張強(qiáng)，鄧酥萍，張娜英，李露，周裔彬，*

（1.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)茶與食品科技學(xué)院，安徽合肥230036；2.安徽省農(nóng)產(chǎn)品加工工程實(shí)驗(yàn)室，安徽合肥230036）

芒果是熱帶地區(qū)的一種名貴水果，以其良好的形、色、香、味而聞名于世，享有“熱帶水果之王”的美譽(yù)[1]，但其耐貯藏性相對于一般的水果較差，而且芒果是具有較為旺盛的采后生理代謝狀態(tài)的一種水果，采摘后極易進(jìn)入后熟軟化狀態(tài)，從而硬度加速下降，芒果不易貯藏的主要生理因素就在于此。同時在芒果的生長成熟過程中，環(huán)境中的微生物等十分容易侵害或污染到芒果本身，故而在采后的貯藏、運(yùn)輸以及銷售過程中極易造成大量的腐敗變質(zhì)，損失嚴(yán)重[2-4]。

因此，芒果的深加工變得尤為重要。將新鮮芒果進(jìn)行深加工不僅能夠使芒果的經(jīng)濟(jì)附加值得以提高，延長芒果的產(chǎn)業(yè)鏈，并且能增加商品品類的數(shù)量，為人們提供更多選擇[5]。在干燥工藝中，脫水干燥是農(nóng)產(chǎn)品長期貯藏的一項(xiàng)重要技術(shù)手段。一般來說，芒果的干燥方法主要是以熱風(fēng)干燥為主，其優(yōu)勢為操作工藝較為簡單、投資成本較少，但熱風(fēng)干燥法也存在干燥時間相對較長、效率降低、果脯的品質(zhì)可能會有一定程度的下降等缺點(diǎn)。

微波其本身具有很強(qiáng)的穿透性，可以做到內(nèi)外同時加熱被干燥的物體，當(dāng)利用微波進(jìn)行加熱時，不會出現(xiàn)內(nèi)生外熟的狀況，其不需要熱傳導(dǎo)，所以微波加熱的加熱速度是極快的，而且不論被加熱的物體是何形狀，因?yàn)槲⒉ù┩感詷O強(qiáng)，所以可以做到被加熱物體的內(nèi)外溫度幾乎保持一樣，加熱均勻，極大地縮短了干燥時間，提高了干燥物體的質(zhì)量以及脫水的效果[6-8]。數(shù)年來，微波干燥技術(shù)發(fā)展日新月異，因其具有干燥速度較快、節(jié)約能源消耗、操作簡單方便、無污染等優(yōu)點(diǎn)，在食品加工工業(yè)中得到了廣泛地應(yīng)用與推廣[9]。本研究為了提高干燥芒果果脯的效率、縮短干燥芒果果脯的時間、提高產(chǎn)品的質(zhì)量，故而將微波干燥工藝和熱風(fēng)干燥工藝聯(lián)合起來使用，使其優(yōu)勢互補(bǔ)，從而期望其能夠?qū)?shí)際生產(chǎn)操作提供一定的依據(jù)和參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

八成熟新鮮的水仙芒、白砂糖、麥芽糖、糖霜：市售；氯化鈣、檸檬酸（均為食品級）：泉州市泉洋化工有限公司。

GZX-9246 MBE鼓風(fēng)干燥箱：上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；AEI-200電子分析天平：陜西衡器廠；DK-98電子調(diào)溫萬用電爐：天津市秦斯特儀器有限公司；CEM SAM-255微波干燥儀：美國培安有限公司；WZ-103手持式折光儀：浙江托普儀器有限公司；玻璃器皿等。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 工藝流程

選料→去皮、削核→切片→硬化→糖制→微波干燥→熱風(fēng)干燥→常溫（25℃）冷卻→裹糖霜→密封保存

1.2.2 操作要點(diǎn)

1.2.2.1 選料

采用八分熟、果實(shí)新鮮、外表無機(jī)械傷、果肉無粗纖維的水鮮芒為原料，將之清洗干凈[10]。

1.2.2.2 去皮、削核

要求去皮后外表光滑，去皮厚度應(yīng)不超過1 mm。然后，將芒果切開，削去核。

1.2.2.3 切分、硬化

將果肉立刻進(jìn)行切分，每一枚芒果一般切成5片～6片，要求大小、薄厚均勻一致，厚度約6 mm，切分后立即放入到濃度為0.2%的氯化鈣溶液中，浸泡1h后撈出，漂洗干凈。

1.2.2.4 糖制

先糖腌，后糖煮。按照果肉∶糖質(zhì)量比為100∶40，一層果肉一層糖，糖量下少上多，最上層以糖覆蓋，腌漬24 h～32 h。接著進(jìn)行糖煮，將糖漬液置于鍋中，加入0.5%的檸檬酸，加熱至沸騰狀態(tài)，調(diào)整糖液濃度至50%～55%，之后加入果肉煮制，煮制約20 min，再按照果肉∶麥芽糖質(zhì)量比100∶10加入麥芽糖煮制糖液濃度為70%，出鍋，整個過程約為40 min～50 min。

1.2.2.5 干燥

首先將糖制好的芒果進(jìn)行微波間歇性干燥，再將芒果轉(zhuǎn)入熱風(fēng)干燥箱，干燥至其濕基含水率為16%～18%，常溫（25℃）靜置冷卻。

1.2.2.6 裹糖霜

將冷卻后的芒果果脯均勻裹上糖霜后在干燥狀態(tài)下進(jìn)行密封貯存[11]。

1.3 單因素和響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.1 微波功率試驗(yàn)設(shè)計(jì)

做5組試驗(yàn)，微波功率分別設(shè)為300、350、400、450、500 W。每組稱取糖制好的芒果片100 g，第一階段進(jìn)行微波干燥，干燥1 min，間歇1 min，直至轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率為60%停止，第二階段熱風(fēng)干燥，熱風(fēng)溫度為55℃，干燥至濕基含水率為16%～18%停止干燥，記錄干燥所用時間。

1.3.2 轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率試驗(yàn)設(shè)計(jì)

做5組試驗(yàn)，轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率分別設(shè)為45%、50%、55%、60%、65%。每組稱取糖制好的芒果片100 g，第一階段進(jìn)行微波干燥，微波功率設(shè)為400 W，干燥1 min，間歇1 min，直至干燥至相應(yīng)的轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率，第二階段進(jìn)行熱風(fēng)干燥，熱風(fēng)溫度設(shè)為55℃，干燥至濕基含水率為16%～18%停止，記錄干燥所用時間。

1.3.3 熱風(fēng)干燥溫度試驗(yàn)設(shè)計(jì)

做5組試驗(yàn)，熱風(fēng)溫度分別設(shè)為40、45、50、55、60℃。每組稱取糖制好的芒果片100 g，第一階段進(jìn)行微波干燥，微波功率設(shè)為400 W，干燥1 min，間歇1 min，干燥至轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率為60%停止，第二階段用相應(yīng)的熱風(fēng)溫度干燥至濕基含水率為16%～18%停止，記錄干燥所用時間。

1.3.4 響應(yīng)面法優(yōu)化微波與熱風(fēng)聯(lián)合干燥試驗(yàn)

采用Box-Behnken中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化改良研究，各因素的水平設(shè)計(jì)及編碼見表1，果脯評價標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表1 試驗(yàn)因素水平編碼表Table 1 Horizontal coding table of test factors

表2 普通果脯感官評價標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation criteria for preserved fruit

1.4 測定方法

1.4.1 濕基含水率的測定

濕基含水率計(jì)算公式[12-15]為：

式中：w為芒果片的含水率，%；mo為芒果片的初始質(zhì)量，g；m1為芒果片干燥后的質(zhì)量，g。

1.4.2 轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率的測定

轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率計(jì)算公式為：

式中：wt為t時刻轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率，%；mt為t時刻芒果片的質(zhì)量，g；m0為芒果片的初始質(zhì)量，g；w0為芒果片初始含水率，%。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 微波功率對芒果干感官評價的影響

按方法1.3.1進(jìn)行干燥試驗(yàn)，并參照表2對樣品進(jìn)行評分，結(jié)果如圖1所示。

圖1 微波功率對感官評價的影響Fig.1 Effect of microwave power on sensory evaluation

由圖1可以看出，芒果干的感官評分隨著微波功率的增大先增大后減少，其感官評價最高處時微波功率為400 W，超過400 W時其感官評價呈現(xiàn)下降趨勢，原因在于隨著微波功率的過分增大，芒果內(nèi)部出現(xiàn)氣泡或邊緣處部分焦化現(xiàn)象。

2.1.2 轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率對芒果干感官評價的影響

按方法1.3.2進(jìn)行干燥試驗(yàn)，并參照表2對樣品進(jìn)行評分，結(jié)果如圖2所示。

圖2 轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率對感官評價的影響Fig.2 Effect of moisture content at the transition point on sensory evaluation

結(jié)果如圖2所示，芒果干的感官評價隨著轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率的增加呈現(xiàn)先增大后減少的趨勢，在轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率為60%時，其感官評分最高。同時可以看出過低水分對其的影響較大，原因在于，微波加熱時間較長，芒果容易發(fā)生褐變，對其色澤、氣味影響較大。

2.1.3 熱風(fēng)溫度對芒果干感官評價的影響

按方法1.3.3進(jìn)行干燥試驗(yàn)，并參照表2對樣品進(jìn)行評分，結(jié)果如圖3所示。

圖3 熱風(fēng)溫度對感官評價的影響Fig.3 Effect of hot air temperature on sensory evaluation

結(jié)果如圖3所示，芒果干的感官評價隨著熱風(fēng)溫度的增加呈現(xiàn)先增大后下降的趨勢，熱風(fēng)溫度為55℃時，其感官評價最高。熱風(fēng)溫度較低，其干燥至安全含水率所需時間過長，芒果容易收縮，而溫度過高，其表面有硬化現(xiàn)象，但內(nèi)部過軟。主要是因?yàn)樵诟稍锴捌谑撬挚焖僬舭l(fā)的階段，樣品內(nèi)部的糖液隨水分遷移到表面并形成了一層干硬膜[16-17]，從而出現(xiàn)外表硬化的現(xiàn)象。

2.2 響應(yīng)面法優(yōu)化與分析

根據(jù)表1的響應(yīng)面因素水平編碼表進(jìn)行聯(lián)合試驗(yàn)設(shè)計(jì)，按照表3相應(yīng)的操作條件對糖制后的芒果片進(jìn)行干燥，并進(jìn)行感官評價測試，測試各批樣品的色澤、滋味、外形，得出感官評價總值，數(shù)據(jù)經(jīng)過整理后如表4所示。

表3 響應(yīng)面分析試驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)表Table 3 Data tables related to response surface analysis and test

表4 感官評價Table 4 Sensory evaluation

2.2.1 最佳干燥工藝條件的確定

應(yīng)用Design-Expert 8.0.6軟件對優(yōu)化試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合，得到感官評價（Y）對微波功率A、轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率B、熱風(fēng)溫度C的回歸模型為：Y=75.49-3.04A+5.38B+2.11C+0.19AB+1.79AC-1.48BC-13.13A2-3.73B2-9.83C2。

表5 二次回歸模型方差分析Table 5 Analysis of variance of quadratic regression model

由表5可以看出，該模型的P值＜0.000 1，說明該方差模型中的各項(xiàng)因素和響應(yīng)值間的線性關(guān)系十分顯著；該模型的相關(guān)系數(shù)為R2=0.981 8，說明該模型的相關(guān)性顯著，可以用此回歸方程對不同干燥條件下的芒果果脯的感官評價進(jìn)行預(yù)測[18-20]。根據(jù)上述數(shù)據(jù)分析得到芒果脯最佳干燥工藝參數(shù)為：微波功率394.62 W、轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率63.55%、熱風(fēng)溫度55.22℃。考慮到實(shí)際操作條件，對最佳工藝參數(shù)進(jìn)行了修正：微波功率395 W、轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率64%、熱風(fēng)溫度55℃，并在此條件下進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，結(jié)果表明，此條件制得的芒果果脯顏色鮮亮，有濃郁的芒果風(fēng)味，口感軟硬適中。

2.2.2 干燥條件對感官評價的影響

可以從回歸模型中一次項(xiàng)的方差分析中看出，所設(shè)置的3種干燥條件中影響芒果干的感官評價值的因素為：B＞A＞C，故而對感官評價值影響的大小依次為：轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率＞微波功率＞熱風(fēng)溫度，感官評價的變化最受轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率所影響。

2.2.3 雙因素對感官評價的影響

2.2.3.1 微波功率與轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率交互作用

當(dāng)干燥過程中熱風(fēng)溫度固定時，微波功率與轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率交互作用對感官評價的影響如圖4。

圖4 微波功率與轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率交互作用對感官評價的影響的響應(yīng)面Fig.4 Response surface diagram of the interaction between microwave power and moisture content at the conversion point on sensory evaluation

由圖4可知，當(dāng)固定熱風(fēng)溫度時，芒果干的感官評價值隨著微波功率的增大而先增大后減小，隨著轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率的增大而增大，而且因?yàn)槲⒉üβ实那€較陡，故而微波功率對感官評價值的影響比轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率顯著。

2.2.3.2 微波功率與熱風(fēng)溫度交互作用

當(dāng)干燥過程中轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率固定時，微波功率與熱風(fēng)溫度交互作用對感官評價的影響如圖5。

圖5 微波功率與熱風(fēng)溫度交互作用對感官評價的影響的響應(yīng)面圖Fig.5 Response surface diagram of the effect of interaction between microwave power and hot air temperature on sensory evaluation

由圖5可知，當(dāng)固定轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率時，芒果干的感官評價值隨著微波功率的增大，先是增大趨勢后呈減小趨勢，隨著熱風(fēng)溫度的增大呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢，而且因?yàn)槲⒉üβ是€較陡，所以微波功率對感官評價值的影響較熱風(fēng)溫度顯著。

2.2.3.3 熱風(fēng)溫度與轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率交互作用

當(dāng)干燥過程中微波功率為定值時，轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率與熱風(fēng)溫度的交互作用對感官評價值的影響如圖6所示。

圖6 轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率與熱風(fēng)溫度交互作用對感官評價的影響的響應(yīng)面Fig.6 Response surface diagram of the interaction between moisture content at the transition point and thermal air temperature on sensory evaluation

從圖6可以看出，當(dāng)微波功率為定值時，芒果果脯的感官評價值隨著轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率的增大而呈現(xiàn)增大的趨勢，隨著熱風(fēng)溫度的增大而呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，而且因?yàn)闊犸L(fēng)溫度的狀態(tài)曲線較陡，故而熱風(fēng)溫度對感官評價值的影響較轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率顯著。

3 結(jié)論

本研究運(yùn)用三因素三水平Box-Behnken設(shè)計(jì)建立了微波與熱風(fēng)聯(lián)合干燥芒果果脯的回歸方程：Y=75.49-3.04A+5.38B+2.11C+0.19AB+1.79AC-1.48BC-13.13A2-3.73B2-9.83C2，R2=0.981 8，確定影響芒果果脯感官評價高低的干燥因素順序?yàn)椋恨D(zhuǎn)換點(diǎn)含水率＞微波功率＞熱風(fēng)溫度。對芒果果脯微波與熱風(fēng)聯(lián)合干燥工藝進(jìn)行優(yōu)化研究，得到最佳干燥工藝參數(shù)為：切片厚度6 mm，前期微波功率395 W，轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率64%，后期熱風(fēng)溫度55℃，在此條件下制得的芒果果脯顏色鮮亮，有濃郁的芒果風(fēng)味，口感軟硬適中。

當(dāng)轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率一定時，感官評價隨著微波功率的增大先增大后減小，熱風(fēng)溫度越高，芒果果脯失水速率越快，使樣品質(zhì)地干硬，有損于芒果果脯的適口感。