王梅，雷尊國，鄧祿軍，王輝

貴州省農業(yè)科學院生物技術研究所（貴陽 550006）

山藥（Dioscorea oppositifoliaL.）為薯蕷科一年生或多年生纏繞性藤本植物，因其具有營養(yǎng)滋補、改善腸胃、滋腎益精、降血糖、降血脂、抗氧化等功效[1-2]，而越來越受消費者喜愛，山藥產量也在逐年增加。目前，山藥以鮮食為主，新鮮山藥水分含量高，不耐貯藏，銷售范圍受限，導致資源浪費，造成經濟損失，從而影響種植戶積極性。由此，對山藥采后加工工藝進行研究變得極為迫切。前期品種試驗篩選出的貴州安順平壩雙胞山藥種植歷史悠久，其塊莖皮薄，肉質厚，淀粉、蛋白質、氨基酸含量高，黏液質豐富，做成菜肴口感好、營養(yǎng)高。近年來，貴州安順平壩雙胞山藥種植面積逐年增加，產量也逐年增大，對其加工產品進行研究具有重要的現實意義。

目前，山藥切片干燥是其采后處理的一種主要方式。盧素珊等[3]研究陽春長山藥的熱泵干燥技術，得出其最佳工藝參數：新鮮山藥切片厚度6 mm，清水中浸泡后直接熱泵干燥，干燥溫度60 ℃，干燥時間3～4 h；張樂道等[4]研究發(fā)現遠紅外干燥制得的懷山藥片溶出性比熱泵干燥好；李麗等[5]研究得出干燥溫度對山藥熱泵干燥的速率有較大影響，與熱風干燥相比，熱泵干燥所得山藥片復水性較好，色澤呈乳白色，感官品質良好；李定金等[6]利用低場核磁共振技術研究發(fā)現調味山藥片干燥過程中水分含量的增加和減少均是由外而內的，干燥結束時，剩余水分主要存在于調味山藥內層。關于山藥片的干燥方法的研究報道較多，而響應面在其中的應用研究則鮮有報道。試驗以貴州安順平壩雙胞山藥為原料，通過熱泵將山藥片干燥，以油炸后山藥脆片的感官、質構、色差等指標為考察指標，在單因素試驗的基礎上，進行響應面試驗，旨在優(yōu)化山藥片干燥工藝，以得到口感好、品質佳的油炸山藥脆片，為山藥深加工及企業(yè)生產提供一定參考價值。

1 材料與方法

1.1 原料

試驗原材料為貴州安順平壩雙胞山藥，來源于貴州省農業(yè)科學院山藥育種團隊，選擇無機械損傷、無病蟲害、無腐爛的山藥備用。棕櫚油，嘉里糧油（防城港）有限公司。

1.2 儀器與設備

STML7001型熱泵干燥機，上海濕騰電器有限公司；TMS-Pro物性分析儀，美國FTC公司；SOX500粗脂肪測定儀，濟南海能儀器股份有限公司；NH310色差儀，深圳市三恩時科技有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 處理方法

山藥清洗、去皮、切片、燙漂，撈出瀝干水分，均勻分散擺放在網盤中，熱泵干燥一定時間，取出冷卻至常溫得到山藥干片。將棕櫚油燒熱至160 ℃，山藥干片下鍋油炸4 s立即撈出，瀝油，冷卻至常溫得到山藥脆片，裝袋備用。

1.3.2 單因素試驗設計

1.3.2.1 切片厚度對山藥片品質的影響

山藥清洗、去皮后，切成厚度分別為2，3，4，5和6 mm的圓片，不同厚度的圓片分不同批次于沸水中燙漂4 min，撈出瀝干水分，于60 ℃熱泵干燥2 h，冷卻至常溫得到山藥干片，干片于160 ℃油鍋中油炸4 s，立即撈出，瀝油，冷卻至常溫得到山藥脆片，對脆片的剪切力、色差L*值、含油率和感官評分進行測定。

1.3.2.2 燙漂時間對山藥片品質的影響

山藥清洗去皮后切分成4 mm厚的圓片，等分成5份，分別于沸水中燙漂0，2，4，6和8 min，撈出瀝干水分，于60 ℃熱泵干燥2 h，冷卻至常溫得到山藥干片，干片在160 ℃油鍋中油炸4 s，立即撈出，瀝油，冷卻至常溫得到山藥脆片，對脆片的剪切力、色差L*值、含油率和感官評分進行測定。

1.3.2.3 干燥溫度對山藥片品質的影響

山藥清洗去皮后切分成4 mm厚的圓片，在沸水中燙漂4 min，撈出瀝干水分，分別在50，60，70，80和90 ℃熱泵干燥溫度下干燥2 h，取出冷卻至常溫得到山藥干片，干片在160 ℃油鍋中油炸4 s，立即撈出，瀝油，冷卻至常溫得到山藥脆片，對脆片的剪切力、色差L*值、含油率和感官評分進行測定。

1.3.2.4 干燥時間對山藥片品質的影響

山藥清洗去皮后切分成4 mm厚的圓片，于沸水中燙漂4 min，撈出瀝干水分，在60 ℃條件下分別干燥0.5，1.0，1.5，2.0，2.5和3.0 h，取出冷卻至常溫得到山藥干片，干片在160 ℃油鍋中油炸4 s，立即撈出，瀝油，冷卻至常溫得到山藥脆片，對脆片的剪切力、色差L*值、含油率和感官評分進行測定。

1.3.3 響應面試驗設計

在單因素試驗的基礎上，以切片厚度、燙漂時間、干燥溫度和干燥時間4個因素為自變量，以山藥脆片感官得分為響應值，進行Box-Behnken響應面優(yōu)化試驗，通過回歸方程優(yōu)化工藝參數，預測響應值，獲得最佳工藝條件，試驗因素水平編碼見表1。

表1 響應面因素與水平編碼

1.3.4 測定指標與方法

1.3.4.1 剪切力的測定

TMS-Pro物性分析儀測定，采用單刀剪切，測前速率1 mm/s，測試速率1 mm/s，測后速率2 mm/s，每個樣品平行測定10次，取平均值。理論上，脆片的剪切力越小，產品越脆，品質越好。

1.3.4.2 色差L*值的測定

采用色差儀測定，每個處理組隨機選取10片，測定正反面（n=20）求其平均值。L*值代表亮度，其值越大，表示越白，亮度越好，褐變越輕，反之褐變越嚴重。

1.3.4.3 脂肪含量的測定

參照GB 5009.6—2016[7]索氏抽提法。

1.3.4.4 感官評定

由10名評價員對山藥脆片的色澤、外觀形態(tài)、風味和口感進行綜合評價。評分標準見表2。

表2 山藥脆片感官評價標準

1.4 數據分析

采用Design-Expert 10.0軟件中Box-Behnken中心組合進行試驗設計和數據分析；采用Origin 9.0制圖；采用SPSS 22.0進行顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 不同切片厚度對山藥脆片品質的影響

如表3所示，隨著切片厚度的增加，山藥脆片的剪切力整體呈上升趨勢，表明厚度越大，脆性越差。主要是因為在相同的干燥條件和油炸條件下，切片厚度越大，物料內水分從內到外的擴散距離越長，干燥速率越慢[8]，水分含量相對較高，導致脆片綿軟，所需剪切力增大，故脆性降低。但并不是切片越薄越好，當切片厚度為2 mm時，山藥片太薄，油炸易焦、易碎、易產生有害物質，不適宜用于生產；而切片厚度大于5 mm，則產品綿軟，松脆性不好，故切片厚度3～5 mm較為合適。同時，隨著切片厚度的增加，山藥脆片L*值逐漸增大，即亮度越好；含油率以4 mm較為適中；感官評分相互之間差異顯著（p＜0.05），以切片厚度4 mm評分最高，為88.0分，即色澤形態(tài)、風味口感等各方面均較好，其次是切片厚度為5 mm的脆片感官品質也較好。綜合以上，山藥切片厚度4 mm較為合適。

表3 不同切片厚度對山藥脆片剪切力、L*值、含油率和感官評分的影響

2.1.2 不同燙漂時間對山藥脆片品質的影響

熱燙可使各種酶失活，從而有效抑制酶促褐變的發(fā)生，同時排除組織內部空氣，形成多孔組織，油炸后口感更佳濃郁、酥脆。如表4所示，未經燙漂的山藥片油炸后L*值最低，主要是發(fā)生酶促褐變的原因，剪切力最小，易斷，且未形成多孔組織，色澤、質地、酥脆性不佳，故感官評分最低；燙漂2 min，滅酶效果不徹底，還是有酶促褐變發(fā)生，故L*值與未燙漂的相比差異不顯著（p＞0.05）；隨著燙漂時間的增加，山藥脆片酶促褐變減少，L*值逐漸增大，此時發(fā)生的褐變主要是非酶褐變。山藥脆片感官評分以燙漂時間4 min時較高，為87.2分，且此燙漂時間下含油率、色澤和脆性均較好，故單因素燙漂時間選擇4 min。

表4 不同燙漂時間對山藥脆片剪切力、L*值、含油率和感官評分的影響

2.1.3 不同干燥溫度對山藥脆片品質的影響

在相同的干燥時間下，干燥溫度不同，所得到的山藥干片含水量不同，而含水量則與山藥脆片的脆度和含油率相關[9]，故表5中山藥脆片的剪切力和含油率也各不相同。理論上，干燥溫度越高，干燥速率越快，相同的干燥時間內，水分蒸發(fā)越徹底，但若干燥的起始溫度太高，干燥速率過快，易導致物料表面結殼，阻礙物料內部水分的蒸發(fā)[10]，能耗大，卻達不到理想的干燥效果，故干燥溫度適宜最好。從剪切力來看，干燥溫度選擇60 ℃或70 ℃為宜。物料含水量不同，油炸過程中發(fā)生的美拉德反應程度不同[11]，故L*值不同，由表5可知，以干燥溫度90 ℃的脆片褐變較嚴重，感官評分也最低。整體上以干燥溫度60 ℃所得脆片脆性好、色澤佳、含油率適中、感官評分最高，故單因素干燥溫度確定為60 ℃。

2.1.4 不同干燥時間對山藥脆片品質的影響

由表6可知，在60 ℃干燥溫度下，隨著干燥時間的延長，山藥脆片的剪切力呈先增大，到2.5 h時最大，隨后又降低的變化趨勢，主要是由于干燥時間延長，山藥片水分含量逐漸降低，由易斷的水漬綿軟狀態(tài)變?yōu)檩^硬的干燥狀態(tài)，干物質含量逐漸增多，故需要的剪切力增大；干燥至2.5 h時，干物質含量最高，所需剪切力最大；繼續(xù)干燥至3.0 h，可能已導致細胞結構發(fā)生斷裂、纖維化等變化，故3.0 h時剪切力降低。從表6還可看出，隨著干燥時間的延長，山藥脆片L*值和含油率逐漸降低；感官評分則先增大，至2.0 h時最大，為87.6分，隨后又降低，主要是因為在相同的油炸條件下，干燥0.5～1.5 h，山藥片水分含量較高，油炸后呈水漬、油漬、偏白的狀態(tài)，故L*值和含油率較高，且無油炸脆片特有的風味，口感粘牙，整體感官效果較差；而干燥2.0 h，山藥脆片的脆度、色澤、含油率、感官均較好，故單因素干燥時間選擇2.0 h。

表5 不同干燥溫度對山藥脆片剪切力、L*值、含油率和感官評分的影響

表6 不同干燥時間對山藥脆片剪切力、L*值、含油率和感官評分的影響

2.2 響應面試驗結果

2.2.1 結果與方差分析

在單因素試驗的基礎上，以感官得分為響應值進行優(yōu)化試驗。響應面試驗設計及結果見表7。

利用Design-Expert 10.0軟件對表7數據進行分析，得到各因素與響應值之間的多元二次回歸模型：Y=91.32-4.33A+2.29B+C+0.67D-4.83AB+2.62AC-0.87AD+0.37BC-4.67BD-3.25CD-15.66A2-5.73B2-8.47C2-6.8D2。

為檢驗模型方程的有效性，對山藥脆片干燥模型進行方差分析，方差分析結果見表8?；貧w模型F=39.31，p＜0.000 1，說明各因素與響應值之間建立的模型極顯著，即此試驗方法具有可靠性。表8中，失擬項p=0.187 5＞0.05，即失擬項不顯著，表明該方程對試驗擬合情況好，試驗誤差小，失擬項模型選擇合適；R2=0.975 2，R2Adj=0.950 4，說明試驗結果有95.04%受試驗因素影響，模型試驗誤差小，故試驗預測值與實際值擬合較好。

表7 響應面試驗設計與結果

表8 回歸模型的方差分析結果

由方差分析結果可知，模型的一次項A、B對山藥脆片感官得分影響極顯著（p＜0.01）；二次項A2、B2、C2、D2對山藥脆片感官得分影響均為極顯著（p＜0.01），說明各因素與山藥脆片的感官評分之間不是簡單的線性關系；由一次項F值可知，各因素對山藥脆片感官得分的影響依次為A＞B＞C＞D，即切片厚度＞燙漂時間＞干燥溫度＞干燥時間。

各因素交互作用對山藥脆片感官得分影響的響應面圖見圖1。在其中兩個因素不變時，隨著另外兩個因素的增加，山藥脆片感官得分變化幅度不同，但均呈先增大后降低的變化趨勢。結合表8可知，切片厚度和燙漂時間交互作用對感官得分影響極顯著（p＜0.01）；切片厚度和干燥溫度交互作用對感官得分影響顯著（p＜0.05）；燙漂時間和干燥時間交互作用對感官得分影響極顯著（p＜0.01）；干燥溫度和干燥時間交互作用對感官得分影響極顯著（p＜0.01）；說明選擇合適的切片厚度、燙漂時間、干燥溫度和干燥時間對保持山藥脆片的品質至關重要。

圖1 各因素交互作用對山藥脆片感官得分影響的響應面圖

2.2.2 響應面優(yōu)化及驗證

通過回歸模型的預測，得到熱泵干燥山藥片制得山藥脆片的最佳理論條件：切片厚度3.82 mm，燙漂時間4.30 min，干燥溫度60.24 ℃，干燥時間1.97 h。在此條件下預測的山藥脆片感官得分為92.05分。結合實際將干燥條件，調整為切片厚度3.8 mm、燙漂時間4 min 20 s、干燥溫度60 ℃、干燥時間2.0 h。在此條件下進行3次平行驗證試驗，實際感官得分為91.7分，與理論預測值相比，相對誤差為0.38%，驗證了該模型的有效性，可以利用響應面對山藥脆片干燥工藝進行預測與分析。

3 結論

以貴州安順平壩雙胞山藥為原材料，應用熱泵干燥山藥片，以切片厚度、燙漂時間、干燥溫度和干燥時間為影響因素，以山藥脆片感官得分為響應值，在單因素試驗的基礎上，進行響應面試驗，確定了山藥脆片的最佳干燥工藝條件：切片厚度3.8 mm，燙漂時間4 min 20 s，干燥溫度60 ℃，干燥時間2.0 h。在此條件下，山藥脆片感官得分為91.7分，接近理論模型預測值92.05分，說明該模型對試驗結果擬合情況好，誤差小，可以利用響應面對山藥脆片干燥工藝進行預測與分析。