果胶型柠檬果粕关键技术的研究

蒋丽　陈燕　车振明等

摘要[目的] 探讨微波干燥柠檬皮渣的最佳工艺条件，并研究果胶型柠檬皮渣干燥前的预处理关键技术。[方法]以柠檬皮渣为原料制备柠檬干渣，采用正交试验法对柠檬皮渣进行干燥预处理，探讨不同的灭酶时间、粒度大小的选择、复合磷酸盐处理时间、微波功率的选择对果胶的提取、干渣得率、产品色泽、能量消耗以及干燥时间的影响。[结果]试验表明，对柠檬皮渣进行沸水灭酶3 min，粒度选择3～5 mm，复合磷酸盐处理5 min，微波干燥用480 W，此最佳工艺条件下干燥30 g新鲜柠檬渣得到产品6.556 1 g，鲜渣所消耗的能量0.19 kW·h，所用的总时间15 min，干渣中果胶质为16.556 1%，感官得分是88分。[结论] 试验优化的工艺可提高柠檬皮渣干燥的得率，降低能耗，提高果胶的提取率，保持干渣颜色基本不变，运用于工业生产可降低生产成本，提高工业生产利润。

关键词柠檬；皮渣；果胶；节能

中图分类号S509.9文献标识码A文章编号0517-6611（2015）07-290-03

Research on the Key Technology of Pectin Type Lemon Fruit Cake

JIANG Li， CHEN Yan， CHE Zhen-ming* et al

（Key Laboratory of Food Bio-technology， College of Bioengineering， Xihua University， Chengdu， Sichuan 610039）

Abstract[Objective] To discuss optimal conditions of drying lemon skin slag with microwave， and research pre-treatment key technology of pectin type lemon peel before drying. [Method] With lemon peel as raw material to prepare slag， orthogonal test was used to conduct drying pre-treatment， effects of enzyme inactivation time， particle size， compound phosphate processing time， selection of microwave power on pectin extraction， slag yield， product color， energy consumption and drying time were discussed. [Result] The results show that： The lemon peel residue was boiling water enzyme inactivation of 3 minutes， particle size selection of 3-5 mm， compound phosphate treatment 5 min， 480 W of microwave drying， the optimum process conditions of 30 g of fresh lemon dry slag which obtained 6.556 1 g of product， consumed fresh residue energy of 0.19 kW·h， the total time used by the 15 min， dry slag pectin is 16.556 1%， and the sensory score of 88. [Conclusion] The optimized technique can improve yield of lemon slag drying， reduce energy consumption， improve pectin yield， reduce production cost， improve industrial profits.

Key words Lemon； Skin slag； Pectin； Energy saving

研究表明，柠檬加工后产生的皮渣约占总量的50%以上[1]，但柠檬皮渣的利用不被国内人重视，所以大量柠檬皮渣利用率低，甚至被废弃。同时，柠檬本身就有特别重的柠檬酸味，即使在柠檬被破坏后酸味依然存在，如果这些柠檬未被处理利用，经过微生物的发酵会使柠檬皮渣发霉变臭[2-3]，对环境、人畜及农作物都是有害的。柠檬皮渣中含有丰富的果胶以及膳食纤维[4]，因此大力开发我国丰富的柠檬皮渣资源，提高皮渣利用率，以满足国内外市场需求。这就要求人们加大力度对柠檬皮渣干燥的预处理进行研究，设计和研究出既能益于果胶浸提又有利于对原料全年供应生产，保证果胶生产的顺利进行[5]。比较其他的干燥方式，微波干燥柠檬皮渣更加具有优势，有消耗的能量低、所用的时间少、对柠檬果胶的提取率高等优点，因此，该试验采用微波干燥的方式对柠檬皮渣进行干燥处理。试验着重对柠檬皮渣进行微波干燥，探讨微波干燥的最佳工艺条件，以及研究柠檬皮渣干燥前的预处理对柠檬果胶提取率、干渣得率、产品色泽、能量消耗的最佳工艺条件。

笔者通过微波干燥来干燥柠檬皮渣，旨在提高柠檬干燥的得率，降低能耗，提高果胶的提取率，保持干渣颜色基本不变，干燥条件的优化，据此再运用于工业生产，降低生产成本，提高工业生产利润，满足市场的要求。

1材料与方法

1.1 材料

原料：

新鲜柠檬，市售。主要试剂：愈创木酚、无水氯化钙、无水碳酸钠、碳酸钠 、六偏磷酸钠、过氧化氢、氢氧化钠、无水焦磷酸钠、95%乙醇，均属于分析纯，成都市科龙化工试剂厂。

主要仪器：

电子天平（TB-214），北京塞多利斯天平有限公司；万用电炉（DL-1型），北京中兴伟业仪器有限公司；WY080T手持折光仪，成都万辰光学仪器厂；微型电力监测仪，深圳市北电市番禹电器有限公司。

1.2试验方法

1.2.1

工艺流程。新鲜柠檬清洗→磨油→削皮→灭酶→称质量→切片→复合磷酸盐处理→均匀平铺在物料盘→干燥。

1.2.2

操作要点。

柠檬皮原料洗涤：首先将购买的新鲜柠檬先置于0.05%的碳酸钠溶液浸泡10 min，除去柠檬皮表面的蜡质，用清水漂净[6]，用手工磨油，注意不要破坏柠檬果肉部分，最后用清水洗涤2～3次，备用。

灭酶：目的主要是破坏果胶酶，降低果胶的损失，因为果胶是可溶性膳食纤维，所以需要尽量保存[7-9]，也是该试验的目的之一。

原料粉碎：针对原材料的粉碎，粉碎粒度以原料能够获得合适的比表面积为依据，原料粒度能很明显地影响果胶的溶出，然而粒度过大或者过小都不利于果胶的提取[10-12]，适当的粒度可以使原料获得最适的比表面积增大，更利于果胶的水解。

组织破壁：破壁采用复合磷酸盐处理方法，复合磷酸盐可改善食品的色、香、味、形，能让食品的新鲜度和质量得到保持[13]，并能让加工工艺过程的需求得到满足，且复合磷酸盐在食品中是非常重要的品质改良剂。在试验中分别采用Na3PO4 2.0%、NaH2PO4 0.5%、焦磷酸钠0.3%、六偏磷酸钠0.6%。使用时将此溶液溶于3倍原液的水中，在水浴中浸泡柠檬皮，取出后立即用大量清水冲洗，

1.2.3

正交试验设计 。

以灭酶条件、破碎粒度、复合磷酸盐处理时间（干燥原料）、微波功率作为正交试验的4个因素，进行4因素3水平的正交试验，以干燥得率、单位消耗、干渣颜色、果胶含量为考察指标，并以综合评分为最终考察指标确定最优的工艺条件。综合各指标的重要性通过加权平均得到。

表1 正交试验因素及水平

水平因素

灭酶条件（A）粒度（B）复合磷酸盐（C）干燥功率（D）∥W

1不灭酶1～3不处理320

2沸水灭酶3 min3～5水浴温度60 ℃处理2 min480

3 沸水灭酶5 min5～7水浴温度60 ℃处理5 min640

1.3测定方法

1.3.1

柠檬干渣的得率的计算。

按以下公式计算：

柠檬干渣得率=干渣质量新鲜柠檬质量×100%

1.3.2

柠檬皮渣干燥时能耗与时间的测定。

将功率计与电源连接，再把微波炉与功率计连接，记录一级干燥与二级干燥消耗的电量，并记录下所用的时间。

1.3.3

柠檬干渣感官测定。

微波干燥后的柠檬皮渣的感官测定采用观察法，包括色泽、气态、形态、口感，按表2的标准评定。

表2柠檬干渣感官评价标准

分数分色泽（25分）气味（25分）形态（25分）口感（25分）

24～25鲜黄有独特的柠檬香味干燥程度合适，水分要求达标，形态饱满极酸，脆度合适

20～23鲜黄有独特的柠檬香味干燥程度合适，水分要求达标，形态饱满较脆，极酸

16～19微黄柠檬香味较淡，有点焦味较干，形态较完整较脆，酸味较强

0～15暗黄柠檬香味较淡，焦味较严重极干，形态不完整 极脆，酸味较弱

1.3.4

果胶含量的测定方法[14]。

将新鲜柠檬皮渣经预处理后得到的干渣制成粉末（m1）置于250 ml烧杯中，加入150 ml水，加热1.5 h（不断搅拌并加水补充蒸发掉的水分）。冷却后完全移入250 ml常量瓶中，加水定容摇匀。用3 500 r/min离心9 min。吸取25 ml于500 ml烧杯中，加100 ml 0.1 mol/L氢氧化钠溶液，放置0.5 h，再加50 ml 1 mol/L醋酸溶液，5 min后加入50 ml 2 mol/L氯化钙溶液，放置1.0 h。将放置的溶液放入100 ℃的沸水中加热5 min左右即可，然后将其滤纸过滤（用干燥箱干燥至恒重的滤纸）。过滤后将带有果胶的滤纸再次放入干燥箱（105 ℃）烘干至恒重，质量设为m2。新鲜鲜柠檬干渣中果胶=0.923 3%。

2结果与分析

2.1 柠檬干渣质量正交试验结果

每组试验取新鲜柠檬皮渣30 g进行干燥，得出结果见表3。由表3可知，影响柠檬干渣质量的因素主次以干渣得率衡量为准，则为灭酶条件>粒度选择>复合磷酸盐处理时间>干燥功率。由此可以得出灭酶条件为影响柠檬干渣质量的最重要因素，其次是粒度选择，而干燥功率的影响为最小。通过极差分析得到各因素的最优组合是A2B3C2D3。方差分析显示，FA=36.250，FB=9.205，FC=6.091，FD=1.000，F临界值=19.000。由此可以得出，A因素对柠檬皮渣质量影响显著，而其他因素则没有显著影响。

表3 干渣得率正交试验结果

（ n=3）

2.2能耗正交试验结果

由表4可知，以能耗为衡量指标时，各因素的最优组合为：A3B3C3D1。由极差可知，D因素对干燥柠檬皮渣消耗的功率影响最大，其次为C因素（复合磷酸盐处理）。方差分析显示，FA=1.000，FB=1.000，FC=2.000，FD=9.000，F临界值=6.940。由此可以得出，D因素对柠檬皮渣干燥能耗影响显著，这与表4的结果相符。

表4 二级干燥能耗正交试验结果