張莉，胡婕，范榮波，姜新杰

(青島農(nóng)業(yè)大學(xué) 海都學(xué)院，山東 萊陽 265200)

果蔬粉是利用先進(jìn)的加工技術(shù)和設(shè)備，經(jīng)過打漿、均質(zhì)、干燥等加工工藝制成具有速溶性并且能夠保存果蔬原有風(fēng)味的粉末狀固體，常用的干燥方法有噴霧干燥、熱風(fēng)干燥等[1]。將新鮮的果蔬直接加工成果蔬粉，既延長了儲(chǔ)存期，降低了貯存、運(yùn)輸、包裝等費(fèi)用，又拓展了果蔬的加工范圍，能夠滿足人們對(duì)果蔬制品多樣化和高檔化發(fā)展趨勢(shì)的需求，具有廣闊的研發(fā)前景[2]。

芹菜是一種具有高營養(yǎng)價(jià)值的蔬菜，富含維生素、鐵、鈣、鈉、磷等多種營養(yǎng)素[3]，其富含的芹菜素具有抗腫瘤、抗氧化、降血壓等作用[4,5]。芹菜還具有清熱解毒、清腸利便、利尿消腫的功效[6]。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，芹菜葉相較于芹菜莖具有更高的營養(yǎng)價(jià)值[7]，并且西芹的纖維含量比中國本地芹菜纖維含量少[8]，因此試驗(yàn)采用帶葉西芹，制得的芹菜粉可以保留芹菜更多的營養(yǎng)和色澤。黃瓜是我國種植范圍最廣泛的蔬菜之一[9]，富含游離氨基酸、維生素、磷、鐵、鈣等多種人體必需的營養(yǎng)素[10]，還含有多種功效成分，其中黃酮類化合物及黃瓜多糖等具有預(yù)防冠心病、糖尿病和抗衰老等功能[11]。芹菜和黃瓜產(chǎn)量巨大，但深加工研究相對(duì)較少，除了作為菜品食用外，其他領(lǐng)域很少涉及[12]。試驗(yàn)以西芹和黃瓜為原料，配以白砂糖、檸檬酸、麥芽糊精等輔料，利用噴霧干燥方法研制即食芹菜黃瓜復(fù)合粉，既增加了市場(chǎng)上果蔬粉的種類，又為芹菜和黃瓜的深加工拓展了新的渠道，提高了其經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

芹菜、黃瓜：購于萊陽市農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)；氯化鈣(CaCl2)、纖維素酶：食品級(jí)，河南萬邦實(shí)業(yè)有限公司；無水檸檬酸：食品級(jí)，濰坊英軒實(shí)業(yè)有限公司；白砂糖：山東榮光實(shí)業(yè)有限公司；羧甲基纖維素鈉(CMC-Na)：食品級(jí)，上海申光食用化學(xué)品有限公司；麥芽糊精：山東西王糖業(yè)有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

YM-015噴霧干燥機(jī) 上海豫明儀器有限公司；JM型膠體磨 溫州市七星乳品設(shè)備廠；二列四孔電熱恒溫水浴鍋 龍口市先科儀器公司；JS-30F型電子天平 成都普瑞遜電子有限公司；TD10002G型電子天平 天津天馬恒基儀器有限公司；MJ-25BM06A型打漿機(jī) 廣東美的精品電器制造有限公司；C21-WK2102型多功能電磁爐 廣東美的生活電器制造有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

1.3.2 操作要點(diǎn)

1.3.2.1 芹菜汁的制備

原料的選擇：選擇無爛、黃、老葉和無蟲的綠色新鮮西芹。

原料的預(yù)處理：剔除掉蟲害、發(fā)黃及腐爛的芹菜，留下新鮮的帶葉芹菜，用清水沖洗泥沙和異物，洗凈后將帶葉芹菜切成約3 cm的段。

護(hù)色：將切好的帶葉芹菜段立即放進(jìn)CaCl2溶液中護(hù)色10 min。

預(yù)煮：將護(hù)好色的帶葉芹菜段置于90～95 ℃的熱水中，預(yù)煮2 min，撈出備用。

破碎打漿：按料液比(芹菜∶純凈水)4∶1放入榨汁機(jī)中打漿。

微粉碎：將芹菜漿液放入膠體磨中均質(zhì)5 min。

酶解：將0.06%纖維素酶加入均質(zhì)好的芹菜漿液中，在40 ℃恒溫水浴鍋中酶解1.5 h，得到酶解漿液。

過濾：將酶解芹菜漿液用200目濾布進(jìn)行過濾，得到芹菜清汁備用。

1.3.2.2 黃瓜汁的制備

原料的選擇：選擇新鮮、無損壞、無斑、綠色、外形完整的黃瓜。

原料的預(yù)處理：用清水沖去泥沙和異物，洗凈后將黃瓜切成丁。

熱燙：將切好的黃瓜丁立刻置于沸水中熱燙1 min。

破碎打漿：撈出經(jīng)熱燙的黃瓜丁，用流動(dòng)的凈水冷卻至室溫后按料液比4∶1打漿。

過濾：將黃瓜漿液用200目濾布過濾，得到黃瓜清汁備用。

1.3.2.3 調(diào)配與均質(zhì)

將芹菜汁與黃瓜汁按照一定比例(m/m)混合均勻，加入一定量的白砂糖、檸檬酸、麥芽糊精及0.1% CMC-Na進(jìn)行調(diào)配，再經(jīng)過膠體磨進(jìn)一步均質(zhì)。

1.3.2.4 噴霧干燥

噴霧干燥時(shí)設(shè)置進(jìn)口熱風(fēng)溫度為200 ℃，蠕動(dòng)泵蠕動(dòng)速率為30%。

1.3.3 感官評(píng)定

由10名專業(yè)人員組成感官評(píng)價(jià)小組[13]，對(duì)復(fù)合粉從組織狀態(tài)、色澤、氣味、口感、溶解性5個(gè)方面(滿分100分)進(jìn)行感官評(píng)定，具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 芹菜黃瓜復(fù)合粉感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation standard of celery and cucumber composite powder

1.3.4 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.4.1 芹菜與黃瓜配比的確定

在護(hù)色液CaCl2溶液濃度為0.8%、白砂糖添加量為0.8%、檸檬酸添加量為0.03%、麥芽糊精添加量為0.5%(全部為質(zhì)量百分比)的條件下，探究芹菜與黃瓜的配比(芹菜汁∶黃瓜汁，m/m)分別為1.5∶1、2∶1、2.5∶1、3∶1、3.5∶1時(shí)對(duì)復(fù)合粉感官評(píng)價(jià)的影響，從而確定芹菜與黃瓜的最佳配比。

1.3.4.2 護(hù)色液CaCl2濃度的確定

在芹菜和黃瓜配比(芹菜汁∶黃瓜汁，m/m)為2∶1、白砂糖添加量為0.8%、檸檬酸添加量為0.03%、麥芽糊精添加量為0.5%的條件下，探究CaCl2濃度為0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%時(shí)對(duì)復(fù)合粉感官評(píng)價(jià)的影響，從而確定CaCl2的最適濃度。

1.3.4.3 白砂糖添加量的確定

在芹菜和黃瓜配比(芹菜汁∶黃瓜汁，m/m)為2∶1、CaCl2濃度為0.8%、檸檬酸添加量為0.03%、麥芽糊精添加量為0.5%的條件下，探究白砂糖添加量為0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%時(shí)對(duì)復(fù)合粉感官評(píng)價(jià)的影響，從而確定白砂糖的最適添加量。

1.3.4.4 檸檬酸添加量的確定

在芹菜和黃瓜配比(芹菜汁∶黃瓜汁，m/m)為2∶1、CaCl2濃度為0.8%、白砂糖添加量為0.8%、麥芽糊精添加量為0.5%的條件下，探究檸檬酸添加量為0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%時(shí)對(duì)復(fù)合粉感官評(píng)價(jià)的影響，從而確定檸檬酸的最適添加量。

1.3.4.5 麥芽糊精添加量的確定

在芹菜和黃瓜配比(芹菜汁∶黃瓜汁，m/m)為2∶1、CaCl2濃度為0.8%、白砂糖添加量為0.8%、檸檬酸添加量為0.03%的條件下，探究麥芽糊精添加量為0.25%、0.50%、0.75%、1.00%、1.25%時(shí)對(duì)復(fù)合粉感官評(píng)價(jià)的影響，從而確定麥芽糊精的最適添加量。

1.3.5 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用響應(yīng)面設(shè)計(jì)軟件Design-Expert V8.0.6中的Box-Behnken進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)，主要試驗(yàn)因素為芹菜和黃瓜配比(A)、檸檬酸添加量(B)、麥芽糊精添加量(C)，評(píng)價(jià)指標(biāo)即響應(yīng)值為感官評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)(Y)，進(jìn)行三因素三水平設(shè)計(jì)[14]，響應(yīng)面分析試驗(yàn)因素和水平見表2。

表2 響應(yīng)面分析試驗(yàn)因素和水平Table 2 The factors and levels of response surface analysis test

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 芹菜和黃瓜配比的確定

圖1 芹菜和黃瓜配比對(duì)復(fù)合粉感官評(píng)分的影響Fig.1 Effect of ratio of celery and cucumber on sensory score of composite powder

芹菜與黃瓜的風(fēng)味存在明顯的差異，因此二者的配比對(duì)復(fù)合粉的口感、風(fēng)味及最終的質(zhì)量和感官評(píng)價(jià)有重要影響。由圖1可知，當(dāng)芹菜與黃瓜的配比為2∶1時(shí)，復(fù)合粉的綜合感官評(píng)分最高，產(chǎn)品風(fēng)味純正，口感滑潤。隨后，產(chǎn)品綜合感官評(píng)分隨著芹菜添加量的增加而降低，復(fù)合粉中芹菜味加重，導(dǎo)致風(fēng)味下降、口感不佳。因此，芹菜和黃瓜的最佳配比為2∶1。

2.1.2 護(hù)色液CaCl2濃度的確定

圖2 CaCl2濃度對(duì)復(fù)合粉感官評(píng)分的影響Fig.2 Effect of CaCl2 concentration on sensory score of composite powder

芹菜制汁時(shí)易發(fā)生褐變，從而導(dǎo)致復(fù)合粉顏色發(fā)生不良變化。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，致使芹菜發(fā)生褐變的關(guān)鍵酶是多酚氧化酶(PPO)[15]， CaCl2對(duì)PPO有明顯的抑制作用，可控制芹菜制汁后發(fā)生褐變。由圖2可知，隨著護(hù)色液CaCl2濃度的增大，復(fù)合粉的感官品質(zhì)越來越好，當(dāng)CaCl2濃度為0.8%時(shí)，復(fù)合粉的感官評(píng)分最高，之后再增加CaCl2濃度，護(hù)色效果與之前相比差別不大，并且苦味加大，復(fù)合粉的感官評(píng)分也不再有大的變化。因此，確定CaCl2的最佳濃度為0.8%。

2.1.3 白砂糖添加量的確定

圖3 白砂糖添加量對(duì)復(fù)合粉感官評(píng)分的影響Fig.3 Effect of sugar additive amount on sensory score of composite powder

由圖3可知，隨著白砂糖添加量的增加，復(fù)合粉的綜合感官評(píng)分逐漸升高，當(dāng)白砂糖添加量為0.8%時(shí)，復(fù)合粉的感官評(píng)分最高，甜度適中，口感最佳。之后隨著白砂糖添加量的增加，復(fù)合粉綜合評(píng)分呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)，這是因?yàn)榘咨疤翘砑恿窟^多，復(fù)合粉甜味偏大，導(dǎo)致口感變差。因此，確定白砂糖最適添加量為0.8%。

2.1.4 檸檬酸添加量的確定

圖4 檸檬酸添加量對(duì)復(fù)合粉感官評(píng)分的影響Fig.4 Effect of citric acid additive amount on sensory score of composite powder

由圖4可知，復(fù)合粉感官評(píng)分隨著檸檬酸添加量的增大而升高，在檸檬酸添加量為0.03%時(shí)得分最高，此時(shí)復(fù)合粉酸甜適宜，口感最佳。隨著添加的檸檬酸越來越多，復(fù)合粉酸度過大，影響風(fēng)味，感官評(píng)分逐漸降低。因此，確定檸檬酸最適添加量為0.03%。

2.1.5 麥芽糊精添加量的確定

麥芽糊精對(duì)復(fù)合粉的作用：一是作為穩(wěn)定劑，二是解決粘壁現(xiàn)象。由于物料在噴霧干燥過程中會(huì)出現(xiàn)粘結(jié)在干燥室內(nèi)壁及旋風(fēng)分離器表面的現(xiàn)象，因此可加入大分子添加劑(麥芽糊精、淀粉、果葡糖漿等)來解決該問題，其中麥芽糊精因?yàn)槿芙舛鹊?、價(jià)格低，是解決粘壁現(xiàn)象最常用的載體[16]。

圖5 麥芽糊精添加量對(duì)復(fù)合粉感官評(píng)分的影響Fig.5 Effect of maltodextrin additive amount on sensory score of composite powder

由圖5可知，當(dāng)麥芽糊精添加量為0.5%時(shí)，粉末疏松干燥，幾乎不粘壁，溶解度最大，色澤明亮，風(fēng)味最佳。之后，復(fù)合粉的感官評(píng)分隨著麥芽糊精添加量的增加呈下降趨勢(shì)，這是因?yàn)殡S著麥芽糊精添加量的增多，復(fù)合粉的色澤發(fā)白、溶解度下降。因此，確定麥芽糊精的最適添加量為0.5%。

2.2 響應(yīng)面結(jié)果與分析

2.2.1 回歸模型分析

響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案及感官評(píng)分見表3，回歸方程的方差分析見表4。

表3 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果Table 3 Response surface test results

續(xù) 表

表4 響應(yīng)面試驗(yàn)回歸方程方差分析結(jié)果Table 4 Analysis results of variance of regression equation in response surface test

由表4可知，試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷腜值<0.0001，表現(xiàn)為極顯著；失擬項(xiàng)P值=0.1284>0.05，表現(xiàn)為不顯著；同時(shí)，其確定系數(shù)R2=0.9924，調(diào)整確定系數(shù)RAdj2=0.9826，表明此模型擬合度良好，可以很好地反映出芹菜和黃瓜復(fù)配比例、檸檬酸添加量及麥芽糊精添加量與感官評(píng)分之間的關(guān)系，可作為分析芹菜和黃瓜復(fù)合粉最佳工藝參數(shù)的理論依據(jù)。

Y=90.62-0.050A-0.41B+0.94C+0.13AB-5.02AC-2.30BC-4.04A2-3.16B2-9.21C2為該模型的回歸方程。從回歸方程各項(xiàng)系數(shù)的顯著性可以得出結(jié)論：麥芽糊精添加量(C)對(duì)感官評(píng)定分?jǐn)?shù)(Y)影響顯著，芹菜和黃瓜配比(A)、檸檬酸添加量(B)的影響不顯著；3個(gè)主因素對(duì)復(fù)合粉感官評(píng)定分?jǐn)?shù)影響的強(qiáng)弱為C>B>A。各個(gè)主因素中的交互項(xiàng)AC、BC對(duì)響應(yīng)值影響極顯著，二次項(xiàng)(A2、B2、C2)對(duì)響應(yīng)值(Y)影響表現(xiàn)為極顯著。

2.2.2 交互作用分析

圖6 芹菜和黃瓜配比與檸檬酸添加量對(duì)復(fù)合粉感官評(píng)分影響的響應(yīng)面及等高線圖Fig.6 Response surface and contour diagram of the effect of celery and cucumber ratio and citric acid additive amount on sensory score of composite powder

圖7 檸檬酸添加量與麥芽糊精添加量對(duì)復(fù)合粉感官評(píng)分影響的響應(yīng)面及等高線圖Fig.7 Response surface and contour diagram of the effect of citric acid additive amount and maltdextrin additive amount on sensory score of composite powder

圖8 芹菜和黃瓜配比與麥芽糊精添加量對(duì)復(fù)合粉感官評(píng)分影響的響應(yīng)面及等高線圖Fig.8 Response surface and contour diagram of the effect of celery and cucumber ratio and maltdextrin additive amount on sensory score of composite powder

每個(gè)自變量對(duì)響應(yīng)值(Y)的影響可以通過響應(yīng)面分析圖直接反映，各因素間交互效應(yīng)的強(qiáng)弱也可以通過等高線反映[17]。由圖6～圖8可知，芹菜和黃瓜配比與檸檬酸添加量交互作用的響應(yīng)面坡度趨于平緩，等高線接近圓形，二者交互作用不顯著；芹菜和黃瓜配比與麥芽糊精添加量交互作用的響應(yīng)面坡度最為陡峭，即交互作用最顯著，這與響應(yīng)面回歸方程分析是一致的。

2.2.3 芹菜黃瓜復(fù)合粉工藝優(yōu)化及驗(yàn)證

利用回歸模型預(yù)測(cè)芹菜黃瓜復(fù)合粉的最佳工藝參數(shù)為：芹菜黃瓜配比為1.97∶1，檸檬酸添加量為0.03%，麥芽糊精添加量為0.52%，感官評(píng)分為90.7?？紤]到可操作性，將最佳工藝參數(shù)調(diào)整為：芹菜和黃瓜配比為2∶1，檸檬酸添加量為0.03%，麥芽糊精添加量為0.52%，在此條件下進(jìn)行3次重復(fù)試驗(yàn)驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性，所得復(fù)合粉感官評(píng)分為92.4，接近模型預(yù)測(cè)值，說明響應(yīng)面優(yōu)化的芹菜和黃瓜復(fù)合粉加工工藝是可行的。

3 結(jié)論

經(jīng)單因素試驗(yàn)及響應(yīng)面分析，確定芹菜黃瓜復(fù)合粉的最佳加工工藝為：將新鮮的帶葉西芹清洗切段后放入濃度為0.8% 的CaCl2溶液中護(hù)色10 min，在90～95 ℃的沸水中預(yù)煮2 min，按料液比4∶1打漿得到芹菜漿液在膠體磨中均質(zhì)5 min，用0.06%纖維素酶在40 ℃恒溫水浴鍋中酶解1.5 h；同時(shí)將新鮮黃瓜切丁置于沸水中熱燙1 min后，按料液比4∶1打漿；將芹菜漿液與黃瓜漿液分別用200目濾布過濾得到清汁進(jìn)行復(fù)配。芹菜和黃瓜配比(芹菜汁∶黃瓜汁，m/m)為2∶1，添加0.8%白砂糖、0.03%檸檬酸、0.1% CMC-Na和0.52%麥芽糊精。復(fù)配好的汁液經(jīng)膠體磨均質(zhì)后，在進(jìn)口熱風(fēng)溫度為200 ℃，蠕動(dòng)泵蠕動(dòng)速率為30%條件下進(jìn)行噴霧干燥，成功制得溶解度較好、色澤清亮、口感滑潤、具有獨(dú)特風(fēng)味的芹菜黃瓜復(fù)合粉。