低熱量型柚皮果糕的配方與干燥特性研究

陳平生，黎淑瀅，王 娟，2，*

(1.華南理工大學輕工與食品學院，廣東廣州510640; 2.河南省食品工業(yè)科學研究所有限公司，河南鄭州450053)

低熱量型柚皮果糕的配方與干燥特性研究

陳平生1，黎淑瀅1，王 娟1，2，*

(1.華南理工大學輕工與食品學院，廣東廣州510640; 2.河南省食品工業(yè)科學研究所有限公司，河南鄭州450053)

研制以柚皮為主要原料的低熱量型果糕，通過正交實驗對其配方進行優(yōu)化，得到最佳配方為:以柚皮重量為基準計，添加果膠10%，低聚果糖6%，低聚麥芽糖4%，檸檬酸1%，三氯蔗糖0.08%。通過干燥的單因素實驗以及正交實驗，得到其最佳干燥條件為干燥時間4h，鋪層厚度4mm，干燥溫度80℃，不翻面。此外，對其干燥模型進行了擬合，得出單項擴散模型能較好的表現(xiàn)其干燥過程的特性。

柚皮，果糕，配方，優(yōu)化，干燥特性

柚子(Citrus grandis L.Osbeck)為蕓香科柑橘亞科柑橘屬亞熱帶水果，廣泛分布于我國廣東、廣西、福建等地，銷售遍及全國各地，資源非常豐富［1］。柚子有一層肥厚的果皮，重量占了整個果重的50%左右。每年都有大量的柚皮被扔掉，造成資源嚴重的浪費并且污染環(huán)境。柚子外皮中含有柚皮苷、果膠、香精油、黃酮類化合物、多糖等多種活性成分，具有較高的保健和藥用價值?，F(xiàn)今對于柚皮的研究主要是對其多糖類物質(zhì)［2］、精油［3－5］、黃酮類化合物［6］、柚皮苷［7］、果膠［8］和纖維素［9－10］的提取與應(yīng)用及其提取物的抗菌性能的研究［11－12］。此外，還可把它做成吸附劑用于吸附工業(yè)廢水中的亞甲基藍等染料［13］。果糕是原料加工成醬狀，經(jīng)濃縮干燥，成品做成呈片、條、塊等形狀的一種食品?，F(xiàn)今市場上果糕的種類繁多，其中以山楂糕、酸棗糕和酸角糕為主，口味是以酸甜為主，含糖量較大，不符合現(xiàn)代健康飲食的理念。本文以柚皮、果膠、低聚糖為原料，三氯蔗糖為甜味劑、檸檬酸為酸味劑研制成的低熱量型柚皮果糕，通過正交實驗對其原料果膠、低聚糖、三氯蔗糖、檸檬酸等進行優(yōu)化，并通過干燥的單因素實驗以及正交實驗探討了最佳干燥條件。最后，對其干燥的數(shù)學模型進行了模擬，為熱風干燥生產(chǎn)柚皮果糕提供了理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

柚皮 沙田柚的外皮切去外部黃色油胞層剩下的白色海綿狀組織;果膠、低聚果糖、低聚麥芽糖、檸檬酸、三氯蔗糖、苯甲酸鈉 均為分析純。

PL203型精密電子天平 梅特勒－托利多儀器上海有限公司;MP21001型電子天平 廣州市博勒泰貿(mào)易有限公司;101－A數(shù)顯電熱鼓風干燥箱 上海錦屏儀器儀表有限公司通州分公司;電爐 新南方普及型電熱食品烤爐;SS260－D3多功能食物攪拌器 中山市好媽咪電器廠。

1.2 低熱量型柚皮果糕的制作工藝

挑選品質(zhì)好的柚皮→切去黃色油胞層、切塊→熱燙、浸泡30min→脫水→打漿→調(diào)料→濃縮→涂片→熱風干燥→切片、成品。

1.3 低熱量型柚皮果糕配方的正交實驗

產(chǎn)品配方原料包括柚皮、果膠、低聚果糖、低聚麥芽糖、檸檬酸、三氯蔗糖、苯甲酸鈉。在單因素實驗基礎(chǔ)上，設(shè)計5因素2水平的正交實驗，如表1所示。各因素質(zhì)量比例以柚皮重量為100g為基準，苯甲酸鈉的固定用量為0.05%，最后對成品進行感官評價。

表1 柚皮果糕配方的因素水平表L8(25)Table 1 Factors and levels of pomelo peel fruit cake recipe L8(25)

1.4 干燥條件的單因素實驗

選取實驗變量因素及水平:果醬的鋪層厚度:2、4、6、8、10mm;干燥時間:2、4、6、8、10h;干燥溫度:40、60、80、100、120℃;是否翻面:翻面、不翻面。非變量因素的統(tǒng)一用值:干燥溫度:70℃;干燥時間:4h;鋪層厚度:4mm;是否翻面:不翻面。

在其他因素不變的條件下，選定一個因素作為變量因素，根據(jù)給定的水平，分別做出成品;再測定五個成品的水分含量，每個成品都平行三次;然后分別對五個樣品的質(zhì)地、色澤、干燥程度做感官評定;最后，綜合兩項評價，選擇兩個水分含量適中、干燥效果最好的變量值參與之后正交實驗。

1.5 低熱量型柚皮果糕干燥條件的正交實驗

根據(jù)單因素的實驗結(jié)果，設(shè)計4因素2水平的正交實驗，如表2所示。

表2 柚皮果糕干燥條件L8(24)實驗Table 2 Experiments of pomelo peel fruit cake dry conditions L8(24)

按照表2做出成品;測定成品的水分含量，每個成品平行三次;對成品的水分含量進行直觀分析，得出每個因素的極差以及各個水平的均值;綜合兩項評價，選擇出水分含量適中、干燥效果最好的干燥條件，作為成品的干燥條件。

1.6 干燥常用的數(shù)學模型［14］

式中:MR=(M－Me)/(M0－Me);M為t時刻的含水量(%);M0為物料的原始含水量(%);Me為物料的平衡含水量(%，含水量均以干基含水量計); t－干燥時間(min);α、kd、A、B、n均為擬合系數(shù)。

利用SAS(Statistical analysis system)v8.1統(tǒng)計軟件對干燥時間的單因素實驗數(shù)據(jù)進行非線性回歸分析。

1.7 感官評定及測定方法

1.7.1 感官評價 隨機選擇10個具備感官評定知識的食品專業(yè)人士，分別對樣品的外觀、組織、口感、色澤和香氣作感官評定，每項的總分為20分，感官評價總分是100分。計算10個感官評分的平均值。

1.7.2 直觀分析 根據(jù)每個實驗的因素水平及其感官評分作直觀分析，均值較大的水平為該因素的最佳水平，極差最大的因素為配方中對感官評價影響最大的因素。

1.7.3 水分含量測定 常壓干燥法。

2 結(jié)果與分析

2.1 低熱量型柚皮果糕配方的正交實驗結(jié)果

表3 柚皮果糕感官評分的直觀分析Table 3 Sensory score visual analysis of pomelo peel fruit cake

由極差分析可知，影響產(chǎn)品感官評分的R值的排序為B＞A＞E＞D＞C，即:三氯蔗糖＞果膠＞檸檬酸＞低聚麥芽糖＞低聚果糖。

因此，低熱量型柚皮果糕的配方為: A2B2C2D1E2，各種成分的最佳添加量為:果膠10%，三氯蔗糖0.08%，低聚果糖6%，低聚麥芽糖4%，檸檬酸1%，苯甲酸鈉0.05%。由于配方不在正交實驗組中，通過驗證實驗，得到的產(chǎn)品經(jīng)過感官評價，得分為83.4分(滿分為100分)，高于正交實驗各組，因此該配方為低熱量型柚皮果糕的優(yōu)化配方。

2.2 低熱量型柚皮果糕干燥條件的單因素實驗結(jié)果分析

2.2.1 鋪層厚度對干燥結(jié)果的影響 從表4看出，鋪層厚度為2mm時，果醬層太薄，干燥程度太高，水分含量太少，質(zhì)感太硬，口感不好;而4mm和6mm時，干燥的效果較好，干而有韌性;8mm和10mm的，鋪層太厚，干燥不足，水分含量較多，以致組織松散，口感差。因此，選擇4mm和6mm做正交分析。

2.2.2 干燥時間對干燥結(jié)果的影響 由表5可得，2h和4h的成品干燥較均勻，有韌性，口感較好，而6、8、10h的成品由于干燥時間過長，水分含量較少，質(zhì)感太硬，口感較差。因此，選擇2h和4h做正交分析。

表4 不同鋪層厚度的實驗結(jié)果Table 4 Results of different overlay thickness experiments

表5 不同干燥時間的實驗結(jié)果Table 5 Results of different drying time experiments

表6 不同干燥溫度的實驗結(jié)果Table 6 Results of different drying temperature experiments

2.2.3 干燥溫度對干燥結(jié)果的影響 由表6可得，溫度為40℃時，干燥效率低，成品水分含量較大，組織疏松，口感較差;而60℃和80℃時，干燥效果較好，成品有韌性，口感較好;而100℃和120℃的溫度太高，以致干燥過度，成品成硬塊，120℃的成品甚至出現(xiàn)烤焦的現(xiàn)象，影響感官。因此，選擇60℃和80℃做正交分析。

2.2.4 是否翻面對干燥結(jié)果的影響 由表7可得，翻面的成品跟不翻面的成品最大的區(qū)別就是翻面的成品干燥得較為均勻。但在工業(yè)生產(chǎn)中，干燥過程中產(chǎn)品翻面會增加工作量，造成生產(chǎn)成本的增加，而且翻面的過程中可能會引起組織形態(tài)的變化，影響成品外觀。所以，要在正交分析之后才能決定是否翻面。

表7 是否翻面的實驗結(jié)果Table 7 Results of turn over and not turn over experiments

2.3 低熱量型柚皮果糕干燥條件的正交實驗結(jié)果分析

由極差分析可知，影響產(chǎn)品水分含量的因素的排列為A＞B＞C＞D即干燥時間＞鋪層厚度＞干燥溫度＞是否翻面。所以理論的最佳干燥條件A2B1C2D1。但由于是否翻面的極差很小，只有0.052，其對產(chǎn)品的水分含量影響不大，而且翻面會增加工作量，提高成產(chǎn)成本，所以我們選擇的干燥條件為A2B1C2D2，即:干燥時間4h;鋪層厚度4mm;干燥溫度80℃;不翻面。

表8 柚皮果糕干燥正交實驗結(jié)果Table 8 Results of pomelo peel fruit cake orthogonal experiments

2.4 低熱量型柚皮果糕的干燥特性

從圖1可以看出，在干燥初期0～4h時，物料水分含量下降較快;在干燥中期4～6h時，水分含量急劇下降;在干燥后期6～8h時，水分含量下降緩慢; 8～10h期間，物料的水分含量幾乎不變。

農(nóng)產(chǎn)品的干燥常用單項擴散模型、經(jīng)驗?zāi)Ｐ秃蚉age模型來描述，利用SAS統(tǒng)計軟件對實驗數(shù)據(jù)進行非線性回歸，將數(shù)據(jù)與式(1)、式(2)、式(3)用Gauss－Newton算法擬合，結(jié)果見表9，采用殘差的平方和(以下簡稱殘方和)、均方根來比較不同模型的優(yōu)劣。實驗測定值與模型預(yù)示值之間的離差程度可以通過殘方和與均方根的大小來表示，殘方和和均方根的數(shù)值越小，表明模型預(yù)示值越接近實驗測得的數(shù)據(jù)，即該模型與實驗的真實模型越接近，相關(guān)性越高。從表9看出，經(jīng)驗?zāi)Ｐ偷臍埛胶团c均方根數(shù)值均較大，表明其與該實驗的擬合程度不高。單項擴散模型和Page模型的殘方和與均方根數(shù)據(jù)均較小，其二者的均方根數(shù)據(jù)比較接近，分不出彼此的優(yōu)劣，但Page模型的殘方和是單項擴散模型的7.5倍，所以認為實驗數(shù)據(jù)與單項擴散模型的相關(guān)性最高，低熱量型柚皮果糕干燥過程的失水規(guī)律可以用單項擴散模型來描述。

圖1 干燥曲線圖Fig.1 Curve diagram of drying

表9 三種回歸模型的比較Table 9 Comparison of three mathematical regression models

3 結(jié)論

影響配方感官評分的因素排列順序為:三氯蔗糖＞果膠＞檸檬酸＞低聚麥芽糖＞低聚果糖。低熱量型柚皮果糕的優(yōu)化配方為:以柚皮質(zhì)量為基準計，添加果膠10%，三氯蔗糖0.08%，低聚果糖6%，低聚麥芽糖4%，檸檬酸1%;固定加入苯甲酸鈉0.05%。由最佳配方做出來的果糕酸甜適中，口感細膩。

影響果糕水分含量的因素排序為:干燥時間＞鋪層厚度＞干燥溫度＞是否翻面。低熱量型柚皮果糕的最佳烘干條件為:干燥時間4h，鋪層厚度4mm，干燥溫度80℃，不翻面。單項擴散模型能夠較好地描述柚皮果糕干燥過程的失水規(guī)律。

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Study on recipe and drying characteristic of the low－calorie pomelo peel fruit cake

CHEN Ping－sheng1，LI Shu－ying1，WANG Juan1，2，*
(1.College of Light Industry and Food Sciences，South China University of Technology，Guangzhou 510640，China; 2.Henan Province Food Industry Research Institute Co.，Ltd.，Zhengzhou 450053，China)

Pomelo peel was used as the main material to make a low－calorie pomelo peel fruit cake.The recipe of the cake was optimized by orthogonal experiments.The results showed that the optimal recipe was made of pectin 10%，oligo fructose 6%，oligo maltose 4%，citric acid 1%and sucralose 0.08%(on the basis of pomelo peel of 100g).Basing on the single and orthogonal experiments，the optimal drying conditions were:drying time 4h，overlay thickness 4mm，drying temperature 80℃ and not turning it over.Single diffusion model could preferably fit the characteristic of pomelo peel fruit cake drying process.

pomelo peel;fruit cake;recipe;optimize;drying characteristic

TS251.1

B

1002－0306(2012)02－0342－04

2010－12－01 *通訊聯(lián)系人

陳平生(1986－)，男，在讀碩士研究生，研究方向:農(nóng)產(chǎn)品加工與貯藏。

粵港關(guān)鍵領(lǐng)域重點突破項目(2008A024200004，2008A024200003);國家星火計劃項目(2007EA780005)。