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(1.齊魯工業(yè)大學(xué)(山東省科學(xué)院),食品科學(xué)與工程學(xué)院,山東濟南 250353; 2.山東省林業(yè)科學(xué)研究院,經(jīng)濟林所,山東濟南 250014)
無花果(FicuscaricaL.)果實味美甘甜,是上佳的特色漿果,被聯(lián)合國糧農(nóng)組織定為第二代水果,具有很好的營養(yǎng)價值和藥用功效,因而受到人們的關(guān)注[1-3]。但由于無花果果實具有成熟時期短、季節(jié)性強,容易腐爛變質(zhì),鮮品在常溫下難以保存等特點[4-6]?,F(xiàn)已有無花果罐頭、醋飲料、果干、果酒、果醬的生產(chǎn)工藝[7-9],但缺少無花果在變溫壓差膨化干燥的技術(shù)研究。傳統(tǒng)的油炸膨化技術(shù)不能完整地保留無花果的營養(yǎng)成分,且使用食品添加劑進行風(fēng)味的優(yōu)化可能會增加食品食用風(fēng)險。與油炸膨化技術(shù)相比,變溫壓差膨化干燥技術(shù)很好地減少了營養(yǎng)成分的損失,且在生產(chǎn)過程中無需添加食品添加劑,最大限度地保留了無花果的天然風(fēng)味。變溫壓差膨化干燥技術(shù)作為一種熱門的果蔬加工方式,由于其產(chǎn)品口味自然、營養(yǎng)豐富等特點,被廣泛應(yīng)用于各種果蔬加工[10-11]。
現(xiàn)已有變溫壓差膨化干燥技術(shù)應(yīng)用于香蕉[12]、桃[13]、菠蘿蜜[14]、樹莓[15]、枸杞[16]、紅棗[17]、紫薯[18]等果蔬的研究,研究內(nèi)容以變溫壓差膨化干燥技術(shù)的工藝優(yōu)化和干燥特性為主。目前國內(nèi)關(guān)于無花果的干燥研究較少,市面上無花果相關(guān)產(chǎn)品多為日曬處理的無花果干,口感較為軟糯多汁,罕見無花果脆片類產(chǎn)品。目前,已有研究對無花果脆片加工進行了初步的探索,但研究中未見關(guān)于無花果脆片工藝優(yōu)化相關(guān)研究。本研究通過對不同膨化溫度、壓力、次數(shù)等參數(shù)對產(chǎn)品進行感官評價,對無花果的變溫壓差膨化干燥技術(shù)工藝進行優(yōu)化。本研究利用正交試驗、感官評定、質(zhì)構(gòu)特性測定的方法進行了無花果變溫壓差膨化工藝優(yōu)化實驗,得出變溫壓差膨化干燥技術(shù)的工藝優(yōu)化參數(shù),以期解決無花果難貯藏的問題,并拓展變溫壓差膨化技術(shù)領(lǐng)域。
8~9分熟無花果果實 采于山東省林業(yè)科學(xué)研究院濟寧市嘉祥縣新河無花果種植示范基地,挑選無損傷、無病蟲害的果實,儲藏于冷庫中(-14 ℃)備用。
WSC-S型測色色差計 上海儀電物理光學(xué)儀器有限公司;QDPH1000-4型果蔬膨化機 天津市勤德新材料科技有限公司;DSH-10A水分測定儀 上海精科儀器有限公司。
1.2.1 材料預(yù)處理 將35 kg新鮮無花果原料用清水沖洗干凈,為保存原料營養(yǎng)特色,將產(chǎn)品切成厚度為5 mm的切片后,直接置于真空壓差膨化干燥設(shè)備中(在設(shè)備中直接完成水分抽干,略去預(yù)處理過程),產(chǎn)品膨化完成取出后迅速置于真空食品罐封存待用。
1.2.2 單因素實驗 在變溫壓差膨化過程中,物料厚度、預(yù)干燥原料含水量、膨化溫度、停滯時間、膨化壓力、膨化次數(shù)、抽空溫度與抽空時間等因素均會影響膨化效果[19],經(jīng)過多次預(yù)實驗,發(fā)現(xiàn)不同的抽空溫度、抽空時間、膨化溫度、膨化壓力及膨化次數(shù)是無花果脆片膨化的關(guān)鍵因素。故采用單一變量法做5個單因素實驗,所有樣品在膨化完成后進行感官測定[20-23],實驗具體方法如下。
1.2.2.1 膨化溫度對無花果脆片品質(zhì)影響 將無花果切片置于果蔬膨化機內(nèi),加壓到0.2 MPa,并分別升溫至60、70、80、90、100 ℃,保持10 min后第一次膨化,抽真空,抽空溫度為80 ℃,保持3 h后恢復(fù)至常壓,繼續(xù)膨化3次。
1.2.2.2 膨化壓力對無花果脆片品質(zhì)影響 將無花果切片置于果蔬膨化機內(nèi),分別加壓到0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 MPa,并升溫至90 ℃,保持10 min后第一次膨化,抽真空,抽空溫度為80 ℃,保持3 h后恢復(fù)至常壓,繼續(xù)膨化3次。
1.2.2.3 膨化次數(shù)對無花果脆片品質(zhì)影響 將無花果切片置于果蔬膨化機內(nèi),加壓到0.2 MPa,并升溫至90 ℃,保持10 min后第一次膨化,抽真空,抽空溫度為80 ℃,保持3 h后恢復(fù)至常壓,分別繼續(xù)膨化1、2、3、4、5次。
1.2.2.4 抽空溫度對無花果脆片品質(zhì)影響 將無花果切片置于果蔬膨化機內(nèi),加壓到0.2 MPa,并升溫至90 ℃,保持10 min后第一次膨化,抽真空,抽空溫度分別為50、60、70、80、90 ℃,保持3 h后恢復(fù)至常壓,繼續(xù)膨化3次。
1.2.2.5 抽空時間對無花果脆片品質(zhì)影響 將無花果切片置于果蔬膨化機內(nèi),加壓到0.2 MPa,并升溫至90 ℃,保持10 min后第一次膨化,抽真空,抽空溫度為80 ℃,分別保持1、2、3、4、5 h后恢復(fù)至常壓,繼續(xù)膨化3次。
1.2.3 正交試驗 設(shè)計分別以膨化溫度、膨化壓力、膨化次數(shù)、抽空溫度以及抽空時間為影響因素,考察對無花果感官評分的影響。采用5因素4水平表,見表1,以感官評定為指標(biāo)對無花果脆片膨化工藝條件進行優(yōu)化。
表1 無花果脆片膨化工藝正交試驗因素水平設(shè)計Table 1 Design of orthogonal test factors and levels for fig crisp chips puffing technology
1.2.4 感官測定 在預(yù)實驗中亦做了無花果脆片產(chǎn)品的色差與含水量對無花果脆片品質(zhì)影響的研究,但因其受設(shè)備性能、設(shè)備運行狀態(tài)影響較大,對無花果脆片的實際工藝優(yōu)化偏差較大,比較水分、色差、感官評價三種方法,感官評價得出的無花果脆片優(yōu)化工藝產(chǎn)出的產(chǎn)品品質(zhì)最好,質(zhì)量最為穩(wěn)定,故本文采用感官評分作為無花果脆片工藝優(yōu)化指標(biāo)。
參考GB/T 16291.1-2012,選擇并培訓(xùn)10名評定人員,要求感官功能正常,無不良飲食偏好,以數(shù)字標(biāo)度形式來評價樣品的品質(zhì)特性,所使用的數(shù)字標(biāo)度可以是等距標(biāo)度或比率標(biāo)度,先使每個評價員掌握統(tǒng)一的評分標(biāo)準(zhǔn)和記分方法,了解品評要求,無花果評分標(biāo)準(zhǔn)。感官評價標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)GB/T 22699-2008及GB/T 23787-2009稍作修改,見表2。
表2 無花果脆片感官評價評分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation standard for fig crisp chips
對膨化食品的感官品質(zhì)要求設(shè)計感官品評試驗,從樣品的色澤、口感、滋味、組織形態(tài)4個方面進行評價。分別取5~10 g樣品置于白色底盤,在自然光線下用目測法觀察樣品的色澤和組織形態(tài),嗅其氣味,然后品嘗滋味。產(chǎn)品質(zhì)量特性中色澤、口感、滋味、組織形態(tài)統(tǒng)一以優(yōu)、良、中、差四等來評定,無花果樣品以數(shù)字編號,放入白色托盤中,分發(fā)給評價員,每次5個樣品,每個樣品5~10 g。評價員獨立品評,記錄下每個編號的評定結(jié)果。
1.2.5 質(zhì)構(gòu)特性測定 每種樣品隨機挑選5片產(chǎn)品,測試其脆性、硬度和酥性。前測速度:1.00 mm/s,測試速度:1.00 mm/s,后測速度:10 mm/s,探頭:HDP/3PB,下壓距離:10 mm,觸發(fā)力值:5 g。
測定數(shù)據(jù)采用Excel整理分析,正交試驗設(shè)計采用DPS 7.0軟件并進行方差統(tǒng)計分析(Turkey法多重比較),折線圖與柱狀圖采用Origin Pro 2018C軟件繪制。
2.1.1 膨化溫度對無花果脆片品質(zhì)的影響 膨化溫度是影響變溫壓差膨化干燥產(chǎn)品質(zhì)量的重要參數(shù)之一,對膨化產(chǎn)品的質(zhì)量影響極大,較低的膨化溫度會導(dǎo)致物料膨化不充分,而膨化溫度過高會導(dǎo)致物料焦糊、色澤暗淡,對于膨化產(chǎn)品的生產(chǎn)而言,對于膨化溫度的控制尤為重要[24]。實驗結(jié)果見圖1。
圖1 不同膨化溫度對無花果脆片品質(zhì)的影響Fig.1 Effect of different puffing temperature on the quality of fig crisp chips 注:不同小寫字母表示差異顯著,P<0.05;圖2~圖5同。
由圖1可知,P值為0.0089,F值為6.216,說明不同的膨化溫度制得的產(chǎn)品感官評分差異顯著,隨著膨化溫度的增加,感官評分呈先降低后增加再降低趨勢,在90 ℃處達到最大值。加熱升溫可促使無花果組織結(jié)構(gòu)變的疏松,有利于后期加壓膨化,改良果品組織結(jié)構(gòu)特性,而當(dāng)溫度過高時影響口感,使酥脆性降低,出現(xiàn)焦糊味。因溫度大于90 ℃時焦化明顯,故選擇75、80、85、90 ℃進行正交試驗。
2.1.2 膨化壓力對無花果脆片品質(zhì)的影響 膨化壓力是影響物料膨化程度的重要參數(shù),膨化壓力越大,膨化度越好,但是對于較脆的原料應(yīng)用過大的膨化壓力會導(dǎo)致物料碎裂。而膨化壓力過低時,會導(dǎo)致物料膨化不完全甚至于無法膨化。實驗結(jié)果見圖2。
圖2 不同膨化壓力對無花果脆片品質(zhì)的影響Fig.2 Effect of different puffing pressure on the quality of fig crisp chips
由圖2可知,P值為0.0095,F值為6.0830,說明不同的膨化壓力制得的產(chǎn)品感官評分差異顯著,隨著膨化壓力的增大,感官評分先升高后降低,在0.2 MPa時達到最大值。當(dāng)膨化壓力小于0.2 MPa時,無花果外觀平整,顏色均勻,口感酥脆。而當(dāng)膨化壓力過大時,可能導(dǎo)致果品物性產(chǎn)生不良變化,從而影響口感。故選擇0.15、0.20、0.25、0.30 MPa進行正交試驗。
2.1.3 膨化次數(shù)對無花果脆片品質(zhì)的影響 膨化次數(shù)對于脆片產(chǎn)品生產(chǎn)有十分重要的意義,膨化次數(shù)的增加可在不增加膨化壓力的情況下使產(chǎn)品的膨化程度盡可能提高,但過多的膨化次數(shù)也會影響產(chǎn)品的色澤。實驗結(jié)果見圖3。
圖3 不同膨化次數(shù)對無花果脆片品質(zhì)的影響Fig.3 Effect of different number of puffing on the quality of fig crisp chips
由圖3可知,P值為0.0001,F值為25.2890,說明不同的膨化次數(shù)制得的產(chǎn)品感官評分差異顯著,隨著膨化次數(shù)的增加,感官評分呈明顯的升高趨勢。這可能是因為,在膨化次數(shù)較小時,無花果膨化不完全,結(jié)構(gòu)改良不足,口感酥脆差,反復(fù)膨化后無花果中的水分盡可能地被膨化出來,口感較為酥脆,水分分布均勻,軟硬度適中。但過多的膨化次數(shù)也會影響果品色澤。因4次與5次之間差異不顯著(P>0.05),故選擇2、3、4、5次進行正交試驗。
2.1.4 抽空溫度對無花果脆片品質(zhì)的影響 抽空溫度的不同可以直接影響產(chǎn)品的終止水分,但過高的抽空溫度會使產(chǎn)品出現(xiàn)焦糊現(xiàn)象,影響產(chǎn)品的外觀和口感。實驗結(jié)果見圖4。
圖4 不同抽空溫度對無花果脆片品質(zhì)的影響Fig.4 Effect of different vacuum temperatures on the quality of fig crisp chips
由圖4可知,P值為0.0013,F值為10.54,說明不同的抽空溫度制得的產(chǎn)品感官評分存在顯著性差異,隨著抽空溫度的增加,感官評價總分呈先升高再降低的趨勢,在80 ℃達到最大值。在實驗中,可觀察到隨著抽空溫度的增加,果實褐變程度增加,可能的原因是溫度過高,內(nèi)部水分蒸發(fā),從而影響無花果產(chǎn)品色澤,使其口感變差。故選擇75、80、85、90 ℃進行正交試驗。
2.1.5 抽空時間對無花果脆片品質(zhì)的影響 抽空時間可影響顯著膨化產(chǎn)品的含水率(P<0.05),恰當(dāng)?shù)某榭諘r間可使原料充分受熱,抽空時間過短,會影響產(chǎn)品的口感,產(chǎn)品發(fā)硬且不酥脆[25]。實驗結(jié)果如圖5所示。
圖5 不同抽空時間對無花果脆片品質(zhì)的影響Fig.5 Effect of different vacuuming time on the quality of fig crisp chips
由圖5可知,P值為0.0004,F值為14.261,說明不同的抽空時間制得的產(chǎn)品感官評分存在顯著性差異,隨著抽空時間的增加,感官評價呈先升高后下降趨勢,在3 h時達到最大值。可能因為,在抽空時間3 h左右,無花果內(nèi)部的孔隙少,表層結(jié)構(gòu)較致密,酥脆性較好,口感適宜,但抽空時間延長后使無花果脆片產(chǎn)生一定焦糊味,影響感官。故選擇3.0、3.5、4.0、4.5 h進行正交試驗。
由表3可知,膨化溫度、膨化壓力、膨化次數(shù)、抽空溫度、抽空時間5個因素對無花果脆片的影響大小為:抽空溫度>膨化壓力>膨化溫度>抽空時間>膨化次數(shù)。通過極差分析可得無花果脆片的最佳工藝參數(shù)為A3B2C2D3E4,即膨化溫度85 ℃,膨化壓力0.2 MPa,膨化次數(shù)3次,抽空溫度85 ℃,抽空時間4.5 h,在此條件下進行多次驗證試驗,樣品所獲感官評分為(86.61±0.68)分,其值大于正交表中的最高組別2(82.00分)。
表3 無花果脆片膨化工藝L16(45)正交試驗設(shè)計及結(jié)果Table 3 Design and result of L16(45)orthogonal experiment of fig crisp chips puffing technology
結(jié)合肖敏[26]與蘇曉琳等[27]的研究,對無花果脆片、蘋果脆片、樹莓脆片進行質(zhì)構(gòu)特性比較,其膨化工藝優(yōu)化水平值見表5。
在對無花果、蘋果、樹莓三種蔬果質(zhì)構(gòu)特性數(shù)據(jù)(圖6)進行分析可以得出,經(jīng)膨化干燥處理的無花果硬度適中,而酥性較差,由于干燥后的無花果片較薄,酥性對實際食用口感影響較小;同時膨化干燥可以利用閃蒸使得松軟、糖分高的果實中的水分更有效地?fù)]發(fā),導(dǎo)致質(zhì)地脆性更好,口感有明顯改善。相對于蘋果脆片、樹莓脆片,無花果脆片在硬度和酥性方面協(xié)調(diào)性較好,產(chǎn)品入口酥脆,硬度適中,具有很大的市場潛力。
表5 果蔬變溫壓差膨化工藝優(yōu)化水平值分析Table 5 Analysis of optimization level value of fruit and vegetable temperature and pressure differential expansion process
圖6 不同果蔬脆片質(zhì)構(gòu)特性比較Fig.6 Comparison of texture characteristics of different kinds of fruit and vegetable crisp chips
結(jié)果表明,抽空溫度、抽空時間、膨化溫度、膨化壓力、膨化次數(shù)都會影響無花果脆片成品的口感,且對無花果脆片成品感官評分的影響順序為抽空溫度>膨化壓力>膨化溫度>抽空時間>膨化次數(shù);膨化工藝參數(shù)的改變會造成水分含量和感官的顯著改變,并且水分含量與感官評價具有一定的相關(guān)性[28-31]。總體上變溫壓差膨化的產(chǎn)品色澤變化較小,脆性較高,口感好;不同品種果蔬在膨化后會表現(xiàn)出不同的特性,品種對質(zhì)構(gòu)影響較大。結(jié)合具體實驗數(shù)據(jù)可知,經(jīng)過正交優(yōu)化后的實驗參數(shù)為:膨化溫度85 ℃,膨化壓力0.2 MPa,膨化次數(shù)3次,抽空溫度85 ℃,抽空時間4.5 h,感官評分均值為86.61分。
5種膨化參數(shù)在其他果蔬的膨化工藝研究中也被證明具有普適性,程莉莉等[32]對蘋果脆片膨化工藝進行了研究,發(fā)現(xiàn)膨化溫度、停滯時間、抽空溫度、抽空時間對蘋果脆片成品品質(zhì)有較大影響,其最優(yōu)膨化溫度相對本研究較高,這可能是無花果質(zhì)軟且水分含量高,果肉質(zhì)構(gòu)特性與蘋果有較大區(qū)別引起的。司旭等[33]進行了單因素實驗與二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合試驗,實驗表明,膨化溫度、抽空溫度、抽空時間對樹莓脆片品質(zhì)有較大影響。畢金峰等[34]為延長香蕉的貨架周期,對其進行變溫壓差膨化加工。通過單因素實驗與二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合試驗,分別研究了膨化溫度、抽空溫度、膨化壓力對香蕉脆片品質(zhì)的影響,發(fā)現(xiàn)膨化溫度、抽空溫度對香蕉脆片品質(zhì)影響顯著。實驗結(jié)果表明,膨化溫度、膨化壓力、停滯時間、抽空溫度、抽空時間、膨化次數(shù)均對蔬果的壓差膨化工藝有較大影響,研究其對蔬果脆片生產(chǎn)工藝影響程度對蔬果脆片生產(chǎn)具有極強的指導(dǎo)作用。
實驗對真空壓差膨化工藝生產(chǎn)的無花果脆片進行了感官評價,確定了膨化溫度、膨化壓力、膨化次數(shù)、抽空溫度、抽空時間等生產(chǎn)關(guān)鍵參數(shù),不僅為延長無花果貨架期、促進無花果深加工提供了一種解決方案,也提高了無花果脆片產(chǎn)品的品質(zhì),為工業(yè)化生產(chǎn)提供了數(shù)據(jù)參考。本實驗同樣存在一些缺陷,因本實驗為中試規(guī)模,系統(tǒng)誤差的產(chǎn)生主要來自三個方面:a. 無花果片受在膨化機內(nèi)位置的影響,品質(zhì)會有一定程度的變化;b. 因感官品評是在一批成品中隨機選擇,選擇的無花果脆片之間品質(zhì)會存在一定差異;c. 感官品評受主觀因素影響比較大,評分同樣會產(chǎn)生誤差。在感官品評優(yōu)化有關(guān)文獻[35-37]中,相似的誤差也有出現(xiàn),同樣工藝制作的產(chǎn)品感官品評的評分也會產(chǎn)生漂移,這可能是因為在不同的對照組下人對產(chǎn)品的評價會產(chǎn)生變化造成的,今后將在進一步的實驗中改進實驗方法,以求進一步降低實驗的系統(tǒng)誤差。