蜘蛛果果干加工工藝的優化

郭文凱， 孫慶文， 徐文芬， 李東旭， 張磊超， 陳 芳

(貴州中醫藥大學， 貴州 貴陽 550025)

蜘蛛果又名肉算盤、紅果參等，系桔?？?Campanulaceae)多年生草本植物長葉輪鐘草[Campanumoealancifolia(Roxb.)Merr.]的果實[1-2]，《Flora of China》記載為輪鐘花[Cyclocodonlancifolius(Roxburgh) Kurz]，其根具有補虛益氣、祛痰止痛等功效，主要用于治療跌打損傷、氣虛乏力、腸絞痛等，其莖葉還可用于治療肺癆咳嗽、瘰疬、疝氣等[2]。民間除將根、莖葉用于治療疾病之外，其果實也常作水果食用。陳莉華等[3-9]研究發現，蜘蛛果含有糖類、黃酮、原花青素、生物堿、果膠、酚類、蒽醌類、甾體、三菇類和有機酸等多種對人體有益的物質，是一種集營養與保健于一身的紫色漿果，但其果實保質期相對較短，除可鮮果銷售外，還可作果干(果脯)、果醬、果汁和浸漬酒等深加工產品。目前，未見蜘蛛果果干的報道，筆者等運用單因素考察和響應面優化法優化蜘蛛果果干的制作工藝，以期為蜘蛛果的深加工開發提供參考，開發出符合要求的功能保健食品與藥品，使小漿果變為大產業。

1 材料與方法

1.1 材料

蜘蛛果：采集于貴州中醫藥大學藥用植物種質資源圃，并由貴州中醫藥大學鑒定為桔?？艭ampanulaceae植物長葉輪鐘草[Campanumoealancifolia(Roxb.)Merr.]的成熟果實。

試劑：葡萄糖對照品(批號：110833-201707 中國食品藥品檢定研究院)，白砂糖(四川宏林食品有限公司)，輕質碳酸鈣(食用級 河南萬邦實業有限公司)，苯甲酸鈉(食用級 武漢有機實業有限公司)，碳酸鈉(食用級 青海發投堿業有限公司)，氫氧化鈉[食用級 新疆天業(集團)有限公司]，無水乙醇、鹽酸、亞鐵氰化鉀、酒石酸鉀鈉、硫酸銅、乙酸鋅和酚酞(分析純 國藥集團化學試劑有限公司)，亞甲基藍、甲基紅和乙酸(分析純 天津市科密歐化學試劑有限公司)，氫氧化鈉(分析純 重慶川東化工集團有限公司)，娃哈哈純凈水1.5 L，沁園牌凈水器凈化水。

儀器與設備：電熱鼓風干燥箱GZX-9070 MBE(上海博迅實業有限公司醫療設備廠)，分析天平BSA224S(賽多利斯科學儀器北京有限公司)，TD20002B型電子天平(余姚市金諾天平儀器有限公司)，BCD-215KS型冰箱(中國海爾集團)，分光測色儀CS-580A(杭州彩譜科技有限公司)，恒溫水浴鍋HH-4(常州華普達教學儀器有限公司)。

1.2 方法

1.2.1 工藝流程與操作要點 按圖1蜘蛛果果干的工藝流程進行其操作。1) 原料挑選。選擇果粒成熟適度、完整、肉滿和含糖量高的蜘蛛果為原料。2) 等級篩選。按照果粒大小進行分級。3) 清洗。流動水清洗鮮果，去除雜質。4) 燙漂。使用開水燙漂果實6 s。5) 硬化。選擇不同濃度的輕質碳酸鈣溶液浸泡蜘蛛果鮮果16 h。6) 護色防腐。選擇不同濃度的苯甲酸鈉溶液浸泡蜘蛛果鮮果2 h。7) 糖漬。糖與蜘蛛果原料以一定比例混合，室溫密封糖漬(一層糖一層水果)24 h。8) 干燥。采用電熱恒溫鼓風干燥箱進行干燥，干燥至果干含水率為25%時停止干燥。9) 回軟。將加工好的所有果干密封包裝，放在干燥器中均衡水分。10)檢驗。25～30℃保存5 d后逐袋檢查有無變質等現象，然后裝箱入庫。11) 包裝。用密封的專用食品包裝材料包裝。

圖1 蜘蛛果果干工藝流程

1.2.2 不同影響因素的考察

1) 預處理。對蜘蛛果鮮果設置8種預處理。處理1，0.25% Na2OH+0.25% Na2CO3浸漬2 min后糖漬；處理2，開水燙漂6 s后糖漬；處理3，直接糖漬；處理4，開水燙6 s未糖漬；處理5，0.25%NaOH+0.25% Na2CO3浸漬2 min后糖水漬；處理6，直接糖水漬；處理7，0.5% CaCO3浸漬16 h后糖水漬；處理8，空白對照，上述所用糖料比均為3∶10，糖漬時間為24 h，50 ℃進行干燥，干燥至果干含水率為25%左右即可，對加工好的蜘蛛果果干進行感官評價。

2) 硬化劑輕質碳酸鈣濃度。蜘蛛果鮮果開水燙漂6 s，分別在輕質碳酸鈣溶液濃度為0.1%、0.3%、0.5%、0.7%和0.9%下浸泡16 h，苯甲酸鈉濃度為0.06%、浸泡2 h，糖料比為3∶10、糖漬時間24 h，干燥溫度65℃，干燥至果干含水率為25%?？疾煊不瘎舛葘χ┲牍善焚|的影響。

3) 防腐劑苯甲酸鈉濃度。蜘蛛果鮮果開水燙漂6 s，輕質碳酸鈣濃度0.5%、浸泡時間16 h，分別在苯甲酸鈉溶液為0.02%、0.04%、0.06%、0.08%和0.1%條件下浸泡2 h，糖料比3∶10、糖漬時間24 h，干燥溫度為65℃，干燥至果干含水率為25%即可，考察防腐劑濃度對蜘蛛果果干品質的影響。

4) 糖與原料的配比。蜘蛛果鮮果開水燙漂6 s，輕質碳酸鈣濃度0.5%、浸泡時間16 h，苯甲酸鈉濃度0.06%、浸泡時間2 h，糖與原料之比分別為1∶10、2∶10、3∶10、4∶10和5∶10的條件下糖漬24 h，干燥溫度65℃，干燥至含水率為25%即可?？疾焯橇媳葘χ┲牍善焚|的影響。

5) 干燥溫度。蜘蛛果鮮果開水燙漂6 s、輕質碳酸鈣濃度0.5%、浸泡時間16 h，苯甲酸鈉濃度0.06%、浸泡時間2 h，糖料比3∶10、糖漬時間24 h，分別在干燥溫度為55℃、60℃、65℃、70℃和75℃的條件下，將蜘蛛果干燥至含水率為25%即可?？疾旄稍餃囟葘χ┲牍善焚|的影響。

1.2.3 蜘蛛果果干工藝的優化 在單因素試驗的基礎上，選擇對蜘蛛果果干影響較大的因素進行響應面試驗設計，以糖料比(A)、輕質碳酸鈣濃度(B)、干燥溫度(C)為變量，感官評分(y)為響應值，利用Design-Expert 10軟件設計3因素3水平響應面試驗，優化蜘蛛果果干加工工藝。其試驗因素水平見表1。

表1 蜘蛛果果干工藝的響應面試驗因素與水平

1.2.4 感官評定 選取10個受過感官檢驗訓練的食品專業人士(男∶女=1∶1)組成評定小組，采用百分制，取平均值。其感官評定標準見表2。

1.2.5 果干指標測定 對最佳工藝條件下制備的

表2 蜘蛛果果干的感官評定標準

蜘蛛果果干色澤、產品獲得率及復水比進行測定。

1) 色澤。用手持分光測色儀測定鮮果與果干的亮度(L0*、L*)、紅綠度(a0*,a*)和黃藍度(b0*,b*)，通過計算色差ΔE表征鮮果與果干的色澤，ΔE值越大，表示兩者之間的顏色差別越大；ΔE值越小，表示兩者之間的顏色差別越小。ΔE值按下式計算[10]：

2) 產品獲得率。產品獲得率指經干燥后得到的果干與鮮果的重量比值，其計算公式如下[11]：

產品獲得率=果干重量/鮮果重量×100%

3) 復水比。稱取6組蜘蛛果果干樣品，每組5 g，于25℃恒溫水浴鍋中分別浸泡5 min、10 min、15 min、20 min、25 min和30 min，用濾紙吸干樣品至表面基本無水，取出稱質量，每樣重復3次，按下列公式計算復水比[12]：

復水比=M2/M1

式中，M1為果干重量，M2為果干復水后重量。

4) 總糖、水分和總酸。果干總糖度參照GB 5009.8—2016第二法酸水解-萊茵-埃農氏法測定，水分參照GB 5009.3—2016干燥法測定，總酸參照GB/T 12456—2008指示劑法測定。

1.3 數據統計分析

所有試驗均為3個重復，結果數據是3次重復的平均值。采用SPSS 22.0、Mathtype 6與Design-Expert 10對數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同因素對蜘蛛果果干品質的影響

2.1.1 預處理方式 從圖2可知，糖漬的處理1、處理2和處理3的感官評分比糖水漬的處理5、處理6和處理7高，燙漂后經過糖漬(處理2)的感官評分最高，為86.8分，未經過任何處理(處理8，CK)的感官評分最低，為63.3分，在糖漬與糖水漬中使用堿浸(處理1和處理5)的感官評分均較高。因蜘蛛果本身含有一定糖分且蜘蛛果表面有蠟質層，當使用糖水漬時蜘蛛果內外糖濃度差較糖漬小，而使用燙漂或堿浸的方式可以去除蜘蛛果表面的蠟質層，使糖分更容易進入蜘蛛果內部，增加甜度且使蜘蛛果干燥后更加飽滿，故而評分較高，空白對照則由于未經過任何處理，果干外觀和口感均較差，故而評分最低，故最終選擇燙漂后糖漬為最佳預處理方法。

圖2 不同預處理下蜘蛛果果干的感官評分

Fig.2 Sensory score of dryingC.lancifoliusfruit under different pretreatments

2.1.2 輕質碳酸鈣濃度 從圖3看出，中低濃度輕質碳酸鈣的感官評分明顯高于高濃度，當輕質碳酸鈣濃度為0.5%時，蜘蛛果果干的感官評分最高，為76分。因中低濃度的輕質碳酸鈣使更多的糖分進入果干而使其口感和氣味的評分較高濃度的高，而中濃度的則使產品在綜合感官上表現較好，故而評分最高。

2.1.3 苯甲酸鈉濃度 隨著苯甲酸鈉濃度的增加，蜘蛛果果干的感官評分呈先急劇上升后下降趨于平緩的變化趨勢，當苯甲酸鈉的濃度為0.04%時，感官評分最高，為73.5分(圖3)。苯甲酸鈉有漂白作用，當苯甲酸鈉濃度為0.04%時，使得果干顏色鮮艷，中高濃度的苯甲酸鈉使果干喪失本色從而導致評分較低。

圖3 不同因素處理蜘蛛果果干品質的感官評分

2.1.4 糖料比 糖料比為1∶10～3∶10，蜘蛛果

果干的感官評分差異不大，隨著糖料比的上升，蜘蛛果果干的感官評分呈上升趨勢，在糖料比為5∶10感官評分最高，為63.9分(圖3)。由于蜘蛛果鮮果本身具有一定的酸味和果實萼片腥味，故而在中低糖料比時其口感與氣味評分較低，隨著糖料比的增加，果干的口感越來越好，糖味掩蓋腥味，感官評分逐漸升高。

2.1.5 干燥溫度 隨著溫度的升高，蜘蛛果果干的感官評分呈先升后降趨勢，當溫度為65℃時，蜘蛛果果干的感官評分最高，為72.3分(圖3)；55～65℃，隨著溫度的上升，其果實脫水時間越短，外觀形狀定型快，且越具有果干口感；當溫度高于65℃，蜘蛛果干燥過于快速和出現表面干燥過硬情況，且不易控制其水分，影響果干品質，故而其感官評分略有下降。

2.2 蜘蛛果果干加工工藝的優化

2.2.1 響應面試驗結果及模型的建立 對表3中的各因素進行回歸擬合分析，得多元二次線性回歸方程為y=-178.360 16+2.512 94A+6.578 12B+6.555 88C+0.040 625AB-3.625 00e-0.03AC-0.018 750BC-0.028 606A2-7.765 62B2-0.049 925C2，由表4平方和項可知，一次項A>C>B，A因素與y值的線性關系顯著，二次項A2>C2，且對y值的曲面影響極顯著，交互項AC>AB>BC，對y值的影響呈一定減小趨勢，試驗模型，P<0.000 1表明該模型極顯著，失擬項P=0.487 7>0.05，表明失擬項不顯著，對模型有利，可用該回歸方程代替試驗真實點對試驗結果進行分析，調整復相關系數為0.986 2，說明該模型能解釋98.62%響應值的變化，試驗誤差??；變異系數為1.72，說明試驗的精確度高、結果可靠。綜上所述，該模型可較好地描述各因素與響應值y之間的關系，可使用該回歸模型代替真實試驗值進行分析和預測蜘蛛果果干的最佳提取條件。

表3蜘蛛果果干的響應面試驗設計及結果

Table 3 Response surface test design and results of dryingC.lancifoliusfruit

處理Treatment變量Variate糖料比硬化劑濃度/%溫度/℃感官評分/分Sensory score試驗值預測值11∶100.96556.355.6525∶100.55578.077.2033∶100.97573.673.4545∶100.96578.779.5551∶100.55551.852.5063∶100.56580.480.7673∶100.17574.574.5583∶100.56582.980.7691∶100.57552.152.90105∶100.16579.279.85111∶100.16558.157.25123∶100.56579.680.76135∶100.57575.474.70143∶100.15575.375.45153∶100.56580.380.76163∶100.56580.680.76173∶100.95574.774.65

表4 回歸方程系數顯著性檢驗

2.2.2 響應面的優化及分析 響應曲面圖可反映各單因素的交互作用對響應值的影響，等高線可反映交互作用的強弱。從圖4可知，當糖料比一定時，感官評分隨輕質碳酸鈣濃度增加無明顯變化，而當輕質碳酸鈣濃度一定時，感官評分隨糖料比增加而增加；當糖料比一定時，感官評分隨溫度增加而增加，當達到最大值后又隨溫度增加而減少；當溫度一定時，感官評分隨糖料比增加而增加，當達到極大值后又隨糖料比增加而減少；當輕質碳酸鈣濃度一定時，感官評分隨溫度增加而增加，當達到極大值后又隨溫度增加而減少；而當溫度一定時，感官評分隨輕質碳酸鈣濃度增加而增加，當達到極大值后又隨輕質碳酸鈣增加而減少。綜上可知，糖料比與溫度交互作用對感官評分的影響較大，該結論與方差分析結果吻合。

2.2.3 最佳工藝的確定及驗證 通過回歸模型分析得到蜘蛛果果干的最佳加工條件為糖料比4.762∶10，硬化劑濃度0.263%，溫度58.771℃，理論感官評分為80.556分。對所得工藝條件進行驗證，設置試驗條件為熱水燙漂6 s，0.26%輕質碳酸鈣浸泡16 h，0.04%苯甲酸鈉浸泡2 h，以糖料比4.76∶10，糖漬24 h，在溫度為58.7 ℃干燥至含水量為25%，該條件下，進行3次平行試驗得到的感官評分為81分，相對誤差為0.39%，表明建立的模型可以有效應用于數據預測。

圖4 糖料比、輕質碳酸鈣及干燥溫度兩兩交互式的響應曲面圖和等高線圖

Fig.4 Response surface diagrams and contour lines of sugar-material ratio, light calcium carbonate, drying temperature and interactions of each two of them

2.3 蜘蛛果果干指標測定結果

2.3.1 色澤 從表5可看出，蜘蛛果果干與鮮果相比，其亮度L*略有下降，其原因為果實被烘干以后失去表面光澤，而a*與b*無顯著差異，ΔE值為4.87，則說明果干與鮮果色澤差異較小，果干顏色與鮮果接近，符合感官要求。

2.3.2 復水比 從圖5可看出，在0～10 min，隨著浸泡時間的增加，其復水比呈下降趨勢，因浸泡時果干表面糖分被水溶解，而水還沒有浸入到果干內部，繼而出現復水比隨時間增加而減??；在10～30 min，復水比隨浸泡時間增加而增大，最后趨于穩定，因干燥過程中細胞遭受不可逆的破壞，造成細胞的嚴重收縮和相關組織結構的塌陷，降低其親水性能，故而只具備有限的復水能力[13]。

2.3.3 獲得率及成分含量 經測定，基于響應面優化得到的最佳工藝條件，蜘蛛果果干的產品平均獲得率為23.18%，總糖含量為25.66 g/100g，總酸含量為0.49 g/100g(以檸檬酸計)，水分含量為27.20%，符合GB/T 10782—2006相關規定。

表5 蜘蛛果果干與鮮果色度

圖5蜘蛛果果干復水比

Fig.5 Dry rehydration ratio ofC.lancifoliusfruit

3 結論與討論

試驗對蜘蛛果鮮果經不同預處理方法進行考察表明，糖漬處理比糖水漬處理蜘蛛果果干的感官評分高，燙漂處理的感官評分比未燙漂處理高，故而選擇預處理條件為開水燙漂糖漬法，后期結果表明該預處理條件選擇正確。

試驗在預試驗時設置中間溫度為50℃，該溫度下干燥至蜘蛛果果干含水率為25%時的耗時最長，達71 h，本著節約時間與耗能減少的原則，設置試驗中間溫度為65℃，該溫度下干燥至蜘蛛果果干含水率為25%時，干燥時間縮短至21 h，且感官評分略有上升，故試驗設置溫度范圍為55～75℃。

試驗在單因素考查的基礎上進行響應面試驗，對響應面試驗結果進行回歸分析得到回歸方程為y=-178.360 16+2.512 94A+6.578 12B+6.555 88C+0.040 625AB-3.625 00e-0.03AC-0.018 750BC-0.028 606A2-7.765 62B2-0.049 925C2，經響應面試驗建立的模型進行預測，蜘蛛果果干的最佳工藝條件為熱水燙漂6 s，0.26%輕質碳酸鈣浸泡16 h，0.04%苯甲酸鈉浸泡2 h，以糖料比4.76∶10，糖漬24 h，在溫度為58.7 ℃干燥至含水量為25%，該工藝條件生產的果干ΔE值較小，果干顏色與鮮果差異不大，果味濃郁，口感較好，且總糖含量、水分含量符合GB/T 10782—2006之相關規定，且該工藝條件在企業大規模生產時便于實行，具有實際指導意義，可以為蜘蛛果果干的綜合開發和利用提供參考依據。