響應面法優化百香果果脯微波滲糖工藝

盧珍蘭，覃心怡，余森艷， 李致寶，李語炎

（1.廣西民族師范學院化學與生物工程學院，廣西崇左 532200；2.廣東海洋大學食品科技學院，廣東湛江 524000）

0 引言

百香果也稱為西番蓮果實、雞蛋果等[1-2]，屬熱帶、亞熱帶植物呼吸躍變類型的果實，貯藏期很短。百香果果實呈卵形，果殼堅硬，汁液顏色呈黃色或橙色，為小漿果。由于百香果氣味芳香，具有多種果實濃郁的香氣而被人們稱為“百香果”，獲得“果汁之王”的美稱[3-4]。

百香果果汁富含多種天然生物活性成分，具有護膚美容、潤腸通便、抗癌抗衰老、解毒降脂等多種保健功能[5-6]，還具有消減浮躁、緩解不良情緒和減輕壓力的作用，并能益氣生津、養血寧神及增強食欲、促進消化的功效[7-8]。

百香果果皮占果實質量的50%～55%，干物質含量為15%～20%[9]，在其加工過程中取果汁果肉丟棄果皮的行為不僅會造成很大的資源浪費，還會造成環境的污染，所以百香果果皮的高值化利用是百香果加工的燃眉之急[10]。且百香果果皮也富含高抗氧化活性物質和多種有益活性成分，具有降血糖血脂、預防心血管疾病、改善腸道等保健功效[11]。

果脯是日常生活中常見的休閑食品，因帶有水果的香氣，且口感軟糯、酸甜適中，頗受消費者青睞。果脯主要以水果為原料，經預處理后再經過滲糖、烘干、成型等加工工藝而制成[12]。近年來，隨著百香果種植面積的擴大和產量的增加，造成了豐產不豐收的現象，而將百香果全果制成果脯能夠有效地緩解不耐貯藏農副產品或者產品滯銷的問題。以百香果果皮為主要原材料，以百香果汁和糖漿作為滲透汁液，采用微波滲糖技術，制作出具有百香果特征風味的果脯，解決百香果飲料加工產業浪費果皮資源的問題，以期為百香果全果制備果脯的工業化生產提供一定的理論和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

新鮮紫皮百香果、食品級檸檬酸、一級白砂糖、精制食鹽，均為市售；氫氧化鈉、無水硫酸銅、純亞甲基藍均為分析純，成都市隆化學品有限公司提供；亞鐵氰化鉀、鄰苯二甲酸氫鉀均為分析純，成都市科龍化工試劑廠提供；酒石酸鉀鈉為分析純，由廣東省化學試劑工程技術研究開發中心提供；酚酞為分析純，天津市光復科技發展有限公司提供。

1.2 試驗儀器設備

YS-002 型多功能破壁料理機，深圳市龍華區金尼能電器區產品；C21-WK21O2 型多功能電磁爐，廣東美的生活電器制造有限公司（廣東省佛山市）產品；G90F25CN3L-C2(G1)型微波爐，格蘭仕微波生活電器有限公司產品；FA-2004 型電子分析天平，上海力辰邦西儀器科技有限公司產品；DHG-91436S型微電腦智能化控制恒溫鼓風干燥箱，寧波楊輝儀器有限公司產品；TMS-PILO 型質構儀，北京盈盛恒泰科技有限責任公司產品。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程

百香果果脯制備工藝流程：原料選擇→清洗→取汁（去核）→對果皮進行熱燙、護色（食鹽）→漂洗→去蠟質層→配制果漿糖液→微波滲糖→糖漬→烘干整形→包裝→質量檢測→成品。

1.3.2 操作要點

（1）百香果果皮塊的制備。選擇無病害、新鮮成熟、果皮無生硬結塊、無腐敗的紅紫色百香果，清洗干凈后，提取果肉果汁備用，再整理好果皮，并盡量去掉果皮內部所附著的筋絡層，保存備用。根據杜麗娟等人[13]的果皮處理方法，把經過處理后的果皮放入0.8%的鹽水中熱燙30～40 min，然后撈起并用清水漂洗3 遍后，去掉果皮中的海綿層并切成1～2 cm 寬的小片，置于潔凈的器皿中備用。

（2）百香果原汁和糖混合液（果漿糖液）的制備。將百香果果漿用3 層紗布過濾，除去果籽，放容器中備用。取一定量的涼白開，用于溶解檸檬酸、白砂糖，然后與百香果原汁混合均勻，配制成一定質量分數的果漿糖液。

（3）百香果果脯的制備。將百香果果皮塊浸泡到果漿糖液里面，在微波爐功率為900 W，一定的時間下進行微波滲糖，滲糖結束后，移入冰箱冷藏層中浸漬12 h，即百香果果皮塊繼續留在果漿糖液中浸漬，浸漬結束后烘干整形（溫度65 ℃，時間6～8 h），即獲得果脯成品。

1.4 果脯感官評定標準

邀請10 名食品專業人員分別進行評分，采用綜合評分的方法，對百香果果脯的色澤及光度、硬度、黏牙、酸甜度及風味、雜質進行感官評分。

百香果果脯的感官評分標準見表1。

表1 百香果果脯的感官評分標準

1.5 百香果果脯單因素試驗

以感官評分為指標，分別考查檸檬酸質量濃度（0.25，0.50，0.75，1.00，1.25 g/L）、百香果原汁添加量（5%，10%，15%，20%，25%）、糖液質量分數（9%，12%，15%，18%，21%）、微波滲糖時間（15，20，25，30，35 min）對百香果果脯品質的影響，以期獲得最適的工藝參數。

1.6 百香果果脯響應面法試驗

利用單因素試驗的結果，以檸檬酸質量濃度（A）、百香果原汁添加量（B）、糖液質量分數（C）、微波滲糖時間（D）為自變量，百香果果脯感官評分為響應值，采用Box-behnken 試驗設計進一步優化單因素的取值和交互作用對響應值的影響，探究百香果果脯的最優工藝參數。

響應面試驗因素與水平設計見表2。

表2 響應面試驗因素與水平設計

1.7 理化指標測定

百香果果脯的總酸測定采用GB 12456—2021 中的酸堿指示劑滴定法；果脯水分含量采用GB 5009.3—2016 的直接干燥法測定；果脯總糖含量采用GB/T 10782—2021 斐林試劑測定；果脯的質構分析，即果脯的硬度、黏附性、內聚性、彈性、黏膠性、咀嚼性的測定，參考袁芳等人[12]的質構分析法并略做修改，即使用TMS-PILO 質構儀，設定力量感應元量程為250 N，回升樣品表面高度為30 mm，形變百分量為50%，檢測速度為120 mm/min，設起始力最小為0.375 N，測試用的圓柱形探頭的半徑為5 mm，平行3 次測定結果取平均值。

2 結果與分析

2.1 百香果果脯單因素試驗結果與分析

2.1.1 不同檸檬酸質量濃度對果脯品質的影響

檸檬酸作為酸味劑可以平衡果脯的酸甜度[14]，很貼合水果本身的酸味特征，檸檬酸還可以促進蔗糖變成轉化糖[15]，降低總糖的含量，還可以防止果脯中的糖分出現返砂現象，在一定程度上確保了果脯產品品質，是食用酸味劑添加在果脯產品的適宜選擇之一。此外，檸檬酸質量濃度還會影響果脯的顏色和光澤。

不同檸檬酸質量濃度對感官評分的影響見圖1。

圖1 不同檸檬酸質量濃度對感官評分的影響

由圖1 可知，當檸檬酸質量濃度為0.50～0.75 g/L時，百香果果脯的感官評分呈現大幅度上升的趨勢；在0.75 g/L 時果脯品質評分達到最高，為86.7 分，此時果脯的顏色為紅色，有光澤；而當繼續增加檸檬酸質量濃度時，果脯的感官分值明顯下降，這是因為檸檬酸添加過多導致果脯味道逐漸偏酸，掩蓋了甜味，使其風味失調。因此，確定質量濃度0.75 g/L 的檸檬酸為最適酸味劑質量濃度。

2.1.2 不同百香果原汁添加量對果脯品質的影響

不同百香果原汁添加量對感官評分的影響見圖2。

圖2 不同百香果原汁添加量對感官評分的影響

由圖2 可知，在5%～15%范圍，隨著百香果原汁添加量的增加，果脯的感官評分呈上升趨勢；當百香果原汁添加量為15%時，果脯的感官評分最高，為79.29 分；當低于15%添加量時，果脯無光澤且呈果皮本身的暗紫色，口感也一般；當超過15%時，果脯呈淡黃色，原因可能是百香果原汁中含有大量呈黃色的類胡蘿卜素和葉黃素，而品質也呈下降趨勢，果脯口感偏酸，風味不佳。因此，選擇百香果原汁添加量為15%。

2.1.3 不同糖液質量分數對果脯品質的影響

不同糖液質量分數對感官評分的影響見圖3。

圖3 不同糖液質量分數對感官評分的影響

由圖3 可知，當糖液質量分數為9%～15%時，果脯的感官評分呈上升的趨勢；當糖液質量分數為15%時，果脯感官評分最高，為84.7 分；當糖液質量分數超過15%之后，果脯的品質開始下降，這是因為糖液質量分數過高，果脯口感偏甜，掩蓋了百香果原有的酸甜風味，過多的糖分會給食用者帶來甜膩齁鼻的感覺。此外，糖液的滲入量過高會導致果脯變得黏牙、發硬和甚至結晶返砂的現象[16]，從而影響果脯品質。因此，選擇糖液質量分數為15%。

2.1.4 不同微波滲糖時間對果脯品質的影響

不同微波滲糖時間對感官評分的影響見圖4。

圖4 不同微波滲糖時間對感官評分的影響

由圖4 可知，當微波滲糖的時間為15～25 min時，果脯的感官評分呈現上升趨勢；在25 min 時感官評分達到最高值88.5 分，當繼續延長微波滲糖時間時，果脯的感官評分明顯下降，原因可能微波滲糖的時間過長、溫度較高，附在果脯中的糖分部分產生焦糖化反應使果脯產品產生微苦味，再加上檸檬酸有轉化糖的作用，糖分滲入過多，會讓果脯口感偏軟偏甜，且更易粘黏，而且還會導致果脯出現流糖的現象[17]，從而影響果脯產品的品質。因此，確定果脯最佳的微波滲糖時間是25 min。

2.2 響應面法優化試驗結果與分析

2.2.1 響應面優化復合澄清條件

在百香果果脯單因素試驗的基礎上，以檸檬酸質量濃度（A）、百香果原汁添加量（B）、糖液質量分數（C）、微波滲糖時間（D）為自變量，百香果果脯感官評分為響應值，研究自變量及各因素間的交互作用對百香果果脯品質的影響。

百香果果脯響應面試驗結果見表3。

表3 百香果果脯響應面試驗結果

用軟件Dsign Expert 12 對表3 中的試驗數據進行二項式擬合和多元線性回歸，獲得百香果果脯感官評分的數學模型如下方程：

為了檢驗回歸模擬方程的可行性，對百香果果脯感官評分分值模擬方程進行方差分析。

回歸模型顯著性結果見表4。

表4 回歸模型顯著性結果

由表4 可知，模型的F 值為94.03，p 值小于0.000 1，說明方程在0.001 水平極顯著，表明所得的回歸模型對百香果果脯感官評價有很好的預測性。模型的相關系數為0.991 0，進一步說明百香果果脯感官評分模型具有較好的可信度。失擬項的p 值為0.854 7，大于0.05，得出失擬項與純誤差相比不顯著（即p＞0.05），誤差小，說明該二次多元回歸模型對試驗擬合情況良好[18]。綜上所述，推測出可以在試驗擬合當中應用該模型。

通過分析擬合統計信息，預測相關系數Pre-R2=0.958 1 和調整后相關系數R2Adj=0.980 4 合理一致（即差異小于0.2），由此可證明模型具有高度擬合度和可信度，可以很好地反映真實值[19-20]，可以用于百香果果脯感官評分，從而應用于百香果果脯微波滲糖工藝條件的分析和預測。試驗當中的感官評分擬合CV=0.786 5%＜5%，該值可以反映試驗的精確度，CV 值越高，說明該試驗響應的可靠性就越差，其偏離平均值就越大。經過以上分析可得知，該回歸模型擬合性較好，試驗本身所存在的誤差也較小，所以可以對百香果果脯感官評分進行分析和預測。

由表4 可知，A，B，C，AB，AC，BD，CD，A2，B2，D2，D2都是重要的模型項，達到極顯著的水平（p＜0.01），A，AD，BC 項對響應值沒有顯著影響（p＞0.05）。

2.2.2 因素交互作用分析

各因素交互作用對感官評分的影響見圖5。

圖5 各因素交互作用對感官評分的影響

由圖5 可知，響應面可視化分析方法（RSM）的圖形是特定的響應值（感官評分）對應的因素A，B，C，D 所組成的一個三維圖和二維平面上的等高圖，能夠很形象地反映各要素對響應值的作用。若是響應面曲線很陡峭，且等高線密度明顯比較大的情況下，則說明較其他因子對百香果果脯感官評定得分作用較明顯。而對比各因子的相互影響，從等高線的形態變化也就能夠直接看出交互作用的強烈程度，趨向橢圓形則反映出兩個因子的交互影響較強，而趨向于圓形則說明交互影響較弱，而響應效應面曲線很陡峭也表示相互影響較強烈。由圖5 可知，除了AD，BC 曲面較平緩且等高線不呈明顯橢圓形，即作用不顯著之外，其他各因素之間交互作用顯著，由圖5 可知4 個因素對果脯感官評分影響順序為C＞A＞B＞D，與表4 的方差分析結果相符合。

2.3 最佳工藝條件的驗證

根據Design Expert 12 軟件對數據進行響應面分析，得出最佳的百香果果脯微波滲糖工藝條件參數值分別為檸檬酸質量濃度0.739 g/L，百香果原汁添加量15.491%，糖液質量分數15.688%，微波滲糖時間25.077 min，其感官評分為92.395 分。為了驗證優化結果是否合理，綜合考慮各種實際操作情況后，將參數進行部分調整，取檸檬酸質量濃度為0.75 g/L，百香果原汁添加量為15%，糖液質量分數為15%，微波滲糖時間為25 min 進行驗證試驗3 次，獲得果脯感官評分為93 分，與試驗理論的預測值很接近，表明該模型方程可用于預測響應值。

2.4 感官和理化指標

2.4.1 感官指標

所制得的百香果果脯顏色為玫紅色，透亮無雜質，軟硬度、酸甜度均適中，微黏牙，具有百香果濃郁的風味特征，品質和口感達到最佳，感官評分為93 分。此感官指標符合GB 14884—2016《食品安全國家標準·蜜餞》 和GB/T-10782—2021《蜜餞質量通則》中的感官要求。

2.4.2 理化指標

經理化指標檢測分析，總酸（以檸檬酸計）為0.239 1 g/100 g，總糖（以葡萄糖計）為78.3 g/100 g，水分為12.75 g/100 g，均符合相應的國家標準。

經質構檢測分析，硬度為5.539 N，黏附性為0.190 51，內聚性為0.139 Ratio，彈性為0.457 mm，膠黏性0.739 N，咀嚼性0.532 m，百香果果脯硬度及口感軟硬適中。

3 結論

以百香果果皮為主要原料，百香果汁和糖漿作為滲透汁液，以感官評分為響應值，通過單因素試驗和響應面試驗確定果脯微波滲糖的最佳工藝條件為檸檬酸質量濃度0.75 g/L，百香果原汁添加量15%，糖液質量分數15%，微波滲糖時間25 min，此時的果脯感官評分為93 分。在此最優工藝條件下制成的百香果果脯顏色為玫紅色，透亮無雜質，軟硬度、酸甜度都適中，微黏牙，具有百香果濃郁的風味特征，是一款具有豐富營養價值和一定保健功能的美味休閑食品。