低糖苹果果脯微波渗糖工艺影响因素研究

2010-10-19祝美云邵建峰

食品科学 2010年18期

关键词：果脯低糖含糖量

魏征，祝美云*，邵建峰

(河南农业大学食品科学技术学院，河南郑州 450002)

低糖苹果果脯微波渗糖工艺影响因素研究

魏征，祝美云*，邵建峰

(河南农业大学食品科学技术学院，河南郑州 450002)

采用单因素和L9(34)正交试验研究预处理方式、切片厚度和渗糖时间等因素对低糖苹果果脯微波渗糖效果的影响，通过测定微波渗糖过程中的含糖量变化以及产品感官品质来确定最佳微波渗糖工艺。结果表明：果片经预冻处理，微波渗糖效果最佳；使用30%微波火力(240W)渗糖40min，果脯既可以保持较高的含糖量，并且产品晶莹透明、口感纯正；控制苹果切片厚度为6mm，微波渗糖效果最好。综合方差分析表明，使用质量分数2%的盐水浸泡切片厚度6mm的苹果果片2h，在30%微波火力下渗糖40min，渗糖效果最好。

苹果；低糖果脯；含糖量；微波渗糖

Abstract：The optimal sugar osmosis of low-sugar preserved apples under microwave assistance for achieving both high sugar content and sensory quality was investigated by analyzing the effects of pretreatment methods, slice thickness and sugar permeation time on sugar content and sensory quality using single factor and orthogonal array design methods. Results indicated that sugar osmosis was obvious under the conditions of freezing pretreatment and slice thickness of 6 mm. Preserved apples obtained after 40 min sugar permeation under 30% microwave power (240 W) exhibited the highest sugar content, good appearance with glossy and glittering transparency and excellent mouthfeel. Therefore, apple slice thickness of 6 mm, soaking time in 2%saline of 2 h and sugar permeation time under 30% microwave power of 40 min were found optimum for achieving both high sugar content and sensory quality.

Key words：apple；low-sugar preserved fruits；sugar content；microwave-assisted sugar osmosis

低糖果脯由于糖度低，存在渗糖速度慢、外形不饱满、贮藏期短等缺点，使用传统渗糖方法不利于糖液的渗入[1]，目前研究较多的新型渗糖方式主要有超声波渗糖、真空渗糖以及微波渗糖，但实际应用效果各有千秋。李军生等[2]认为超声波可以显著提高果蔬组织的渗糖效率、明显降低糖煮对果蔬组织细胞结构的破坏，但超声波的安全性无法保证，难以得到推广应用。艾启俊等[3]发现真空渗糖有利于果坯含糖量的提高，但果坯饱满度难以控制，加工过程也会对果脯风味带来一定的负面影响。Huo等[4]研究建立了微波三维加热模型，为微波渗糖工艺在低糖果脯中的应用提供了理论依据。周礼娟等[5]用微波渗糖生产低糖板栗果脯，发现微波处理对板栗组织渗糖有明显的促进效果；祝美云等[6-7]发现微波渗糖时间短，可以最大程度地保持果脯VC含量等果蔬组织原有的品质和风味。生产低糖果脯的关键是渗糖，果蔬组织的渗糖速度和效果与果蔬组织结构密切相关[8]，龚华珍等[9]发现，在微波渗糖前采用微波渗糖促进液处理，能大大增加微波渗糖效果，认为渗糖促进液有效地改变了细胞膜的通透性，对微波渗糖起很好的促进作用。但有关苹果果脯微波渗糖工艺的系统研究尚不多见[10-12]。本实验对低糖苹果果脯微波渗糖部分工艺进行优化，以期为低糖果脯生产改良和微波渗糖工艺研究提供一定的参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜苹果为“粉红女士”，成熟度一致，大小均匀，购于郑州。

白砂糖(食用级)、麦芽糖浆(食用级)、浓硫酸(分析纯)、甘油(分析纯) 西陇化工股份有限公司；蒽酮(分析纯) 上海化学试剂公司；葡萄糖(分析纯)、柠檬酸(分析纯) 国药集团化学试剂有限公司；CaCl2(分析纯)、MgCl2(分析纯) 北京化学试剂公司；VC(分析纯) 沈阳市试剂五厂。

1.2 仪器与设备

KD21C-C2型微波炉(800W，2450MHz) 美的微波炉制造有限公司；DHG-9143BS-Ⅲ电热恒温鼓风干燥箱上海新苗医疗器械制造有限公司；722S型分光光度计上海精密科学仪器有限公司；HH-501型数显超级恒温水浴锅金坛市杰瑞尔电器有限公司；BCD-277型直冷式冷藏冷冻箱博西华家用电器有限公司。

1.3 果脯微波渗糖加工工艺流程

原料挑选→清洗→去皮切片→护色硬化→渗糖促进液处理→漂洗沥干→微波渗糖→上胶衣→恒温干燥→成品

1.4 方法

1.4.1 预处理方式单因素试验

苹果清洗去皮，切成6mm厚的薄片，经不同预处理方式处理，浸入复合护色液[13](组成为质量分数0.30%柠檬酸+0.08% VC+1.5% CaCl2+1.0% NaCl)中护色硬化3h，入微波渗糖促进液[9](组成为质量分数1.0% CaCl2+0.5%MgCl2+0.5% Na2HPO4+0.4%甘油)中浸泡1h，清洗沥干后浸入300mL含质量分数40%糖液[6](麦芽糖浆取代量为50%，同时添加0.2%的柠檬酸)的500mL烧杯中，在30%微波火力(240W)下渗糖40min(每隔10min暂停1min)，取出沥干后测果坯总糖含量。其预处理方式如下：

1)空白(CK)：不做任何预处理；

2)微波处理：果片加4倍体积的水，在100%微波火力(800W)下处理2min；

3)沸水处理：将果片投入沸水中煮3min；

4)冷冻处理：将果片置于－18℃以下的冰箱中冻结2 h，室温解冻；

5)盐水处理：将果片浸入质量分数2%的食盐溶液中浸泡2h。

1.4.2 切片厚度单因素试验

苹果清洗去皮，分别切成2、4、6、8和10mm厚的薄片，经冷冻预处理、护色硬化和微波渗糖促进液处理后，在30%微波火力下微波渗糖40min(每隔10min暂停1min)，取出沥干后测果坯总糖含量。

1.4.3 微波渗糖时间单因素试验

苹果清洗去皮，切成6mm厚的薄片，经冷冻预处理、护色硬化和微波渗糖促进液处理后，在30%微波火力下分别渗糖20、30、40、50min和60min(每隔10min暂停1min)，取出沥干后测果坯总糖含量。

1.4.4 苹果果脯微波渗糖正交试验

选择不同的预处理方式、切片厚度和微波渗糖时间作为试验因素，按L9(34)进行正交试验(设计一组空列)，以样品含糖量和感官综合指标进行渗糖效果评价，通过极差和方差分析确定最优工艺条件。因素水平见表1。

表1 L9(34)正交试验因素水平表Table 1 Factors and levels in the orthogonal array design

1.5 指标测定与数据处理

1.5.1 苹果果脯含糖量测定

蒽酮比色法[14-15]，所有处理及含糖量测定均重复3次。

1.5.2 苹果果脯感官评定

参照国标GB/T 10085—92《苹果脯》感官评价部分制定评分标准，选择12人组成品评小组，通过感官对产品的色泽、滋味、外形进行综合评分，取平均值。具体评分标准见表2。

表2 低糖苹果果脯感官评定方法Table 2 Sensory evaluation standards for low-sugar preserved apples

1.5.3 数据统计与分析

利用Excel 2003统计所有数据，利用SPSS 11.5软件(SPSS Inc.，Chicago，IL，USA)中的ANOVA进行方差分析确定因素显著性，利用Duncan’s新复极差法比较因素水平间的显著性。

2 结果与分析

2.1 预处理方式对苹果果脯微波渗糖效果的影响

图1 不同预处理方式对苹果果脯微波渗糖效果的影响Fig.1 Effect of pretreatment methods on the sugar content of preserved apples

由图1可知，经沸水处理过的果坯含糖量相对CK有所提高，但差异不显著(P＞0.05)；CK的含糖量为26.82%，而盐水和冷冻预处理后果坯含糖量分别达到33.23%和37.63%，含糖量明显增高，与CK相比差异显著(P＜0.05)。就4种预处理方式来看，冷冻预处理与其他各处理之间差异显著(P＜0.05)，但盐水处理与微波处理间差异不显著(P＞0.05)。从感官品质上来看，理论上说微波处理时间短，对组织的伤害也比较小，但实际发现微波处理后的样品质软且颜色发暗，而盐水和冷冻处理后的苹果片虽然硬度上略有下降，但脯体晶莹透亮，产品的外观效果最佳。

2.2 切片厚度对苹果果脯微波渗糖效果的影响

图2 不同切片厚度对苹果果脯微波渗糖效果的影响Fig.2 Effect of slice thickness on the sugar content of preserved apples

从图2可知，随着果坯厚度的增加，含糖量有一定程度的增加，当果坯厚度为6mm时，含糖量最高为32.10%，与其他处理间差异显著(P＜0.05)，随后含糖量迅速下降。当果坯厚度为10mm时，含糖量只有21.98%，与6mm和8mm处理间差异显著(P＜0.05)。但4mm的果坯厚度与8mm和10mm处理间差异不显著(P＞0.05)。这主要是因为微波对物料有一定的穿透深度，在其穿透深度以内，物料表里同时被加热，如果物料厚度比微波的穿透深度大得多，则物料内外加热不均匀，为了达到所需要的热量，只能靠传热升温，由于升温慢，果脯膨化不充分，形成的微小孔洞较少，因此果块渗糖速度较慢。反之，如果物料过薄，将使微波能从内部反射到果品表面，导致能量损失[5]。所以，要提高果脯的渗透速度，必须选择一个恰当的厚度，过薄和过厚均不利。就感官品质而言，6mm切片脯体透明均匀，外观组织略有改变，品质较好。

2.3 微波时间对苹果果脯微波渗糖效果的影响

图3 不同微波时间对苹果果脯微波渗糖效果的影响Fig.3 Effect of sugar permeation time on the sugar content of preserved apple fruits

图3表明，随着渗糖时间的延长，果坯含糖量急剧增加，除了50min和60min处理之间差异不显著(P＞0.05)外，其他处理间差异均达到了显著性水平(P＜0.05)。其中，渗糖时间40min时，果坯含糖量达到26.13%，是渗糖20min时的149.40%，且产品外观晶莹透明，口感纯正，品质最佳；40min以后虽然果坯含糖量仍然增加，但果坯颜色开始变暗、组织松软，外观品质等工艺效果已经明显下降，可能是由于果坯长时间处于微波加热状态，果肉组织已经受到了严重的破坏。

2.4 苹果果脯微波渗糖正交试验

根据表1安排正交试验，正交试验设计及结果及极差分析结果见表3，SPSS方差分析结果见表4、5。

表3表明，影响含糖量因素作用的主次顺序为A＞C＞B，较优水平为A2B3C2；影响感官品质因素作用的主次顺序为A＞B＞C，较优水平为A3B2C2。由表4可知，预处理方式对苹果果脯微波渗糖含糖量影响显著(P＜0.05)，切片厚度和渗糖时间不显著(P＞0.05)；表5表明，预处理方式对苹果果脯微波渗糖感官品质影响极显著(P＜0.01)，切片厚度显著(P＜0.05)，渗糖时间不显著(P＞0.05)。因素A对感官品质影响极显著，对含糖量影响显著，故取A3；因素B对感官品质影响显著，对含糖量影响不显著，故取B2；因素C对含糖量和感官品质影响一致，故取C2。综合分析，本试验较优条件为A3B2C2，即使用质量分数2%盐水处理切片厚度为6mm的苹果果片，在30%微波火力下渗糖40min，但此条件不在表3所列的处理中，相同条件下追加一次实验(重复3次)，测得其含糖量为37.01%，感官评分94.17分。

表3 L9(34)正交试验设计及结果Table 3 L9(34) orthogonal array arrangement and experimental results

表4 含糖量SPSS方差分析表Table 4 SPSS ANOVA analysis for sugar content with different treatment conditions

表5 感官评分SPSS方差分析表Table 5 SPSS ANOVA analysis for sensory evaluation with different treatment conditions

3 讨论

通过微波渗糖工艺生产低糖果脯，深入讨论各个因素对苹果果脯微波渗糖效果的影响。结果发现，不同的预处理方式对低糖果脯含糖量影响不同，盐水和冷冻预处理后果坯的含糖量明显增高，微波处理次之，空白和沸水处理最差。其原因是：热烫处理使果蔬细胞组织受热破坏程度较大，已经影响了渗糖；盐水处理利用淡盐液的渗透压，使果蔬肉质产生质壁分离的现象；冷冻处理可以增加果蔬组织空间并导致细胞的破裂，从而增加果蔬的渗糖速度[8-9]。其次，发现不同切片厚度对微波渗糖影响显著，在2～6mm时果脯含糖量下降幅度小于6～10mm下降幅度，这主要是因为在2～6mm制约渗糖的主要因素是微波在穿透过程的能量损失，6～10mm时制约渗糖的主要因素是其中心部位的质地，而前者对渗糖的影响小于后者[5]。

实验同时发现，低糖果脯由于自身的特性，在生产过程中比较容易出现的首要问题就是脯体渗糖不足。生产低糖果脯，关键在于渗糖，如果脯体渗糖不足，在干燥过程中果脯失水会导致组织皱缩干瘪，给产品感官品质带来不良影响。经过微波火力预实验和渗糖时间试验设定微波渗糖火力为30%(240W)，微波渗糖时间40min，可以将果脯终产品的含糖量控制在一定范围，有效减缓工艺过程中VC等营养成分的损失[6]。

4 结论

盐水和冷冻预处理方式对渗糖效果有较好的促进作用；采用30%微波火力(240W)渗糖40min，果脯既可以保持较高的含糖量，而且产品晶莹透明，口感纯正；控制苹果切片厚度为6mm时渗糖效果较好。正交试验结果表明，影响含糖量因素作用的主次顺序为预处理方式＞微波时间＞切片厚度，影响感官品质因素作用的主次顺序为预处理方式＞切片厚度＞微波时间。SPSS分析结果表明，预处理方式对苹果果脯微波渗糖含糖量影响显著，切片厚度和渗糖时间差异不显著；预处理方式对感官品质影响极显著，切片厚度显著，渗糖时间不显著。Duncan’s新复极差比较选出最佳工艺组合为使用质量分数2%的盐水浸泡切片厚度为6mm的苹果果片2h，在30%微波火力下渗糖40min，渗糖效果最好。

[1] 祝美云, 魏征, 邵建峰, 等. 甘薯柑橘复合果脯加工工艺研究[J]. 河南农业大学学报, 2009, 43(3):323-326.

[2] 李军生, 何仁, 侯革非, 等. 超声波对果蔬渗糖及组织细胞的影响[J].食品与发酵工业, 2002, 28(8):32-36.

[3] 艾启俊, 郭洋. 苹果脯真空渗糖技术影响因素的研究[J]. 北京农学院学报, 2004, 19(1):42- 44; 57.

[4] HUO Y, Li B Q. Boundary/finite element modeling of three-dimensional electromagnetic heating during microwave food processing[J].Journal of Heat Transfer, 2005, 27(10):1159-1169.

[5] 周礼娟, 芮汉明. 预处理方法及微波渗糖对板栗果脯加工过程品质变化研究[J]. 食品科技, 2007(8):101-103.

[6] 祝美云, 魏征, 高峰. 不同微波渗糖工艺对低糖果脯维生素C保存性的影响[J]. 果树学报, 2010, 27(2):298-301.

[7] 祝美云, 魏征, 郭晓辉. 低糖猕猴桃果脯微波渗糖工艺研究[J]. 食品与机械, 2010, 26(3):134-137.

[8] 何仁, 侯革非, 阎柳娟. 微波提高果蔬组织渗糖效率的研究[J]. 广西工学院学报, 2002, 13(3):38-40.

[9] 蔡华珍, 王安利, 钱向东. 微波低糖胡萝卜果脯的研究[J]. 食品工业科技, 2005, 26(2):148-150.

[10] 马道荣, 潘丽军, 毛丽琴, 等. 预处理及微波渗糖对苹果脯加工的影响研究[J]. 食品科学, 2006, 27 (1):119-121.

[11] 李昌文, 岳青. 低糖苹果脯的加工工艺研究[J]. 食品研究与开发,2006, 27 (7):130-132.

[12] 吴翔, 李孟君, 彭弢. 微波低糖果脯的研制[J]. 贵州农业科学, 2005,33 (6):58-60.

[13] 祝美云, 魏征, 陈广起. 低糖果脯生产工艺中护色与硬化效果的探讨[J]. 食品科学, 2010, 31(4):81-84.

[14] 祝美云, 林顺顺, 李小月, 等. 壳聚糖复合膜对草菇保鲜效果的研究[J]. 河南农业大学学报, 2010, 44(2):206-209.

[15] 曹健康, 姜微波, 赵玉梅, 等. 果蔬采后生理生化实验指导[M]. 北京:中国轻工业出版社, 2007.

Factors Affecting Microwave-assisted Sugar Osmosis of Low-sugar Preserved Apples