杏鹽坯脫鹽工藝優(yōu)化

王田，王雪妃，任新雅，游鴻瑞，承春平，杜雨桐，陳愷，李煥榮

（新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與藥學(xué)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052）

杏屬薔薇科（Rosaceae）杏屬（Prunus）[1]，原產(chǎn)于中國，距今已有3500 多年歷史[2]。新疆是我國杏種植的主要產(chǎn)區(qū)之一，據(jù)2020 年統(tǒng)計(jì)，在南疆地區(qū)杏種植面積已達(dá)11.68 萬hm2，產(chǎn)量達(dá)93.76 萬t，均居全國首位[3]。新疆杏品種繁多，其中賽買提杏具有果色鮮亮、果肉緊致、汁少、果核較小、酸甜可口等特點(diǎn)[4]，因而具有較高的商業(yè)價(jià)值。

杏屬于呼吸躍變型果實(shí)，采收多在氣溫較高的6月～7 月，杏果實(shí)在常溫下只能貯藏7 d 左右[5]，并且杏果實(shí)后熟較快，若處理不及時(shí)將出現(xiàn)嚴(yán)重軟化、腐爛等不良現(xiàn)象[6]，商品率下降，制約杏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。目前，對鮮杏采后貯藏方面的研究主要集中在氣調(diào)貯藏[7]、化學(xué)保鮮劑處理[8-10]、近冰溫貯藏[11-12]和近冰溫結(jié)合化學(xué)保鮮劑貯藏[13]等，但就設(shè)備投入等經(jīng)濟(jì)性方面考慮，成本較高，而且貯藏時(shí)間最多達(dá)45 d[14]，且杏主要用于鮮食，高貯藏成本不適用于加工原料。采用鹽腌或干制等方式處理鮮杏后進(jìn)行半成品貯藏，可以有效降低成本，延長貯藏時(shí)間及加工周期。

目前，新疆杏的加工產(chǎn)品主要集中在杏干、杏脯等，產(chǎn)品較為單一且生產(chǎn)周期短，早在1998 年就有研究人員對鮮杏進(jìn)行制坯備用并加工為成品，但未對脫鹽工藝進(jìn)行深入探討[15]。本試驗(yàn)以新鮮賽買提杏制備的咸杏坯為原料，以脫鹽率為指標(biāo)，對杏坯的常壓脫鹽及超聲波輔助脫鹽工藝進(jìn)行研究，在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行正交試驗(yàn)，旨在通過試驗(yàn)篩選出最佳脫鹽工藝，并在保證杏坯品質(zhì)的前提下，節(jié)約生產(chǎn)用水，降低生產(chǎn)過程中對環(huán)境造成的影響，為杏產(chǎn)品加工脫鹽工藝提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 試驗(yàn)材料

賽買提杏：市售，青轉(zhuǎn)黃期，可溶性固形物含量（15.11±1.31）%，硬度（28.00±5.00）N，果皮青面：L*值60.83±1.20、a*值1.92±0.718、b*值37.78±2.04，黃面：L*值61.55±1.96、a*值18.13±2.02、b*值45.73±1.55。

1.1.2 試驗(yàn)試劑

食鹽（食品級）、焦亞硫酸鈉（食品級）、硝酸銀、鉻酸鉀、濃鹽酸、氫氧化鈉、亞鐵氰化鉀、乙酸鉛、碘、丙酮、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚（butylated hydroxytoluene，BHT）、石油醚（沸程30～60 ℃）、無水硫酸鈉（均為分析純）：天津市福晨化工試劑廠；甲醇（色譜純）：西格瑪奧德里奇（上海）貿(mào)易有限公司；乙腈（色譜純）：天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所。

1.2 儀器與設(shè)備

電子天平（LE204E/0）：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；電熱鼓風(fēng)干燥箱（DHG-9123A）：上海一恒科技有限公司；TA.XTplus 物性測試儀：英國Stable Micro System 有限公司；色差儀（Hunter Lab/DP-9000）：美國Hunter Lab 公司；二氧化硫殘留量測定儀（SOA-100）：山東海能科學(xué)儀器有限公司；數(shù)控超聲波儀（KQ-250DE）：昆山市超聲儀器有限公司；糖度計(jì)（WYT-J）：成都豪創(chuàng)光電儀器有限公司；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（RV10）：廣州儀科實(shí)驗(yàn)室技術(shù)有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 杏坯的制備

鮮杏→清洗→腌制（15%食鹽+0.2%亞硫酸鹽護(hù)色）→晾曬（水分40%～50%）→PE 袋包裝避光貯藏備用。

1.3.2 分析方法

1.3.2.1 氯化鈉含量測定

參考GB/T 10782—2021《蜜餞質(zhì)量通則》[16]中氯化鈉含量的測定，稱取5 g 杏肉，用高速勻漿機(jī)處理后，轉(zhuǎn)入燒杯加水浸泡2 h，然后放在電爐上煮沸30 min，冷卻后全部轉(zhuǎn)移250 mL 容量瓶中，用蒸餾水定容至刻度。用漏斗過濾，濾液備用，杏坯的脫鹽率按以下公式計(jì)算。

式中：M 為脫鹽率，%；A 為脫鹽前杏坯含鹽量， g/100 g；B 為脫鹽后杏坯含鹽量， g/100 g。

1.3.2.2 硬度的測定

使用物性測試儀的質(zhì)地剖面分析（texture profile analysis，TPA）模式測定，將杏樣品切成1 cm×1 cm 的小方塊，樣品平放于測試板上，設(shè)定參數(shù)為探頭型號P/5，測試前速度5.0 mm/s，測試中速度3.0 mm/s，測試后速度3.0 mm/s，觸發(fā)力5 g，測試時(shí)間5.00 s，樣本量n=10[17]。

1.3.2.3 可溶性固形物含量的測定

參照NY/T 2637—2014《水果和蔬菜可溶性固形物含量的測定折射儀法》[18]中可溶性固形物含量的測定方法，使用阿貝手持折射儀進(jìn)行測定。

1.3.2.4 色度值的測定

用色差儀測定L*值、a*值、b*值。其中L*值為亮度指數(shù)；a*值越大越接近紅色，越小越接近綠色；b*值越大越接近黃色，越小越接近藍(lán)色。

1.3.2.5 總糖含量的測定

參考GB/T 10782—2021《蜜餞質(zhì)量通則》[16]中總糖含量的測定，稱取10 g 杏肉，用高速勻漿機(jī)處理后，全部轉(zhuǎn)移250 mL 容量瓶中，用蒸餾水定容至刻度。放置2 h 后搖勻，用漏斗過濾，濾液備用。

1.3.2.6 二氧化硫殘留量的測定

參考GB/T 5009.34—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中二氧化硫的測定》[19]，采用二氧化硫殘留量測定儀測定。

1.3.2.7 β-胡蘿卜素含量的測定

結(jié)合杜彬花等[20]、魏明等[21]的提取方法進(jìn)行測定。

1）提取方法

將杏樣品用液氮快速冷凍并研磨至粉狀，準(zhǔn)確稱取2.00 g 粉狀樣品，加入85%丙酮60.00 mL（含0.1%BHT），進(jìn)行超聲避光重復(fù)浸提，再加60.00 mL石油醚進(jìn)行萃取，萃取后有機(jī)相用盛有30.00 g 無水硫酸鈉的漏斗收集至圓底燒瓶中，真空35 ℃旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至近干，再用流動相復(fù)溶最終產(chǎn)物并定容至5 mL 棕色容量瓶，低溫避光保存待用。

2）標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

精密吸取β-胡蘿卜素標(biāo)準(zhǔn)溶液，用流動相（甲醇∶乙腈，體積比9∶1）配制濃度梯度為1、5、10、20、30、40、50 mg/L 的標(biāo)準(zhǔn)β-胡蘿卜素溶液，以濃度為橫坐標(biāo)，峰面積為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，求得回歸方程為y=21 909x+85 076，R2=0.999 2。

3）樣品測定

將提取出的樣液用0.45 μm 有機(jī)濾膜過濾。測定條件：色譜柱為C18柱（250 mm×4.6 mm，5 μm）、流動相為甲醇∶乙腈、25 ℃、流速1 mL/min、等度洗脫、進(jìn)樣量20 μL、檢測波長450 nm。根據(jù)峰面積外標(biāo)法定量，計(jì)算待測液中β-胡蘿卜素的濃度。

1.3.3 單因素試驗(yàn)優(yōu)化脫鹽工藝

1.3.3.1 常壓脫鹽單因素

分別以浸泡時(shí)間（2、4、6、8、10 h）、料液比[1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5（g/mL）]、換水次數(shù)（0、1、2、3、4）為因素，做單因素試驗(yàn)，以脫鹽率作為評價(jià)指標(biāo)，考察各因素最佳水平。

1.3.3.2 超聲波輔助脫鹽單因素

根據(jù)預(yù)試驗(yàn)結(jié)果，按料液比1∶3（g/mL），每30 min換水一次，進(jìn)行超聲波輔助脫鹽，選取超聲時(shí)間（90、120、150、180、210 min）、超聲功率（100、125、150、175、200 W）、超聲溫度（20、30、40、50、60 ℃）為因素，做單因素試驗(yàn)，以脫鹽率作為評價(jià)指標(biāo)，考察各因素最佳因素。

1.3.4 正交試驗(yàn)優(yōu)化脫鹽工藝

1.3.4.1 正交試驗(yàn)優(yōu)化常壓脫鹽工藝

根據(jù)常壓脫鹽單因素試驗(yàn)結(jié)果，研究浸泡時(shí)間（A）、料液比（B）及換水次數(shù)（C）對脫鹽效果的影響，選用L9（34）正交試驗(yàn)，正交試驗(yàn)因素與水平見表1。

1.3.4.2 正交試驗(yàn)優(yōu)化超聲波輔助脫鹽工藝

根據(jù)超聲波輔助脫鹽單因素試驗(yàn)結(jié)果，研究超聲時(shí)間（L）、超聲功率（M）及超聲溫度（N）對脫鹽效果的影響，選用L9（34）正交試驗(yàn)，正交試驗(yàn)因素與水平見表2。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Origin 2019b 軟件繪圖，運(yùn)用IBM SPSS Statistics 26 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 常壓脫鹽單因素及正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1.1 浸泡時(shí)間對杏坯脫鹽率的影響

采用常壓脫鹽，不同浸泡時(shí)間對杏坯脫鹽率的影響如圖1 所示。

圖1 浸泡時(shí)間對脫鹽率的影響Fig.1 The effect of the soaking time on the desalination rate

從圖1 中可以看出，隨著浸泡時(shí)間的延長，脫鹽率持續(xù)增大，當(dāng)浸泡時(shí)間為6 h 時(shí)，杏坯脫鹽率開始趨于緩慢，考慮到生產(chǎn)中節(jié)約時(shí)間提高效率。因此選擇5～7 h 作為正交試驗(yàn)設(shè)置水平。

2.1.2 料液比對杏坯脫鹽率的影響

采用常壓脫鹽，不同料液比對杏坯脫鹽率的影響如圖2 所示。

圖2 料液比對脫鹽率的影響Fig.2 The effect of liquid ratio on desalination rate

從圖2 中可以看出，當(dāng)料液比為1∶1～1∶3（g/mL）時(shí)，杏坯的脫鹽率增加較為明顯，當(dāng)料液比為1∶4（g/mL）時(shí)，脫鹽率增加較緩慢，可能原因是在料液比為1∶1～1∶3（g/mL）時(shí)，鹽坯中部分食鹽能較快溶解在水中，達(dá)到一定的平衡，隨著加水比例的增加，杏坯中溶解到水中的食鹽量雖有所增加，但會達(dá)到一個(gè)新的滲透平衡，為減少資源浪費(fèi)，選擇料液比1∶2～1∶4（g/mL）作為正交試驗(yàn)設(shè)置水平。

2.1.3 換水次數(shù)對杏坯脫鹽率的影響

采用常壓脫鹽，不同換水次數(shù)對杏坯脫鹽率的影響如圖3 所示。

圖3 換水次數(shù)對脫鹽率的影響Fig.3 The effect of water changes times on desalination rate

從圖3 中可以看出，脫鹽率隨換水次數(shù)的增加而逐漸增加，當(dāng)換水次數(shù)＜3 時(shí)，脫鹽率增加較顯著，而繼續(xù)增加換水次數(shù)，脫鹽率增加開始趨于緩慢，這可能是由于隨著換水次數(shù)的增加，杏坯中含鹽量逐漸減少，與水中的滲透壓差逐漸減小，杏坯與水中離子交換速度逐漸減慢，所以杏坯的脫鹽率增加速度趨于緩慢。因此，選擇換水次數(shù)1～3 作為正交試驗(yàn)設(shè)置水平。

2.1.4 常壓脫鹽正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，按照表1 的因素水平進(jìn)行正交試驗(yàn)，結(jié)果如表3、表4 所示。

表3 常壓脫鹽正交試驗(yàn)結(jié)果Table 3 Orthogonal test results of desalting at atmospheric pressure

表4 常壓脫鹽正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析Table 4 Analysis of variance of orthogonal test results of desalting at atmospheric pressure

從表3 中可以看出，通過極差分析，影響杏坯脫鹽率因素大小的排列順序?yàn)锳＞B＞C，即浸泡時(shí)間＞料液比＞換水次數(shù)。得到常壓脫鹽條件最優(yōu)組合為A2B3C3，即浸泡時(shí)間6 h、料液比1∶4（g/mL）、換水次數(shù)3，在此條件下杏坯脫鹽率最高，驗(yàn)證試驗(yàn)得到在此條件下杏坯脫鹽率可達(dá)93.42%，高于正交試驗(yàn)A2B2C3。

2.2 超聲波輔助脫鹽單因素及正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.2.1 超聲時(shí)間對杏坯脫鹽率的影響

在料液比1∶3（g/mL），每30 min 換水情況下，采用超聲波輔助脫鹽。不同超聲時(shí)間對杏坯脫鹽率的影響如圖4 所示。

圖4 超聲時(shí)間對脫鹽率的影響Fig.4 The effect of the ultrasound time on the desalination rate

從圖4 中可以看出，隨著超聲時(shí)間的延長，脫鹽率持續(xù)增大，在超聲時(shí)間為120～180 min 時(shí)，杏坯中脫鹽率顯著升高（P＜0.05）；當(dāng)超聲時(shí)間延長到180 min 時(shí)，脫鹽率可達(dá)到94.59%；超聲時(shí)間繼續(xù)延長，對脫鹽率的影響不顯著（P＞0.05）。這可能是由于隨著超聲時(shí)間的延長，杏坯內(nèi)外滲透壓差變小，杏坯中鹽分的溶出率也在逐漸變小。因此選擇120～180 min 作為正交試驗(yàn)設(shè)置水平。

2.2.2 超聲功率對杏坯脫鹽率的影響

在料液比1∶3（g/mL），每30 min 換水一次，不同超聲功率對杏坯脫鹽率的影響如圖5 所示。

圖5 超聲功率對脫鹽率的影響Fig.5 The effect of ultrasonic power on the desalination rate

從圖5 中可以看出，隨著超聲功率的增大，脫鹽率明顯上升。這是由于超聲波具有空化效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)，機(jī)械效應(yīng)可以使介質(zhì)在傳播空間內(nèi)產(chǎn)生振動，從而加快鹽分向細(xì)胞外擴(kuò)散；空化效應(yīng)是細(xì)胞內(nèi)粒子在超聲波的作用下產(chǎn)生正負(fù)壓位相，會形成微激波不斷沖擊表面，形成微創(chuàng)，加速鹽分滲出。當(dāng)功率在100、150、200 W 時(shí)，脫鹽率差異顯著（P＜0.05），超聲功率200 W 時(shí)脫鹽率可達(dá)93.86%。因此，選擇100、150、200 W 為正交試驗(yàn)設(shè)置水平。

2.2.3 超聲溫度對杏坯脫鹽率的影響

在料液比1∶3（g/mL），每30 min 換水情況下，采用超聲波輔助脫鹽。不同超聲溫度對杏坯脫鹽率的影響如圖6 所示。

圖6 超聲溫度對脫鹽率的影響Fig.6 The effect of ultrasonic temperature on desalination rate

從圖6 中可以看出，隨著超聲溫度的升高，脫鹽率一直呈上升趨勢。這可能是由于超聲溫度升高，會加快離子的運(yùn)動速度，Na+、CI-從杏坯中移到外界溶液的速率也越快。為減少營養(yǎng)物質(zhì)的流失，降低能量損耗，超聲溫度一般控制在50 ℃以內(nèi)。因此，選擇30～50 ℃作為正交試驗(yàn)設(shè)置水平。

2.2.4 超聲波輔助脫鹽正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，按照表2 的因素水平進(jìn)行正交試驗(yàn)，結(jié)果如表5 所示，方差分析見表6。

表5 超聲波輔助脫鹽正交試驗(yàn)結(jié)果Table 5 Orthogonal test results of ultrasonic assisted desalting

表6 超聲波輔助脫鹽正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析Table 6Analysis of variance of ultrasonic assisted desalting orthogonal test results

從表5 中可以看出，通過極差分析，影響杏坯脫鹽率因素大小的排列順序?yàn)長＞M＞N，即超聲時(shí)間＞超聲功率＞超聲溫度。得到超聲輔助脫鹽條件最優(yōu)組合為L3M3N3，即超聲時(shí)間180 min、超聲功率200 W、超聲溫度50 ℃。設(shè)計(jì)驗(yàn)證試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)超聲溫度為30 ℃時(shí)，脫鹽率可達(dá)93.77%，與50 ℃條件下的脫鹽率94.42%之間無顯著性差異（P＞0.05），綜合考慮脫鹽工藝的成本，選擇超聲波輔助脫鹽最佳工藝條件為L3M3N1。

2.3 兩種方式脫鹽后主要品質(zhì)指標(biāo)對比

對脫鹽前的杏坯、最佳工藝條件下常壓脫鹽和超聲波輔助脫鹽后的杏坯進(jìn)行總糖、β-胡蘿卜素、SO2殘留量、可溶性固形物含量及L*值、a*值、b*值比較分析，結(jié)果如表7 所示。

表7 兩種方式脫鹽后主要品質(zhì)指標(biāo)對比Table 7 Comparison of main quality indexes after desalting by two methods

由表7 可知，與常壓脫鹽工藝相比，超聲波輔助脫鹽工藝總糖、可溶性固形物流失較少，β-胡蘿卜素?fù)p失較多、色差值差別不大。對常壓脫鹽和超聲波輔助脫鹽最優(yōu)工藝條件下脫鹽后的杏坯進(jìn)行二氧化硫殘留量檢測均符合國家標(biāo)準(zhǔn)（≤0.35 g/kg）。綜合杏坯的脫鹽率、脫鹽時(shí)間等因素，超聲波輔助脫鹽工藝優(yōu)于常壓脫鹽工藝。

3 結(jié)論

對杏坯常壓脫鹽工藝和超聲波輔助脫鹽工藝進(jìn)行研究，通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)確定常壓脫鹽的最優(yōu)工藝條件為浸泡時(shí)間6 h、料液比1∶4（g/mL）、換水次數(shù)3。超聲波輔助脫鹽的最優(yōu)工藝條件為超聲時(shí)間180 min、超聲功率200 W、超聲溫度30 ℃。對常壓脫鹽和超聲波輔助脫鹽最優(yōu)工藝條件下脫鹽后的杏坯進(jìn)行二氧化硫殘留量檢測均符合國家標(biāo)準(zhǔn)（≤0.35 g/kg）。對兩種杏坯脫鹽方法脫鹽后綜合分析比較得出，超聲波輔助脫鹽后杏坯的總糖含量、可溶性固形物含量高于常壓脫鹽后的杏坯；常壓脫鹽后的杏坯β-胡蘿卜素含量高于超聲波輔助脫鹽；兩種脫鹽方法脫鹽后色澤指標(biāo)相差不大；超聲波輔助脫鹽較常壓脫鹽時(shí)間更短。綜上，超聲波輔助脫鹽優(yōu)于常壓脫鹽工藝。