賀劉成，趙武奇，張清安，高貴田，劉振蓉

（陜西師范大學食品工程與營養(yǎng)科學學院 西安 710119）

獼猴桃（Actinidia Lindl.），又名奇異果，富含大量的維生素C、酚類、類黃酮、葉綠素等物質(zhì)，素有“水果之王”的美譽[1]。獼猴桃屬于呼吸越變型果實，水分含量高達80%以上，采收后若貯藏不當，則果實極易變軟和腐爛變質(zhì)[2]。將獼猴桃加工成干燥片，降低了水分活度，能夠抑制微生物生長，有效解決獼猴桃保存期短，易腐敗變質(zhì)的問題，同時有利于降低貯藏與運輸成本[3]。燙漂是生產(chǎn)獼猴桃片的關(guān)鍵工序，傳統(tǒng)燙漂工藝主要采用熱水和蒸汽加熱方式，這些方法加熱時間較長，易導致物料表面因過熱而品質(zhì)變差[4]，且存在耗水量大，排污成本高等缺點。

射頻（radio frequency，RF） 是頻率范圍在3 kHz～300 MHz 的電磁波，目前國際上常用的射頻頻率是13.56，27.12 MHz 和40.68 MHz。射頻加熱是通過高頻交變電磁場使物料中的極性分子發(fā)生極化運動與離子遷移振蕩而產(chǎn)生熱能，從而實現(xiàn)物料溫度的升高[5]。射頻加熱技術(shù)已廣泛應用于食品及農(nóng)產(chǎn)品的加工貯藏的研究[6]。目前已開展胡蘿卜丁[7]、葡萄干[8]、八角粉[9]、脫水蔬菜粉[10]、獼猴桃汁[11]的射頻殺菌，西式火腿[12]、牛肉[13]的射頻蒸煮，羊肉[14]的射頻解凍，核桃[15]的射頻殺蟲及蘋果片[16]的射頻干燥等。這些研究表明，相較于微波，射頻具有穿透力強，加熱速率快以及加熱均勻性好[17]等優(yōu)點。在射頻滅酶方面，史樂偉等[18]開展了米糠射頻滅酶，而對鮮切獼猴桃片的射頻滅酶研究尚未見報道。本文采用頻率為27.12 MHz，功率為6 kW 射頻設(shè)備，探究射頻處理對鮮切獼猴桃片品質(zhì)與滅酶的影響，并通過響應面分析優(yōu)化其工藝，在保證滅酶效果的前提下，最大程度地提高獼猴桃片的品質(zhì)，為射頻技術(shù)應用于獼猴桃片的滅酶處理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

秦美獼猴桃：產(chǎn)于陜西周至，果實新鮮，無病蟲害，大小、形狀、成熟度均勻一致。所有化學試劑均為市售分析純。

1.2 儀器和設(shè)備

GJX-6B-2711-JY 型糧食，食品射頻干燥殺蟲設(shè)備（6 kW，27.12MHz），河北華氏紀元高頻設(shè)備有限公司；TA.XT Plus 質(zhì)構(gòu)儀，熒光Stable Micro Systems 公司；NS-810 色差儀，深圳三恩馳科技有限公司；UV-1800 型紫外分光光度計，日本島津公司；高速冷凍離心機，Thermo 公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 獼猴桃片樣品的制備 取成熟度一致、大小基本相同，且無病蟲害與機械損傷的新鮮獼猴桃，去皮后用切片機切成厚度為8 mm 的獼猴桃片作為樣品。

1.3.2 響應面設(shè)計 取150 g 樣品放置射頻設(shè)備的兩極板間。以射頻極板間距（A）、保溫時間（B）、射頻溫度（C）為影響因素，以獼猴桃片的失重率、硬度、可滴定酸含量、色差ΔE、抗壞血酸含量、可溶性糖含量、總酚含量、葉綠素含量、糖酸比、可溶性固形物含量、過氧化物酶及多酚氧化酶活力為指標，利用Box-Behnken 三因素三水平響應面進行試驗設(shè)計，見表1。

表1 Box-Behnken 設(shè)計因子與水平Table 1 Box-Behnken design factors and levels

1.3.3 失重率的測定 計算公式如下：

式中：M0——鮮切獼猴桃片的質(zhì)量，g；M——射頻處理后的獼猴桃片質(zhì)量，g。

1.3.4 硬度的測定 采用TA.XT Plus 型質(zhì)構(gòu)分析儀穿刺測試[19]，測前速度2.0 mm/s，測試速度2.0 mm/s，測后速度5.0 mm/s。

1.3.5 色差值的測定 采用NS-810 色差儀測定獼猴桃片的色澤[20]。其中L*值代表亮度（白-黑）；a*值代表紅-綠程度；b*值代表黃-藍程度。色差值ΔE 計算公式如下：

式中：L0、a0、b0為鮮切獼猴桃片的測定值；L*、a*、b*為射頻處理后的獼猴桃片的測定值。

1.3.6 理化指標的測定 可滴定酸采用酸堿滴定法測定，參照GB/T 12456-2008；抗壞血酸采用2，6-二氯酚靛酚滴定法，參照GB 5009.86-2016；可溶性固形物采用手持阿貝折光儀[21]測定；葉綠素采用比色法測定；總酚含量采用分光光度計法[22]測定；可溶性糖采用蒽酮法[23]測定；糖酸比按照公式計算：

1.3.7 酶活的測定 過氧化物酶（POD）與多酚氧化酶（PPO）活性均參照曹建康等[24]比色法測定，以每克鮮質(zhì)量樣品每分鐘吸光度變化值增加1 時為1 個過氧化物酶活性單位，以酶殘余活力表示，計算公式如下：

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 軟件（SPSS 21.0）進行相關(guān)性及因子分析；采用Design-Expert12.0 軟件設(shè)計三因素三水平的響應面試驗，建立回歸方程并進行方差分析，顯著水平取0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 響應面試驗結(jié)果

試驗結(jié)果見表2。表中編號1～17 為響應面設(shè)計的試驗結(jié)果，編號18 為未經(jīng)射頻處理的對照組，編號19 為響應面優(yōu)化的最佳工藝參數(shù)下的射頻處理組。

PPO/%力活7 1.11 45.93 31.85 42.96 98.52 68.21 85.93 59.26 88.15 65.98 86.67 85.12 19.26 8.89 39.26 65.98 67.41 100 21.03素綠葉POD/量含/%力活-1 mg·g 9.01 0.12 19.49 0.15 6.02 0.12 18.89 0.13 28.65 0.15 12.97 0.10 24.70 0.14 17.89 0.07 37.28 0.06 14.01 0.11 19.10 0.07 23.95 0.10 24.70 0.15 14.06 0.12 17.64 0.1 14.01 0.11 29.25 0.14 100 0.20 11.57 0.15酚總/量含-1·g OD280nm 1.45 1.48 1.35 1.56 1.47 1.39 1.57 1.34 1.48 1.37 1.37 1.49 1.43 1.37 1.38 1.37 1.42 1.58 1.48果結(jié)及案方計設(shè)驗試面應響2表Response surface test design scheme and results Table 2 ·VC/mg TSS/%比酸糖SSC/%-1）（100g TA/%E△/g度硬14.15 5.97 8.95 127.97 1.50 6.42 22.72 14.85 8.51 13.70 137.47 1.61 3.17 23.67 14.25 5.36 8.25 123.08 1.54 3.48 25.35 14.95 6.38 9.63 139.44 1.51 3.40 23.68 15.25 8.15 12.15 145.85 1.49 5.30 25.95 13.35 6.65 10.78 126.69 1.62 5.71 22.98 14.75 7.33 11.72 138.44 1.60 6.36 15.20 14.85 5.91 8.33 129.90 1.41 3.81 34.34 14.05 7.63 11.68 149.17 1.53 6.58 35.38 13.45 6.79 9.98 128.92 1.47 6.99 21.03 15.35 7.29 12.18 132.05 1.67 4.36 28.28 14.03 6.39 9.07 129.58 1.42 6.29 19.60 14.35 6.27 10.54 136.36 1.68 4.66 29.35 16.05 5.47 9.47 133.31 1.73 4.79 17.40 13.75 6.39 9.27 131.97 1.45 6.42 28.90 13.45 6.79 9.98 128.92 1.47 6.99 21.03 14.95 6.78 10.72 139.87 1.58 4.04 21.28 14.00 6.76 13.39 162.88 1.98 0 75.36 15.21 7.22 11.56 134.78 1.60 0.76 24.72極頻射率/重失溫頻射時溫保/距間板號編%/℃度/min間mm 7.20 60 2 75 1 5.13 70 0 75 2 8.71 70 2 70 3 2.53 60 0 70 4 3.22 50 4 75 5 6.52 60 2 75 6 3.24 50 2 70 7 8.17 70 4 75 8 5.37 50 0 75 9 7.90 60 2 75 10 4.00 50 2 80 11 8.10 60 2 75 12 3.39 60 4 80 13 8.65 70 2 80 14 7.49 60 4 70 15 7.90 60 2 75 16 4.83 60 0 80 17 0 0 0 0 18 3.08 70 0 70 19

2.2 獼猴桃品質(zhì)指標的相關(guān)性分析

對獼猴桃的各項品質(zhì)指標進行相關(guān)性分析，結(jié)果見表3?？梢钥闯?，獼猴桃的失重率與VC 含量、SSC 含量、總酚含量呈極顯著負相關(guān)，獼猴桃失重率越大，獼猴桃中的營養(yǎng)成分含量損失越多；硬度與葉綠素含量呈顯著負相關(guān)；ΔE 與TSS 呈極顯著負相關(guān)；VC 含量與SSC、糖酸比呈顯著正相關(guān)，與總酚含量呈顯著正相關(guān)；SSC 與糖酸比呈顯著正相關(guān)。由表3中相關(guān)性分析可得出，10 項指標間相關(guān)性較高，因此，可利用因子分析法來進行獼猴桃品質(zhì)指標的提取，減少變量個數(shù)。

/量含素綠-1·g mg 1葉/量含酚總-1·g OD280nm 1 0.396 TSS/%1 0.155 0.228析分性關(guān)相的標指項10 3表Correlation coefficient of 10 indices Table 3 ·VC/mg比酸糖SSC/%-1）（100g TA/%E△1 1-0.329 1 0.132-0.052 1 0.611**0.437-0.084 1 0.917*0.638**0.044 0.070 0.055 0.235 0.387 0.479-0.606**0.440 0.391 0.595*-0.005 0.028 0.159 0.241 0.178 0.271-0.250/g度硬/%率重失1/%率重失1-0.069/g度硬-0.188 0.257 E△-0.210-0.332 TA/%0.236-0.697**-1）·（100g VC/mg-0.005-0.651**SSC/%0.076-0.575*比酸糖-0.074-0.348 TSS/%-0.266-0.666**-1·g/OD280量含酚總-0.530*-0.394-1·g/mg量含素綠葉）。（P＜0.01關(guān)相著顯極示表）；**（P＜0.05關(guān)相著顯示表：*注

2.3 獼猴桃片品質(zhì)指標的提取

PPO 酶與POD 酶是一類能催化多酚類物質(zhì)氧化成醌類物質(zhì)的酶，是引起獼猴桃片褐變的主要酶類，因此將POD、PPO 活力作為響應面考察的主要指標。除POD、PPO 活力外，對表2中的失重率、硬度、可滴定酸（TA）含量、色差ΔE、抗壞血酸（VC）含量、可溶性糖（SSC）含量、總酚含量、葉綠素含量、糖酸比、可溶性固形物（TSS）含量10 項獼猴桃評價指標進行因子分析，以提取出獼猴桃特征品質(zhì)指標。

由表4可知，因子分析提取出來的3 個主因子的特征值分別為3.880，1.899，1.601，特征值均大于1，所得累計方差貢獻率達到73.799%，說明這3 個主因子可反映獼猴桃片絕大部分的品質(zhì)特征。圖1為因子分析碎石圖，可直觀看出，前3 個因子曲線陡峭，從第4 個因子以后曲線平緩、斜率減小，說明從第4 個因子往后各因子對變異的解釋越來越小，因而提取前3 個因子為主因子。

表4 因子解釋總方差Table 4 Factors explain the total variance

圖1 因子特征值貢獻碎石圖Fig.1 Scree plot of contribution of factor characteristic values

表5是利用SPSS 21.0 進行最大方差分析得到的旋轉(zhuǎn)成分矩陣。以各因子旋轉(zhuǎn)成分矩陣中載荷絕對值大于0.6 的指標為解釋指標，因子1 解釋指標為失重率、VC、SSC、糖酸比、總酚含量反映了獼猴桃片中熱敏成分的保留率與營養(yǎng)價值，其中失重率權(quán)重最大（0.876），失重率與VC 含量、SSC 含量、總酚含量呈極顯著負相關(guān)，與糖酸比呈顯著負相關(guān)，因此，可將失重率作為因子1 的特征指標。因子2 解釋指標為ΔE、TSS、TA，反映了獼猴桃片的色澤與酸甜口感，其中ΔE 權(quán)重最大（0.612），ΔE 與TSS 呈極顯著負相關(guān)，因此將ΔE作為因子2 的特征指標。因子3 解釋指標為硬度，反映了獼猴桃片的質(zhì)構(gòu)及貯藏品質(zhì)，權(quán)重為0.807。因此選取失重率、ΔE、硬度作為獼猴桃片的特征品質(zhì)指標。

表5 旋轉(zhuǎn)成分矩陣Table 5 Rotation component matrix

2.4 回歸模型的建立與顯著性分析

利用Design Expert 12.0 對失重率（Y1）、ΔE（Y2）、硬度（Y3）、POD 活性（Y4）和PPO 活性（Y5）進行多元回歸擬合分析，得方程為：

失重率（Y1）=-291.111+7.098A+10.154B+0 .58C-0.16AB-0.004AC+0.065BC-0.044A2-0.443B2-0.002C2；

ΔE （Y2）=-160.799+4.744A+4.224B-0.351C-0.06AB+0.017AC+0.024BC-0.038A2-0.244B2-0.0086C2；

硬度 （Y3）=-850.196+19.725A-25.542B+5.189C+0.071AB-0.105AC+0.251BC-0.09A2+1.508B2+0.018C2；

POD 活 性（Y4）=210.334+2.034A-9.034B-8 .7C-0.083AB+0.068AC+0.088BC-0.036A2+2.237B2+0.023C2；

PPO 活性（Y5）=-6 096.118+164.575A+85.682B+0.393C-1.111AB-0.119AC+0.037BC-1.038A2-1.579B2+0.048C2，回歸模型的方差分析見表6。

由表6可得，模型P 值均小于0.05，模型顯著，失擬項P 值均大于0.05，不顯著，證明回歸模型真實可靠，擬合度好。各因子對失重率的影響大小依次為C＞B＞A，B2對失重率有極顯著影響，交互項AB、BC 影響顯著；各因子對△E 的影響大小依次為C＞B＞A，A2、B2影響顯著；各因子對硬度的影響大小依次為B＞C＞A，B2和交互項AC、BC影響極顯著；各因子對POD 活性的影響大小依次為C＞A＞B，B2影響極顯著；各因子對PPO 活性的影響大小依次為C＞B＞A，A2影響極顯著。

表6 回歸模型的方差分析Table 6 Analysis of variance of regression model

由表6可以看出，交互項對POD、PPO 活性均不顯著，一次項僅射頻溫度對POD、PPO 活性極顯著，且隨著射頻溫度的升高，POD、PPO 活性降低。這與Manzocco 等[25]所研究的對蘋果衍生物中氧化酶的射頻滅酶模型中證明的射頻滅酶效能主要歸因于熱效應的觀點相一致。射頻燙漂獼猴桃片時，獼猴桃中的水、有機酸等極性分子和可溶性鹽離子在射頻高頻交變磁場的作用下，由原來隨機分布狀態(tài)變?yōu)殡S磁場極性變化的排列取向，促使了獼猴桃中的分子急劇碰撞和相互摩擦，從而使物料溫度升高[26]。熱效應破壞了二硫鍵和各種非共價作用力的敏感平衡，如氫鍵和疏水作用、靜電作用和范德華相互作用[27]，使維持酶活性的三維構(gòu)型發(fā)生變化，導致酶失活[28]。

2.5 響應面分析

由Design Expert 12.0 軟件分析，得到各因素對獼猴桃片交互影響的響應面。響應面坡度反映了射頻工藝參數(shù)發(fā)生變化時，獼猴桃特征指標響應的靈敏程度。響應面坡度越陡峭表明各因素之間的交互作用越強，反之則越弱。

由圖2可知，當射頻溫度一定時，隨著射頻極板間距的增大，獼猴桃的失重率先迅速增加后趨于平緩。這是由于射頻處理獼猴桃片的過程中，通過調(diào)節(jié)兩極板間距來調(diào)節(jié)顱腔頻率，進而控制顱腔頻率與機器固有頻率耦合到負載中的輸出功率，一定范圍內(nèi)，射頻極板間距越大，耦合功率越小[11]。隨著射頻極板間距的增大，射頻耦合功率減小，輸出功率也隨之減小，獼猴桃片所吸收的電磁波變小，造成升到相同溫度時需要的時間延長[29]，加重細胞和組織結(jié)構(gòu)的破壞程度，水分流失增大。這與張永迪[30]對蘋果進行射頻加熱燙漂的研究結(jié)果一致。由圖3可知，當極板間距一定時，失重率隨射頻溫度的升高與保溫時間的延長而增加。這是由于隨著射頻溫度的升高和保溫時間的延長，獼猴桃的內(nèi)部物質(zhì)結(jié)構(gòu)趨于活躍，造成內(nèi)部電解質(zhì)的電離與離子水化作用減弱[31]，自由水含量增加，帶電粒子運動阻力減小、速度加快、動能增大；同時，細胞膜通透性不斷增加甚至膜破壞[32]，細胞內(nèi)離子類物質(zhì)和大分子逸出，失重率增加。

圖2 保溫時間與射頻極板間距對失重率的交互影響Fig.2 Interaction effect of holding time and RF plate spacing on weight loss rate

圖3 射頻溫度與保溫時間對失重率的交互影響Fig.3 Interaction effect of RF temperature and holding time on weight loss rate

由圖4可知，當射頻溫度為60～70 ℃時，隨著射頻極板間距的增大，硬度呈現(xiàn)緩慢下降的趨勢；由圖5可知，當保溫時間為0～2 min 時，隨著射頻溫度的升高，硬度逐漸下降。這是由于獼猴桃的硬度受其細胞壁及細胞完整性的影響[33]，在射頻燙漂的過程中，隨著極板間距的增大，造成獼猴桃片升溫時間延長，加熱時間相應增加。加熱時間越長或溫度越高，易破壞獼猴桃片中的果膠、纖維素、半纖維素等物質(zhì)，使細胞壁的完整性受到破壞，導致獼猴桃片的硬度下降。

圖4 射頻溫度與射頻極板間距對硬度的交互影響Fig.4 Interaction effect of RF temperature and RF plate spacing on hardness

圖5 射頻溫度與保溫時間對硬度的交互影響Fig.5 Interaction effect of RF temperature and RF holding time on hardness

2.6 最佳工藝驗證

通過Design Expert 12.0 軟件分析，以獼猴桃片的品質(zhì)指標失重率最小，色差值ΔE 最小，硬度最大，POD 與PPO 活性最小進行優(yōu)化，得到獼猴桃片的射頻滅酶最佳工藝參數(shù)為：射頻極板間距70 mm，保溫時間0 min，射頻溫度70 ℃；在最佳工藝參數(shù)下進行驗證試驗，得表7，所得到的測定值與模型預測值之間的誤差均小于5%，表明該模型良好，該優(yōu)化工藝具有可行性。

表7 回歸方程預測效果表Table 7 Prediction effect table of regression equation

3 結(jié)論

獼猴桃片射頻滅酶的最佳工藝參數(shù)為射頻極板間距70 mm，保溫時間0 min，射頻溫度70 ℃，此條件下獼猴桃片的失重率為3.08%，色差值ΔE為0.76，硬度為24.72 g，POD 活性為11.57%，PPO活性為21.03%。射頻處理可使獼猴桃片的POD、PPO 酶活性顯著降低，并且能極大程度的保留獼猴桃片的色澤以及營養(yǎng)價值。