正交試驗(yàn)優(yōu)化芒果果脯微波滲糖工藝

袁 芳，李 麗*，黃秋嬋，邱詩(shī)銘，李 文，肖占仕

（1.廣西民族師范學(xué)院 生物與食品工程學(xué)院，廣西 崇左 532200；2.廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，廣西 南寧 530007；3.廣西果蔬貯藏與加工新技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 南寧 530007；4.崇左市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站，廣西 崇左 532200）

芒果（Mangifera indicaL.）是著名的亞熱帶水果，營(yíng)養(yǎng)豐富，長(zhǎng)期食用可以降低血脂、提高血清抗氧化能力[1-2]。成熟的芒果香氣濃郁，酸甜可口，深受消費(fèi)者喜愛(ài)。由于市場(chǎng)價(jià)值低，每年約有70%的次果被丟棄，利用率低，造成浪費(fèi)。對(duì)芒果進(jìn)行深加工研究，對(duì)充分開(kāi)發(fā)其市場(chǎng)價(jià)值具有重大意義。

果脯是新鮮水果經(jīng)過(guò)去皮、去核、滲糖、干燥、整形等工藝制成的傳統(tǒng)食品，傳統(tǒng)滲糖工藝存在耗時(shí)長(zhǎng)、效率低、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)流失嚴(yán)重等缺點(diǎn)，而微波滲糖技術(shù)相比傳統(tǒng)的滲糖工藝，因其穿透力強(qiáng)，可以使得食品內(nèi)外同時(shí)加熱，食品內(nèi)部水分快速升溫汽化、食品因組織內(nèi)汽化產(chǎn)生膨脹力和物料的質(zhì)構(gòu)變化而形成網(wǎng)狀多孔結(jié)構(gòu)，有利于糖分的滲入，提高滲糖效率[3-4]，并可以較好地保持水果的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)[5]。GERARD K A等[6]研究發(fā)現(xiàn)，微波處理可以抑制多酚氧化酶的活性，從而減少褐變發(fā)生；王愈等[7-9]對(duì)橙皮、蘋(píng)果、藍(lán)莓等果脯的微波滲糖工藝進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，微波滲糖時(shí)間、糖液濃度等對(duì)滲糖效果的影響顯著，此外，在制作果脯的過(guò)程中添加膠體也會(huì)影響滲糖效果，并且膠體還能增加果脯的飽滿(mǎn)度和透明度、改善果脯品質(zhì)[9-11]。

目前，芒果果脯滲糖工藝包括超聲波滲糖[2]、微波滲糖、真空滲糖和傳統(tǒng)滲糖[2，10]，關(guān)于微波滲糖工藝的優(yōu)化尚未研究。因此，本研究以凱特芒果為原料，采用單因素試驗(yàn)及正交試驗(yàn)對(duì)芒果果脯的微波滲糖工藝進(jìn)行優(yōu)化，并分析黃原膠對(duì)芒果果脯質(zhì)構(gòu)特性的影響，為芒果果脯工藝的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 材料

凱特芒果：采摘于廣西崇左龍州果園，鮮果的平均含糖量為5.18%。

1.1.2 試劑

白砂糖（食品級(jí)）：中糧屯河崇左糖業(yè)有限公司；黃原膠（純度為99%）：南通潤(rùn)豐石油化工有限公司；氯化鈣（分析純）：西安天正康源生物技術(shù)有限公司；異抗壞血酸（分析純）：廣州卡芬生物科技有限公司；檸檬酸（分析純）：金錦樂(lè)化學(xué)有限公司；氯化鈉（分析純）：庸德鹽業(yè)（江蘇）有限公司；均為食品級(jí)；濃硫酸（分析純）：廣州市御和田化工科技有限公司；蒽酮（分析純）：南京遠(yuǎn)淑醫(yī)藥科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

GZX-GF101-2-BS-II鼓風(fēng)干燥箱：上海躍進(jìn)醫(yī)療器械有限公司；Galanz微波爐：廣東格蘭仕微波爐電器有限公司；UV1601紫外分光光度計(jì)：上海佑科儀器儀表有限公司；FTC/TMS-Pilot質(zhì)構(gòu)儀：美國(guó)FTC公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 芒果果脯制備工藝流程

原料驗(yàn)收→去皮→去核→切塊→硬化護(hù)色→滲糖→烘干整形→包裝成品

操作要點(diǎn)：

（1）原料驗(yàn)收：選擇成熟度為80%～90%、大小大致相同的青皮凱特芒果，清洗去泥沙。

（2）去皮、去核：人工去皮去核。

（3）切塊：將去皮去核后的芒果肉切成5 cm×1.5 cm×1.5 cm的長(zhǎng)條。

（4）硬化護(hù)色：按照料液比1∶3（g∶mL）將芒果條在硬化護(hù)色液中常溫浸泡3 h。硬化護(hù)色液為0.4%CaCl2、0.4%檸檬酸、0.1%抗壞血酸、0.1%NaCl的混合液[12-13]。

（5）滲糖：在一定的微波條件下進(jìn)行微波滲糖。

（6）烘干整形：將滲糖之后的芒果片表面的糖液瀝干，放置托盤(pán)中，置于溫度為55℃的干燥箱內(nèi)，每隔3 h翻盤(pán)一次，干燥10 h，直至含水量低于20%。

1.3.2 芒果果脯微波滲糖工藝優(yōu)化單因素試驗(yàn)

（1）微波功率對(duì)芒果果脯微波滲糖效果的影響

將經(jīng)過(guò)硬化護(hù)色處理的芒果條分別按照料液比1∶3（g∶mL）加入含50%蔗糖和0.3%黃原膠的溶液中，分別于微波功率為70 W、140 W、210 W、350 W的微波爐中滲糖30 min，每隔5 min暫停1 min，考察微波功率對(duì)芒果果脯微波滲糖效果的影響。

（2）料液比對(duì)芒果果脯微波滲糖效果的影響

將經(jīng)過(guò)硬化護(hù)色處理的芒果條分別按照料液比1∶2、1∶3、1∶5、1∶10、1∶20（g∶mL）加入含50%蔗糖和0.3%黃原膠的溶液中，于微波功率為210 W的微波爐中滲糖30 min，每隔5 min暫停1 min，考察料液比對(duì)芒果果脯微波滲糖效果的影響。

（3）黃原膠添加量對(duì)芒果果脯微波滲糖效果的影響

將經(jīng)過(guò)硬化護(hù)色處理的芒果條按照料液比1∶3（g∶mL）分別加入含50%蔗糖和0、0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.6%黃原膠的溶液中，于微波功率為210 W的微波爐中滲糖30 min，每隔5 min暫停1 min，考察卡拉膠添加量對(duì)芒果果脯微波滲糖效果的影響。

（4）微波時(shí)間對(duì)芒果果脯微波滲糖效果的影響

將經(jīng)過(guò)硬化護(hù)色處理的芒果條分別按照料液比1∶3（g∶mL）加入含50%蔗糖和0.3%黃原膠的溶液中，于微波功率為210 W的微波爐中滲糖0 min、10 min、20 min、30 min、40 min、50 min、60 min、70 min，每隔5 min暫停1 min，考察微波時(shí)間對(duì)芒果果脯微波滲糖效果的影響。

（5）糖濃度對(duì)芒果果脯微波滲糖效果的影響

將經(jīng)過(guò)硬化護(hù)色處理的芒果條分別按照料液比1∶3（g∶mL）加入含0、30%、40%、50%、60%、70%蔗糖和0.3%黃原膠的溶液中，于微波功率210 W的微波爐中滲糖50 min，每隔5 min暫停1 min，考察糖濃度對(duì)芒果果脯微波滲糖效果的影響。

1.3.3 芒果果脯微波滲糖工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取對(duì)芒果果脯滲透效果影響顯著的因素黃原膠添加量（A）、滲透時(shí)間（B）、糖濃度（C）為考察因素，總糖含量（Y）為評(píng)價(jià)指標(biāo)，按L9（34）進(jìn)行3因素3水平正交試驗(yàn)，因素與水平見(jiàn)表1。

表1 芒果果脯微波滲糖工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal tests for microwave-assisted sugar osmosis technology optimization of preserved mango

1.3.4 檢測(cè)方法

總糖含量的測(cè)定：采用蒽酮比色法測(cè)定果脯中總糖含量[14]。

質(zhì)構(gòu)分析：芒果果脯硬度、內(nèi)聚性、彈性、膠黏性和咀嚼性的測(cè)定參照Z(yǔ)HAO W Q等[15-16]的質(zhì)地剖面分析（texture profiles analysis，TPA）法并略做修改。具體方法：采用直徑為10 mm的圓柱加載壓頭，起始力為0.38 N，測(cè)試速度為60 mm/min，回程速度為60 mm/min，壓縮比為60%，每組樣品5次平行試驗(yàn)。

1.3.5 統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS17.0軟件中的Duncan test進(jìn)行單因素方差分析，并進(jìn)行顯著性比較，若P＜0.05，則表示差異顯著。采用Excel 2010作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 芒果果脯微波滲糖工藝優(yōu)化單因素試驗(yàn)

2.1.1 微波功率對(duì)芒果果脯微波滲糖效果的影響

微波對(duì)滲糖有明顯的促進(jìn)作用[12]，微波功率大小也會(huì)影響滲糖效果。不同微波功率對(duì)芒果果脯微波滲糖效果的影響見(jiàn)圖1。由圖1可知，隨著微波功率的增大，芒果果脯中總糖含量逐漸升高。當(dāng)微波功率為210 W時(shí)，芒果果脯中總糖含量為26.90%，比微波功率為70 W時(shí)的總糖含量高15.89%；當(dāng)微波功率為350 W時(shí)，芒果果脯的色澤變深，且當(dāng)微波功率進(jìn)一步增大時(shí)，糖液產(chǎn)生泡沫溢出。本研究結(jié)果與王愈等[7]的研究結(jié)果一致，即滲糖速率隨著微波功率升高而增大，微波功率太低時(shí)，滲糖太慢，但微波功率太高會(huì)使糖液褐變進(jìn)而影響果脯的品質(zhì)[6]。因此，確定最優(yōu)微波功率為210 W。

圖1 微波功率對(duì)芒果果脯微波滲糖效果的影響Fig.1 Effect of microwave power on microwave-assisted sugar osmosis of preserved mango

2.1.2 料液比對(duì)芒果果脯微波滲糖效果的影響

不同料液比對(duì)芒果果脯微波滲糖效果的影響見(jiàn)圖2。由圖2可知，料液比對(duì)芒果果脯滲糖效果有一定的影響，隨著料液比的減少，芒果果脯中總糖含量先增加后趨于穩(wěn)定。當(dāng)料液比為1∶5（g∶mL）時(shí)，芒果果脯中總糖含量最高，為29.01%，但與料液比1∶3（g∶mL）差異不顯著（P＞0.05）。分析原因可能是由于滲糖過(guò)程中，糖分子不斷滲入芒果片，糖液中糖濃度下降快，造成芒果細(xì)胞膜內(nèi)外的糖濃度差下降，從而影響滲糖效果，這與椰子角的滲糖工藝研究結(jié)論一致[17]，考慮到滲糖后會(huì)浪費(fèi)大量的糖液，因此，選擇最佳料液比為1∶3（g∶mL）。

圖2 料液比對(duì)芒果果脯微波滲糖效果的影響Fig.2 Effect of solid-liquid ratio on microwave-assisted sugar osmosis of preserved mango

2.1.3 黃原膠添加量對(duì)芒果果脯微波滲糖效果的影響

在糖液中添加膠體能改善果脯的質(zhì)構(gòu)，但同時(shí)會(huì)影響滲糖的效果[18]。不同黃原膠添加量對(duì)芒果果脯微波滲透效果的影響見(jiàn)圖3。由圖3可知，隨著黃原膠添加量的增加，芒果果脯中總糖含量呈先升高后下降的趨勢(shì)。當(dāng)黃原膠添加量為0.3%時(shí)，芒果果脯中總糖含量最高，為28.25%，滲糖效果最好，說(shuō)明黃原膠的添加量過(guò)大會(huì)阻礙糖分滲入芒果組織內(nèi)部。分析原因可能是由于黃原膠是一種很好的增稠劑，可以增大糖液的黏性，限制了水分和糖分子的相互移動(dòng)，同時(shí)在芒果片表面形成膠層，使糖分的移動(dòng)進(jìn)一步受阻。因此，選擇最佳黃原膠添加量為0.3%。

圖3 黃原膠添加量對(duì)芒果果脯微波滲糖效果的影響Fig.3 Effect of xanthan gum addition on microwave-assisted sugar osmosis of preserved mango

2.1.4 微波時(shí)間對(duì)芒果果脯微波滲糖效果的影響

不同微波時(shí)間對(duì)芒果果脯微波滲透效果的影響見(jiàn)圖4。由圖4可知，微波時(shí)間對(duì)芒果果脯含糖量的影響顯著，隨著微波時(shí)間的延長(zhǎng)，芒果果脯中總糖含量逐漸增加。當(dāng)微波時(shí)間為20～50 min時(shí)，由于糖液濃度高，芒果果脯細(xì)胞膜內(nèi)外糖濃度差較大，傳質(zhì)動(dòng)力大，滲糖速率較快，所以芒果果脯的總糖含量增加最快；當(dāng)微波時(shí)間＞50 min之后，隨著微波時(shí)間繼續(xù)延長(zhǎng)，糖液中糖濃度下降到一定程度，而芒果片內(nèi)的糖濃度較高，由濃度差產(chǎn)生的推動(dòng)力迅速減小，糖分子通過(guò)細(xì)胞膜的速率也明顯減緩[7，19]，芒果果脯的含糖量增長(zhǎng)緩慢；當(dāng)微波時(shí)間為70 min時(shí)，芒果果脯中含糖量最高，為32.4%，但此時(shí)的芒果條組織近乎軟爛，不利于果脯形成良好的果脯質(zhì)地。因此，選擇最佳微波時(shí)間為50min。

圖4 微波時(shí)間對(duì)芒果果脯微波滲糖效果的影響Fig.4 Effect of microwave time on microwave-assisted sugar osmosis of preserved mango

2.1.5 糖濃度對(duì)芒果果脯微波滲糖效果的影響

糖濃度對(duì)芒果果脯微波滲糖效果的影響見(jiàn)圖5。由圖5可知，當(dāng)糖濃度＜50%時(shí)，隨著糖濃度的增加，由濃度差形成的推動(dòng)力就越大，糖分子遷移也更快，芒果果脯中總糖含量增加；當(dāng)糖濃度＞50%時(shí)，芒果果脯中總糖含量開(kāi)始下降，分析原因可能是由于糖濃度過(guò)高，溶液黏性增加，不利于糖分子移動(dòng)，另外滲透壓太高，也會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)汁液的流失，不利于吸收更多的糖分子，這與孫海濤等[20-21]研究結(jié)果一致。因此，選擇最佳糖濃度為50%。

圖5 糖液濃度對(duì)芒果果脯微波滲糖效果的影響Fig.5 Effect of sugar content on microwave-assisted sugar osmosis of preserved mango

2.2 芒果果脯微波滲糖工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取對(duì)芒果果脯滲透效果影響顯著的因素黃原膠添加量（A）、微波時(shí)間（B）、糖濃度（C）為考察因素，總糖含量（Y）為評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用正交試驗(yàn)優(yōu)化芒果果脯的微波滲糖工藝條件，結(jié)果與分析見(jiàn)表2，方差分析見(jiàn)表3。

表2 芒果果脯微波滲糖工藝優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果與分析Table 2 Results and analysis of orthogonal tests for microwave-assisted sugar osmosis technology optimization of preserved mango

表3 正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析Table 3 Variance analysis of orthogonal tests results

由表2的極差分析可知，各因素對(duì)滲糖效果的影響大小依次為C＞B＞A，即糖濃度＞微波時(shí)間＞黃原膠添加量。最優(yōu)組合為A2B3C1，即黃原膠添加量為0.3%，微波時(shí)間為60 min，糖濃度為40%。由表3方差分析可知，糖濃度和微波時(shí)間對(duì)滲糖效果影響均顯著（P＜0.05），黃原膠添加量對(duì)滲糖效果影響不顯著（P＞0.05）。因?yàn)樽罴呀M合A2B3C1不在正交分析試驗(yàn)中，因此按照該工藝進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)。結(jié)果表明，在此最優(yōu)微波滲糖工藝條件下，芒果果脯中總糖含量為46.24%。

2.3 黃原膠對(duì)芒果果脯質(zhì)地的影響

添加黃原膠對(duì)芒果果脯的微波滲糖工藝雖然沒(méi)有顯著影響，但是能改變芒果果脯的質(zhì)地。以未添加黃原膠的芒果果脯為對(duì)照，最優(yōu)微波滲糖工藝制作的芒果果脯（黃原膠添加量0.3%）為試驗(yàn)組，考察黃原膠對(duì)芒果果脯質(zhì)地的影響，結(jié)果見(jiàn)表4。

由表4可知，添加黃原膠的芒果果脯的硬度為24.72 N，比未添加黃原膠的芒果果脯低4.04N，且兩種滲糖方式的果脯硬度差異顯著（P＜0.05），說(shuō)明添加黃原膠使得果脯更柔軟。此外，還原膠還可以顯著提高果脯的咀嚼性（P＜0.05），但添加黃原膠對(duì)芒果果脯的內(nèi)聚性、彈性和膠黏性沒(méi)有顯著影響（P＞0.05）。祝美云等[18-19]研究發(fā)現(xiàn)，添加膠體主要對(duì)果脯的飽滿(mǎn)度、透明度、質(zhì)地和色澤會(huì)產(chǎn)生一定的影響，并且影響效果和膠體種類(lèi)、添加量有很大關(guān)系。王晨等[22]研究發(fā)現(xiàn)，硬度、膠黏性和咀嚼性與感官評(píng)定指標(biāo)存在顯著相關(guān)性。本試驗(yàn)對(duì)芒果果脯進(jìn)行了質(zhì)地分析，發(fā)現(xiàn)與不添加黃原膠的芒果果脯相比，添加黃原膠的果脯硬度更小、具有更大的咀嚼性，說(shuō)明添加黃原膠能有效改善芒果果脯的質(zhì)地。

表4 黃原膠對(duì)芒果果脯質(zhì)地的影響Table 4 Effect of xanthan gum on texture of preserved mango

3 結(jié)論

本研究通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)優(yōu)化了芒果果脯的微波滲糖工藝條件，最終確定最優(yōu)微波滲糖工藝為微波功率210 W、料液比1∶3（g∶mL）、黃原膠添加量0.3%、微波時(shí)間60min、糖濃度40%，在該工藝下，芒果果脯的總糖含量為46.24%。芒果果脯的質(zhì)構(gòu)分析結(jié)果表明，0.3%黃原膠可顯著降低果脯硬度和提高其咀嚼性（P＜0.05），而對(duì)內(nèi)聚性、彈性、膠黏性沒(méi)有顯著影響（P＞0.05）。