石啟龍,趙 亞,鄭亞琴
(山東理工大學(xué)農(nóng)業(yè)工程與食品科學(xué)學(xué)院,山東 淄博 255049)
雪蓮果超聲波輔助滲透脫水工藝參數(shù)的優(yōu)化
石啟龍,趙 亞,鄭亞琴
(山東理工大學(xué)農(nóng)業(yè)工程與食品科學(xué)學(xué)院,山東 淄博 255049)
以滲透脫水溫度、時(shí)間、蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)、超聲波功率和處理時(shí)間為因素,以失水率(water loss,WL)和固形物增加率(sugar gain,SG)為指標(biāo),通過(guò)單因素試驗(yàn),研究雪蓮果的滲透脫水工藝參數(shù)。以滲透脫水溫度、時(shí)間、蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)、超聲波處理時(shí)間為因素,以WL、SG和二者比值(WL/SG)為指標(biāo),通過(guò)二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)建立雪蓮果超聲波輔助滲透脫水過(guò)程中各響應(yīng)值(WL、SG和WL/SG)與各因素之間的回歸方程,并得到超聲波輔助滲透脫水的最優(yōu)工藝參數(shù)。結(jié)果表明,超聲波輔助處理可顯著提高雪蓮果滲透脫水效果;影響WL的因素主次順序是溫度>時(shí)間>蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)>超聲波處理時(shí)間;影響SG的因素主次順序依次是滲透脫水時(shí)間>超聲波處理時(shí)間>溫度>蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù);影響SG/WL的因素主次順序是滲透脫水時(shí)間>蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)>超聲波處理時(shí)間>溫度。雪蓮果超聲波輔助滲透脫水的最佳工藝參數(shù)為滲透脫水溫度41℃、時(shí)間1.7h、蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)60.18%、超聲波處理時(shí)間35min。在此組合參數(shù)條件下,SG/WL平均值為0.059。
雪蓮果;滲透脫水;超聲波;響應(yīng)面
雪蓮果(Smallanthus sonchifolius)為菊科向日葵屬雙子葉草本多年生植物,原產(chǎn)于安第斯山脈。自2004年以來(lái)先后在云南、海南、山東、河南、新疆等省區(qū)引種成功,其種植規(guī)模及產(chǎn)量逐年增加。雪蓮果含有20多種人體必需的氨基酸和大量可溶性纖維,屬低熱食品;且富含鉀、鈣、鋅、鐵、鎂等微量元素,具有清肝解毒、降血壓、養(yǎng)顏美容和提高人體免疫力等功效。而且雪蓮果富含果寡糖,是人體內(nèi)雙歧桿菌繁殖所需要的最佳營(yíng)養(yǎng)成分[1-2]。但是雪蓮果采收后,果寡糖很快發(fā)生部分水解,影響了雪蓮果保健作用的發(fā)揮;而且雪蓮果極易出現(xiàn)褐變和腐爛等現(xiàn)象,在一定程度上限制了它的推廣。因此對(duì)雪蓮果進(jìn)行深加工是其保鮮的重要途徑之一。
滲透脫水可以在較短的時(shí)間內(nèi)除去果蔬中的水分而不損壞其組織結(jié)構(gòu),經(jīng)過(guò)滲透脫水的產(chǎn)品仍具有原果蔬應(yīng)有的風(fēng)味、色澤、質(zhì)構(gòu)、營(yíng)養(yǎng)及感官品質(zhì)。此外滲透脫水也可以作為果蔬加工的一種前處理方式,與干燥、冷凍、殺菌、罐藏等方法組合使用,因此得到了國(guó)內(nèi)外食品界的廣泛關(guān)注[3-4]。
由于滲透脫水僅靠細(xì)胞膜兩端的滲透壓差來(lái)促進(jìn)傳質(zhì),所以靜止的滲透脫水是個(gè)比較緩慢的過(guò)程,為了加速滲透脫水過(guò)程中固-液傳遞,高靜水壓、高壓脈沖、超聲波、真空、離心等高新技術(shù)被應(yīng)用在果蔬滲透脫水中,對(duì)提高物質(zhì)遷移速率取得了顯著進(jìn)展[5-6]。超聲波作為一種物理能量形式,可使介質(zhì)粒子振動(dòng),這種振動(dòng)在亞微觀范圍內(nèi)引起超聲空化現(xiàn)象,從而使固液體系中的液體介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)增加,固體(生物體)內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化,使微孔擴(kuò)散得以強(qiáng)化。國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)將超聲波用于強(qiáng)化蘋果、胡蘿卜、櫻桃番茄、龍眼等果蔬滲透脫水過(guò)程[7-11],而對(duì)雪蓮果滲透脫水尤其是超聲波輔助滲透脫水進(jìn)行研究尚未見(jiàn)報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)以雪蓮果為原料研究其滲透脫水工藝,以期為雪蓮果的加工保藏提供一定參考。
1.1 材料
雪蓮果、白砂糖、食鹽等均為市購(gòu)。
1.2 儀器與設(shè)備
AUY220型分析天平 日本島津公司;JJ200精密電子天平 常熟測(cè)試儀器廠;101-2型電熱鼓風(fēng)干燥箱 天津市泰斯特儀器有限公司;WYT-4手持式折光儀 成都泰華光學(xué)有限公司;SK3300LH型超聲波清洗機(jī) 上??茖?dǎo)超聲儀器有限公司;HH-6數(shù)顯恒溫水浴鍋 龍口市先科儀器公司。
1.3 方法
1.3.1 雪蓮果滲透脫水的單因素試驗(yàn)
1.3.1.1 溫度對(duì)雪蓮果滲透脫水的影響
雪蓮果清洗、去皮、切片(大約3mm)后,取(20±1)g放于溫度分別為20、30、40、50、60℃的滲透液中,在蔗糖和NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為50%和5%、料水比1:10(g/mL)條件下滲透脫水3h。然后取出,除去表面水分,測(cè)定滲透脫水前后雪蓮果的固形物含量和含水率。試驗(yàn)平行3次,結(jié)果取平均值。
1.3.1.2 滲透時(shí)間對(duì)雪蓮果滲透脫水的影響
雪蓮果清洗、去皮、切片(大約3mm)后,取(20±1)g放于滲透液中,在溫度40℃、蔗糖和NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為50%和5%、料水比1:10條件下分別滲透脫水1、2、3、4、5 h。然后取出,除去表面水分,測(cè)定滲透脫水前后雪蓮果的固形物含量和含水率。試驗(yàn)平行3次,結(jié)果取平均值。
1.3.1.3 蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)雪蓮果滲透脫水的的影響
雪蓮果清洗、去皮、切片(大約3mm)后,取(20±1)g分別放于蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%、40%、50%、60%、70%的滲透液中,在溫度40℃、NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%、料水比1:10條件下,滲透脫水3h。然后取出,除去表面水分,測(cè)定滲透脫水前后雪蓮果的固形物含量和含水率。試驗(yàn)平行3次,結(jié)果取平均值。
1.3.2 超聲波處理對(duì)雪蓮果滲透脫水的影響
通過(guò)預(yù)試驗(yàn),對(duì)預(yù)處理后的雪蓮果分別進(jìn)行常壓滲透脫水(溫度40℃,蔗糖、NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為60%、5%,時(shí)間2h)、真空輔助滲透脫水(真空度0.06MPa處理30min,再進(jìn)行常壓滲透脫水)和超聲波輔助滲透脫水(超聲波頻率40kHz,功率110W處理30min,再進(jìn)行常壓滲透脫水)處理。結(jié)果表明,超聲波輔助滲透脫水的效果好于常壓滲透脫水及真空輔助滲透脫水。為進(jìn)一步考察超聲波功率、處理時(shí)間對(duì)雪蓮果滲透脫水的影響,進(jìn)行如下試驗(yàn):雪蓮果清洗、去皮、切片(大約3mm)后,取(20±1)g在超聲波頻率40kHz、超聲波功率分別為110、160W下處理5、15、25、35、45、55、65min,處理后的樣品放于滲透液中(溫度40℃,蔗糖和食鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為60%和5%,料水比1:10)處理2h。然后取出,除去表面水分,測(cè)定滲透脫水前后雪蓮果的固形物含量和含水率。試驗(yàn)平行3次,結(jié)果取平均值。
1.3.3 超聲波輔助滲透脫水最優(yōu)工藝參數(shù)研究
采用二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)[12]探討各參數(shù)對(duì)雪蓮果滲透脫水效果的影響,確定超聲波輔助滲透脫水的最優(yōu)工藝參數(shù)。變量包括滲透脫水溫度、滲透脫水時(shí)間、蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)、超聲波處理時(shí)間為因素,響應(yīng)值包括失水率(water loss,WL)、固形物增加率(sugar gain,SG)和二者比值(WL/SG)。試驗(yàn)因素及水平編碼值如表1所示。
表1 超聲波輔助滲透脫水工藝二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合試驗(yàn)因素水平編碼Table 1 Factors and levels in response surface analysis
1.4 指標(biāo)及其測(cè)定方法
1.4.1 失水率(WL)[13]
式中:m0為雪蓮果初始質(zhì)量/g;w0為雪蓮果初始含水率/%;m1為滲透脫水處理后雪蓮果的質(zhì)量/g;w1為滲透脫水處理后雪蓮果的含水率/%。
1.4.2 固形物增加率(SG)[13]
式中:m0為雪蓮果初始質(zhì)量/g;s0為雪蓮果初始固形物含量/%;m1為滲透脫水處理后雪蓮果的質(zhì)量/g;s1為滲透脫水處理后雪蓮果的固形物含量/%。
1.5 統(tǒng)計(jì)分析
采用SPSS 13.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析[14]。
2.1 雪蓮果滲透脫水的單因素試驗(yàn)
2.1.1 溫度對(duì)雪蓮果滲透脫水的影響
圖1 溫度對(duì)雪蓮果滲透脫水的影響Fig.1 Effect of osmotic dehydration temperature on WL and SG
由圖1可以看出,WL隨著溫度升高先增加,至40℃左右時(shí)達(dá)到最高,之后隨著溫度升高迅速下降。SG隨著溫度升高而增加。溫度的確定應(yīng)在保證產(chǎn)品感官品質(zhì)的前提下,獲得較高的WL??紤]到溫度過(guò)高(>45℃)時(shí),物料可能會(huì)產(chǎn)生酶促褐變,風(fēng)味物質(zhì)也會(huì)有所損失,造成果蔬的感官品質(zhì)下降[5]。因此,在后續(xù)優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)中選溫度40℃為零水平。
2.1.2 滲透時(shí)間對(duì)雪蓮果滲透脫水的影響
由圖2可以看出,在2h內(nèi),隨著滲透時(shí)間的延長(zhǎng),WL幾乎呈線性增加,之后隨著滲透時(shí)間的延長(zhǎng),WL變化不大。滲透脫水初期,體系兩相的可溶性固形物含量相差較大,所產(chǎn)生的壓力差較大,故WL較大,隨著滲透時(shí)間的延長(zhǎng),體系兩相的滲透壓差變小,WL逐漸減慢,最后幾乎不變。SG隨著滲透脫水時(shí)間的延長(zhǎng)而增加,4h時(shí)達(dá)到最大值,之后隨著時(shí)間延長(zhǎng),SG逐漸降低。因此,在后續(xù)優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)中選時(shí)間2h為零水平。
圖2 時(shí)間對(duì)雪蓮果滲透脫水的影響Fig.2 Effect of osmotic dehydration time on WL and SG
2.1.3 蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)雪蓮果滲透脫水的影響
圖3 蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)雪蓮果滲透脫水的影響Fig.3 Effect of sucrose concentration on WL and SG
由圖3可以看出,WL隨蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的提高而增大,由Fick擴(kuò)散方程可知,擴(kuò)散速率取決于濃度梯度,濃度差越大,擴(kuò)散速度越快,物料的脫水速度就隨之加快。隨著蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,SG先增加后減少,至蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%時(shí)達(dá)到最小,而后隨著蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加呈增加趨勢(shì)。隨著蔗糖濃度增加,果蔬內(nèi)外滲透壓差增大,因此SG增加,而后隨著糖液濃度增加,滲透體系黏度增大,導(dǎo)致擴(kuò)散系數(shù)不斷降低,因此SG逐漸降低。當(dāng)滲透液中蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)60%時(shí),由于果蔬細(xì)胞內(nèi)外濃度差過(guò)大,造成滲透作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于脫水效應(yīng),因此糖液滲透作用占主導(dǎo)地位,導(dǎo)致固形物增加率呈逐漸增大的趨勢(shì)。因此,在后續(xù)優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)中選蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)60%為零水平。
2.2 超聲波處理對(duì)雪蓮果滲透脫水的影響
由圖4可以看出,WL與SG在5~25min內(nèi)均隨超聲作用時(shí)間延長(zhǎng)而增加,由于超聲作用時(shí)間越長(zhǎng),其產(chǎn)生的空化作用時(shí)間越長(zhǎng),即強(qiáng)化傳質(zhì)作用時(shí)間越長(zhǎng)。之后WL基本保持不變,這可能是由于超聲波處理25min時(shí),果蔬破壞的程度恰有利于水分的滲出。而SG隨超聲波處理時(shí)間的延長(zhǎng)迅速下降,至35min后又開始上升。超聲波在液體中產(chǎn)生的瞬態(tài)空化泡絕熱收縮至崩潰瞬間,泡內(nèi)可產(chǎn)生高溫和高壓,導(dǎo)致自由基形成及產(chǎn)生強(qiáng)大沖擊波和射流,從而起到了破碎細(xì)胞的作用;同時(shí)果蔬在超聲場(chǎng)內(nèi)水分的內(nèi)部擴(kuò)散增加,超聲波振動(dòng)對(duì)毛細(xì)管水有泵吸附作用,加快水分向外遷移;可使物料產(chǎn)生自熱,降低物料中水分的黏性[7]。此外,在15~45min范圍內(nèi),超聲波功率為110W時(shí)的WL和SG均比功率160W高。綜上所述,超聲預(yù)處理促進(jìn)了雪蓮果的脫水作用。選擇超聲波輸出功率110W,超聲波處理時(shí)間范圍15~35min。
圖4 超聲波處理對(duì)雪蓮果滲透脫水的影響Fig.4 Effect of ultrasonic treatment time and power on WL and SG
2.3 超聲波輔助滲透脫水最優(yōu)工藝參數(shù)研究
2.3.1 回歸方程及參數(shù)分析
二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表2,對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,得到各響應(yīng)值的二次回歸方程回歸系數(shù)(表3)。
通過(guò)剔除不顯著項(xiàng),得到各指標(biāo)的回歸方程:
Y1=65.5597+2.1821X1+1.6587X2+1.3871X3+0.4562X4-0.4182X12-0.4470X22-0.7956X1X5-0.6044X1X3+1.2444X2X3(R2=0.928);Y2=5.1564+0.4554X2-0.1746X4+0.6080X12+0.3543X22+1.0918X32+0.5269X1X2(R2=0.938);Y3=0.0789 + 0.0048X2- 0.0032X3- 0.0032X4+0.0099X12+0.0058X22+0.0164X32+0.0089X1X2(R2=0.937)
以上各方程方程均通過(guò)F檢驗(yàn),F(xiàn)>F0.01,回歸方程顯著,此方程在本試驗(yàn)中有意義,能夠反映實(shí)際情況。失擬檢驗(yàn)均不顯著,說(shuō)明沒(méi)有不可忽視的因素存在對(duì)響應(yīng)值產(chǎn)生影響,此回歸方程足以反映試驗(yàn)中產(chǎn)品指標(biāo)的變化。通過(guò)對(duì)Y1、Y2、Y3回歸系數(shù)的檢驗(yàn)可知,影響Y1主次順序依次為滲透溫度、滲透時(shí)間、蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)(均極顯著)、超聲波處理時(shí)間(顯著),影響Y2主次順序依次為滲透時(shí)間(極顯著)、超聲波處理時(shí)間(顯著)、滲透溫度、蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù),影響Y3主次順序依次為滲透時(shí)間(極顯著)、蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)、超聲波處理時(shí)間(顯著)、滲透溫度。
表2 二次正交旋轉(zhuǎn)組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案及結(jié)果Table 2 Quadratic regression orthogonal rotation combination design and corresponding results
表3 回歸方程系數(shù)Table 3 Regression equation coefficients
2.3.2 響應(yīng)面分析
2.3.2.1 滲透脫水溫度和蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的交互作用對(duì)WL的影響
圖5 溫度、時(shí)間和蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)WL影響的響應(yīng)面圖Fig.5 Response surface plots for the pairwise effects of osmotic dehydration temperature, osmotic dehydration time and sucrose concentration on WL
由圖5a可以看出,當(dāng)超聲波處理時(shí)間、滲透時(shí)間為零水平時(shí),隨著蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,WL呈接近線性增加,這一點(diǎn)可由表3中的回歸系數(shù)看出。而隨著溫度的升高,WL迅速增加。對(duì)于WL而言,溫度與蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間存在極顯著的交互作用(P<0.01)。
由圖5b可以看出,蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)、超聲波處理時(shí)間為零水平時(shí),WL隨著溫度的升高、時(shí)間的延長(zhǎng)而增加。對(duì)于WL而言,溫度與時(shí)間之間存在極顯著交互作用(P<0.01)。
由圖5c可以看出,當(dāng)溫度、超聲波處理時(shí)間為零水平時(shí),WL隨著蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加及滲透脫水時(shí)間的延長(zhǎng)而增加。對(duì)于WL而言,滲透時(shí)間與蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間存在顯著的交互作用(P<0.05)。
2.3.2.2 滲透脫水溫度和時(shí)間的交互作用對(duì)SG的影響
圖6 溫度和時(shí)間對(duì)SG影響的響應(yīng)面圖Fig.6 Response surface plots for the pairwise effects of osmotic dehydration temperature and osmotic dehydration time on SG
由圖6可以看出,當(dāng)蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)、超聲波處理時(shí)間為零水平時(shí),SG隨著溫度的升高而降低,至零水平左右達(dá)到最低值,之后隨著溫度的升高而增加。SG隨著滲透時(shí)間的延長(zhǎng)而緩慢增加。溫度和時(shí)間的交互作用會(huì)促進(jìn)糖的吸收。對(duì)于SG而言,滲透溫度與滲透時(shí)間之間存在極顯著的交互作用(P<0.01)。
2.3.3 雪蓮果滲透脫水工藝參數(shù)的優(yōu)化及驗(yàn)證
采用Matlab 7.0軟件對(duì)回歸方程進(jìn)行求解,得到各響應(yīng)值取得極值時(shí)各自變量的編碼值:X1、X2、X3、X4編碼值分別?。?.9286、2.00、2.00、2.00時(shí),WL取最大值77.47%;X1、X2、X3、X4編碼值分別取0.1878、-0.8493、0.0203、2.00時(shí),SG取最小值4.20%。由于WL、SG取極值時(shí)對(duì)應(yīng)的編碼值不一致,所以對(duì)Y3(SG/WL)求解,得出當(dāng)編碼值分別取0.2279、-0.6064、0.0358、2.000時(shí),SG/WL取最小值0.065,對(duì)優(yōu)化的工藝參數(shù)進(jìn)行4次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),得到SG/WL平均值為0.059(P>0.05),說(shuō)明回歸方程可用來(lái)預(yù)測(cè)雪蓮果超聲波輔助滲透脫水過(guò)程。
將工藝參數(shù)優(yōu)化后的編碼值回代,得到實(shí)際工藝參數(shù):滲透溫度41℃、滲透時(shí)間1.7h、蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)60.18%、超聲波處理時(shí)間35min。
3.1 影響WL的因素主次順序是溫度>時(shí)間>蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)>超聲波處理時(shí)間;影響SG的因素主次順序依次為滲透脫水時(shí)間>超聲波處理時(shí)間>溫度>蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù);影響SG/WL的因素主次順序是滲透脫水時(shí)間>蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)>超聲波處理時(shí)間>溫度。
3.2 雪蓮果超聲波輔助滲透脫水的最佳工藝參數(shù):滲透脫水溫度41℃,滲透脫水時(shí)間1.7h,蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)60.18%,超聲波處理時(shí)間35min。此條件下,SG/WL平均值為0.059。
[1] 錢林, 丁長(zhǎng)河, 李里特, 等. 雪蓮果的化學(xué)組分及其功能特性[J]. 食品研究與開發(fā), 2006, 27(6): 179-180.
[2] 李卓亞. 雪蓮果化學(xué)成分及其藥理研究的進(jìn)展[J]. 食品與藥品, 2007,9(6A): 41-43.
[3] 張慜. 生鮮食品保質(zhì)干燥新技術(shù)理論與實(shí)踐[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2009.
[4] 曹暉, 張慜. 高新技術(shù)在果蔬滲透脫水中的應(yīng)用研究[J]. 揚(yáng)州大學(xué)烹飪學(xué)報(bào), 2007, 24(3): 55-58.
[5] 邱偉芬. 果蔬滲透脫水的研究進(jìn)展及應(yīng)用前景[J]. 食品科技, 2000(4): 31-32; 30.
[6] 董全, Michele Marcotte, 陳宗道, 等. 真空-脈沖真空和常壓下藍(lán)莓滲透脫水的研究[J]. 食品科學(xué), 2007, 28(9): 92-95.
[7] 李媛, 劉通訊, 葉盛英, 等. 超聲波預(yù)處理對(duì)胡蘿卜滲透脫水技術(shù)初探[J]. 食品工業(yè)科技, 2003, 24(7): 26-28.
[8] SIMAL S, BENEDITO J, SANCHEZ E S, et al. Use of ultrasound to increase mass transport rates during osmotic dehydration[J]. Journal of Food Engineering, 1998, 36(3): 323-336.
[9] 張平安, 葉盛英, 李雁, 等. 超聲波強(qiáng)化龍眼滲透脫水研究[J]. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2004, 25(2): 101-103.
[10] 董紅星, 相玉琳, 王樹盛, 等. 超聲場(chǎng)作用下胡蘿卜滲透脫水質(zhì)量傳遞規(guī)律研究[J]. 哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào), 2008, 29(2): 189-193.
[11] 趙彩青, 汪政富, 胡小松. 超聲波預(yù)處理對(duì)櫻桃番茄滲透脫水影響研究[J]. 食品工業(yè)科技, 2008(3): 149-150.
[12] 劉魁英. 食品研究與數(shù)據(jù)分析[M]. 3版. 北京: 中國(guó)輕工業(yè)出版社,2009.
[13] EREN I, KAYMAK-ERTEKIN F. Optimization of osmotic dehydration of potato using response surface methodology[J]. Journal of Food Engineering, 2007, 79(1): 344-352.
[14] 王頡. 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與SPSS應(yīng)用[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2006.
Process Parameter Optimization for Ultrasonic-assisted Osmotic Dehydration of Yacon
SHI Qi-long,ZHAO Ya,ZHENG Ya-qin
(School of Agricultural Engineering and Food Science, Shandong University of Technology, Zibo 255049, China)
The current study aimed to use response surface methodology to optimize process parameters for the osmotic dehydration of yacon under the assistance of ultrasonic. A series of one-factor-at-a-time experiments were conducted to investigate the effects of thosmotic dehydration time and temperature, ultrasonic power, sucrose concentration and ultrasonic treatment time on water loss (WL) and solid gain (SG). Further, quadratic regression orthogonal rotation combination design was used to model WL, SG and WL/SG ratio with respect to thosmotic dehydration time and temperature, sucrose concentration and ultrasonic treatment time, and the three models developed were analyzed by response surface methodology. Ultrasonic assistance was found capable of enhancing the smotic dehydration of yacon. In terms of the importance in affecting WL, the four investigated process parameters ranked in the following order: osmotic dehydration temperature, osmotic dehydration time,sucrose concentration, and ultrasonic treatment time, and the order for affecting SG was osmotic dehydration time, ultrasonic treatment time, osmotic dehydration temperature, and sucrose concentration, and for affecting WL/SG ratio osmotic dehydration time, sucrose concentration, ultrasonic treatment time, and osmotic dehydration temperature. The optimal ultrasonicassisted osmotic dehydration parameters were osmotic dehydration temperature of 41 ℃, osmotic dehydration time of 1.7 h,sucrose concentration of 60.18 %, and ultrasonic treatment time of 35 min. Under the optimal process conditions, An average SG/WL ratio of 0.059 was achieved.
yacon;osmotic dehydration;ultrasound wave;response surface methodology
TS255.36
A
1002-6630(2011)14-0124-06
2010-09-25
山東省高??萍加?jì)劃項(xiàng)目(J09LC75)
石啟龍(1974—),男,副教授,博士,研究方向?yàn)楣吆退a(chǎn)品加工及貯藏。E-mail:qilongshi@sdut.edu.cn