王紫琳，曹藍心，趙存朝,2，楊 敏，陶 亮,2,*，田 洋,2,3

（1.云南農業(yè)大學食品科學技術學院，云南 昆明 650201；2.國家辣木加工技術研發(fā)專業(yè)中心，云南 昆明 650201；3.食藥同源資源開發(fā)與利用教育部工程研究中心，云南 昆明 650201）

雪蓮果（Smallanthussonchifolius（Poepp）H.Rob.），學名亞貢（Yacon），為菊科向日葵屬雙子葉草本植物，原產于南美洲西部的安第斯山脈[1]，是一種熱帶高山水果，外形與地瓜相似，在云南、福建、海南、貴州等地均有種植[2]。雪蓮果肉質晶瑩如玉，口感甜脆多汁，含有10%～14%的干物質，其中70%～80%為糖[3]，尤其低聚果糖的含量極高，有“低聚果糖之王”的美稱[4]。雪蓮果還富含酚酸類、類黃酮類、萜類、揮發(fā)油、脂肪、纖維素、20多種人體所需的氨基酸，以及豐富的鈣、鎂、鐵、鋅、鉀、硒等多種微量元素[5]，具有抗氧化[6]、調節(jié)胃腸道[7]、降血糖[8]、降血脂[9]等特殊的保健和藥用功效，開發(fā)利用價值極高。但雪蓮果鮮果中水分含量高，很容易腐敗變質，不易貯藏，且雪蓮果中的多酚氧化酶（PPO）在加工過程中極易催化內源性多酚物質氧化生成黑色素[10]，嚴重降低產品的外觀品質及營養(yǎng)價值，因此，開展雪蓮果精深加工成為產業(yè)發(fā)展的重大需求，目前，市場已有一些雪蓮果加工制品，如飲料[11]、果醋[12]、果醬[13]、糖漿[14]等。

果脯是以水果和蔬菜等為原料，與食用鹽、糖、蜂蜜等輔料混合加工而成的食品，種類繁多，早在3 000多年前的商代就開始加工，是我國特色傳統(tǒng)休閑食品，屬于蜜餞類[15]。果脯類產品流傳廣泛，歷久彌新，是休閑零食的典型代表，其不僅能夠開袋即食，還可作為其他食物的裝飾或用于改進其他食品的口味[16]，同時，也可緩解鮮果的季節(jié)性、地域性及運輸成本問題[17]。經高糖滲入后加工出的果脯產品主要是利用一定濃度的糖液起到保藏作用，有效減少了高水分含量果蔬在貯藏中的浪費[18]。

由于雪蓮果具有水分含量大、易褐變等特點，研究擬通過單因素結合響應面試驗優(yōu)化雪蓮果果脯加工工藝，并比較不同護色劑對雪蓮果果脯的護色效果。研制出的雪蓮果果脯產品可有效解決雪蓮果不易貯存、易褐變等問題，在提高雪蓮果自身利用率的同時，擴寬雪蓮果產品的開發(fā)范圍，提高其綜合利用價值。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 材料與試劑

雪蓮果：市售；蔗糖：昆明合略商貿有限公司；亞硫酸氫鈉（NaHSO3）、硫酸氫鈉（NaHSO4）：廣州市帝仁科技有限公司；氯化鈉（NaCl）：云南省鹽業(yè)有限公司；檸檬酸：河南千志商貿有限公司；抗壞血酸：浙江一諾生物科技有限公司。

1.1.2 儀器與設備

CT-0-8熱風循環(huán)烘箱：上海智眾機械設備有限公司；C21-SX810電磁爐：九陽股份有限公司；AR224CN電子天平：奧豪斯儀器（常州）有限公司；WSC-S色差儀：上海精密儀器儀表有限公司。

1.2 方法

1.2.1 工藝流程

雪蓮果→清洗→去皮→切塊→護色→漂洗→糖漬→烘干→成品

1.2.2 操作要點

原料的選擇：選擇新鮮飽滿，形狀呈較粗的圓柱形，果皮完整、無霉爛，成熟度為8～9成的雪蓮果果實。

清洗：用水將其表面的泥沙等雜質沖洗干凈。

去皮：削去雪蓮果外層果皮，果皮去除后再次清洗果肉。

切塊：將去皮后的雪蓮果切成規(guī)格約為2 cm×2 cm×2 cm的均勻塊狀。

護色：配制0.3 g/L檸檬酸護色劑溶液，將切塊的雪蓮果在護色劑溶液中浸泡6 h。

漂洗：將浸泡過護色劑的雪蓮果在流水下反復沖洗，直至表面不滑手。

糖漬：用占雪蓮果質量30%的蔗糖和雪蓮果混合均勻，浸漬30 h。

烘干：浸漬后的雪蓮果置于恒溫熱風循環(huán)烘箱中，60℃下烘干12 h，使雪蓮果受熱均勻，去除部分水分。烘干后的雪蓮果置于干燥環(huán)境中保存。

1.2.3 單因素試驗設計

以產品感官評分和L*值或水分含量為評價指標，設置基礎試驗條件為：護色劑濃度3 g/L、蔗糖添加量25%、糖漬時間25 h、烘干溫度12℃、烘干時間12 h，改變單一因素用量，分別考察護色劑種類（檸檬酸、亞硫酸氫鈉、硫酸氫鈉、氯化鈉、抗壞血酸）、護色劑檸檬酸濃度（1、2、3、4、5 g/L）、蔗糖添加量（15%、20%、25%、30%、35%）、糖漬時間（15、20、25、30、35 h）、烘干溫度（55、60、65、70、75℃）、烘干時間（8、10、12、14、16 h）對雪蓮果果脯品質的影響。

1.2.4 響應面試驗設計

在單因素試驗的基礎上，選取蔗糖添加量（X1）、糖漬時間（X2）、烘干時間（X3）為響應面試驗的影響因子，以感官評分（Y）為響應值，采用Box-Behnken設計進行3因素3水平試驗，優(yōu)化雪蓮果果脯加工工藝，因素水平如表1所示。

表1 響應面試驗因素水平表Table1 Factorsand levelstableof responsesurfacetest

1.2.5 感官評定

由10名有一定品評經驗的專業(yè)人員組成評定小組（男女各半），分別從色澤（20分）、組織狀態(tài)（20分）、滋味氣味（20分）、飽滿度（20分）及口感（20分）5項指標對雪蓮果果脯產品采用百分制評分，取平均分作為最終得分。評價標準及所占分值見表2。

表2 雪蓮果果脯感官評分標準Table 2 Sensory evaluation criteria for preserved yacon fruits

1.2.6 理化指標及微生物指標測定

總酸含量：參照GB 12456—2021《食品安全國家標準 食品中總酸的測定》[19]中的酸堿滴定法測定；pH值：使用pH計直接測定；水分含量：參照GB 5009.3—2016《食品安全國家標準 食品中水分的測定》[20]中的直接干燥法測定；總糖含量：參照GB 5009.7—2016《食品安全國家標準 食品中還原糖的測定》[21]中的直接滴定法測定；大腸菌群：參照GB 4789.3—2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 大腸菌群計數》[22]中的最大或然數計數（Most probable number，MPN）法測定；菌落總數：參照GB 4789.2—2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 菌落總數測定》[23]中的方法測定；霉菌：參照GB 4789.15—2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 霉菌和酵母計數》[24]中的平板計數法檢測；致病菌：參照GB29921—2021《食品安全國家標準 預包裝食品中致病菌限量》[25]中的方法測定；L*值：使用WSC-S色差儀測定。

1.2.7 數據處理

采用Excel 2013、SPSS19.0軟件對單因素試驗中的數據進行處理及方差分析；采用Design-Expert 8.0軟件進行響應面優(yōu)化試驗設計；所有試驗均進行3次平行重復，結果以xˉ±s表示。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 護色劑種類的確定

雪蓮果褐變嚴重會降低產品的外觀品質及營養(yǎng)價值，故需對雪蓮果果脯進行護色處理以提高其品質。添加護色劑是食品工業(yè)中抑制褐變最常用的方法[26]。如圖1所示，亞硫酸氫鈉與硫酸氫鈉對雪蓮果果脯的護色效果較好，這是由于雪蓮果內多酚類物質在氧化過程中會形成醌類物質，亞硫酸鹽、硫酸鹽類護色劑能與醌類物質發(fā)生反應，使其不能進一步氧化形成黑色素[27]，從而推遲褐變反應的發(fā)生。但亞硫酸氫鈉和硫酸氫鈉不是直接作用于多酚氧化酶，酶催化反應會持續(xù)進行，當亞硫酸鹽或硫酸鹽消耗完畢后，褐變反應繼續(xù)發(fā)生，且含硫護色劑具有安全隱患，不宜過量食用[28]。與其他不含硫的護色劑相比，檸檬酸對雪蓮果果脯的護色效果較好，且安全性及持續(xù)性強。因此選擇檸檬酸對雪蓮果果脯進行護色處理。

圖1 護色劑種類對產品品質的影響Fig.1 Effectsof color retaining agent types on products qualities

2.1.2 護色劑檸檬酸濃度的確定

檸檬酸是一種褐變抑制劑，應用廣泛，護色效果較好，其護色原理是通過增加組織體系酸度使褐變關鍵酶和過氧化物酶的最適pH值發(fā)生偏離，同時其還會通過與過氧化物酶活性中心的Cu2+鰲合，從而延緩果蔬的褐變[29-30]。如圖2所示，不同濃度的檸檬酸對雪蓮果果脯褐變及感官品質的影響存在差異，隨著檸檬酸濃度的增大，雪蓮果果脯L*值呈先升高后降低的趨勢。當使用3 g/L的檸檬酸處理后，雪蓮果果脯的感官評分及L*值均較高，口味及褐變抑制效果均較好；隨著檸檬酸濃度的增加，雪蓮果果脯的感官評分及L*值均減小，其中感官評分的下降相對較明顯，原因主要是檸檬酸濃度過高導致產品酸度過高，影響了產品口感。因此護色劑檸檬酸的濃度選擇3 g/L為宜。

圖2 護色劑檸檬酸濃度對產品品質的影響Fig.2 Effects of color retaining agent citric acid concentrations on productsqualities

2.1.3 蔗糖添加量的確定

蔗糖是生產果脯的重要成分之一，適當的蔗糖添加量可增加產品的風味，浸出果實內部水分，使果脯香甜軟糯，甜度適中，利于儲藏[31]。由圖3可知，隨著蔗糖添加量的增加，產品的感官評分呈現先升高后降低的趨勢，當蔗糖添加量為30%時，感官評分最高，為（86.3±0.7）分。由于滲糖作用，雪蓮果組織收縮，糖從果實表面慢慢延伸至內部，直到最后趨于平衡。當蔗糖添加量過少時，產品甜味過淡，水分過多，果脯滋味不明顯；較高的蔗糖添加量使雪蓮果內部組織產生較高的滲透壓，加速糖液的滲透，使產品內部含水量較低。低水分、高糖分的環(huán)境可抑制微生物的生長繁殖[32]，但糖分過高會導致產品口感過甜，且后期容易出現“返砂”現象，產品質量變差。水分含量隨著蔗糖濃度的增加出現持續(xù)下降的趨勢，且在蔗糖添加量超過30%時趨于平穩(wěn)，說明30%蔗糖添加量可形成高糖、高滲透壓的產品環(huán)境，從而實現雪蓮果的快速脫水。綜上，選擇蔗糖添加量30%為宜。

圖3 蔗糖添加量對產品品質的影響Fig.3 Effectsof sucrose additions on products qualities

2.1.4 糖漬時間的確定

糖漬時間會影響產品的色澤和風味。雪蓮果原料滲透不完全會使產品品質變差，糖漬時間過長則會造成產品形態(tài)不完整[33]。如圖4所示，雪蓮果果脯感官評分隨著糖漬時間的延長呈先升高后降低的趨勢，當糖漬時間為30 h時，感官評分最高，為（91.7±0.6）分，感官品質最佳，但隨著糖漬時間的延長，產品糖度過高，質地變硬，感官品質變差。隨著浸漬時間的延長，雪蓮果不斷失水，水分含量持續(xù)降低，當糖漬時間超過30 h時，受糖液濃度和滲糖能力的影響，產品內部滲透壓與外界趨于平衡，水分含量變化不大[34]，此時產品感官品質最佳。綜上，選擇糖漬時間30 h為宜。

圖4 糖漬時間對產品品質的影響Fig.4 Effectsof sugaringtime on productsqualities

2.1.5 烘干溫度的確定

熱風干燥是指利用流動的熱空氣作為干燥介質，將熱量傳遞給物料，同時帶走物料中水分的干燥方式[35]。利用熱風干燥可以快速完成果脯的干燥處理，效率較高。如圖5所示，雪蓮果果脯感官評分隨烘干溫度的升高呈先增高后降低的趨勢，當溫度較低時，產品失水較少，很難形成果干，烘干成本高且產品口感差；烘干溫度過高時，不能實現恒速水分蒸發(fā)，導致表面水分蒸發(fā)速度遠遠大于內部水分轉移至表面的速度，出現果脯表面較硬并呈褐色，內部水分無法排出的現象。當烘干溫度為60℃時，感官評分最高且能實現高效穩(wěn)步脫水。綜上，選擇60℃對雪蓮果果脯進行烘干。

圖5 烘干溫度對產品品質的影響Fig.5 Effectsof drying temperatures on products qualities

2.1.6 烘干時間的確定

烘干時間與烘干溫度共同決定果脯成品的品質與水分含量，是果脯制作過程中重要的品質影響因素[36]。如圖6所示，雪蓮果果脯感官評分在烘干時間為12 h時達到最高，為（92.8±0.7）分，此階段果脯的形狀飽滿，口感軟硬適宜，色澤金黃；低于12 h時，果脯的飽滿度、口感、色澤均未達到最佳，感官評分偏低；超過12 h時，感官評分逐漸下降，這是由于隨著烘干時間的延長，雪蓮果果脯過度失水，口感變硬，顏色變?yōu)辄S褐色，不僅時間成本增加，且品質逐漸下降。綜上，選擇烘干時間12 h為宜。

圖6 烘干時間對產品品質的影響Fig.6 Effects of drying time on productsqualities

2.2 響應面試驗設計及結果分析

2.2.1 響應面試驗優(yōu)化雪蓮果果脯加工工藝

基于Box-Behnken試驗設計，在單因素試驗基礎上，利用Design-Expert 8.0軟件進行響應面優(yōu)化試驗，選取蔗糖添加量（X1）、糖漬時間（X2）、烘干時間（X3）3個因素，以感官評分（Y）為響應值，對雪蓮果果脯加工工藝進行優(yōu)化。試驗設計與結果見表3。

2.2.2 模型的建立及方差分析

根據表3的結果，利用Design-Expert 8.0軟件進行二元回歸方程擬合和方差分析?；貧w方程為：Y=91.11+1.24X1+3.17X2-0.60X3-0.31X1X2-2.49X1X3-0.18X2X3-1.65X12-5.46X22-4.43X32。響應面模型方差分析見表4。

表3 響應面試驗設計及結果Table3 Design and resultsof response surface experiment

表4 回歸模型方差分析結果Table 4 Resultsof variance analysisof regression model

由表4可知，該回歸模型的P＜0.01，說明回歸模型達到極顯著水平；模型失擬項P值為0.096 7＞0.05，表明二次回歸模型與實際試驗的差異較??；模型的決定系數R2=0.933 0，表明該模型能解析93.30%的響應變化，存在6.70%的總變異，即該模型擬合程度相對較好。校正決定系數=0.846 8，說明該模型響應值的變化有84.68%來源于所選變量。響應值Y的變異系數（CV）與試驗精確度和重復性成反比，其變異系數CV=2.34%＜5%，說明試驗的精確度和重復性較高，且可信度高。由F值大小得出各因素對飲料感官品質影響的大小順序為：X2（糖漬時間）＞X1（蔗糖添加量）＞X3（烘干時間）。X2的P值小于0.01，表明其對飲料感官品質的影響極顯著，即糖漬時間是對雪蓮果果脯感官評分影響最大的因素。

響應面的變化情況和等高線的稀疏程度可直觀地反映蔗糖添加量（X1）、糖漬時間（X2）、烘干時間（X3）之間交互作用對雪蓮果果脯感官評分的影響。曲面圖弧度變化越陡峭，等高線越密集且呈橢圓形或馬鞍形時，表示兩因素之間交互作用越顯著。由圖7可知，交互項X1X2、X1X3的曲面傾斜度較大，坡度較陡，且等高線呈橢圓形，說明其對雪蓮果果脯感官評分的影響顯著（P＜0.05），X2X3的P值為0.866 3，影響不顯著。各因素間交互作用對雪蓮果果脯的感官評分影響大小依次為X1X2＞X1X3＞X2X3。

圖7 各因素交互作用對雪蓮果果脯感官品質影響的響應曲面圖Fig.7 Responsesurfacesand contour lines showing the interaction effectsof various factorson sensory qualities of preserved yacon fruits

2.2.3 雪蓮果果脯最佳加工工藝的確定及驗證試驗

對回歸方程進一步擬合分析預測，得出雪蓮果果脯最佳加工工藝參數為：蔗糖添加量26.95%，糖漬時間25.87 h，烘干時間11.66 h，雪蓮果果脯感官評分預測值為（92.7±0.6）分。綜合考慮各方面因素，選取蔗添加量30%，糖漬時間30 h，烘干時間12 h進行試驗驗證，得到雪蓮果蜜餞感官評分為（91.6±0.3）分，與預測數值接近，說明響應面優(yōu)化后得到的最佳制作工藝參數準確可靠，該模型具有一定的實際應用價值。

2.3 雪蓮果果脯產品品質評價

2.3.1 雪蓮果果脯感官指標評價結果

按照最優(yōu)工藝加工雪蓮果果脯，根據感官評分標準進行感官評定。開發(fā)的雪蓮果果脯產品口感適宜，具有雪蓮果的獨特風味，色澤均勻，光澤度好，軟硬適中且儲存期長。雪蓮果果脯的感官評定主要包括色澤、組織狀態(tài)、滋味氣味、飽滿度、口感。由圖8可知，滋味氣味和口感的感官特性強度較強，組織狀態(tài)的感官特性強度較弱，說明雪蓮果果脯的整體滋味氣味較好，口感甜度適中，色澤金黃，晶瑩剔透。

圖8 雪蓮果果脯感官評定雷達圖Fig.8 Radar map of overall sensory evaluation of preserved yacon fruits

2.3.2 雪蓮果果脯理化指標及微生物指標檢測結果

在最優(yōu)工藝下制得的雪蓮果果脯甜度適中，通透性及色澤均較好。經檢測，總酸含量為（0.8±0.2）g/L，pH值為5.7±0.5，L*值為58.0±1.5；水分含量為（30.4±0.8）g/100 g，總糖含量為（62.5±0.6）g/100 g，水分和總糖含量均符合GB/T 10782—2021《蜜餞質量通則》[37]中的要求；菌落總數為（68.0±1.9）CFU/g，大腸桿菌、致病菌、霉菌均未檢出，微生物指標符合NY/T436—2018《綠色食品 蜜餞》[38]中的要求。

3 結論

雪蓮果果脯的最佳加工工藝為：采用濃度為3 g/L的檸檬酸護色，蔗糖添加量30%，糖漬時間30 h，60℃熱風干燥12 h。在此工藝條件下加工的雪蓮果果脯，色澤金黃，晶瑩剔透，口味甜度適中，口感軟糯，具有濃郁的雪蓮果風味，感官評分（91.6±0.3）分；產品理化及微生物指標符合相關標準要求，是一款風味品質較佳的果脯類產品。該果脯的研發(fā)對促進雪蓮果精深加工、豐富特色果脯品類具有一定的意義。