蜘蛛果果干加工工艺的优化

郭文凯， 孙庆文， 徐文芬， 李东旭， 张磊超， 陈 芳

(贵州中医药大学， 贵州 贵阳 550025)

蜘蛛果又名肉算盘、红果参等，系桔梗科(Campanulaceae)多年生草本植物长叶轮钟草[Campanumoealancifolia(Roxb.)Merr.]的果实[1-2]，《Flora of China》记载为轮钟花[Cyclocodonlancifolius(Roxburgh) Kurz]，其根具有补虚益气、祛痰止痛等功效，主要用于治疗跌打损伤、气虚乏力、肠绞痛等，其茎叶还可用于治疗肺痨咳嗽、瘰疬、疝气等[2]。民间除将根、茎叶用于治疗疾病之外，其果实也常作水果食用。陈莉华等[3-9]研究发现，蜘蛛果含有糖类、黄酮、原花青素、生物碱、果胶、酚类、蒽醌类、甾体、三菇类和有机酸等多种对人体有益的物质，是一种集营养与保健于一身的紫色浆果，但其果实保质期相对较短，除可鲜果销售外，还可作果干(果脯)、果酱、果汁和浸渍酒等深加工产品。目前，未见蜘蛛果果干的报道，笔者等运用单因素考察和响应面优化法优化蜘蛛果果干的制作工艺，以期为蜘蛛果的深加工开发提供参考，开发出符合要求的功能保健食品与药品，使小浆果变为大产业。

1 材料与方法

1.1 材料

蜘蛛果：采集于贵州中医药大学药用植物种质资源圃，并由贵州中医药大学鉴定为桔梗科Campanulaceae植物长叶轮钟草[Campanumoealancifolia(Roxb.)Merr.]的成熟果实。

试剂：葡萄糖对照品(批号：110833-201707 中国食品药品检定研究院)，白砂糖(四川宏林食品有限公司)，轻质碳酸钙(食用级 河南万邦实业有限公司)，苯甲酸钠(食用级 武汉有机实业有限公司)，碳酸钠(食用级 青海发投碱业有限公司)，氢氧化钠[食用级 新疆天业(集团)有限公司]，无水乙醇、盐酸、亚铁氰化钾、酒石酸钾钠、硫酸铜、乙酸锌和酚酞(分析纯 国药集团化学试剂有限公司)，亚甲基蓝、甲基红和乙酸(分析纯 天津市科密欧化学试剂有限公司)，氢氧化钠(分析纯 重庆川东化工集团有限公司)，娃哈哈纯净水1.5 L，沁园牌净水器净化水。

仪器与设备：电热鼓风干燥箱GZX-9070 MBE(上海博迅实业有限公司医疗设备厂)，分析天平BSA224S(赛多利斯科学仪器北京有限公司)，TD20002B型电子天平(余姚市金诺天平仪器有限公司)，BCD-215KS型冰箱(中国海尔集团)，分光测色仪CS-580A(杭州彩谱科技有限公司)，恒温水浴锅HH-4(常州华普达教学仪器有限公司)。

1.2 方法

1.2.1 工艺流程与操作要点 按图1蜘蛛果果干的工艺流程进行其操作。1) 原料挑选。选择果粒成熟适度、完整、肉满和含糖量高的蜘蛛果为原料。2) 等级筛选。按照果粒大小进行分级。3) 清洗。流动水清洗鲜果，去除杂质。4) 烫漂。使用开水烫漂果实6 s。5) 硬化。选择不同浓度的轻质碳酸钙溶液浸泡蜘蛛果鲜果16 h。6) 护色防腐。选择不同浓度的苯甲酸钠溶液浸泡蜘蛛果鲜果2 h。7) 糖渍。糖与蜘蛛果原料以一定比例混合，室温密封糖渍(一层糖一层水果)24 h。8) 干燥。采用电热恒温鼓风干燥箱进行干燥，干燥至果干含水率为25%时停止干燥。9) 回软。将加工好的所有果干密封包装，放在干燥器中均衡水分。10)检验。25～30℃保存5 d后逐袋检查有无变质等现象，然后装箱入库。11) 包装。用密封的专用食品包装材料包装。

图1 蜘蛛果果干工艺流程

1.2.2 不同影响因素的考察

1) 预处理。对蜘蛛果鲜果设置8种预处理。处理1，0.25% Na2OH+0.25% Na2CO3浸渍2 min后糖渍；处理2，开水烫漂6 s后糖渍；处理3，直接糖渍；处理4，开水烫6 s未糖渍；处理5，0.25%NaOH+0.25% Na2CO3浸渍2 min后糖水渍；处理6，直接糖水渍；处理7，0.5% CaCO3浸渍16 h后糖水渍；处理8，空白对照，上述所用糖料比均为3∶10，糖渍时间为24 h，50 ℃进行干燥，干燥至果干含水率为25%左右即可，对加工好的蜘蛛果果干进行感官评价。

2) 硬化剂轻质碳酸钙浓度。蜘蛛果鲜果开水烫漂6 s，分别在轻质碳酸钙溶液浓度为0.1%、0.3%、0.5%、0.7%和0.9%下浸泡16 h，苯甲酸钠浓度为0.06%、浸泡2 h，糖料比为3∶10、糖渍时间24 h，干燥温度65℃，干燥至果干含水率为25%。考察硬化剂浓度对蜘蛛果果干品质的影响。

3) 防腐剂苯甲酸钠浓度。蜘蛛果鲜果开水烫漂6 s，轻质碳酸钙浓度0.5%、浸泡时间16 h，分别在苯甲酸钠溶液为0.02%、0.04%、0.06%、0.08%和0.1%条件下浸泡2 h，糖料比3∶10、糖渍时间24 h，干燥温度为65℃，干燥至果干含水率为25%即可，考察防腐剂浓度对蜘蛛果果干品质的影响。

4) 糖与原料的配比。蜘蛛果鲜果开水烫漂6 s，轻质碳酸钙浓度0.5%、浸泡时间16 h，苯甲酸钠浓度0.06%、浸泡时间2 h，糖与原料之比分别为1∶10、2∶10、3∶10、4∶10和5∶10的条件下糖渍24 h，干燥温度65℃，干燥至含水率为25%即可。考察糖料比对蜘蛛果果干品质的影响。

5) 干燥温度。蜘蛛果鲜果开水烫漂6 s、轻质碳酸钙浓度0.5%、浸泡时间16 h，苯甲酸钠浓度0.06%、浸泡时间2 h，糖料比3∶10、糖渍时间24 h，分别在干燥温度为55℃、60℃、65℃、70℃和75℃的条件下，将蜘蛛果干燥至含水率为25%即可。考察干燥温度对蜘蛛果果干品质的影响。

1.2.3 蜘蛛果果干工艺的优化 在单因素试验的基础上，选择对蜘蛛果果干影响较大的因素进行响应面试验设计，以糖料比(A)、轻质碳酸钙浓度(B)、干燥温度(C)为变量，感官评分(y)为响应值，利用Design-Expert 10软件设计3因素3水平响应面试验，优化蜘蛛果果干加工工艺。其试验因素水平见表1。

表1 蜘蛛果果干工艺的响应面试验因素与水平

1.2.4 感官评定 选取10个受过感官检验训练的食品专业人士(男∶女=1∶1)组成评定小组，采用百分制，取平均值。其感官评定标准见表2。

1.2.5 果干指标测定 对最佳工艺条件下制备的

表2 蜘蛛果果干的感官评定标准

蜘蛛果果干色泽、产品获得率及复水比进行测定。

1) 色泽。用手持分光测色仪测定鲜果与果干的亮度(L0*、L*)、红绿度(a0*,a*)和黄蓝度(b0*,b*)，通过计算色差ΔE表征鲜果与果干的色泽，ΔE值越大，表示两者之间的颜色差别越大；ΔE值越小，表示两者之间的颜色差别越小。ΔE值按下式计算[10]：

2) 产品获得率。产品获得率指经干燥后得到的果干与鲜果的重量比值，其计算公式如下[11]：

产品获得率=果干重量/鲜果重量×100%

3) 复水比。称取6组蜘蛛果果干样品，每组5 g，于25℃恒温水浴锅中分别浸泡5 min、10 min、15 min、20 min、25 min和30 min，用滤纸吸干样品至表面基本无水，取出称质量，每样重复3次，按下列公式计算复水比[12]：

复水比=M2/M1

式中，M1为果干重量，M2为果干复水后重量。

4) 总糖、水分和总酸。果干总糖度参照GB 5009.8—2016第二法酸水解-莱茵-埃农氏法测定，水分参照GB 5009.3—2016干燥法测定，总酸参照GB/T 12456—2008指示剂法测定。

1.3 数据统计分析

所有试验均为3个重复，结果数据是3次重复的平均值。采用SPSS 22.0、Mathtype 6与Design-Expert 10对数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同因素对蜘蛛果果干品质的影响

2.1.1 预处理方式 从图2可知，糖渍的处理1、处理2和处理3的感官评分比糖水渍的处理5、处理6和处理7高，烫漂后经过糖渍(处理2)的感官评分最高，为86.8分，未经过任何处理(处理8，CK)的感官评分最低，为63.3分，在糖渍与糖水渍中使用碱浸(处理1和处理5)的感官评分均较高。因蜘蛛果本身含有一定糖分且蜘蛛果表面有蜡质层，当使用糖水渍时蜘蛛果内外糖浓度差较糖渍小，而使用烫漂或碱浸的方式可以去除蜘蛛果表面的蜡质层，使糖分更容易进入蜘蛛果内部，增加甜度且使蜘蛛果干燥后更加饱满，故而评分较高，空白对照则由于未经过任何处理，果干外观和口感均较差，故而评分最低，故最终选择烫漂后糖渍为最佳预处理方法。

图2 不同预处理下蜘蛛果果干的感官评分

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

2.1.2 轻质碳酸钙浓度 从图3看出，中低浓度轻质碳酸钙的感官评分明显高于高浓度，当轻质碳酸钙浓度为0.5%时，蜘蛛果果干的感官评分最高，为76分。因中低浓度的轻质碳酸钙使更多的糖分进入果干而使其口感和气味的评分较高浓度的高，而中浓度的则使产品在综合感官上表现较好，故而评分最高。

2.1.3 苯甲酸钠浓度 随着苯甲酸钠浓度的增加，蜘蛛果果干的感官评分呈先急剧上升后下降趋于平缓的变化趋势，当苯甲酸钠的浓度为0.04%时，感官评分最高，为73.5分(图3)。苯甲酸钠有漂白作用，当苯甲酸钠浓度为0.04%时，使得果干颜色鲜艳，中高浓度的苯甲酸钠使果干丧失本色从而导致评分较低。

图3 不同因素处理蜘蛛果果干品质的感官评分

2.1.4 糖料比 糖料比为1∶10～3∶10，蜘蛛果

果干的感官评分差异不大，随着糖料比的上升，蜘蛛果果干的感官评分呈上升趋势，在糖料比为5∶10感官评分最高，为63.9分(图3)。由于蜘蛛果鲜果本身具有一定的酸味和果实萼片腥味，故而在中低糖料比时其口感与气味评分较低，随着糖料比的增加，果干的口感越来越好，糖味掩盖腥味，感官评分逐渐升高。

2.1.5 干燥温度 随着温度的升高，蜘蛛果果干的感官评分呈先升后降趋势，当温度为65℃时，蜘蛛果果干的感官评分最高，为72.3分(图3)；55～65℃，随着温度的上升，其果实脱水时间越短，外观形状定型快，且越具有果干口感；当温度高于65℃，蜘蛛果干燥过于快速和出现表面干燥过硬情况，且不易控制其水分，影响果干品质，故而其感官评分略有下降。

2.2 蜘蛛果果干加工工艺的优化

2.2.1 响应面试验结果及模型的建立 对表3中的各因素进行回归拟合分析，得多元二次线性回归方程为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平方和项可知，一次项A>C>B，A因素与y值的线性关系显著，二次项A2>C2，且对y值的曲面影响极显著，交互项AC>AB>BC，对y值的影响呈一定减小趋势，试验模型，P<0.000 1表明该模型极显著，失拟项P=0.487 7>0.05，表明失拟项不显著，对模型有利，可用该回归方程代替试验真实点对试验结果进行分析，调整复相关系数为0.986 2，说明该模型能解释98.62%响应值的变化，试验误差小；变异系数为1.72，说明试验的精确度高、结果可靠。综上所述，该模型可较好地描述各因素与响应值y之间的关系，可使用该回归模型代替真实试验值进行分析和预测蜘蛛果果干的最佳提取条件。

表3蜘蛛果果干的响应面试验设计及结果

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

处理Treatment变量Variate糖料比硬化剂浓度/%温度/℃感官评分/分Sensory score试验值预测值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 回归方程系数显著性检验

2.2.2 响应面的优化及分析 响应曲面图可反映各单因素的交互作用对响应值的影响，等高线可反映交互作用的强弱。从图4可知，当糖料比一定时，感官评分随轻质碳酸钙浓度增加无明显变化，而当轻质碳酸钙浓度一定时，感官评分随糖料比增加而增加；当糖料比一定时，感官评分随温度增加而增加，当达到最大值后又随温度增加而减少；当温度一定时，感官评分随糖料比增加而增加，当达到极大值后又随糖料比增加而减少；当轻质碳酸钙浓度一定时，感官评分随温度增加而增加，当达到极大值后又随温度增加而减少；而当温度一定时，感官评分随轻质碳酸钙浓度增加而增加，当达到极大值后又随轻质碳酸钙增加而减少。综上可知，糖料比与温度交互作用对感官评分的影响较大，该结论与方差分析结果吻合。

2.2.3 最佳工艺的确定及验证 通过回归模型分析得到蜘蛛果果干的最佳加工条件为糖料比4.762∶10，硬化剂浓度0.263%，温度58.771℃，理论感官评分为80.556分。对所得工艺条件进行验证，设置试验条件为热水烫漂6 s，0.26%轻质碳酸钙浸泡16 h，0.04%苯甲酸钠浸泡2 h，以糖料比4.76∶10，糖渍24 h，在温度为58.7 ℃干燥至含水量为25%，该条件下，进行3次平行试验得到的感官评分为81分，相对误差为0.39%，表明建立的模型可以有效应用于数据预测。

图4 糖料比、轻质碳酸钙及干燥温度两两交互式的响应曲面图和等高线图

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 蜘蛛果果干指标测定结果

2.3.1 色泽 从表5可看出，蜘蛛果果干与鲜果相比，其亮度L*略有下降，其原因为果实被烘干以后失去表面光泽，而a*与b*无显著差异，ΔE值为4.87，则说明果干与鲜果色泽差异较小，果干颜色与鲜果接近，符合感官要求。

2.3.2 复水比 从图5可看出，在0～10 min，随着浸泡时间的增加，其复水比呈下降趋势，因浸泡时果干表面糖分被水溶解，而水还没有浸入到果干内部，继而出现复水比随时间增加而减小；在10～30 min，复水比随浸泡时间增加而增大，最后趋于稳定，因干燥过程中细胞遭受不可逆的破坏，造成细胞的严重收缩和相关组织结构的塌陷，降低其亲水性能，故而只具备有限的复水能力[13]。

2.3.3 获得率及成分含量 经测定，基于响应面优化得到的最佳工艺条件，蜘蛛果果干的产品平均获得率为23.18%，总糖含量为25.66 g/100g，总酸含量为0.49 g/100g(以柠檬酸计)，水分含量为27.20%，符合GB/T 10782—2006相关规定。

表5 蜘蛛果果干与鲜果色度

图5蜘蛛果果干复水比

Fig.5 Dry rehydration ratio ofC.lancifoliusfruit

3 结论与讨论

试验对蜘蛛果鲜果经不同预处理方法进行考察表明，糖渍处理比糖水渍处理蜘蛛果果干的感官评分高，烫漂处理的感官评分比未烫漂处理高，故而选择预处理条件为开水烫漂糖渍法，后期结果表明该预处理条件选择正确。

试验在预试验时设置中间温度为50℃，该温度下干燥至蜘蛛果果干含水率为25%时的耗时最长，达71 h，本着节约时间与耗能减少的原则，设置试验中间温度为65℃，该温度下干燥至蜘蛛果果干含水率为25%时，干燥时间缩短至21 h，且感官评分略有上升，故试验设置温度范围为55～75℃。

试验在单因素考查的基础上进行响应面试验，对响应面试验结果进行回归分析得到回归方程为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，经响应面试验建立的模型进行预测，蜘蛛果果干的最佳工艺条件为热水烫漂6 s，0.26%轻质碳酸钙浸泡16 h，0.04%苯甲酸钠浸泡2 h，以糖料比4.76∶10，糖渍24 h，在温度为58.7 ℃干燥至含水量为25%，该工艺条件生产的果干ΔE值较小，果干颜色与鲜果差异不大，果味浓郁，口感较好，且总糖含量、水分含量符合GB/T 10782—2006之相关规定，且该工艺条件在企业大规模生产时便于实行，具有实际指导意义，可以为蜘蛛果果干的综合开发和利用提供参考依据。