,*

(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。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

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 實驗方法

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。

1.3 數(shù)據(jù)處理

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 結(jié)果與分析

2.1 單因素實驗

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。

2.2 正交試驗結(jié)果

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

2.3 果蔬變溫壓差膨化工藝優(yōu)化水平值分析

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

3 結(jié)論與討論

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。