徐宇，鄭杰，白羽嘉，李夢(mèng)，鄭萬(wàn)才，樊士昊，馬欣，馮作山

（新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與藥學(xué)學(xué)院，新疆烏魯木齊830052）

響應(yīng)面法優(yōu)化哈密瓜片干燥工藝

徐宇，鄭杰，白羽嘉，李夢(mèng)，鄭萬(wàn)才，樊士昊，馬欣，馮作山*

（新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與藥學(xué)學(xué)院，新疆烏魯木齊830052）

旨在優(yōu)化哈密瓜片干燥工藝為工業(yè)化生產(chǎn)提供參考。在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，以干燥溫度、干燥厚度、干燥風(fēng)速為自變量，感官評(píng)分為響應(yīng)值，采用響應(yīng)面法對(duì)哈密瓜片干燥工藝進(jìn)行了優(yōu)化，考察了干燥溫度、干燥厚度、干燥風(fēng)速對(duì)哈密瓜干質(zhì)構(gòu)特性的影響。結(jié)果表明，隨著干燥溫度和干燥風(fēng)速的增加哈密瓜干的硬度增加彈性降低。隨著干燥厚度的增加哈密瓜干的硬度降低彈性增加。當(dāng)哈密瓜片干燥風(fēng)速為2.0 m/s、哈密瓜片干燥溫度為35℃、哈密瓜片干燥厚度為10 mm，此時(shí)的哈密瓜干感官評(píng)價(jià)最高。

哈密瓜；響應(yīng)面；感官評(píng)價(jià)

新疆依靠著它得天獨(dú)厚的氣候資源，使得新疆哈密瓜資源非常豐富，孕育出極具自我特色的哈密瓜[1-2]。雖然擁有大自然最美好的饋贈(zèng)，但是由于新疆獨(dú)特的地理位置[3]，從空間和時(shí)間上極大限制了哈密瓜的長(zhǎng)期和快速發(fā)展，大大的降低瓜農(nóng)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力。瓜農(nóng)的收入總是處于較大的波動(dòng)當(dāng)中，抵抗風(fēng)險(xiǎn)的能力也很低。因此通過(guò)把哈密瓜加工成哈密瓜干，并能尋找到一個(gè)加工哈密瓜片的最佳方案。不但能提高哈密瓜的貯藏能力，極大的降低了運(yùn)輸成本，而且提高了瓜農(nóng)的抗風(fēng)險(xiǎn)的能力，提高哈密瓜的整體價(jià)值，也提高了哈密瓜的價(jià)值轉(zhuǎn)換[4]，哈密瓜價(jià)值轉(zhuǎn)換是指通過(guò)先進(jìn)的加工方法把哈密瓜加工成為更適合商品流通的一種產(chǎn)品?，F(xiàn)對(duì)于這方面的研究較少，如果能夠取得進(jìn)展，這將對(duì)于新疆哈密瓜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有極大的意義。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 材料

86-1哈密瓜：新疆烏魯木齊五家渠103團(tuán)。

1.1.2 設(shè)備

TA-XT2i質(zhì)構(gòu)儀：英國(guó)Stable Micro System公司；XP-13削皮機(jī)、XP-11切片機(jī)：佛山萬(wàn)隆機(jī)械有限公司；HT-C-EB-A-011智能溫濕度控制器：濟(jì)南展創(chuàng)電子有限公司；RB-HE11熱泵干燥箱：上海濕騰工業(yè)有限公司；NK3000風(fēng)速測(cè)定儀：樓宇儀器有限公司.

1.2 哈密瓜瓜干制作工藝流程

哈密瓜篩選→哈密瓜清洗→哈密瓜去皮→哈密瓜切片→瓜片干燥

1.3 哈密瓜瓜片的單因素試驗(yàn)

1.3.1 哈密瓜片在熱泵干燥箱不同干燥厚度對(duì)于哈密瓜干感官品質(zhì)的影響

將清洗好的86-1哈密瓜去皮掏籽分別切成不同厚度梯度[5]（6、8、10、12、14 mm），并將瓜片都放在溫度為35℃，相對(duì)濕度為35%，風(fēng)速為2 m/s的熱泵干燥箱，進(jìn)行干燥。

1.3.2 哈密瓜片在熱泵干燥箱不同干燥溫度對(duì)于哈密瓜干感官品質(zhì)的影響

將清洗好的86-1哈密瓜去皮掏籽切成厚度10mm，分別評(píng)定不同的干燥溫度[6]（25、30、35、40、45℃），并將瓜片放在相對(duì)濕度為35%，風(fēng)速為2 m/s的熱泵干燥箱，進(jìn)行干燥。

1.3.3 哈密瓜片在熱泵干燥箱不同干燥風(fēng)速對(duì)于哈密瓜干感官品質(zhì)的影響

將清洗好的86-1哈密瓜去皮掏籽切成厚度10mm的瓜片，分別評(píng)定不同的干燥風(fēng)速[7]（1、1.5、2、2.5、3m/s），并將瓜片放在相對(duì)濕度為35%，溫度為35℃的熱泵干燥箱，進(jìn)行干燥

1.4 質(zhì)構(gòu)特性測(cè)定

質(zhì)地的測(cè)定采用質(zhì)構(gòu)剖面分析（Texture Profile Analysis，TPA）模式[8]，使用P36R型圓柱形探頭，壓縮程度為65%，測(cè)試前速率5 mm/s，測(cè)試后速率5 mm/s，測(cè)試速率5 mm/s，停留時(shí)間3 s。每個(gè)樣品重復(fù)3次平行試驗(yàn)。

1.5 感官評(píng)價(jià)方法建立

參照GB/T 29605-2013《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品感官質(zhì)量控制導(dǎo)則》，制定出感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，挑選本專(zhuān)業(yè)教師、研究生10人（5男5女）通過(guò)培訓(xùn)組成感官評(píng)價(jià)小組。感官評(píng)價(jià)使用百分制，如表1所示。

1.6 響應(yīng)面法優(yōu)化哈密瓜片干燥工藝優(yōu)化

本試驗(yàn)采用Design-Export 8.0.6統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行試驗(yàn)分析[9]。在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇哈密瓜片厚度（A）、干燥溫度（B）、干燥風(fēng)速（C）為響應(yīng)因素，以感官評(píng)分為響應(yīng)值，設(shè)計(jì)三因素三水平的組合試驗(yàn)，見(jiàn)表2。

表1 哈密瓜干的感官評(píng)價(jià)表Table 1 Sensory evaluation of dry Hami melon table

表2 哈密瓜片干燥工藝優(yōu)化Box-Behnken試驗(yàn)因素表Table 2 Hami melon slice dry optimization of Box-Behnken experimental factor table

2 結(jié)果與分析

2.1 哈密瓜片厚度對(duì)哈密瓜干質(zhì)構(gòu)特性的影響

哈密瓜片干燥厚度對(duì)哈密瓜干質(zhì)構(gòu)特性的影響見(jiàn)表3。

由表3可知，隨著干燥厚度的增大，硬度、彈性、咀嚼性、黏聚性變化均顯著。硬度隨著干燥厚度的增大逐漸變小，在12 mm～14 mm間變化最快，2 477.265 g減小到2 391.555 g。彈性隨著干燥厚度的增加呈現(xiàn)升高的趨勢(shì)，在干燥厚度為6 mm～10 mm彈性變化較顯著，12 mm～14 mm彈性變化比較緩慢。隨著干燥厚度的增加咀嚼性降低，12 mm～14 mm咀嚼性下降比較緩慢。黏聚性隨著厚度的增加逐漸增加，10 mm～14 mm黏聚性增加的比較快。

2.2 哈密瓜片的干燥溫度對(duì)哈密瓜干質(zhì)構(gòu)特性的影響

哈密瓜片干燥溫度對(duì)哈密瓜干質(zhì)構(gòu)特性的影響見(jiàn)表4。

由表4可知，隨著干燥溫度的增大，硬度、彈性、咀嚼性、黏聚性變化均顯著。隨著干燥溫度的升高硬度有增大的趨勢(shì)，在30℃～35℃硬度變化比較快，隨著干燥溫度的升高的彈性也隨之降低，在25℃～30℃彈性變化比較顯著，咀嚼性隨著溫度的升高降低，并在干燥溫度在40℃以后咀嚼性變化趨勢(shì)逐漸放緩，黏聚性隨著干燥溫度升高逐漸降低，在25℃～30℃黏聚性變化比較顯著。

表3 哈密瓜片干燥厚度對(duì)哈密瓜干質(zhì)構(gòu)特性的影響Table 3 Hami melon dry thickness on the textural properties of dry Hami melon effect

表4 哈密瓜片干燥溫度對(duì)哈密瓜干質(zhì)構(gòu)特性的影響Table 4 Hami melon slice dry temperature on the textural properties of dry Hami melon

2.3 哈密瓜片干燥風(fēng)速對(duì)哈密瓜干質(zhì)構(gòu)特性的影響

哈密瓜片干燥風(fēng)速對(duì)哈密瓜干質(zhì)構(gòu)特性的影響見(jiàn)表5。

由表5可知，隨著干燥風(fēng)速的增大，硬度、彈性、咀嚼性、黏聚性變化均顯著。干燥風(fēng)速增大硬度呈先減小后增大的趨勢(shì)，當(dāng)干燥風(fēng)速為1.5 m/s和2 m/s時(shí)硬度變化比較明顯分從2 771.593 g降到2 355.415 g，說(shuō)明當(dāng)干燥風(fēng)速達(dá)到1.5 m/s到2 m/s時(shí)哈密瓜片失水量比較快，但是隨著風(fēng)速的增加失水量逐漸放緩。隨著干燥風(fēng)速的增加彈性在降低。隨著干燥風(fēng)速的增加咀嚼性也隨降低，1.5 m/s～2.5 m/s變化最顯著。隨著干燥風(fēng)速的增加黏聚性降低，1.5m/s～2 m/s風(fēng)速變化較顯著。

表5 哈密瓜片干燥風(fēng)速對(duì)哈密瓜干質(zhì)構(gòu)特性的影響Table 5 Hami melon dry wind speed on the influence of texture characteristics

2.4 不同干燥厚度對(duì)于哈密瓜片感官評(píng)價(jià)的影響

不同干燥厚度對(duì)于哈密瓜片感官評(píng)價(jià)的影響見(jiàn)圖1。

圖1 蛋白質(zhì)濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)Fig.1 The standard curve of protein concentration

由圖1可知，在其他條件一定時(shí)，哈密瓜干的感官評(píng)價(jià)評(píng)分隨著哈密瓜片干燥厚度的的增加先升高后降低，當(dāng)干燥厚度達(dá)到10 mm時(shí)感官評(píng)價(jià)評(píng)分達(dá)到最高值?？赡苁怯捎诠芄系谋缺砻娣e的改變[10]，改變了哈密瓜的失水能力。也可能是在10 mm之后隨著干燥厚度的增從而改變了哈密瓜的內(nèi)部質(zhì)構(gòu)[11]，該猜測(cè)還有待進(jìn)一步的研究。

2.5 不同干燥溫度對(duì)于哈密瓜片感官評(píng)價(jià)的影響

不同干燥溫度對(duì)于哈密瓜片感官評(píng)價(jià)的影響見(jiàn)圖2。

圖2 不同干燥溫度對(duì)于哈密瓜片感官評(píng)價(jià)的影響Fig.2 Effect of different drying temperature on the sensory evaluation of Hami melon slices

由圖2可以看出，在其他條件一定，由圖可知當(dāng)在25℃～30℃時(shí)隨著干燥溫度的增加對(duì)于哈密瓜片的感官評(píng)分沒(méi)有大的影響，當(dāng)在30℃～35℃時(shí)隨著干燥溫度的增加，感官評(píng)分也在增加，當(dāng)35℃以后隨著干燥溫度的增加，感官品質(zhì)反而降低，可能是干燥溫度的增加在哈密瓜片表面形成了致密的表面[11]，該猜測(cè)還有待進(jìn)一步的研究。

2.6 不同干燥風(fēng)速對(duì)于哈密瓜片感官評(píng)價(jià)的影響

不同干燥風(fēng)速對(duì)哈密瓜片感官評(píng)價(jià)的影響見(jiàn)圖3。

圖3 不同干燥風(fēng)速對(duì)哈密瓜片感官評(píng)價(jià)的影響Fig.3 Effect of different drying speed on the sensory evaluation of Hami melon slices

由圖3可知，在其他條件一定下，隨著干燥風(fēng)速的提高，在1.0 m/s～2.0 m/s時(shí)，感官評(píng)分升高比較緩慢，當(dāng)達(dá)到2.0 m/s時(shí)感官評(píng)分達(dá)到最大，在此風(fēng)速以后隨著干燥風(fēng)速的增加感官評(píng)分在降低，可能失水速率的越快并不一定對(duì)感官評(píng)分起到促進(jìn)作用[12]，該猜測(cè)有待進(jìn)一步的研究。

2.7 哈密瓜片干燥工藝優(yōu)化

2.7.1 Box-Behnken試驗(yàn)結(jié)果及數(shù)學(xué)模型的建立

哈密瓜片干燥優(yōu)化工藝Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見(jiàn)表6，回歸方程系數(shù)顯著性分析見(jiàn)表7。

表6 哈密瓜片干燥優(yōu)化工藝Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 6 Hami melon slice drying process optimization of Box-Behnken experimental design and results

由表6所得的數(shù)據(jù)結(jié)果[13]，用響應(yīng)面進(jìn)行回歸分析，得到感官評(píng)分與瓜片厚度（A）、干燥溫度（B）、干燥風(fēng)速（C），三因素的多項(xiàng)回歸方程：Y=91.00-3.37A-1.12B-1.25C-1.75AB-2.00AC+0.50BC-10.13A2-9.63B2-10.37C2

表7 回歸方程系數(shù)顯著性分析Table 7 Significance test for each regression coefficient of developed regression equation

由表7可以看出，模型極顯著回歸決定系數(shù)R2= 0.997 0，修正決定系數(shù)R2Adj=0.993 1。哈密瓜片干燥工藝各因素影響大小為：干燥厚度（A）＞干燥風(fēng)速（C）＞干燥溫度（B）；一次項(xiàng)A、B、C影響顯著；二次項(xiàng)A2、B2、C2（p＜0.01）影響極顯著；交互項(xiàng)AC＞AB＞BC影響顯著。

2.7.2 響應(yīng)面分析[14]

哈密瓜片干燥工藝中對(duì)哈密瓜片干燥溫度、干燥厚度、干燥風(fēng)速之間交互作用及其對(duì)感官評(píng)分的影響，如圖4～圖6所示。

圖4 干燥溫度與干燥厚度交互影響感官評(píng)分的響應(yīng)面圖及等高曲線(xiàn)圖Fig.4 The interaction of drying temperature and drying thickness on the response surface of sensory evaluation and the curve of high temperature

圖5 干燥風(fēng)速與干燥厚度交互影響感官評(píng)分的響應(yīng)面圖及等高曲線(xiàn)圖Fig.5 Dry wind speed and dry thickness of the interactive effects of sensory evaluation of the response surface and other high curve

圖6 干燥風(fēng)速與干燥溫度交互影響感官評(píng)分的響應(yīng)面圖及等高曲線(xiàn)圖Fig.6 Drying wind speed and drying temperature affect the sensory evaluation of the response surface and other high curve

由圖4可知，干燥溫度與干燥厚度交互作用影響，感官得分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，當(dāng)干燥溫度為35℃左右干燥厚度10 mm左右時(shí)，感官評(píng)分得到最大值。由圖可知當(dāng)干燥厚度一定時(shí)隨著干燥溫度的升高品質(zhì)先變好后變壞，說(shuō)明隨著溫度升高先對(duì)哈密瓜片品質(zhì)是有促進(jìn)作用，當(dāng)溫度達(dá)到35℃左右溫度時(shí)品質(zhì)出現(xiàn)了拐點(diǎn)。

由圖5可知，干燥風(fēng)速與干燥厚度交互作用影響，感官得分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，當(dāng)干燥風(fēng)速為2.0 m/s左右干燥厚度為10 mm左右時(shí)，感官評(píng)分得到最大值。

由圖6可知，干燥風(fēng)速與干燥溫度交互作用影響，感官得分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，當(dāng)干燥風(fēng)速為2.0 m/s左右干燥溫度35℃左右時(shí)，感官評(píng)分得到最大值。

2.7.3 哈密瓜片最佳干燥工藝參數(shù)的確定

通過(guò)軟件分析，得到當(dāng)干燥溫度為34.6℃、干燥風(fēng)速為1.90 m/s、干燥厚度為9.7 mm時(shí)得到感官評(píng)分最高，考慮實(shí)際生產(chǎn)取干燥溫度為35℃、干燥風(fēng)速為2.0 m/s、干燥厚度為10 mm。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)以干燥溫度、干燥厚度、干燥風(fēng)速，感官評(píng)分為因變量使用響應(yīng)面軟件來(lái)設(shè)計(jì)試驗(yàn)，確定了最佳的哈密瓜片干燥工藝。當(dāng)哈密瓜片干燥溫度為35℃、干燥風(fēng)速2.0 m/s、干燥厚度10 mm感官評(píng)價(jià)最高。

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Desiccation Process of Hami Melon Slice by Response Surface Method

XU Yu，ZHENG Jie，BAI Yu-jia，LI Meng，ZHENG Wan-cai，F(xiàn)AN Shi-hao，MA Xin，F(xiàn)ENG Zuo-shan*
（College of Food Science and Pharmaceutical Science，Xinjiang Agricultural University，Urumqi 830052，Xinjiang，China）

The purposed of this study was to optimized the Hami melon slices drying process to provided a referenced for industrial production.On the basis of single factor experiment，with the temperature of dry,the dry thickness and the wind speed as the independent variables，sensory scores were the responsed values，us the responsed surfaced method of Hami melon slices drying process was optimized，effects of dry temperature,dry thickness,drying speed on the dry Hami melon effects of textural properties.Results showed with the drying temperature and the wind speed increases dry Hami melon increased the hardness decreased elasticity.With the increase of the thickness of dry Hami melon hardness decreased elasticity increased.When the Hami melon dry wind of 2.0 m/s，Hami melon slice dry temperature was 35℃，Hami melon slice drying thickness was 10 mm，the dry Hami melon had highest sensory evaluation.

Hami melon；response surface；sensory evaluation

2016-12-15

徐宇（1990—），男（漢），研究生，研究方向：食品加工與安全。

*通信作者：馮作山（1963—），男（漢），教授，博士，研究方向：食品科學(xué)。

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.16.027