國(guó)，又被稱為陽(yáng)桃、獼猴梨、羊桃、藤梨、木子和毛木果等。獼猴桃果實(shí)營(yíng)養(yǎng)豐富，尤其維生素C的含量比其他水果高了數(shù)倍甚至是幾十倍，是頗受關(guān)注的抗氧化水果之一[1-2]。獼猴桃屬呼吸躍變型果實(shí)，在常溫條件下極易因微生物和酶的作用而發(fā)生各種變化，從而導(dǎo)致腐爛變質(zhì)，難以久藏[3]。如果將新鮮獼猴桃進(jìn)行深加工，則可彌補(bǔ)鮮食供應(yīng)期短的不足。近年來(lái)我國(guó)雖然在獼猴桃采后處理及綜合加工利用方面做了大量的工作，但是目前市場(chǎng)上除獼猴桃果汁、果酒、果脯等產(chǎn)品外，規(guī)?；_(kāi)發(fā)利用成功上市的產(chǎn)品不多[4]。產(chǎn)品加工還停留在較傳統(tǒng)的工藝水平上，技術(shù)含量低，產(chǎn)品的VC含量保存率不高，色澤不佳，高檔次產(chǎn)品少，同新西蘭、意大利等獼猴桃生產(chǎn)銷售大國(guó)有一定的差距。微波膨化是微波能量到達(dá)物料深層轉(zhuǎn)換成熱能，將使物料深層水分迅速蒸發(fā)形成較高的內(nèi)部蒸汽壓力，迫使物料膨化[5]。微波膨化可用于南瓜[6]、香蕉[7]、桃[8]等果蔬脆片的加工，但是還沒(méi)有采用微波加工獼猴桃脆片的報(bào)道。本研究采用微波膨化技術(shù)，將獼猴桃加工為膨化脆片，為發(fā)展獼猴桃產(chǎn)業(yè)提供新的途徑。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

獼猴桃（徐香） 市售；乙酸鋅、異維生素C鈉、氯化鈣 均為食品級(jí)；其他試劑 均為分析純。

722G型分光光度計(jì)、pHS-3C精密pH計(jì) 上海精密科學(xué)儀器有限公司；DHG9070A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；WD750家用微波爐 格蘭仕電器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 獼猴桃脆片的制備 將獼猴桃置于2%的NaOH溶液中煮2min，迅速將其撈起在流動(dòng)水中冷卻，手工去皮后，用流水將獼猴桃表面殘留的NaOH沖洗干凈，然后將其切片，在含有0.15%的乙酸鋅、0.09%的異維生素C鈉、0.9%的氯化鈣的溶液中浸泡護(hù)色。護(hù)色液與獼猴桃液料比為2∶1（mL∶g）。護(hù)色30min后瀝干，置于烘箱中干燥至一定水分含量，密封包裝后均濕12h，采用微波爐膨化。

1.2.2 單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 單因素實(shí)驗(yàn)基本條件為：預(yù)干燥溫度70℃、切片厚度4mm、水分含量20%、750W微波膨化1min。改變其中一個(gè)條件，同時(shí)其他條件不變以分別考察切片厚度、水分含量和微波時(shí)間對(duì)膨化率的影響。各因素水平梯度分別為：切片厚度2、3、4、5、6mm；水分含量14%、16%、18%、20%以及22%；微波時(shí)間30、60、90、120、150s。

1.2.3 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 在單因素的基礎(chǔ)上，采用Box-Behnken模型，以切片厚度、水分含量、微波時(shí)間為主要考察因素，進(jìn)行響應(yīng)曲面法實(shí)驗(yàn)優(yōu)化膨化工藝參數(shù)。因素水平編碼見(jiàn)表1。

表1 因素水平表Table 1 The design table of factors and levels

1.2.4 水分含量的測(cè)定 真空干燥法[9]。

1.2.5 膨化率的測(cè)定 測(cè)定獼猴桃片的體積采用置換法，以小米為置換介質(zhì)，小米的粒度要控制在0.9～1.1mm范圍內(nèi)[10-11]。獼猴桃片的膨化率按照下式計(jì)算P：

式中：V1為獼猴桃片膨化前的體積；V2為膨化后的體積。

1.2.6 VC含量的測(cè)定 鄰菲羅啉分光光度法[12]。

2 結(jié)果與分析

2.1 水分含量對(duì)膨化率的影響

圖1 水分含量對(duì)膨化率的影響Fig.1 Effect of moisture on expansion volume

適宜的水分含量是達(dá)到最大膨化率和高酥脆性的關(guān)鍵因素之一[13]。切片厚度對(duì)獼猴桃片膨化率的影響如圖1所示。由圖1可見(jiàn)，隨著預(yù)干燥后獼猴桃片水分含量的增加，膨化率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。當(dāng)水分含量低于20%時(shí)，膨化率隨水分含量的增加而增加；當(dāng)水分含量高于20%時(shí)，膨化率隨水分含量的增加而減少，當(dāng)水分含量為20%時(shí)，獼猴桃片的膨化率最高。

水分含量過(guò)低，微波時(shí)產(chǎn)生的水蒸氣少，膨化的動(dòng)力不足[14]。水分含量過(guò)高，則膨化后內(nèi)部容易焦糊，但是外部水分排除不夠充分，產(chǎn)品容易塌陷回縮，膨化率低。此外水分過(guò)高還可能導(dǎo)致膨化時(shí)物料內(nèi)部的水分急劇汽化卻排不出去，形成大氣泡，若水汽繼續(xù)外排就會(huì)沖擊氣泡使之破裂。

2.2 切片厚度對(duì)膨化率的影響

切片厚度對(duì)獼猴桃片膨化率的影響如圖2所示。由圖2可見(jiàn)，當(dāng)切片厚度為4mm時(shí)膨化率最高，低于或高于4mm時(shí)膨化率都比較低。厚度過(guò)小時(shí)，獼猴桃片預(yù)干燥后發(fā)生干縮，膨化困難。厚度過(guò)高時(shí)，微波不宜穿透原料內(nèi)部，導(dǎo)致膨化效果降低。因此切片厚度宜選擇4mm較好。

圖2 切片厚度對(duì)膨化率的影響Fig.2 Effect of slice thickness on expansion volume

2.3 微波時(shí)間對(duì)膨化率的影響

采用750W的功率膨化時(shí)，微波時(shí)間對(duì)獼猴桃片膨化率的影響如圖3所示。由圖3可見(jiàn)，隨著時(shí)間的增加，膨化率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，微波60s時(shí)膨化率最高。研究中還發(fā)現(xiàn)，采用更低或更高的微波膨化時(shí)，膨化率都低于本條件，并且產(chǎn)品容易發(fā)生焦化的現(xiàn)象。因此，采用750W膨化60s效果較好。

圖3 微波時(shí)間對(duì)膨化率的影響Fig.3 Effect of microwave time on expansion volume

2.4 響應(yīng)面優(yōu)化微波膨化工藝參數(shù)

2.4.1 二次方程數(shù)學(xué)模型的建立及響應(yīng)面分析 根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以膨化率為指標(biāo)，采用響應(yīng)曲面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)獼猴桃片的微波膨化工藝進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果見(jiàn)表2。利用Design expert 8.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)表2中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到二次多項(xiàng)回歸模型的各項(xiàng)系數(shù)，回歸方程為P=29.10x1+84.72x2+11.32x3-0.28x1x2-0.02x1x3-0.04x2x3-0.67x12-9.29x22-0.087x32-742.88。

表2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果Table 2 Box-Behnken design with the observed responses

回歸模型方差分析結(jié)果見(jiàn)表3，F(xiàn)模型=11.13，p=0.0081＜0.01，表明回歸模型極顯著。F失擬=3.74，p=0.2183＞0.05，相關(guān)系數(shù)R2為0.9524，說(shuō)明回歸模型的擬合度良好，實(shí)驗(yàn)失擬性小，預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)值高度相關(guān)，因此可以用此模型來(lái)分析和預(yù)測(cè)膨化率的大小。

由表3回歸系數(shù)的顯著性檢驗(yàn)可以看出，微波時(shí)間對(duì)膨化率的線性效應(yīng)影響顯著（p＜0.05），而水分含量和微波功率對(duì)其線性效應(yīng)影響不顯著（p＞0.05）；三個(gè)因素對(duì)微波膨化獼猴桃片的曲面效應(yīng)影響極顯著（p＜0.01）；而各兩兩因素的交互效應(yīng)影響均不顯著（p＞0.05）。

表3 回歸模型方差分析Table 3 ANOVA for the regression model

根據(jù)回歸方程和切片厚度、水分含量及微波時(shí)間對(duì)膨化率的影響繪制響應(yīng)面圖，觀察并畫(huà)出響應(yīng)面形狀，分析切片厚度、水分含量及微波時(shí)間對(duì)膨化率的影響及三者之間的相互作用，結(jié)果如圖4所示。由圖4可見(jiàn)，該結(jié)果與之前的單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。隨著每個(gè)單因素的增大，響應(yīng)值增大，但是當(dāng)響應(yīng)值達(dá)到一定程度后，響應(yīng)值反而隨著單因素的增大而減小。由水分含量-切片厚度圖可以看出，隨著水分含量增高，膨化率也增大，但水分過(guò)高時(shí)獼猴桃片過(guò)濕，膨化比較困難；由切片厚度-微波時(shí)間圖可以看出，隨著切片厚度增加，膨化率增加，但切片太厚時(shí)，獼猴桃片難以膨化；由水分含量-微波時(shí)間圖可知，隨著微波時(shí)間增加，膨化率增大。但是在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，微波時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，膨化的獼猴桃容易烤焦，膨化率反而降低。

圖4 交互作用對(duì)膨化率影響的響應(yīng)面圖Fig.4 Response surface showing interactive effects of factors

2.4.2 響應(yīng)面優(yōu)化膨化工藝參數(shù)結(jié)果 根據(jù)所建立的數(shù)學(xué)模型，采用Design expert 8.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，得到最佳工藝條件為預(yù)干燥后水分含量19.9%，切片厚度4.1mm，微波時(shí)間62s，此時(shí)膨化率預(yù)測(cè)值為73.1%。在最佳工藝條件下進(jìn)行三組驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)（為便于操作，水分含量取20%，切片厚度為4mm），測(cè)得獼猴桃脆片的膨化率平均為73.8%，與理論預(yù)測(cè)值相比相對(duì)誤差在0.5%以內(nèi)，說(shuō)明此模型可以用來(lái)預(yù)測(cè)獼猴桃片微波膨化率。

2.5 膨化對(duì)獼猴桃片水分和VC含量的影響

分別將獼猴桃預(yù)干燥不同時(shí)間，采用750W微波膨化62s，測(cè)定水分和VC含量（干基），結(jié)果如圖5、圖6所示。由圖5可見(jiàn)，水分含量隨著預(yù)干燥時(shí)間的增加而減少，膨化后水分含量小于膨化前。當(dāng)干燥時(shí)間達(dá)到2.5h時(shí)，此時(shí)獼猴桃水分含量為20.1%，膨化后水分含量為5.4%。果蔬脆片的口感、出品率和耐藏性與水分活度、水分含量密切相關(guān)。當(dāng)水分含量控制在6%左右時(shí)，水分活度是在0.59～0.65之間，此范圍為果蔬脆片的適宜范圍[15]。

圖5 膨化對(duì)水分含量的影響Fig.5 Effect of puffing on moisture content

由圖6可見(jiàn)，VC含量隨著預(yù)干燥時(shí)間的增加而減少，膨化后VC含量小于膨化前。隨著干燥時(shí)間的延長(zhǎng)，膨化前與膨化后VC含量的差距減小。優(yōu)良的獼猴桃加工品需要保持其豐富的VC，因此，如何減少VC的損失還需要在工藝技術(shù)方面進(jìn)一步研究。

圖6 膨化對(duì)VC含量的影響Fig.6 Effect of puffing on content of VC

3 結(jié)論

采用Box-Behnken及響應(yīng)面分析，建立了微波膨化獼猴桃片白的二次多項(xiàng)式數(shù)學(xué)模型。經(jīng)檢驗(yàn)證明該模型切實(shí)可行，能較好地預(yù)測(cè)微波膨化獼猴桃片的膨化率。利用模型響應(yīng)面對(duì)影響膨化率的各因素及其交互作用進(jìn)行了分析。微波膨化獼猴桃脆片的最優(yōu)工藝參數(shù)為：獼猴桃片水分含量預(yù)干燥至20%，切片厚度4mm，微波時(shí)間62s。此條件下獼猴桃脆片膨化率可達(dá)73.8%。預(yù)干燥和膨化都使得獼猴桃片中的水分含量減少，在最佳工藝附近得到的獼猴桃脆片水分含量為5.4%，口感酥脆。獼猴桃片在干燥和膨化后的VC含量都減少了，并且干燥時(shí)間越長(zhǎng)，VC含量越少。

[1]楊丹，曾凱芳.獼猴桃果實(shí)抗氧化活性物質(zhì)及其在貯藏中的變化[J].食品工業(yè)科技，2010，31（8）：393-395.

[2]Park Y S，Im M H，Ham K S，et al.Nutritional and pharmaceutical properties of bioactive compounds in organic and conventional growing kiwifruit[J].Plant Foods for Human Nutrition，2013，68：57-64.

[3]Figoli A，Tagarelli A，Cavaliere B，et al.Evaluation of pervaporation process of kiwifruit juice by SPME-GC/ion trap mass spectrometry[J].Desalination，2010，250（3）：1113-1117.

[4]朱春華，龔琪，李進(jìn)學(xué)，等.獼猴桃果實(shí)加工綜合利用研究進(jìn)展[J].保鮮與加工，2013（2）：57-62.

[5]齊琳琳.以干香菇為原料的香菇脆片加工工藝研究[D].無(wú)錫：江南大學(xué)，2013.

[6]徐圣蘭，石彥國(guó)，李春陽(yáng).微波膨化南瓜脆片的工藝優(yōu)化[J].食品工業(yè)科技，2011，32（5）：279-281.

[7]芮漢明，賀豐霞，劉鋒.重組型香蕉脆片關(guān)鍵技術(shù)研究[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2008，34（10）：85-88.

[8]呂健.桃脆片加工工藝優(yōu)化及品質(zhì)評(píng)價(jià)研究[D].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2013.

[9]張水華.食品分析[M].北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2010.

[10]SHAM P W Y，SCAMAN C H，DURANCE T D.Texture of vacuum microwave dehydrated apple chips as affected by calcium pretreatment，vacuum level，and apple variety[J].Journal of Food Science，2001，66（9）：1341-1347.

[11]黃儒強(qiáng)，芮漢明，曾慶孝.爆裂玉米與普通玉米微波真空膨化特性比較[J].華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2003，31（1）：88-90.

[12]李惠華，林月娟，徐嚴(yán)平，等.間接分光光度法測(cè)定抗壞血酸含量的正交實(shí)驗(yàn)[J].光譜實(shí)驗(yàn)室，2012，29（5）：2977-2979.

[13]陽(yáng)辛鳳.微波膨化木瓜脆片的加工工藝[J].食品工業(yè)科技，2008，29（1）：173-175.

[14]肖子亞，曹發(fā)海，朱德泉.微波技術(shù)在膨化食品加工中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備，2004（7）：61-62.

[15]劉勤生，韓建義.果蔬脆片的水分含量、水分活度及含油量的關(guān)系[J].食品工業(yè)科技，2002，23（4）：31-32.