趙鵬廣，劉偉，尚俊杰，金濤，王運香，顏玲，劉長虹，*

（1.合肥工業(yè)大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，安徽合肥230009；2.安徽建筑大學(xué)電子與信息工程學(xué)院，安徽合肥230601；3.安徽省碭山興達(dá)罐業(yè)食品有限公司，安徽宿州235300）

梨作為我國第三大水果，具有黃亮美觀、皮薄多汁、酥脆甘甜、耐貯，并兼有止渴生津、祛熱消暑、化痰潤肺、止咳平喘、通便利尿等優(yōu)點，深受廣大消費者喜愛。其果實近圓柱形，頂部平截稍寬；果皮為綠黃色，貯后為黃色；果點小而密；果心小，果肉白色，中粗，有石細(xì)胞。梨主要的加工制品有梨汁、梨干、梨膏、梨罐頭、梨果醬和梨脯。其中梨膏在我國歷史久遠(yuǎn)，傳統(tǒng)的梨膏香甜而微帶藥味，在國內(nèi)外享有盛名，深受喜愛。

目前傳統(tǒng)梨膏制作工藝比較粗糙，梨膏產(chǎn)品顏色偏黑，其褐變問題不僅會嚴(yán)重影響梨膏產(chǎn)品的風(fēng)味和外觀，而且還會降低梨的營養(yǎng)成分和價值，進(jìn)而影響產(chǎn)品感官品質(zhì)和市場效益。為解決梨膏成品的顏色問題，本研究以碭山梨為原料，采用護(hù)色液完全浸泡的方式對梨塊進(jìn)行全面護(hù)色[1-4]，從而降低梨膏成品的褐變程度。添加護(hù)色劑是為了在一定程度上保護(hù)梨中的色素不被氧化[5-7]。同時，本試驗克服了傳統(tǒng)梨膏濃縮方法的缺陷，通過單因素和正交試驗，以褐變指數(shù)、抗壞血酸含量、總酚含量和DPPH 自由基清除率為評價指標(biāo)，分析確定了復(fù)合護(hù)色劑的最佳配比和真空濃縮的最佳溫度，為梨膏制品的護(hù)色和濃縮工藝提供了理論依據(jù)，具有重要的參考意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

碭山梨：合肥優(yōu)客生鮮超市；苯酚、Folin-Ciocalteu試劑：北京索萊寶科技有限公司；2，2-二苯基-1-苦基肼（2，2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl，DPPH）：美國 Sigma 公司；L-抗壞血酸：生工生物工程（上海）股份有限公司；磷酸二氫鉀、鉬酸銨、沒食子酸、濃硫酸、葡萄糖、氫氧化鉀、碳酸鈉、無水乙醇：國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；食品級氯化鈉：中鹽東興鹽化股份有限公司；食品級檸檬酸：河南恩苗食品有限公司；食品級抗壞血酸：東北制藥集團(tuán)股份有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

HH-S2 數(shù)顯恒溫水浴鍋：江蘇金壇市金城國勝實驗儀器廠；AI-F21C701 電磁灶：浙江愛仕達(dá)生活電器有限公司；7230G 型紫外-可見光分光光度計：上海析譜儀器有限公司；MJ-JS20A1 榨汁機(jī)：廣東美的生活電器制造有限公司；EYELA-N-1300 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：上海愛朗儀器有限公司；WSC-S 測色色差計：上海精密儀器儀表有限公司；WAY 型阿貝爾折射儀：上海儀電物理光學(xué)儀器有限公司；JA2003N 型電子天平：上海精科天美科學(xué)儀器有限公司；DHR-3 流變儀：美國TA 公司。

1.3 工藝流程及操作要點

1.3.1 工藝流程

碭山梨→預(yù)處理（挑選、洗凈、去皮、切塊）→護(hù)色液浸泡→榨汁→過濾→真空濃縮→灌裝→殺菌→冷卻→成品

1.3.2 操作要點

1.3.2.1 預(yù)處理

選取無機(jī)械損傷、無病斑的碭山梨為原料，將潔凈果實去皮去核后，切成均勻的小塊。

1.3.2.2 護(hù)色液浸泡與榨汁

將梨塊放置于護(hù)色液中完全浸泡1 min，短時瀝干果肉表面的護(hù)色液后立即在榨汁機(jī)中榨汁，得到粗梨汁。

1.3.2.3 過濾與真空濃縮

將粗梨汁過400 目篩進(jìn)行過濾，去除梨渣，得到不含梨渣的清梨汁（簡稱為梨汁）。再利用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀在真空度為-0.1 MPa，轉(zhuǎn)速為60 r/min 的條件下進(jìn)行濃縮至終點。

1.3.2.4 灌裝與滅菌

先將玻璃容器高壓蒸汽滅菌，再將濃縮好的梨膏裝入玻璃容器中；在98 ℃水浴中滅菌1 min，待其冷卻后即為成品。

1.4 方法

1.4.1 真空濃縮終點的判定

利用流變儀在25 ℃下測定在濃縮過程中得到的梨膏在不同濃度條件下（濃度為35°Brix～75°Brix，每隔5°Brix 測定一次）所對應(yīng)的黏度，繪制濃縮過程中梨膏黏度隨濃度變化的關(guān)系圖，找出梨膏黏度突增的躍變點，此時所對應(yīng)的濃度即為梨膏的濃縮終點[8]。

1.4.2 碭山梨膏流變類型的判定

利用流變儀測定已濃縮至終點的梨膏在不同剪切速率條件下所對應(yīng)的黏度，并繪制兩者的關(guān)系圖，進(jìn)而確定梨膏的流變類型。

1.4.3 碭山梨膏護(hù)色工藝試驗方案設(shè)計

護(hù)色試驗以褐變指數(shù)為評價指標(biāo)，分別對護(hù)色液中檸檬酸濃度、抗壞血酸濃度以及氯化鈉濃度進(jìn)行單因素試驗，并對三者組成的復(fù)合護(hù)色劑進(jìn)行正交試驗，以確定梨膏最佳的護(hù)色配方。

1.4.3.1 護(hù)色工藝的單因素試驗

不同濃度護(hù)色劑的單因素試驗設(shè)計見表1。

表1 不同濃度護(hù)色劑的單因素試驗設(shè)計Table 1 Single factor experiment design of different concentration of color protection agent

按照表1 所示的比例配制不同濃度的護(hù)色液，將切好的梨塊在護(hù)色液中完全浸泡1 min 進(jìn)行護(hù)色，然后根據(jù)1.3.1 中的操作流程制備梨膏成品（其中濃縮溫度設(shè)定為70 ℃），要求梨膏的可溶性固形物含量達(dá)到（69±1）°Brix，測定梨膏成品的 L*、a*和 b*值，計算比較褐變指數(shù)（browning index，BI）。

1.4.3.2 復(fù)合護(hù)色劑的正交試驗

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，采用L9（34）正交表進(jìn)行正交試驗，因素水平設(shè)計見表2。最后根據(jù)梨膏成品的褐變指數(shù)BI，確定復(fù)合護(hù)色劑的最佳配方。

表2 正交試驗因素水平表Table 2 Factors and levels of orthogonal test

1.4.4 真空濃縮溫度的判定

采用真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀對梨汁進(jìn)行濃縮，真空度為-0.1 MPa，轉(zhuǎn)速為60 r/min。設(shè)定濃縮溫度為60、70 ℃和80 ℃，并以傳統(tǒng)熬煮制得的梨膏作為對照。按照1.3.1 中的操作流程制備梨膏成品，要求梨膏的糖度達(dá)到（69±1）°Brix。通過測定不同濃縮溫度下制得的梨膏的品質(zhì)指標(biāo)，從而確定真空濃縮的最佳溫度。

1.4.5 梨膏與傳統(tǒng)熬煮制得梨膏的品質(zhì)特性對比研究

按照最優(yōu)工藝條件制得的碭山梨膏與傳統(tǒng)熬煮制得的梨膏進(jìn)行品質(zhì)特性的對比試驗，分別研究了它們的外觀、褐變指數(shù)、可溶性固形物含量、總糖含量、總酸含量、抗壞血酸含量、總酚含量等指標(biāo)的差異，比較兩者的優(yōu)劣。

1.5 理化指標(biāo)

可溶性固形物含量：采用阿貝折光儀測定。

褐變指數(shù)：采用色差計測定梨膏的L*、a*和b*值，并通過以下公式計算褐變指數(shù)BI[9]。

BI=[100（X-0.31）]/0.172，其中 X=（a*+1.75L）/5.645L*+a*-3.012b*）。

抗壞血酸含量：采用鉬藍(lán)比色法測定[10]。

總酚含量：采用Folin-Ciocalteu 法測定[11]。

DPPH 自由基清除率：參考陳小紅等[12]的方法測定。

總糖含量：采用苯酚-硫酸法測定[13]。

總酸含量：參考GB/T 12456-2008《食品中總酸的測定》[14]的方法測定。

注：檢測指標(biāo)除可溶性固形物含量和褐變指數(shù)外，其余指標(biāo)都是在梨膏成品稀釋8 倍的條件下測定[15]。

1.6 數(shù)據(jù)處理與分析

每個試驗重復(fù)3 次，數(shù)據(jù)采用 Origin8、Excel、SPSS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理并作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 真空濃縮終點的判定

25 ℃時梨膏的黏度-濃度關(guān)系見圖1。

圖1 25 ℃時梨膏的黏度-濃度關(guān)系圖Fig.1 The viscosity-concentration chart of pear paste at 25 ℃

由圖1 可知，在25 ℃時，梨膏的黏度隨著濃度的升高而增加。當(dāng)濃度過低時，制品不能形成理想的膏狀；而當(dāng)濃度過高，梨膏會由于黏度過大而導(dǎo)致流動性降低，不利于生產(chǎn)過程中的輸送，使得生產(chǎn)效率降低，生產(chǎn)成本提高[16]，所以確定合適的濃縮終點尤為重要。

當(dāng)梨膏的濃度在 35 °Brix～69 °Brix 之間時，黏度由0.004 49 Pa·s 變?yōu)?0.361 53 Pa·s，黏度緩慢上升；當(dāng)濃度超過69°Brix 后，黏度急劇上升；濃度為75°Brix時，黏度就達(dá)到了1.372 64 Pa·s，因此69°Brix 即為梨膏黏度突增的躍變點，選擇該點作為梨膏的濃縮終點。

2.2 碭山梨膏流變類型的判定

25 ℃時梨膏的黏度-剪切速率關(guān)系見圖2。

圖2 25 ℃時梨膏的黏度-剪切速率關(guān)系圖Fig.2 The viscosity-shearing rate chart of pear paste at 25 ℃

由圖2 可直觀的看出，隨著剪切速率的提高，梨膏的黏度逐漸降低，呈現(xiàn)出高度的假塑性，這在流變學(xué)上稱為剪切稀化現(xiàn)象。梨膏的剪切稀化現(xiàn)象對實際生產(chǎn)具有重要的意義，在加工過程中可以通過加快剪切速率降低梨膏的黏度，從而加快泵送和灌注，降低能耗，易于梨膏加工[17]。

2.3 碭山梨膏護(hù)色工藝試驗結(jié)果

2.3.1 護(hù)色工藝的單因素試驗結(jié)果與分析

采用1.4.3.1 的護(hù)色方法，分別以不同濃度的檸檬酸、抗壞血酸、氯化鈉護(hù)色液進(jìn)行單因素護(hù)色試驗，結(jié)果如圖3～圖5 所示。

圖3 不同濃度的檸檬酸對梨膏褐變指數(shù)的影響Fig.3 Effect of different concentration of citric acid on browning index of pear paste

由圖3 可知，梨膏的褐變指數(shù)隨檸檬酸濃度的升高呈現(xiàn)出先降低后緩慢增加的趨勢，當(dāng)濃度為0.8%時，褐變指數(shù)達(dá)到最低。這可能是因為檸檬酸作為一種有機(jī)酸，能夠有效降低體系的pH 值[18-19]，同時檸檬酸自身的羧基可與多酚氧化酶活性中心的Cu2+螯合[20-21]，從而抑制多酚氧化酶的活性。但當(dāng)檸檬酸過量時，pH 值顯著降低，由于體系的pH 值過高或過低均會提高非酶褐變的程度[22]，導(dǎo)致梨膏的褐變指數(shù)回升。因此，檸檬酸的最適濃度為0.8%。

圖4 不同濃度的抗壞血酸對梨膏褐變指數(shù)的影響Fig.4 Effect of different concentration of ascorbic acid on browning index of pear paste

由圖4 可知，隨著抗壞血酸濃度的提高，梨膏褐變指數(shù)呈先降低后增加的趨勢，當(dāng)抗壞血酸濃度為0.02%時，梨膏褐變指數(shù)最小，護(hù)色效果最好。這是由于抗壞血酸不僅具有弱酸性，適當(dāng)降低了體系的pH 值，而且具有很強(qiáng)的還原性，可將體系中的醌類物質(zhì)還原成酚[23-24]，起到防止梨膏褐變的作用。但當(dāng)抗壞血酸濃度過高時，又會因自身的氧化褐變影響梨膏的色澤。因此，抗壞血酸的最適濃度為0.02%。

圖5 不同濃度的氯化鈉對梨膏褐變指數(shù)的影響Fig.5 Effect of different concentration of sodium chloride on browning index of pear paste

由圖5 可直觀地看出，隨著氯化鈉濃度的提高，梨膏褐變指數(shù)先降低后增加，當(dāng)氯化鈉濃度為1.2%時，梨膏褐變指數(shù)最小。有研究表明，氯化鈉溶液中的Na+會與Cu2+競爭多酚氧化酶，抑制和破壞多酚氧化酶活性；同時，氧氣在氯化鈉溶液中的溶解度小，使酚類底物難以與氧氣接觸[25-26]。另外，氯化鈉的濃度過高會影響口感，因此，氯化鈉最適濃度為1.2%。

2.3.2 復(fù)合護(hù)色劑的正交試驗結(jié)果與分析

上述不同護(hù)色劑的單因素試驗結(jié)果表明，3 種護(hù)色劑均能不同程度的降低梨膏的褐變指數(shù)?？紤]到三者組合之間的協(xié)同作用，采用檸檬酸濃度、抗壞血酸濃度和氯化鈉濃度為因素進(jìn)行L9（34）正交試驗，以褐變指數(shù)為指標(biāo)，考察3 種護(hù)色劑以不同比例組成的復(fù)合護(hù)色劑的護(hù)色效果，結(jié)果見表3。

表3 復(fù)合護(hù)色劑的正交試驗結(jié)果Table 3 Orthogonal experiment results of the composite color protection

續(xù)表3 復(fù)合護(hù)色劑的正交試驗結(jié)果Continue table 3 Orthogonal experiment results of the composite color protection

對照傳統(tǒng)熬煮制得的梨膏表明，未經(jīng)護(hù)色制得梨膏的褐變指數(shù)為292.586 1，而上述9 種復(fù)合護(hù)色劑均不同程度的降低了梨膏的褐變指數(shù)，且護(hù)色效果基本優(yōu)于單一護(hù)色劑。由表3 極差分析結(jié)果可知，檸檬酸濃度對梨膏褐變指數(shù)的影響最為顯著，其次為氯化鈉和抗壞血酸，因此最佳配比為A1C1B3。對正交試驗得到的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行方差分析，利用F 值檢驗各因素對試驗指標(biāo)的影響程度，結(jié)果見表4。

表4 方差分析表Table 4 The analysis of variance table

由表4 可知，檸檬酸濃度對降低梨膏褐變指數(shù)的影響達(dá)到極顯著水平，氯化鈉濃度的影響達(dá)到顯著水平，而抗壞血酸濃度的影響不顯著，這與極差分析結(jié)果一致。因此，碭山梨膏的最佳復(fù)合護(hù)色劑組合為：檸檬酸濃度0.7%，抗壞血酸濃度0.04%，氯化鈉濃度1.1%。利用該條件進(jìn)行驗證試驗，所得梨膏的褐變指數(shù)為200.671 9，其護(hù)色效果均優(yōu)于上述9 種復(fù)合護(hù)色劑，與正交試驗結(jié)果相符。

2.4 真空濃縮溫度的判定

以傳統(tǒng)熬煮制得梨膏作為對照，對在不同濃縮溫度下制得的梨膏的品質(zhì)進(jìn)行評價，通過測定梨膏的褐變指數(shù)、抗壞血酸含量、總酚含量及DPPH 自由基清除率等指標(biāo)，確定梨膏真空濃縮的最佳溫度。

2.4.1 不同濃縮溫度對梨膏褐變指數(shù)影響

不同濃縮溫度對梨膏褐變指數(shù)的影響見圖6。

圖6 不同濃縮溫度對梨膏褐變指數(shù)的影響Fig.6 Effect of different concentration temperatures on browning index of pear paste

由圖6 可知，當(dāng)濃縮溫度為70 ℃時，梨膏的褐變指數(shù)最低，這是因為在60 ℃條件下濃縮所耗費的時間較長，導(dǎo)致梨膏的褐變更為嚴(yán)重，褐變指數(shù)因長時間濃縮而升高。當(dāng)濃縮溫度為80 ℃時，雖然濃縮時間縮短，但由于濃縮溫度過高，導(dǎo)致一些色素類熱敏性物質(zhì)含量降低，褐變指數(shù)有所提高[16]。傳統(tǒng)熬煮制得梨膏在制備過程中由于接觸大量氧氣，氧化褐變極為嚴(yán)重，因此其褐變指數(shù)比真空濃縮梨膏顯著提高。

2.4.2 不同濃縮溫度對梨膏抗壞血酸含量的影響

不同濃縮溫度對梨膏維生素C 含量的影響見圖7。

圖7 不同濃縮溫度對梨膏維生素C 含量的影響Fig.7 Effect of different concentration temperatures on vitamin C content of pear paste

由圖7 可看出，在60 ℃和70 ℃濃縮時，抗壞血酸含量變化不顯著，這是因為在真空狀態(tài)下進(jìn)行濃縮，環(huán)境中氧氣含量極低，不易發(fā)生氧化反應(yīng)。而在80 ℃時含量顯著下降，這是因為抗壞血酸作為一種熱敏性物質(zhì)，溫度越高損失越嚴(yán)重[27]，在80 ℃溫度下進(jìn)行濃縮時發(fā)生了熱分解。傳統(tǒng)熬煮制得梨膏和真空濃縮制得梨膏相比，抗壞血酸含量大幅降低，可能是溫度和氧氣共同作用的結(jié)果。

2.4.3 不同濃縮溫度對梨膏總酚含量的影響

不同濃縮溫度對梨膏總酚含量的影響見圖8。

圖8 不同濃縮溫度對梨膏總酚含量的影響Fig.8 Effect of different concentration temperatures on total phenol content of pear paste

由圖8 可看出，不同濃縮溫度下梨膏的總酚含量沒有顯著性變化，可能是由于在真空狀態(tài)下進(jìn)行濃縮，環(huán)境中氧氣含量極低，幾乎隔絕了多酚類物質(zhì)與氧氣的接觸，僅發(fā)生輕微氧化褐變。傳統(tǒng)熬煮制得梨膏與真空濃縮制得梨膏的總酚含量也沒有顯著差異，可能是因為熬煮時，多酚氧化酶在高溫狀態(tài)下基本失活[28]，從而使得總酚含量沒有顯著變化。

2.4.4 不同濃縮溫度對梨膏DPPH 自由基清除率的影響

不同濃縮溫度對梨膏DPPH 自由基清除率的影響見圖9。

圖9 不同濃縮溫度對梨膏DPPH 自由基清除率的影響Fig.9 Effect of different concentration temperatures on DPPH·scavenging rate of pear paste

從圖9 可直觀的看出，不同濃縮溫度下梨膏的DPPH 自由基清除率變化不大。有研究表明，酚類物質(zhì)能有效清除DPPH 自由基，且酚類物質(zhì)的濃度與DPPH 自由基清除能力呈正相關(guān)[29]。由圖9 可知，梨膏總酚的含量保持穩(wěn)定，因此梨膏DPPH 自由基清除率變化幅度不明顯，均保持在90%以上。

通過對上述4 個指標(biāo)的綜合分析，并從節(jié)能省時的角度考慮，將真空濃縮的溫度確定為70 ℃。

2.5 梨膏與熬煮制得梨膏的品質(zhì)特性對比研究結(jié)果

本研究所制得梨膏（A）與傳統(tǒng)熬煮制得梨膏（B）品質(zhì)特性的對比見表5。

表5 本研究制得的梨膏（A）與傳統(tǒng)熬煮制得梨膏（B）品質(zhì)特性的對比Table 5 Comparison of the quality characteristics of pear paste（A）prepared by the study and traditional cooked pear paste（B）

由表5 可知，按最優(yōu)工藝條件制得的碭山梨膏與傳統(tǒng)熬煮制得梨膏相比，總酸含量、抗壞血酸含量、總酚含量均有所增加，褐變指數(shù)顯著降低。從外觀看，本研究所制得的梨膏其色澤更容易令人產(chǎn)生愉悅的心情，并且具有濃郁的香氣。結(jié)果表明，本研究所制得的碭山梨膏品質(zhì)更加優(yōu)良。

3 結(jié)論

本試驗以碭山梨為原料，主要研究碭山梨膏加工過程中的護(hù)色和濃縮工藝，確定梨膏護(hù)色和濃縮的最佳工藝參數(shù)。主要研究結(jié)果為：

1）通過研究碭山梨膏濃縮過程中黏度與濃度之間的關(guān)系，確定了梨膏的濃縮終點為69°Brix。

2）碭山梨膏表現(xiàn)為假塑性非牛頓流體，隨著剪切速率的提高，黏度逐漸降低，具有剪切稀化現(xiàn)象。

3）通過不同護(hù)色劑的單因素試驗和復(fù)合護(hù)色劑的正交試驗，以褐變指數(shù)為評價指標(biāo)，確定了碭山梨膏的最佳護(hù)色工藝參數(shù)：檸檬酸濃度0.7%，抗壞血酸濃度0.04%，氯化鈉濃度1.1%。

4）通過真空濃縮溫度的單因素試驗，以褐變指數(shù)、抗壞血酸含量、總酚含量及DPPH 自由基清除率為綜合評價指標(biāo)，確定了碭山梨膏的最佳濃縮工藝參數(shù)：濃縮溫度70 ℃，真空度-0.1 MPa，轉(zhuǎn)速60 r/min。

5）該研究制得的梨膏與傳統(tǒng)熬煮制得梨膏相比，品質(zhì)更加優(yōu)良，具有廣泛的發(fā)展前景。