不同品種西梅電熱烘干工藝研究

韓宏偉，邱 杰，李 勇，王建友

(新疆林業(yè)科學(xué)院 經(jīng)濟(jì)林研究所，新疆 烏魯木齊 830063)

西梅屬于薔薇科李屬歐洲李種，有第三代功能性水果的美稱，是我國近年從國外引進(jìn)的一種新型果樹品種，果樹栽培上稱之為“歐洲李”或“西洋李”。新疆是其原產(chǎn)地之一，具有悠久的栽培歷史[1]，西梅主要分布在新疆喀什、阿克蘇、巴州、和田、塔城、伊犁等地區(qū)。目前，新疆喀什地區(qū)伽師縣是西梅的重要種植基地，截止2012年底，全縣的西梅種植規(guī)模已達(dá)到8 000hm2，有3 300hm2的西梅已進(jìn)入結(jié)果期，其產(chǎn)量已達(dá)3 000t；而且，伽師地區(qū)適宜的溫度、水分、光照、土壤等氣候環(huán)境條件已使西梅形成了一些當(dāng)?shù)剡m生的優(yōu)良品種，但品種不同其品質(zhì)也存在一定的差異[2]。西梅可鮮食，而制干后的西梅更易于保存，且其經(jīng)濟(jì)價(jià)值高[3-4]。西梅的制干方式多為自然晾曬，制干時(shí)間一般為20～30d，這種制干方式簡單粗放，常常受到外界環(huán)境條件的制約；而且新疆西梅品種間制干特性的差異較大，以傳統(tǒng)制干方法獲得的產(chǎn)品質(zhì)量低劣，因此需要對其制干工藝進(jìn)行較為深入的研究。一般認(rèn)為，核果類鮮果制干采用控溫烘制法可以得到品質(zhì)優(yōu)良的加工產(chǎn)品[5-6]。為此，本研究采用室內(nèi)電熱烘干制干方法，對伽師縣品質(zhì)優(yōu)良的西梅鮮果的制干工藝進(jìn)行了研究，以期為當(dāng)?shù)匚髅樊a(chǎn)業(yè)的發(fā)展及西梅干的加工生產(chǎn)提供技術(shù)參考和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試的西梅品種為‘法蘭西’(小果形)和 ‘女神’(大果形)，供試西梅分別于2012和2013年的8～9月采自新疆喀什伽師縣。實(shí)驗(yàn)處理西梅采取整果方式，剔除成熟度不合適的果實(shí)，并清除爛果及各種雜物，用自來水清洗干凈，晾干后用于制干試驗(yàn)。

1.2 儀器設(shè)備

101-2ES型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱、DHS-16A水分測定儀、JY2002天平、FA2204A電子天平。

1.3 方 法

1.3.1 測定方法

分別參照GB/T 5009.7～9-2008食品中總糖的測定方法、GB/T 12456-2008 食品中總酸的測定方法、GB/T 6195-1986水果、蔬菜維生素C 含量測定法(2,6-二氯酚靛酚滴定法)和GB 5009.5-2010 食品中蛋白質(zhì)的測定方法，依次測定供試樣品中的總糖、總酸、維 C和蛋白質(zhì)的含量；按照GB/T 5009.88-2008和國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)分別測定其膳食纖維與微量元素含量；參照 GB 5009.3-2010 食品中水分的測定方法(直接干燥法)測定其水分含量[7]。

采用干燥減重法測定其失水率，首先稱取處理前的新鮮西梅的質(zhì)量，在西梅制干過程中每天于固定時(shí)間對干制西梅果實(shí)進(jìn)行稱量，然后按下式計(jì)算其失水率：

1.3.2 試驗(yàn)方法

采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，以烘制溫度、堿液處理濃度，堿液溫度、堿液浸泡時(shí)間為試驗(yàn)因素，每因素4個(gè)水平，并按L16(45)正交表安排試驗(yàn)，以最終烘制時(shí)間為初步考核指標(biāo)。

進(jìn)行電熱烘干制干試驗(yàn)時(shí)，首先對‘法蘭西’、‘女神’兩個(gè)品種成熟期鮮果的外觀、色澤、氣味及滋味、組織狀態(tài)、單果質(zhì)量、果實(shí)硬度、可溶性固形物含量等性狀指標(biāo)及總糖、總酸、含水量、維生素C、蛋白質(zhì)、膳食纖維和微量元素各理化指標(biāo)進(jìn)行檢測；其次將經(jīng)過堿液預(yù)處理的西梅果實(shí)原料，按照正交試驗(yàn)方案并以整果方式進(jìn)行分批次電熱烘干制干試驗(yàn)，每天定時(shí)測定樣品的質(zhì)量；在制干試驗(yàn)結(jié)束后，再測定西梅干的總糖、總酸、含水量、維生素C、蛋白質(zhì)、微量元素含量，并對其進(jìn)行感官評價(jià)[8-10]。

采用SPSS 22.0軟件包中的正交分析和主成分分析包進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析[11-13]。

對西梅干的感官評價(jià)，從外觀、色澤、氣味及滋味、組織狀態(tài)這4個(gè)方面，以100分制進(jìn)行，具體的評分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種西梅果實(shí)各經(jīng)濟(jì)性狀指標(biāo)的觀測結(jié)果

針對西梅果實(shí)制干試驗(yàn)而言，西梅鮮果的各種經(jīng)濟(jì)性狀特點(diǎn)決定了果品制干時(shí)間的長短及制干后品質(zhì)的好壞。不同品種西梅鮮果各經(jīng)濟(jì)性狀指標(biāo)的觀測結(jié)果見表2。從表2中可以看出，‘法蘭西’外果皮呈深紫紅色，皮厚，果實(shí)呈卵圓形，果形較小，平均單果質(zhì)量為44.0g，其可溶性固形物含量為20％；‘女神’外果皮呈藍(lán)黑色，皮薄，果實(shí)呈長卵形，果形較大，平均單果質(zhì)量為88.9g，其可溶性固形物含量為21.6％。相對而言，小果形西梅的制干處理比大果形西梅要容易些。

表1 西梅干的感官評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation standards of drying prunes

表2 不同品種西梅鮮果各經(jīng)濟(jì)性狀指標(biāo)的觀測結(jié)果Table 2 The economic characteristic indexes of different varieties of fresh prunes

2.2 西梅鮮果制干工藝中適宜烘制溫度和制干時(shí)間的篩選試驗(yàn)結(jié)果

將西梅鮮果置于不同烘制溫度和制干時(shí)間條件下就其果實(shí)失水率的變化情況進(jìn)行了制干試驗(yàn)，結(jié)果分別如圖1與圖2所示。研究結(jié)果表明：不同烘制溫度下，電熱烘干樣品的失水干燥速率差異明顯，提高溫度可加快供試西梅樣品水分的散失速率。采用70℃的溫度烘制，西梅樣品的失水干燥速率較快，‘法蘭西’的制干時(shí)間約為72h，‘女神’的制干時(shí)間約為102h，樣品失水過快，果皮皺縮嚴(yán)重，口感較差；在60℃的溫度條件下烘制，西梅樣品的干燥速率較慢，‘法蘭西’的制干時(shí)間約為84h，‘女神’的制干時(shí)間約為114h，樣品失水慢，果品質(zhì)量一般；在55℃的溫度條件下烘制的西梅其干燥速率最慢，‘法蘭西’的制干時(shí)間約為90h，‘女神’的制干時(shí)間約為120h，樣品失水慢，果品質(zhì)量也一般；在65℃的溫度條件下烘制的西梅其品質(zhì)較好，‘法蘭西’的制干時(shí)間約為78h，‘女神’的制干時(shí)間約為108h，且兩品種干制果皮顏色均為紫色或淺紫紅色，色澤均勻一致，果肉較厚，口感好。

2.3 西梅鮮果、干果各理化指標(biāo)的測定結(jié)果

對西梅制干前后各理化指標(biāo)的檢測結(jié)果分別如圖3與圖4所示。從圖3和圖4中可以看出，西梅制干后其鈣、鎂、鉀、鐵含量分別提高到378.5、278.5、887 1.0、16.3mg/kg，比制干前的含量 37.6、37.3、1 369.3、3.85mg/kg分別提高了10.0、7.5、6.5和4.2 倍；而其鈉含量卻降低到36.3mg/kg，降低了85％；由此可知，西梅干的鉀元素含量豐富，鈉元素?fù)p失較大。其總糖含量達(dá)到480.0mg/g，比制干前的含量140.0mg/g提高了3.5倍；蛋白質(zhì)含量達(dá)到32.9mg/g，比制干前的含量8.3mg/g 提高了4倍?？傮w來看，西梅制干后基本保留了原有的果實(shí)風(fēng)味，其營養(yǎng)物質(zhì)損失不大。

圖1 不同烘制溫度和制干時(shí)間下‘法蘭西’失水率的變化情況Fig.1 Change of water loss rate of‘France’under different drying temperature and time

圖2 不同烘制溫度和制干時(shí)間下‘女神’失水率的變化情況Fig.2 Change of water loss rate of ‘Goddess’under different drying temperature and time

圖3 西梅鮮果與干果中各種微量元素的含量Fig.3 Contents of various microelements in fresh and dried prune fruits

圖4 西梅鮮果與干果中各種營養(yǎng)元素的含量Fig.4 Contents of various nutrient components in fresh and dried prune fruits

2.4 堿液處理正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果分析

在前期電熱制干試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選擇堿液濃度、浸泡時(shí)間、堿液溫度、烘制溫度這四個(gè)因素，按L16(45)進(jìn)行正交試驗(yàn)[14-15]，試驗(yàn)因素與水平見表3，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表3 堿液處理正交試驗(yàn)的因素和水平Table 3 Factors and levels of alkali solution orthogonal test

根據(jù)表4的數(shù)據(jù)進(jìn)行直觀分析，比較‘法蘭西’、‘女神’經(jīng)堿液處理后制干所需時(shí)間的極差R值可以看出，影響‘法蘭西’(小果形)和‘女神’(大果形)西梅制干烘制時(shí)間的各因素的主次順序均為D＞C＞A＞B，即烘制溫度對西梅烘制時(shí)間的影響最大，堿液溫度的影響次之，堿液濃度和浸泡時(shí)間的影響最小，這與高溫堿液對果皮表面蠟質(zhì)層的破壞有關(guān)。結(jié)合正交試驗(yàn)結(jié)果分析得出，無論是大果形還是小果形的西梅，對其進(jìn)行堿液處理的最優(yōu)水平組合均為A3B3C4D4，即堿液濃度7.5g/L，浸泡時(shí)間90s，堿液溫度80℃，烘制溫度 70℃。

表4 堿液處理正交試驗(yàn)結(jié)果Table 4 Orthogonal test result of alkali solution treatments

表5 堿液處理正交試驗(yàn)結(jié)果的方差分析?Table 5 Variance analysis of orthogonal test result of alkali solution treatments

2.5 主成分分析

雖然由上面的正交試驗(yàn)得出的最優(yōu)工藝組合為堿液濃度7.5g/L、浸泡時(shí)間90s、堿液溫度80℃和烘制溫度70℃，但對按此最優(yōu)工藝組合制得的西梅干的感官評價(jià)結(jié)果卻表明：當(dāng)烘制溫度為70℃時(shí)，西梅樣品失水干燥速率較快，容易焦化，果皮皺縮嚴(yán)重，顏色發(fā)暗，食用口感較差。為此，在采用正交試驗(yàn)得出的西梅制干最優(yōu)工藝組合的基礎(chǔ)上，又考慮烘制時(shí)間(h)、感官評分(分)、出干率(％)、可食率(％)、含水量(％)、總糖(g/g)、總酸(g/g)、維生素C(mg/g)、蛋白質(zhì)(mg/g)、膳食纖維(％)和K元素(mg/kg)這11項(xiàng)指標(biāo)，并以主成分分析方法對其進(jìn)行綜合分析[16]，以便最終確定其制干的最佳工藝組合。

在不同烘制溫度下，先對采用堿液濃度7.5g/L、浸泡時(shí)間90s、堿液溫度80℃最優(yōu)工藝組合處理的‘法蘭西’(小果形)西梅果實(shí)進(jìn)行制干驗(yàn)證試驗(yàn)，并對不同烘制溫度下制得的西梅干制品的各經(jīng)濟(jì)性狀指標(biāo)進(jìn)行了調(diào)查，結(jié)果見表6。

表6 不同烘制溫度下制得的‘法蘭西’西梅干制品各經(jīng)濟(jì)性狀與理化指標(biāo)的測定值Table 6 Determined data of various economic characteristics and physicochemical indexes of dried ‘France’ prunes at different baking temperatures

在主成分分析當(dāng)中，方差代表性狀在主成分方向上的分散程度，方差越大，主成分在樣本數(shù)據(jù)分析中的作用越大，因此主成分的特征值和貢獻(xiàn)率是選擇主成分的依據(jù)。將表6中‘法蘭西’西梅品種各經(jīng)濟(jì)性狀和理化指標(biāo)轉(zhuǎn)化為11個(gè)主成分，分 別 用X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X10、X11依次表示感官評分、出干率、可食率、含水量、總糖、總酸、維生素C、蛋白質(zhì)、膳食纖維和K元素，分別用T1、T2、T3、T4、T5依次表示烘制溫度50、55、60、65、70℃，應(yīng)用SPSS軟件進(jìn)行主成分分析，計(jì)算其相關(guān)矩陣的特征值、方差貢獻(xiàn)率和累計(jì)方差貢獻(xiàn)率，結(jié)果見表7。由表7可知，前2個(gè)主成分的累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為93.21％，表明前2個(gè)主成分代表了不同烘制溫度下制得的西梅干優(yōu)良品質(zhì)93.21％的綜合信息，而其他主成分在優(yōu)良品質(zhì)分析中所起的作用僅為6.79％。因此，可以選取前2個(gè)主成分作為‘法蘭西’西梅干制品優(yōu)良品質(zhì)性狀對應(yīng)不同烘制溫度的綜合指標(biāo)。

表7 最佳烘制溫度下4個(gè)主成分的方差貢獻(xiàn)率和累計(jì)方差貢獻(xiàn)率Table 7 Variance contribution ratios and accumulated variance contribution ratios of four principal components at the best baking temperature

初始因子載荷矩陣見表8。由表8可知，在第1個(gè)主成分中，感官評分(X1)、出干率(X2)、可食率(X3)、含水量(X5)、總糖(X6)、膳食纖維(X10)和K元素(X11)具有較大的正系數(shù)；在第2個(gè)主成分中，感官評分(X2)、可食率(X4)和膳食纖維(X10)具有較大的正系數(shù)。系數(shù)越大，說明影響越大。提取2個(gè)主成分可以大致反映全部指標(biāo)的信息，所以決定用2個(gè)新變量來代替原來的11個(gè)變量，根據(jù)主成分分析數(shù)學(xué)模型列出的主成分表達(dá)式如下：

F1＝-0.315 3X1＋0.296 0X2＋0.305 6X3＋0.306 2X4＋0.323 5X5＋0.341 2X6＋0.107 0X7-0.331 4X8-0.319 5X9＋0.297 8X10＋0.304 4X11；

F2＝0.277 6X1＋0.297 9X2-0.099 5X3＋0.316 8X4＋0.221 8X5＋0.066 1X6-0.689 9X7＋0.167 5X8＋0.239 7X9＋0.296 6X10-0.144 4X11。

另外，以每個(gè)主成分所對應(yīng)的特征值占所提取主成分總特征值之和的比例作為權(quán)重計(jì)算主成分綜合模型，即可得到如下的主成分綜合模型：

F＝-0.209 5X1＋0.296 3X2＋0.233 3X3＋0.308 1X4＋0.305 4X5＋0.292 1X7-0.035 2X7-0.242 4X8-0.219 7X9＋0.297 6X10＋0.224 3X11。

表8 初始因子載荷矩陣?Table 8 Initial factor loading matrix

按照上述主成分表達(dá)式計(jì)算出各樣品的主成分值，再根據(jù)主成分綜合模型計(jì)算綜合主成分F值，并按綜合主成分值(見表9)對其排序，即可對試驗(yàn)樣品在不同烘制溫度下的制干品質(zhì)進(jìn)行綜合評價(jià)。由表9的綜合評價(jià)函數(shù)F的得分情況可知，‘法蘭西’西梅品種電熱烘制的適宜溫度由大到小依次為：T4(65℃)＞T5(70℃)＞T3(60℃)＞T2(55℃)＞T1(50℃)，即‘法蘭西’西梅品種電熱制干品質(zhì)在烘制溫度為65℃時(shí)最佳，這一烘制溫度比前面正交試驗(yàn)結(jié)果最佳工藝組合中的烘制溫度70℃稍低。

表9 綜合主成分值Table 9 Comprehensive principal component values

采用同樣的方法對‘女神’西梅果實(shí)樣品進(jìn)行主成分分析，得出了相同的結(jié)論，即‘女神’西梅品種電熱制干品質(zhì)在烘制溫度為65℃時(shí)也最優(yōu)，烘制時(shí)間為96h。

3 討 論

1)以‘法蘭西’、‘女神’2個(gè)品種的新鮮西梅鮮果為原料，通過適宜溫度、濃度堿液適時(shí)浸泡的預(yù)處理，采用電熱烘干的處理方法可烘制得到西梅干，適宜的制干工藝條件為：整果經(jīng)濃度為7.5g/L、溫度為80℃的堿液浸泡90s后再于65℃的溫度條件下烘制，至含水量為15％～18％時(shí)所制得的西梅干品質(zhì)最優(yōu)，‘法蘭西’的制干時(shí)間約為72h，‘女神’的制干時(shí)間約為96h。制干時(shí)控制好溫度是關(guān)鍵。采用該工藝不僅可以提高西梅果的制干速率，縮短制干時(shí)間，而且最大限度地保持了鮮果的顏色，保持了果肉的原有品質(zhì)，干制品酸甜可口。

2)新鮮西梅果實(shí)經(jīng)制干后其果肉內(nèi)微量元素鈣、鎂、鉀、鐵的含量都有所提高，鉀元素的總量最大，達(dá)到8 871.0mg/kg，西梅干中所含有的鉀，對保持肌肉的彈性，維持人體電解質(zhì)平衡尤為重要。同時(shí)，鉀有助于神經(jīng)脈沖及在人體新陳代謝中釋放蛋白質(zhì)、脂肪及碳水化合物的能量。另外，西梅干食用方便、易于攜帶，含鈉量極低，是維生素A和纖維素的最佳來源，這為科研人員制訂均衡的膳食配方提供了參考依據(jù)[17-18]。

3)本研究主要采用‘法蘭西’、‘女神’這兩個(gè)西梅品種的鮮果為原料進(jìn)行電熱恒溫制干試驗(yàn)，在今后的研究中，可考慮增加其它西梅品種進(jìn)行制干試驗(yàn)，并輔以西梅果實(shí)香氣成分的測定，補(bǔ)充和豐富試驗(yàn)數(shù)據(jù)，以便進(jìn)一步探索、研究和完善其在不同變溫條件下的制干工藝參數(shù)，使其具有更科學(xué)的理論參考和生產(chǎn)實(shí)用價(jià)值。

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