李素芬，王琴，胡暉亮，李妍馥，劉袆帆

(仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院 輕工食品學(xué)院，廣州 510225)

柚子肉中含有總酚類物質(zhì)、維生素C以及類胰島素等成分，具有抗高脂血癥的活性、抗氧化能力[1]。此外，柚子肉中含有豐富的維生素C以及類胰島素等成分，故有降血糖、降血脂等功效和對(duì)糖尿病、血管硬化等疾病有輔助治療作用。柚子皮中有豐富的果膠、黃酮類物質(zhì)、維生素、膳食纖維、柚皮甙等，具有減少血栓形成、抗衰老、抗腫瘤、降血糖和降血脂等功效[2,3]。目前，國(guó)內(nèi)有關(guān)柚子的產(chǎn)品主要包括柚皮蜜餞、柚子茶等。

佛手瓜中含有豐富的礦物質(zhì)、氨基酸、膳食纖維和維生素等，不僅有高鉀低鈉的特性，同時(shí)對(duì)高血壓人群有一定的幫助[4]。目前，國(guó)內(nèi)有關(guān)佛手瓜的產(chǎn)品主要包括佛手瓜干、佛手瓜果醬等。

市場(chǎng)上現(xiàn)有的果醬主要是普通單一口味果醬、復(fù)合果醬及嬰幼兒果泥制品等。普通果醬存在風(fēng)味單一和口感較差的缺點(diǎn)，而復(fù)合果醬不僅能夠使不同的營(yíng)養(yǎng)成分互補(bǔ)和風(fēng)味互補(bǔ)，還能提高果醬的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[5]。有研究表明，果膠對(duì)佛手瓜果醬具有較好的凝膠效果[6]，利用柚子皮中的果膠對(duì)果醬進(jìn)行凝膠，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)柚子皮的高值化利用。利用不同果料的原始酸甜香的純味進(jìn)行調(diào)制，是適合現(xiàn)代人們需要的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)、精吃適用加工保鮮的有效方法，是研制現(xiàn)代綠色有機(jī)果醬的新方向。

因此，本研究通過(guò)酸處理的方法將柚子皮中的原果膠轉(zhuǎn)化為可溶性果膠，作為果醬的天然增稠劑以果膠提取液的形式加入至佛手瓜漿和柚子漿中進(jìn)行復(fù)合調(diào)配加工，制成綠色、健康、營(yíng)養(yǎng)的果醬，實(shí)現(xiàn)豐富佛手瓜的市場(chǎng)用途和提高柚子的利用率的目的。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 材料與試劑

沙田柚：產(chǎn)自廣東梅州；佛手瓜：產(chǎn)自韶關(guān)市新豐縣；白砂糖、食品級(jí)檸檬酸、無(wú)水乙醇。

1.1.2 儀器與設(shè)備

YS1613200型電子分析天平 上海佑科儀器儀表有限公司；PHS-3C 型pH計(jì) 上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；HHS-2S型電子恒溫水浴鍋 上海宜昌儀器紗篩廠；RHB32型糖度計(jì) 山東恒美電子科技有限公司；DHG-9023A型鼓風(fēng)干燥箱 飛迪科技有限公司；DZF-6020型真空干燥箱 上海博迅實(shí)業(yè)有限公司；RE-52A型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器 上海亞榮生化儀器廠；RS-232C色差儀 柯尼卡美能達(dá)公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 柚子皮果膠的提取工藝

柚子皮→切?！础鷶D干水分→加水→調(diào)節(jié)pH→水浴加熱→趁熱過(guò)濾→濃縮→果膠提取液。

1.2.1.1 單因素試驗(yàn)

柚子皮先經(jīng)過(guò)切粒、漂洗、擠干水分處理，加入蒸餾水淹沒(méi)柚皮粒，然后通過(guò)設(shè)計(jì)單因素試驗(yàn)，分別改變pH(1，1.5，2，2.5，3)、水浴時(shí)間(40，50，60，70，80 min)和水浴溫度(50，60，70，80，90 ℃)對(duì)柚子皮的果膠進(jìn)行提取[7,8]。

1.2.1.2 正交試驗(yàn)

pH值(A1～A3)、水浴溫度(B1～B3)、水浴時(shí)間(C1～C3)3個(gè)因素的3個(gè)水平進(jìn)行正交試驗(yàn)，選出果膠得率最高的酸提取最優(yōu)工藝，試驗(yàn)方案見(jiàn)表1。

表1 正交試驗(yàn)的因素和水平Table 1 Factors and levels of orthogonal test

1.2.1.3 果膠得率的測(cè)定

參照張明等[9]從柚子皮中提取果膠研究的方法，并稍作改動(dòng)：向果膠提取液中加入1.3倍體積的無(wú)水乙醇，靜置10 min后，通過(guò)80～100目篩網(wǎng)進(jìn)行過(guò)濾后得到濕果膠，于60 ℃條件下烘干至恒重，并稱重，按照式(1)計(jì)算：

式(1)

1.2.2 佛手瓜柚子復(fù)合果醬工藝[10]

柚子肉→去皮→切粒→預(yù)煮→柚子肉漿；

佛手瓜→去皮→切粒→預(yù)煮→佛手瓜漿；

柚子肉漿、佛手瓜漿、果膠提取液→復(fù)合調(diào)配→濃縮→煮制→熱灌裝→滅菌→冷卻→成品。

1.2.3 工藝要點(diǎn)

1.2.3.1 預(yù)煮

目的：鈍化酶活性減少氧化變色和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的流失，一般溫度為85～100 ℃。

1.2.3.2 復(fù)合調(diào)配

佛手瓜漿、柚子肉漿、果膠提取液按一定比例復(fù)配，達(dá)到良好的增稠效果。

1.2.3.3 真空濃縮

將樣品置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中蒸發(fā)部分水分的過(guò)程，較好地保存營(yíng)養(yǎng)成分和風(fēng)味，一般控制濃縮后的可溶性固形物在25%～40%。

1.2.3.4 煮制

在果漿加熱一段時(shí)間后，預(yù)煮糖液緩慢加入，加后要攪拌均勻，有效地防止糖分不均而造成結(jié)焦。

1.2.3.5 滅菌

復(fù)合果醬pH<4.6，為酸性食品，因此一般使用常壓殺菌，控制在溫度100 ℃，40～50 min。

1.2.3.6 微生物檢測(cè)

按GB/T 4789.24-2003規(guī)定的方法測(cè)定。

1.2.4 佛手瓜柚子復(fù)合果醬配方工藝研究

1.2.4.1 單因素試驗(yàn)

a.佛手瓜和柚子質(zhì)量比對(duì)果醬感官品質(zhì)的影響

選用佛手瓜和柚子質(zhì)量比為0.5∶1、1∶1、1.5∶1、2∶1，加入20%的白砂糖以及30%的果膠提取液制作果醬，進(jìn)行感官評(píng)價(jià)和保水性測(cè)定，由此確定佛手瓜和柚子質(zhì)量比。

b.果膠提取液添加量對(duì)果醬感官品質(zhì)的影響

選用佛手瓜和柚子質(zhì)量比為 1∶1，加入20%的白砂糖，分別添加10%、20%、30%、40%、50%的果膠提取液制作果醬，進(jìn)行感官評(píng)價(jià)和保水性測(cè)定，由此確定果膠提取液添加量。

c.白砂糖添加量對(duì)果醬感官品質(zhì)的影響

選用佛手瓜和柚子質(zhì)量比為 1∶1，加入總質(zhì)量30%的果膠，分別添加10%、15%、20%、25%、30%的白砂糖制作果醬，進(jìn)行感官評(píng)價(jià)和保水性測(cè)定，由此確定白砂糖添加量[11]。

1.2.4.2 響應(yīng)面試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以保水性為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)佛手瓜和柚子質(zhì)量比、果膠提取液添加量以及白砂糖添加量設(shè)計(jì)三因素三水平的中心組合分析CCD(Central Composite Design)數(shù)學(xué)回歸模型，見(jiàn)表2。

表2 響應(yīng)面分析試驗(yàn)設(shè)計(jì)Table 2 Experimental design of response surface analysis

1.2.5 感官評(píng)定

感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T 22474-2008規(guī)范進(jìn)行，由10名食品專業(yè)人士組成評(píng)分小組，根據(jù)表3評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)佛手瓜柚子復(fù)合果醬進(jìn)行感官評(píng)定[12]。

表3 感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Sensory evaluation criteria

1.2.6 保水性的測(cè)定

參照黃巍峰等[13]的方法，并稍作改動(dòng)：準(zhǔn)確稱取制成的佛手瓜柚子復(fù)合果醬成品10～15 g，將其置于真空干燥箱中約30 ℃放置4 h后，稱重。保水性按式(2)計(jì)算：

式(2)

式中：G1為復(fù)合果醬真空放置后質(zhì)量；G2為復(fù)合果醬烘箱干燥后質(zhì)量；G3為復(fù)合果醬樣品質(zhì)量。

1.2.7 水分的測(cè)定

按照GB 5009.3-2016進(jìn)行測(cè)定，稱取果醬樣品5～10 g(精準(zhǔn)到0.01 g)于稱量瓶中，放入真空干燥箱內(nèi)，調(diào)節(jié)其壓力為40～53 kPa并加熱到溫度為(60±5) ℃。經(jīng)4 h后，打開(kāi)活塞使空氣緩慢進(jìn)入干燥箱，待壓力恢復(fù)正常后打開(kāi)，取出稱量瓶，放入干燥器中0.5 h后稱重[14]，果醬中的水分含量，按式(3)進(jìn)行計(jì)算：

式(3)

式中：X為試樣中水分的含量(g/100 g)；m1為稱量瓶和試樣的質(zhì)量(g)；m2為稱量瓶和試樣干燥后的質(zhì)量(g)；m3為稱量瓶的質(zhì)量(g)。

1.2.8 可溶性固形物的測(cè)定

按照GB/T 10786-2006進(jìn)行測(cè)定，稱取佛手瓜柚子復(fù)合果醬10～15 g(精準(zhǔn)到0.01 g)，加入100～150 mL蒸餾水使其充分溶解，保持煮沸狀態(tài)約2 min，冷卻20 min后稱重(精準(zhǔn)到0.01 g)，然后用漏斗過(guò)濾得到濾液，使用糖度計(jì)進(jìn)行測(cè)量，濃度以質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示[15]，固形物含量按式(4)計(jì)算：

式(4)

式中：X為可溶性固形物含量的百分率；D為稀釋溶液中可溶性固形物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(%)；m1為稀釋后的樣品質(zhì)量(g)；m0為稀釋前的樣品質(zhì)量(g)。

1.2.9 色差的測(cè)定

進(jìn)行顏色測(cè)定時(shí)，用黑板校正調(diào)零，以白板為空白對(duì)照，將果醬均勻鋪平，分別測(cè)試3個(gè)不同的位置，記錄果醬亮度L*的變化[16]。

1.2.10 脫水收縮率的測(cè)定

參照趙雷等[17]的方法進(jìn)行測(cè)定。選用直徑為60 mm的餅干，將果醬均勻地涂在餅干的表面上，果醬的直徑為40 mm，厚度為10 mm，烤箱溫度約為170 ℃，一般選擇烤箱中間的位置進(jìn)行高溫加熱。RBS和RFS由加熱后果醬的內(nèi)徑和外徑測(cè)得，分別由式(5)和式(6)計(jì)算得到：

式(5)

式(6)

式中：x為高溫加熱后果醬的外徑(mm)；y為高溫加熱后果醬的內(nèi)徑(mm)。

當(dāng)RBS

脫水收縮率=RFS-RBS。

式(7)

2 結(jié)果與分析

2.1 柚皮果膠的提取工藝優(yōu)化

2.1.1 單因素試驗(yàn)

采用單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)對(duì)提取pH、提取時(shí)間以及提取溫度進(jìn)行研究，進(jìn)一步提高果膠的提取率，為實(shí)現(xiàn)對(duì)柚子的高值化利用提供了理論。

由圖1中A可知，利用柚皮進(jìn)行酸提取果膠的過(guò)程中，果膠得率隨著pH值的增大先提高再下降，pH為1.5時(shí)果膠得率達(dá)到最高。當(dāng)pH值大于1.5時(shí)，柚子皮中的原果膠未能充分溶出轉(zhuǎn)化為可溶性果膠。而pH小于1.5時(shí)，果膠的半乳糖醛酸分子結(jié)構(gòu)受到破壞，從而導(dǎo)致果膠脫酸裂解[18]。

圖1 不同處理?xiàng)l件對(duì)果膠得率的影響Fig.1 Effects of different treatment conditions on pectin yield

由圖1中B可知，果膠得率隨著水浴時(shí)間的延長(zhǎng)先上升后稍微下降，水浴時(shí)間在70 min時(shí)果膠得率達(dá)到最高。可能是因?yàn)楫?dāng)水浴時(shí)間過(guò)短時(shí)會(huì)使原果膠未能充分溶解出來(lái)，而提取時(shí)間過(guò)長(zhǎng)則可能使溶液中的果膠質(zhì)在較高溫度和酸性條件下發(fā)生降解而使提取率降低[19]。

由圖1中C可知，果膠得率隨著水浴溫度的升高先升高再下降，水浴溫度在80 ℃時(shí)果膠得率達(dá)到最高。在過(guò)低或者過(guò)高的溫度時(shí)果膠得率反而有所下降，因?yàn)闇囟葘?duì)原果膠水解速率有一定的影響，如過(guò)高的溫度會(huì)使高分子多糖化合物降解，從而使果膠產(chǎn)率有下降的趨勢(shì)[20]。

2.1.2 正交試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，pH值、水浴溫度、水浴時(shí)間對(duì)果膠的提取率均有顯著的影響，因此進(jìn)行正交試驗(yàn)，確定適宜的提取工藝，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 正交試驗(yàn)結(jié)果Table 4 Orthogonal test results

由正交試驗(yàn)結(jié)果極差分析可知，影響果膠得率的主次因素為：C(水浴溫度)>A(pH值)>B(水浴時(shí)間)。酸提取柚子皮中果膠的最佳工藝為A2B1C2，即pH值為1.5，水浴溫度為60 ℃，水浴時(shí)間為70 min。

2.2 佛手瓜柚子復(fù)合果醬配方的工藝優(yōu)化結(jié)果分析

由圖2中A可知，隨著佛手瓜和柚子的比例增大，保水性和感官評(píng)價(jià)都呈先上升再下降的趨勢(shì)，在比例為1∶1時(shí)保水性達(dá)到最高值42.73%；感官評(píng)分則在比例為1.5∶1達(dá)到最大值86.42。但是隨著柚子漿的含量逐漸增多，會(huì)逐漸加重復(fù)合果醬的澀味，使口感和風(fēng)味有所下降。

圖2 不同物質(zhì)添加量對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響Fig.2 Effects of different substances’ additive amount on the quality of product

由圖2中B可知，果膠提取液添加量為20%時(shí)保水性達(dá)到最高值45.01%；感官評(píng)分在果膠提取液添加量為30%達(dá)到最大值81.83。隨著果膠提取液添加量逐漸增大，復(fù)合果醬中的果膠含量逐漸提升，增稠的作用有了一定的提高，使得保水性有所提升，再繼續(xù)提高加入量則保水性不會(huì)再提高，趨向于穩(wěn)定。然而果膠提取液酸度比較高，因此加入量過(guò)多則會(huì)使酸味加重，掩蓋鮮果的香味，使得口感和風(fēng)味有所下降[21]。

由圖2中C可知，當(dāng)糖的添加量為25%時(shí)保水性達(dá)到最高值43.79%，感官評(píng)分達(dá)到最大值83.33。隨著糖的添加量逐漸增大，果醬凝膠的持水力有所提升，因而對(duì)果醬保水性有一定的促進(jìn)作用，同時(shí)還能夠中和果膠提取液中過(guò)量的酸味，達(dá)到酸甜適中的良好風(fēng)味和口感。

2.3 響應(yīng)面分析法對(duì)佛手瓜柚子復(fù)合果醬配方優(yōu)化

2.3.1 模型回歸分析

利用Design-Expert 8.06軟件對(duì)試驗(yàn)進(jìn)行編碼，根據(jù)編碼進(jìn)行試驗(yàn)，得出產(chǎn)品分值，見(jiàn)表5。

表5 響應(yīng)面分析方案及結(jié)果Table 5 Response surface analysis scheme and results

續(xù) 表

2.3.2 二次方程數(shù)學(xué)模型的建立

對(duì)于佛手瓜柚子復(fù)合果醬配方進(jìn)行響應(yīng)面分析，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果得到數(shù)學(xué)模型為：Y=49.97-1.02A-2.40B+0.98C-0.93AB+1.22AC-0.049BC-5.82A2-1.55B2-2.92C2。

式中：Y為佛手瓜柚子復(fù)合果醬的保水性百分比；A，B，C分別為佛手瓜和柚子的比例、果膠提取液添加量(%)、糖的添加量(%)。

由方程一次項(xiàng)系數(shù)可以看出影響佛手瓜柚子復(fù)合果醬保水性的主次因素為：果膠提取液添加量>佛手瓜和柚子質(zhì)量比>糖添加量。

2.3.3 方差分析用響應(yīng)面分析法

對(duì)響應(yīng)面分析試驗(yàn)結(jié)果和所建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行方差分析，結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 方差分析表Table 6 The variance analysis

由表6可知，該模型的F值為17.17，失擬項(xiàng)P值為0.5984>0.05。根據(jù)方差分析，當(dāng)數(shù)學(xué)模型的P值<0.05時(shí)，呈顯著；當(dāng)失擬項(xiàng)的P值>0.05時(shí)，呈不顯著，說(shuō)明該模型是顯著的?；貧w方程決定系數(shù)R2為0.9061，說(shuō)明該試驗(yàn)所建立的回歸方程模型在整個(gè)回歸空間內(nèi)的擬合度較好，試驗(yàn)誤差小，適合用于佛手瓜柚子復(fù)合果醬試驗(yàn)結(jié)果的預(yù)測(cè)。

2.3.4 各因素交互作用的響應(yīng)面圖

響應(yīng)面圖由佛手瓜柚子復(fù)合果醬各組試驗(yàn)因素的數(shù)據(jù)根據(jù)保水性這一響應(yīng)值所表現(xiàn)出來(lái)的一個(gè)三維的曲面圖，從而可以根據(jù)曲面圖的最優(yōu)區(qū)域來(lái)找出最佳的參數(shù)，各個(gè)參數(shù)之間的交互作用可以從曲面圖中立體地顯示出來(lái)，本試驗(yàn)的各個(gè)因素中，只有A，B兩個(gè)因素間的交互作用顯著，其響應(yīng)面分析圖見(jiàn)圖3。

圖3 A，B交互作用響應(yīng)面分析圖Fig.3 The response surface analysis diagram of interaction of A and B

由A，B交互作用響應(yīng)面曲面圖可以看出，圖形呈凸起、開(kāi)口向下的曲面，曲面紅色區(qū)域的頂端即響應(yīng)面最高點(diǎn)，即是最大值，說(shuō)明了A，B兩個(gè)因素的交互作用對(duì)佛手瓜柚子復(fù)合果醬的保水性有明顯的影響，且各個(gè)試驗(yàn)因素的最佳參數(shù)都在試驗(yàn)設(shè)計(jì)值范圍內(nèi)。

2.3.5 驗(yàn)證試驗(yàn)

根據(jù)建立的數(shù)學(xué)模型，得到最佳工藝條件為：佛手瓜和柚子質(zhì)量比1∶1、果膠提取液添加量23%、糖添加量26%，此條件下復(fù)合果醬的保水性為50.33%±0.95%。

2.4 產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)

2.4.1 感官指標(biāo)

最佳工藝條件下的復(fù)合果醬呈現(xiàn)淺綠色，酸甜適合，果味突出柚子的清香味，沒(méi)有雜質(zhì)和異味，果醬均勻細(xì)膩，無(wú)明顯分層現(xiàn)象，有較好的凝膠性能并且可以有效鎖住水分，不易流散，感官評(píng)分與市面上的果醬相近，說(shuō)明佛手瓜柚子復(fù)合果醬的滋味較好，見(jiàn)表7。

表7 感官評(píng)價(jià)Table 7 The sensory evaluation scores

2.4.2 理化指標(biāo)

在最優(yōu)配方的工藝下佛手瓜柚子復(fù)合果醬與市面上的菠蘿果醬進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見(jiàn)表8。

表8 對(duì)照試驗(yàn)結(jié)果Table 8 The contrast test results

果醬的保水性是評(píng)價(jià)果醬質(zhì)量的一個(gè)比較重要的因素，如果果醬的保水性太差，容易散發(fā)水分，會(huì)使果醬萎縮、塌陷。由表8可知，佛手瓜柚子復(fù)合果醬在保水性和脫水收縮率方面相比市面上的菠蘿果醬更具有優(yōu)勢(shì)，能增強(qiáng)烘焙果醬的耐烘焙性，使制品具有良好的外觀品質(zhì)和口感。但是在色澤方面稍顯劣勢(shì)，佛手瓜柚子復(fù)合果醬制作后的褐變程度比市面上的菠蘿果醬要稍高，這主要是由于佛手瓜柚子復(fù)合果醬含糖量較低，與高糖果醬(60%以上)相比多酚氧化酶活性不易鈍化，所以果醬更容易發(fā)生褐變[22]。同時(shí)由于佛手瓜柚子復(fù)合果醬屬于低糖果醬，其可溶性固形物低于市面上的菠蘿果醬。所以，佛手瓜柚子復(fù)合果醬采用柚子皮中的果膠進(jìn)行加工制成，是一款健康、綠色、營(yíng)養(yǎng)、美味的低糖果醬。

2.4.3 微生物指標(biāo)

佛手瓜柚子復(fù)合果醬的微生物指標(biāo)為菌落總數(shù)≤100 CFU/g；大腸桿菌≤30 CFU/100 g；致病菌未檢出。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)首先通過(guò)酸提取法將柚子皮中含有的原果膠轉(zhuǎn)化為可溶性的果膠加入到果醬中，采用單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)，通過(guò)改變pH值、水浴溫度、水浴時(shí)間對(duì)提取果膠的工藝進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明，果膠提取率最高的條件為pH值1.5、水浴溫度60 ℃、水浴時(shí)間70 min。其次，以佛手瓜和柚子的比例、果膠提取液添加量、的添加量進(jìn)行單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面分析。結(jié)果表明，佛手瓜柚子復(fù)合果醬的最優(yōu)配方為：佛手瓜和柚子質(zhì)量比為1∶1、果膠提取液添加量23%、糖添加量26%。最終試驗(yàn)研制出的佛手瓜柚子復(fù)合果醬不使用食品添加劑，作為一種健康、綠色、營(yíng)養(yǎng)的低糖果醬產(chǎn)品，與市場(chǎng)上的菠蘿果醬相比在保水性和脫水收縮性上有一定的優(yōu)勢(shì)，該產(chǎn)品對(duì)佛手瓜和柚子的深加工利用具有重要的意義。