黃飛，何菁，王榮順，吳榮書

（云南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，云南昆明650000）

水分活度（water activity，Aw）是指某種食品平衡蒸汽壓與相同溫度下純水飽和蒸汽壓的比值[1]。水分活度概念的出現(xiàn)對(duì)食品加工業(yè)起到良好的推動(dòng)作用。中等濕度食品（intermediate-moisture foods，IMF）其含水量、Aw分別在10%～40%和0.6～0.9之間，與高含水量的食品那樣采用冷凍或高溫殺菌達(dá)到保質(zhì)的效果[2]。IMF保質(zhì)方法主要是添加親水性物質(zhì)，即降A(chǔ)w劑，如鹽類、酸類、多元醇類及有機(jī)溶液等，但因原料、加工方法等不同，降A(chǔ)w劑其使用效果也不同。我國傳統(tǒng)果脯是典型的IMF，果脯含糖量達(dá)65%以上，該含糖量產(chǎn)生的滲透壓遠(yuǎn)大于微生物存活滲透壓，能夠有限遏制霉菌、酵母菌等生長繁衍，但過多攝入高糖食品易引發(fā)肥胖癥、心血管疾病、兒童齲齒等，對(duì)身體不利，食物“低鹽、低糖、低脂”的趨勢對(duì)傳統(tǒng)高糖果脯業(yè)產(chǎn)生巨大沖擊。為響應(yīng)市場需求，“低糖果脯”的研究成為近年來研究重點(diǎn)，低糖果脯的研究符合當(dāng)前消費(fèi)者飲食習(xí)慣和健康需求。孫勵(lì)[3]研究了低糖果脯加工過程中出現(xiàn)的相關(guān)技術(shù)問題；高海生[4]等探討了低糖果脯保藏、光澤度、褐變等問題。在加工技術(shù)研究方面，范恒斌等[5]對(duì)低糖果脯護(hù)色技術(shù)進(jìn)行研究；在保藏技術(shù)研究方面，喬旭光[6]研究了降低水分活動(dòng)的方法延長低糖果脯貨架期。目前，國內(nèi)外已有大量研究發(fā)現(xiàn)低糖果脯的貯藏期與水分活度關(guān)系密切，如何通過控制水分活度來延長食品保質(zhì)期是科研工作者研究的熱點(diǎn)，尋找保質(zhì)期與水分活度的相關(guān)性一直成為食品研究者探討的焦點(diǎn)[7-8]。

玫瑰花在食品加工領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛，在中國傳統(tǒng)飲食中，常將玫瑰花制作為飲品和點(diǎn)心，如玫瑰露、玫瑰茶、玫瑰酒、玫瑰糕、玫瑰餡料等[9]。云南作為我國的花卉王國，玫瑰花產(chǎn)量高、花期長、資源豐富[10]。本文以云南省特色食品玫瑰花為原料研制低糖玫瑰花脯為玫瑰花新型食品加工作。針對(duì)低糖玫瑰花脯保質(zhì)技術(shù)的難點(diǎn)，通過添加降A(chǔ)w劑降低玫瑰花鋪Aw值并建立低糖玫瑰花脯水份活度的數(shù)學(xué)模型，篩選出適宜的降A(chǔ)w劑組合，旨在為低糖玫瑰花脯的研發(fā)提供相應(yīng)的理論及技術(shù)基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 原料

玫瑰鮮花：云南省安寧縣。

1.1.2 食品添加劑

白砂糖：沃爾瑪超市；檸檬酸、磷酸和木糖醇：鄭州億之源化工有限公司；氯化鈉、乳酸鈉、丙二醇、檸檬酸鈉、丙三醇（均為食品級(jí)）：河南誠旺化工有限公司。

1.2 儀器

HD-3A型水分活度測定儀：無錫市華科儀器有限公司；DHG-9123型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：上海精宏實(shí)驗(yàn)儀器有限公司。

1.3 研究內(nèi)容與方法

1.3.1 低糖玫瑰花脯的制備

將新鮮的玫瑰鮮花摘瓣用清水沖洗后瀝干，按花瓣與甜味劑（白砂糖∶木糖醇=3∶2）1∶1.2的質(zhì)量比分3次添加，將1/3甜味劑及其他輔料與瀝干后的玫瑰花攪拌均勻，浸漬24 h，再添加1/3甜味劑浸漬直到將全部甜味劑加完后繼續(xù)浸漬12 d后取出瀝干后烘干。

1.3.2 低糖玫瑰花脯水分含量的確定

按照1.3.1腌制低糖玫瑰花脯，在烘干過程中將低糖玫瑰花脯分別烘至水分含量為（15±1）%、（20±1）%、（25±1）%、（30±1）%，測其水分活度并進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，確定玫瑰花脯適宜的含水量。

1.3.2 降水分活度劑的篩選

在制作玫瑰花脯時(shí)分別添加花瓣質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0、0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%的氯化鈉、丙二醇、丙三醇、檸檬酸鈉、乳酸鈉等降水分活度劑，將成品花脯水分含量控制在（20±1）%范圍內(nèi)，以降水分活度劑的降A(chǔ)w能力大小為指標(biāo)，確定適宜的降水分活度劑。

1.3.3 玫瑰花脯水分活度調(diào)控?cái)?shù)學(xué)模型的建立

在1.3.2的試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，采用三因子二次正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)，以產(chǎn)品的ΔAw為指標(biāo)，研究降A(chǔ)w劑氯化鈉、丙二醇和丙三醇其交互作用對(duì)低糖玫瑰花脯水分活度的影響，并建立數(shù)學(xué)模型，見表1。

表1 正交因素水平表Table1 Orthogonal factor level table

1.4 測定方法

1.4.1 含水量的測定

水量的測定根據(jù)GB5009.3-2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測定》。

1.4.2 水分活度（Aw）的測定

水分活度（Aw）的測定根據(jù)GB 5009.238-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品水分活度的測定》。

1.4.3 降水分活度指數(shù)

降水分活度指數(shù)見公式：ΔAw=Aw0-Aw1

式中：Aw0為未使用降低水分活度劑花脯的水分活度；Aw1為使用降低水分活度劑花脯的水分活度。

1.4.4 菌落總數(shù)測定

菌落總數(shù)測定根據(jù)GB4789.2-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)菌落總數(shù)測定》。

1.4.5 霉菌總數(shù)測定

霉菌總數(shù)測定根據(jù)GB4789.15-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)霉菌和酵母計(jì)數(shù)》。

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理采用DPS軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 低糖玫瑰花脯水分含量的確定

由下表中可知低糖玫瑰花脯的Aw與水分含量成顯著負(fù)相關(guān)，隨著水分含量的下降，花脯Aw顯著降低，當(dāng)含水量在10%以下時(shí)Aw小于0.65。但是當(dāng)花脯的水分含量≤15%時(shí)，花脯口感差，質(zhì)地硬；當(dāng)水分含量＞25%時(shí)質(zhì)地過軟，而水分含量為20%時(shí)，花脯質(zhì)地柔軟，口感較好。但當(dāng)水分含量在20%左右時(shí)，果脯Aw為0.77左右，容易滋生微生物，因此需通過降低Aw，從而達(dá)到保質(zhì)效果。玫瑰花脯Aw與含水量的關(guān)系見表2。

表2 玫瑰花脯Aw與含水量的關(guān)系Table2 The Relationship between Rose and Water Content

2.2 降水分活度劑的篩選

不同降水分活度劑單因素試驗(yàn)結(jié)果見圖1。

圖1 不同降水分活度劑單因素試驗(yàn)結(jié)果Fig.1 Dose of single factor experiment of different Aw-lowing reagents

由圖1可知低糖玫瑰花脯的Aw值隨降A(chǔ)w劑的添加量增大而下降。其中氯化鈉、丙二醇和丙三醇具有明顯降低Aw的能力，因此確定氯化鈉、丙二醇和丙三醇為適宜的降A(chǔ)w劑，進(jìn)行下一步的優(yōu)化試驗(yàn)。

2.3 降A(chǔ)w模型的建立

根據(jù)2.2單因素試驗(yàn)結(jié)果，選取氯化鈉添加量（X1）、丙二醇添加量（X2）和丙三醇添加量（X3）進(jìn)行降A(chǔ)w的優(yōu)化試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)及試驗(yàn)結(jié)果Table3 Quadratic regression orthogonal rotating design and experiment results

續(xù)表3 二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)及試驗(yàn)結(jié)果Continue table 3 Quadratic regression orthogonal rotating design and experiment results

剔除不顯著項(xiàng)后，ΔAw值與氯化鈉添加量（X1）、丙二醇添加量（X2）和丙三醇添加量（X3）的數(shù)學(xué)回歸方程為：Y=0.080 94+0.016 87X1+0.016 45X2+0.008 77X3-0.008 33X22。

方差分析結(jié)果見表4，單因素動(dòng)態(tài)分析曲線見圖2。

表4 方差分析結(jié)果表Table4 Analysis of variance table

可以看出，數(shù)學(xué)模 F2=11.204＞F0.01（9，13）=4.19，回歸極顯著，失擬 F1=4.003＜F0.05（5，8）=6.63，擬合不顯著，但降A(chǔ)w劑間的互作用不顯著，該模型可以說明實(shí)際生產(chǎn)降A(chǔ)w指數(shù)△Aw和降A(chǔ)w添加量的關(guān)系。由表4可以得出影響△Aw的主次因素效應(yīng)為X1、X2、X3，即氯化鈉添加量＞丙二醇添加量＞丙三醇添加量。將3個(gè)因子中的兩個(gè)固定在零水平上，得到單因素動(dòng)態(tài)分析曲線如圖2，即氯化鈉添加量（X1）、丙二醇添加量（X2）和丙三醇添加量（X3）與△Aw均呈正相關(guān)，降A(chǔ)w劑添加量越大，其△Aw越大，即制得果脯Aw越低。

圖2 單因素動(dòng)態(tài)分析曲線Fig.2 Effect regularity of single factor

2.4 降A(chǔ)w數(shù)學(xué)模型尋優(yōu)及驗(yàn)證

當(dāng)AW＜0.68時(shí)，可以抑制絕大部分微生物的生長，而低糖玫瑰花脯起始AW為0.763，故△Aw應(yīng)＞0.083得出降A(chǔ)w劑的最優(yōu)配方為：氯化鈉添加量1.5%（1.682水平）丙二醇添加量2%（1.682水平）、丙三醇添加量1.2%（零水平）。模型預(yù)測△Aw值為0.113，即Aw值為0.65。按照得到的最優(yōu)組合制備玫瑰花脯，產(chǎn)品的Aw值為0.663，實(shí)測值與模型預(yù)測值相對(duì)誤差ξ為2.0%，二者間的差異均達(dá)顯著水平（P＞0.05），說明該數(shù)學(xué)模型可以指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)。

將玫瑰花脯分裝30小袋，采用真空包裝并置于37℃恒溫培養(yǎng)箱放置7 d后菌落總數(shù)和霉菌數(shù)目均符合GB 14884-2003《蜜餞衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定。

3 結(jié)論

低糖玫瑰花脯原始水分含量為25%，經(jīng)試驗(yàn)篩選出適宜降A(chǔ)w活度劑為：氯化鈉、丙二醇和丙三醇，通過二次旋轉(zhuǎn)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)并建立的降A(chǔ)w數(shù)學(xué)模型為：Y=0.080 947 94+0.016 87X1+0.016 45X2+0.008 77X3-0.008 338 6X22。根據(jù)建立的降A(chǔ)w數(shù)學(xué)模型，得出降A(chǔ)w劑的最優(yōu)配方為：氯化鈉添加量1.5%（1.682水平），丙二醇添加量2%（1.682水平）、丙三醇添加量1.2%（零水平）。模型預(yù)測△Aw值為0.113，即Aw值為0.65小于0.68，可以抑制絕大部分微生物的生長，此條件下低糖玫瑰花脯的保質(zhì)期可達(dá)6個(gè)月以上。