响应面法优化低糖椰肉果脯真空渗糖工艺

谢婧，李咏梅，陈晓欣，唐泳钰，李佳纯

广东科贸职业学院（广州 510430）

海南椰子（Cocos nuciferaL.）是一种棕榈科常绿乔木，椰子多汁果肉香醇，营养价值高。在食品行业已迈入功能性时代，植物基赛道的飞快增长，椰汁早已成为植物蛋白饮料的种子选手，市场已有椰浆发酵成植物基酸奶的新产品，解决无糖不耐症及低糖饮料等问题。椰子去汁液后剩余大量椰肉，椰肉即椰子的胚乳，中药材中又名椰子瓤，其富含柚子油、蛋白质、碳水化合物、膳食纤维、维生素等营养价值[1]，民间常用于椰肉煲鸡等药膳：《开宝本草》中记载椰肉具有益气，去风功效；《本草求原》中记载椰肉可用于消疳积，白虫，小儿青瘦，合蜜食，具有健胃和治疗小儿生疮滴虫的作用[2]。因此，选择椰子这一植物基赛道热门选手，将椰肉开发成低糖果脯作为儿童休闲食品[3-5]，不仅能够实现产品差异化，开创新品类，还可以借助椰子自身的势能实现食品产业快速增长。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

椰子（购自广州白云区江南水果批发市场，产地海南）；一级白砂糖、柠檬酸、亚硫酸氢钠（NaHSO3）、氯化钙（GaCl2）、抗坏血酸（VC）、食盐（NaCl）、羧甲基纤维素钠（CMC-Na）（均为食品级，广州诚仪诺仪器有限公司）。

1.2 仪器与设备

WYT手持折光仪（范围0～80%，北京佳航博创科技有限公司）；FA1204电子分析天平（金博仕苏州生物技术有限公司）；DGX-9243B-2电热恒温鼓风干燥箱（山东博科科学仪器有限公司）；DZF-6050真空干燥箱（爱来宝济南生物技术有限公司）；LCE109S电磁炉（美的集团）。

1.3 方法

1.3.1 工艺流程

原料挑选→剥壳、去皮→切分→清洗→护色→热烫→真空渗糖→浸糖→沥糖→烘干→干燥→整形→包装

1.3.2 操作要点

1) 原料选择：选取个体大、无机械伤和病斑、成熟的椰子。

2) 剥壳：把外层的椰棕剥开，在上面有品字形的地方，用打孔器在其中2个尖的位置打穿，用锤子敲开，直至裂开为止，用刨肉器将椰子肉剥下来。

3) 清洗切分：用消过毒的不锈钢小刀切分椰子肉，切成长2～3 cm，宽0.4～0.6 cm的椰子长条，进行刺孔，清洗。

4) 护色：将切完的椰肉浸泡在一定浓度的护色溶液中，护色处理。

5) 热烫：用清水漂洗椰肉数次，用95 ℃的热水煮沸3 min[6]，捞起浸入冰水中急速冷却。

6) 真空渗糖：将椰肉放置到45%白砂糖液中[7]制备低糖椰肉果脯（低于50%含糖量为低糖果脯），往糖液中加入增稠剂[8]、酸味剂充分溶解，在不同参数条件下真空渗糖[9-10]，真空度为0.085 MPa。

7) 浸糖：真空渗糖后，将果脯放置在45%白砂糖溶液中常温下浸泡24 h[11]，等椰肉出现透明感时，即可把椰肉从糖液中捞起沥干糖液。

8) 干燥：将糖渍沥干后的椰肉摆在网盘上，放入干燥箱，68 ℃下干燥48 h[12-13]，表面不粘手时，即可将其取出进行包装。

1.3.3 单因素试验设计

1.3.3.1 护色剂对椰肉果脯品质的影响

取5份（每份100 g）椰肉，固定工艺参数0.4% GaCl2、0.3% CMC-Na、真空度0.085 MPa、真空时间30 min、真空温度60 ℃，按工艺流程分别用NaCl、VC、NaHSO3、柠檬酸、不护色4种方式对椰肉进行护色1 h[13]，考察不同护色剂对椰肉果脯品质的影响。

1.3.3.2 硬化条件对椰肉果脯品质的影响

取8份（每份100 g）椰肉，固定工艺参数0.3% NaHSO3、0.3% CMC-Na、真空度0.085 MPa、真空时间30 min、真空温度60 ℃，按工艺流程分别用0.1%，0.2%，0.3%，0.4%，0.5%，0.6%，0.7%和0.8% GaCl2对椰肉进行硬化处理1 h，考察硬化剂的不同浓度对椰肉果脯品质的影响[14-15]。

1.3.3.3 CMC-Na添加量对椰肉果脯品质的影响

取6份（每份100 g）椰肉，固定工艺参数0.3% NaHSO3、0.4% GaCl2、真空度0.085 MPa、真空时间30 min、真空温度60 ℃，按工艺流程分别用0.1%，0.2%，0.3%，0.4%，0.5%和0.6% CMC-Na对椰肉进行增稠处理1 h，考察增稠剂的不同浓度对椰肉果脯品质的影响[16]。

1.3.3.4 真空温度对椰肉果脯品质的影响

取6份（每份100 g）椰肉，固定工艺参数0.3% NaHSO3、0.3% CMC-Na、0.4% GaCl2、真空度0.085 MPa、真空时间30 min，按工艺流程分别用40，45，50，55，60和65 ℃糖液温度对椰肉进行真空处理，考察不同真空温度对椰肉果脯品质的影响[17]。

1.3.3.5 真空渗糖时间对椰肉果脯品质的影响

取6份（每份100 g）椰肉，固定工艺参数0.3% NaHSO3、0.3% CMC-Na、0.4% GaCl2、真空度0.085 MPa、真空温度60 ℃，按工艺流程分别用60，80，100，120，140和160 min真空时间对椰肉进行真空处理，考察不同真空时间对椰肉果脯品质的影响[18]。

1.3.4 响应面试验设计

选用Box-Behnken中心组合试验设计，以NaHSO3浓度、真空渗糖时间、CMC-Na浓度3个因素为自变量，以椰肉果脯饱满度、口感、色泽和风味为评价指标[19-20]，设计响应面试验，因素水平如表1所示。

表1 因素水平编码

1.4 椰肉果脯感官评分标准

评分标准参考[21-22]并修改。选择10位具有食品加工技术专业的学生，男女各5人，组成感官评分小组，随机抽取椰肉果脯样品，以10分为满分，分别从饱满度、口感、色泽3个方面评价。椰肉果脯的感官评定标准见表2。

表2 椰肉果脯的感官评价标准

1.5 数据处理

采用Excel 2016进行数据统计及绘图，试验数据以均数±标准差（±s）表示，运用Minitab 20.3统计软件进行响应面优化和数据分析，P＜0.05表示差异显著，P＜0.01表示差异极显著。

2 结果与分析

2.1 护色剂对椰肉果脯品质的影响

按椰肉果脯工艺操作易造成褐变，不利于椰肉纯白外观的品质，漂烫前添加护色剂进行护色，可明显降低果脯的褐变，提高果脯光亮度。采用食盐、NaHSO3、柠檬酸3种护色剂，考察不同护色剂以及护色剂的不同浓度对护色效果的影响，护色效果如表3所示。

表3 不同护色剂及不同浓度的护色效果

结果表明，采用食盐、NaHSO3、柠檬酸3种护色剂，NaHSO3护色效果较显著，选用0.1%，0.2%，0.3%，0.4%和0.5% NaHSO3进行护色，在NaHSO3浓度0.3%范围内护色，椰肉果脯颜色雪白，酸甜适中，果型饱满口感较好。

2.2 硬化条件对椰肉果脯品质的影响

果脯蜜饯类产品对外观硬度有一定要求，而糖制过程会导致椰肉软烂，因此试验选用0.1%，0.2%，0.3%，0.4%，0.5%，0.6%，0.7%和0.8%的CaCl2作为硬化剂，浸泡1 h，试验结果见图1。结果表明，随着CaCl2浓度升高，椰肉硬度增大，椰肉果脯的感官评分先上升而下降，这是由于随着CaCl2浓度增加，椰肉果脯饱满有嚼劲，但随着硬度增高，椰肉纤维化严重，椰肉粗糙，品质下降，因此，选择最佳硬化条件：0.4% CaCl2浸泡1 h，成品的外观及口感最佳。

图1 不同CaCl2浓度对椰肉果脯品质的影响

2.3 CMC-Na浓度对椰肉果脯品质的影响

果脯干制由于失水会导致表皮皱缩，进而影响口感，添加增稠剂可降低水分活度，使得产品饱满度增加。由图2可见，随着CMC-Na浓度增加，椰肉果脯的感官评分逐渐上升，椰肉饱满度增高，当CMC-Na浓度超过0.4%时，此趋势发生变化，可能是由于CMC-Na浓度过高，导致细胞膜破裂，肉质纤维化无法保持较好形状，所以选择0.4%～0.6%作为正交试验的范围。

图2 不同CMC-Na浓度对椰肉果脯品质的影响

2.4 真空温度对椰肉果脯品质的影响

如图3所示，真空温度40～55 ℃时，感官评分随温度增加而升高，随后感官评分趋于稳定。由于真空度在0.085 MPa下水的沸点温度为54 ℃，65%糖溶液在真空度0.085 MPa下达到沸点后对椰肉果脯品质影响不大。所以确定，真空度0.085 MPa下，最佳真空温度选择55 ℃进行试验。

图3 不同真空温度对椰肉果脯品质的影响

2.5 真空渗糖时间对椰肉果脯品质的影响

图4显示不同渗糖时间对椰肉果脯品质的影响。随着渗糖时间的延长，椰肉果脯吸入的含糖量逐渐增加，感官评分呈现上升趋势，但随着渗透压的升高，组织内糖量达到稳定，因此，当达到120 min后其对品质的影响趋于平稳。

图4 真空渗糖时间对椰肉品质的影响

2.6 真空渗糖响应面优化试验结果

2.6.1 响应面设计与结果

在单因素试验基础上，以感官评价分为指标，选取护色液NaHSO3浓度（A）、真空渗糖时间（B）、CMC-Na浓度（C）作为因素，进行Box-Behnken响应面试验，结果见表4。根据多元回归分析拟合试验结果，得到以感官评分（Y）为目标函数的二次回归方程：Y=-70.54+80.39A+0.838B+58.42C-75.84A2- 0.002 856B2-34.79C2-0.195 0AB-14.72AC-0.141 0BC。回归模型方差分析见表5。

表4 Box-Behnken试验设计与结果

表5 方差分析结果

由表5回归模型方差分析及显著性检验可知，F值为58.15，P值＜0.000 1，表示该模型具有极显著性，具有统计学意义。失拟F值为1.12，P=0.504，不显著，说明该回归方程对数据进行较好拟合，可用该模型分析和预测真空渗糖的椰肉果脯工艺优化的参数，对模型回归方程系数的显著性试验表明A、B、C、A2、B2、C2极显著，AB、AC、BC显著，显著性的主次顺序为NaHSO3浓度（A）＞CMC-Na浓度（C）＞真空渗糖时间（B）。

2.6.2 响应面交互作用分析

由图5可知，在CMC-Na浓度0.5%时，NaHSO3浓度和真空渗糖时间的交互作用响应曲面接近椭圆，说明交互作用显著。由图6可知，在真空渗糖时间120 min时，随着NaHSO3浓度和CMC-Na浓度的增加，椰肉果脯感官评分先升高后降低，响应面相对陡峭，表明NaHSO3浓度和CMC-Na浓度对感官评分的影响较大，但NaHSO3浓度过高，感官评分下降。由图7可知，在NaHSO3浓度0.3%时，响应曲面的较为椭圆，响应面没有图5和图6相对陡峭。分析表明，NaHSO3浓度和真空渗糖时间、NaHSO3浓度和CMC-Na浓度的交互作用对感官评分影响较大，其次是真空渗糖时间和CMC-Na浓度的交互作用。

图5 NaHSO3浓度和真空渗糖时间交互作用等高线和响应面

图6 NaHSO3浓度和CMC-Na浓度交互作用等高线和响应面

图7 真空渗糖时间和CMC-Na浓度交互作用等高线和响应面

2.6.3 最佳工艺确定及验证试验

根据回归模型方程，响应优化获得真空渗糖椰肉果脯最优工艺参数：NaHSO3浓度0.319 2%、真空渗糖时间122.929 3 min、CMC-Na浓度0.523 2%。在此条件下，椰肉果脯的感官评分预测值为9.145 8分。为验证可行性的条件，对最佳条件进行修正：NaHSO3浓度0.32%、真空渗糖时间120 min、CMC-Na浓度0.52%。按上述试验条件进行验证试验，验证试验的椰肉果脯感官评分为8.890分，椰肉果脯含水量为15.7%，含糖量为43.8%，外形饱满透亮，酸甜适中，软硬适中，色泽雪白，有椰肉的香气。在常压渗糖对照组工艺下的椰肉果脯外型塌陷皱缩，没有光泽。

4 结论

试验工艺优化得到影响真空渗糖椰肉果脯品质的因素主次顺序：NaHSO3浓度（A）＞CMC-Na浓度（C）＞真空渗糖时间（B）。低糖椰肉果脯优化后的工艺条件是：采用45%白砂糖液，CaCl20.4%浸泡1 h，NaHSO3浓度0.32%，真空渗糖时间120 min，真空温度55 ℃，CMC-Na浓度0.52%。在此工艺条件下，椰肉果脯感官评价为8.890分，椰肉果脯含水量为15.7%，含糖量为43.8%。椰肉果脯成品色泽均匀，呈白色，纯净透亮，外形平整饱满，无返砂现象，具有椰子特有的香气。此研究成果对儿童休闲食品开发有促进意义。