响应面法优化多依果的腌制工艺

黄艳丽，虞志君，陈怡晗，杨乾朝，杨顺飞，和凌峰，李学俊*

(1.云南农业大学 热带作物学院，云南 普洱 665000；2.面向南亚东南亚咖啡工程 技术研发辐射中心，云南 普洱 665000)

多依果又称栘衣果、酸苹果，是蔷薇科栘[木衣]属热带经济果树云南栘(Docyniadelavayi(Franch.) Schneid.)的果实，在我国主产于云南等热带、亚热带地区[1-2]。其富含多种营养成分和黄酮类、多酚类等活性物质，具有健胃消食的保健作用和降血脂、降血糖等多种药效[3-8]。多依果是云南极具地方特色的小果种之一，除野生植物资源外还有较大面积的人工嫁接栽培树种，有巨大的潜在开发利用价值。

目前对多依果的利用主要是直接食用或简单加工，粗加工产品包括果醋饮料、果酒、果脯、果酱等[9-10]。相关研究表明，蔬果在腌制加工后，能被赋予许多新鲜滋味[11-16]。多依果腌制加工后，可以有效降低生食时的酸涩感，更加甜爽可口。但可能受限于地域环境，关于多依果的腌制工艺鲜见报道。本研究以云南特色水果多依果为原料，以感官评分为评价指标，采用单因素结合响应面法优化多依果腌制工艺条件，旨在酿造一款爽口又咸甜适中的多依腌制果，为其进一步开发利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

多依果、甘草：购于云南省普洱市农贸市场；白砂糖(食品级)：深圳市安泰生物科技有限公司；食盐：云南省盐业有限公司。

芦丁(≥98%)：安徽酷尔生物工程有限公司。

1.2 仪器与设备

UV-1800PC型紫外可见分光光度计 上海美谱达仪器有限公司；HC-3618R型高速冷冻离心机 安徽中科中佳公司；GMK-702R型糖度测定仪 北京西诺远大科技有限公司；PH-100型手持式pH计 上海力辰邦西仪器科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 多依果腌制工艺流程

1.3.2 多依果腌制工艺优化

单因素实验：实验前进行预实验，得腌制适宜条件为食盐添加量8%、白砂糖添加量12%、甘草添加量3%和初始pH值4.0，室温(17～24 ℃)腌制45 d。在预实验基础上，以感官评分为评价指标，考察食盐添加量(4%、6%、8%、10%、12%)、白砂糖添加量(8%、10%、12%、14%、16%)、甘草添加量(1%、2%、3%、4%、5%)、初始pH值(3.0，3.5，4.0，4.5，5.0)和腌制时间(15，30，45，60，75 d)对多依果腌制的影响。

响应面优化实验：基于单因素实验，选择对感官评分影响较大的食盐添加量(A)、白砂糖添加量(B)和甘草添加量(C)为考察因素，以感官评分为响应值(Y)，采用Box-Behnken实验方法进行三因素三水平的响应面优化实验。响应面实验设计见表1。

表1 腌制工艺响应面优化实验因素与水平Table 1 Factors and levels of response surface optimization test for pickling process

1.3.3 指标测定方法

1.3.3.1 感官评价

根据多依腌制果的色泽、形态、滋味和气味、杂质等综合评价，评分标准参照NY/T 1397—2007《腌渍芒果》中的感官要求制定。

1.3.3.2 理化指标

总酸含量的测定参照GB 12456—2021《食品安全国家标准 食品中总酸的测定》中的酸碱指示剂滴定法；还原糖含量的测定参考GB 5009.7—2016《食品安全国家标准 食品中还原糖的测定》中的方法；亚硝酸盐含量的测定参照GB 5009.33-2016《食品安全国家标准 食品中亚硝酸盐与硝酸盐的测定》中的紫外分光光度法。

1.3.3.3 微生物指标

菌落总数的测定参考GB 4789.2—2016《食品安全国家标准 食品微生物学检验 菌落总数测定》；大肠菌群计数测定参照GB 4789.3—2016《食品安全国家标准 食品微生物学检验 大肠菌群计数》。

1.3.3.4 总黄酮的测定

总黄酮含量的测定参考SN/T 4592—2016《出口食品中总黄酮的测定》中的分光光度法。

1.3.4 数据处理

采用Origin 2018进行数据处理与绘图，利用Design-Expert 8.0进行响应面实验设计与分析。

2 结果与分析

2.1 腌制温度的选择

多依果的成熟期在10—12月份，云南普洱地区11月份的昼夜温度约为17～24 ℃，室温即可满足腌制条件。因此，多依果腌制温度为室温(17～24 ℃)。

2.2 单因素优化

2.2.1 不同食盐添加量、腌制时间对腌制的影响

不同食盐添加量、腌制时间对多依果腌制的影响见图1。

图1 不同食盐添加量、腌制时间对腌制的影响Fig.1 Effect of additive amount of salt and pickling time on pickling process

由图1可知，在食盐添加量为4%～12%范围内，随着食盐的增加，不同腌制时间(15～75 d)的腌制果感官评分均呈现先上升至最大值又下降的趋势。在食盐添加量小于10%时，腌制果的口感随着食盐的增加而升高，因食盐在腌制过程中可使果蔬组织软化，抑制有害微生物的生长；而在食盐添加量大于10%时，咸度过高反而使腌制果的口感降低。

在15～75 d时间范围内，随着腌制时间的增加，不同食盐添加量(4%～12%)的腌制果感官评分也均呈现先上升至最大值又下降的趋势。腌制时间为60 d时感官评分最高，因时间过短达不到腌制的目的，而时间过长又会导致腌制果的组织破碎甚至变质。

多依腌制果在食盐添加量为10%、腌制时间为60 d时感官评分达到最高值92.4分，故选择食盐添加量8%、10%、12%为响应面实验设计水平。

2.2.2 不同白砂糖添加量、腌制时间对腌制的影响

不同白砂糖添加量、腌制时间对多依果腌制的影响见图2。

图2 不同白砂糖添加量、腌制时间对腌制的影响Fig.2 Effect of additive amount of sugar and pickling time on pickling process

由图2可知，在白砂糖添加量8%～16%范围内，随着白砂糖的增加，不同腌制时间(15～75 d)的腌制果感官评分均呈现先上升至最大值又下降的趋势。在白砂糖添加量小于12%时，腌制果的口感随着白砂糖的增加而升高，因糖在腌制过程中可发挥调节果蔬口感、风味和保鲜的作用；而在白砂糖添加量大于12%时，甜度过高反而使腌制果的口感降低。

在15～75 d时间范围内，同2.2.1的结论一致，随着腌制时间的增加，不同白砂糖添加量(8%～16%)的腌制果感官评分也均呈现先上升至最大值又下降的趋势，腌制时间为60 d时感官评分最高。多依腌制果在白砂糖添加量为12%、腌制时间为60 d时感官评分达到最高值92.4分，故选择白砂糖添加量10%、12%、14%为响应面实验设计水平。

2.2.3 不同甘草添加量、腌制时间对腌制的影响

不同甘草添加量、腌制时间对多依果腌制的影响见图3。

图3 不同甘草添加量、腌制时间对腌制的影响Fig.3 Effect of additive amount of licorice and pickling time on pickling process

由图3可知，在甘草添加量1%～5%范围内，随着甘草的增加，不同腌制时间(15～75 d)的腌制果感官评分均呈现先上升至最大值又下降的趋势。在甘草添加量小于3%时，腌制果的口感随着甘草的增加而升高，因甘草有调香、去异味和健脾益气的作用；而在甘草添加量大于3%时，调香料过多反而会引起食欲下降，使腌制果的口感降低。

在15～75 d时间范围内，同2.2.1、2.2.2的结论一致，随着腌制时间的增加，不同甘草添加量(1%～5%)的腌制果感官评分也均呈现先上升至最大值又下降的趋势，腌制时间为60 d时感官评分最高。多依腌制果在甘草添加量为3%、腌制时间为60 d时感官评分达到最高值91.2分，故选择甘草添加量2%、3%、4%为响应面实验设计水平。

2.2.4 不同初始pH值、腌制时间对腌制的影响

不同初始pH值、腌制时间对多依果腌制的影响见图4。

图4 不同初始pH值、腌制时间对腌制的影响Fig.4 Effect of initial pH value and pickling time on pickling process

由图4可知，在初始pH值3.0～5.0范围内，随着pH值的增加，不同腌制时间(15～75 d)的腌制果感官评分均呈现先上升至最大值又下降的趋势，在pH值为4.5时感官评分最高。pH值提供的酸性环境可与盐度互补，共同起到调节果蔬风味和防腐的作用，酸度过高或过低均达不到此效果。

在15～75 d时间范围内，同2.2.1、2.2.2、2.2.3的结论一致，随着腌制时间的增加，不同初始pH值(3.0～5.0)的腌制果感官评分也均呈现先上升至最大值又下降的趋势，腌制时间为60 d时感官评分最高。多依腌制果在初始pH值为4.5、腌制时间为60 d时感官评分达到最高值93.5分，故选择初始pH值4.5为多依果腌制的酸性条件。

2.3 响应面优化与分析

2.3.1 响应面优化结果

在单因素实验基础上，确定多依果的腌制条件为初始pH值4.5，室温(17～24 ℃)腌制60 d。根据Box-Behnken实验设计原理，以感官评分为响应值，选择对多依果的腌制影响较大的食盐添加量(A)、白砂糖添加量(B)和甘草添加量(C)为考察因素，设计三因素三水平的响应面实验，优化多依果腌制工艺条件，结果见表2。

表2 腌制工艺响应面实验优化结果Table 2 Optimization results of response surface experiment of pickling process

2.3.2 回归模型的建立与方差分析

方差分析结果见表3。感官评分(Y，分)回归拟合方程为：Y = 93.20-1.13A-1.87B+2.00C+1.00AB-0.25AC-1.25BC-4.10A2-3.10B2-3.85C2。

表3 回归模型方差分析Table 3 Analysis of variance of regression model

续 表

由表3可知，模型的P值<0.0001，极显著，表明所得方程有意义；失拟项的P值为0.7880，不显著，表明所构建的模型合理，与实验的差异较小；相关系数RPred2为0.9411，调整系数RAdj2为0.9708，变异系数为0.81%，表明预测值与实验值有较好的相关性，误差较小；模型的信噪比为19.819，远大于4，表明该模型适用于多依腌制果感官评分的预测。在该模型中，一次项A、B、C和交叉项AB、BC以及二次项A2、B2、C2对结果影响显著(P<0.05)，其他因素组合对结果无显著影响(P>0.05)。根据F值大小可知，3个因素对多依果腌制的影响顺序为：甘草添加量(C)>白砂糖添加量(B)>食盐添加量(A)。

2.3.3 各因素交互作用分析

各因素交互作用对腌制果感官评分的影响见图5。

图5 响应面优化腌制工艺因素交互作用图Fig.5 Diagrams of interaction of factors of response surface optimization of pickling process

由图5中a可知，响应面曲线较陡，投影等高线偏椭圆形，可知食盐添加量和白砂糖添加量的交互作用对感官评分的影响显著；由图5中b可知，响应面曲线较平缓，投影等高线近圆形，可知食盐添加量和甘草添加量的交互作用对感官评分的影响不显著；由图5中c可知，响应面曲线较陡，投影等高线为椭圆形，可知白砂糖添加量和甘草添加量的交互作用对感官评分的影响极显著。各因素交互影响分析结论与回归模型方差分析数据一致。

2.3.4 验证实验

根据回归方程对实验结果进行优化，得到多依果的腌制最优条件为食盐添加量9.61%、白砂糖添加量11.20%和甘草添加量3.33%。在此工艺条件下，多依腌制果感官评分理论值为94.02分。根据实际操作情况将工艺参数修正为：食盐添加量9.6%、白砂糖添加量11.2%和甘草添加量3.3%。按修正后的工艺参数值进行验证实验，得到多依腌制果的实际感官评分为94分，与理论值相对误差为0.02%。由此可知，采用响应面法优化多依果的腌制工艺条件准确可行，模型可用。

2.4 多依腌制果质量指标测定

按照最优腌制工艺参数制备多依腌制果。腌制果为棕黄色，咸度、甜度和酸度协调，感官评分为94分，总酸含量为12.04 g/L，还原糖含量为0.514 g/100 g，菌落总数为16.0 CFU/mL，大肠菌群未检出。另外，测得腌制果中总黄酮含量为5.34 mg/kg，亚硝酸盐含量为17.49 mg/kg。多依腌制果的各项理化指标检测结果均符合NY/T 1397—2007《腌渍芒果》和GB 5009.33—2016《食品安全国家标准 食品中亚硝酸盐与硝酸盐的测定》的标准要求。

3 结论

通过单因素结合Box-Behnken响应面法优化多依果的腌制工艺，以感官评分为响应值确定最佳腌制工艺参数为食盐添加量9.6%、白砂糖添加量11.2%和甘草添加量3.3%，初始pH值4.5酸性条件下室温(17～24 ℃)腌制60 d。在此优化腌制工艺条件下，多依腌制果为棕黄色，酸度、甜度、咸度适中，总酸含量为12.04 g/L，还原糖含量为0.514 g/100 g，总黄酮含量为5.34 mg/kg，亚硝酸盐含量为17.49 mg/kg。各项指标检测结果均达到相关国家标准和行业标准的要求。本实验研究数据可为云南特色水果——多依果的加工环节提供理论参考。