低热量型柚皮果糕的配方与干燥特性研究

陈平生，黎淑滢，王 娟，2，*

(1.华南理工大学轻工与食品学院，广东广州510640; 2.河南省食品工业科学研究所有限公司，河南郑州450053)

低热量型柚皮果糕的配方与干燥特性研究

陈平生1，黎淑滢1，王 娟1，2，*

(1.华南理工大学轻工与食品学院，广东广州510640; 2.河南省食品工业科学研究所有限公司，河南郑州450053)

研制以柚皮为主要原料的低热量型果糕，通过正交实验对其配方进行优化，得到最佳配方为:以柚皮重量为基准计，添加果胶10%，低聚果糖6%，低聚麦芽糖4%，柠檬酸1%，三氯蔗糖0.08%。通过干燥的单因素实验以及正交实验，得到其最佳干燥条件为干燥时间4h，铺层厚度4mm，干燥温度80℃，不翻面。此外，对其干燥模型进行了拟合，得出单项扩散模型能较好的表现其干燥过程的特性。

柚皮，果糕，配方，优化，干燥特性

柚子(Citrus grandis L.Osbeck)为芸香科柑橘亚科柑橘属亚热带水果，广泛分布于我国广东、广西、福建等地，销售遍及全国各地，资源非常丰富［1］。柚子有一层肥厚的果皮，重量占了整个果重的50%左右。每年都有大量的柚皮被扔掉，造成资源严重的浪费并且污染环境。柚子外皮中含有柚皮苷、果胶、香精油、黄酮类化合物、多糖等多种活性成分，具有较高的保健和药用价值。现今对于柚皮的研究主要是对其多糖类物质［2］、精油［3－5］、黄酮类化合物［6］、柚皮苷［7］、果胶［8］和纤维素［9－10］的提取与应用及其提取物的抗菌性能的研究［11－12］。此外，还可把它做成吸附剂用于吸附工业废水中的亚甲基蓝等染料［13］。果糕是原料加工成酱状，经浓缩干燥，成品做成呈片、条、块等形状的一种食品。现今市场上果糕的种类繁多，其中以山楂糕、酸枣糕和酸角糕为主，口味是以酸甜为主，含糖量较大，不符合现代健康饮食的理念。本文以柚皮、果胶、低聚糖为原料，三氯蔗糖为甜味剂、柠檬酸为酸味剂研制成的低热量型柚皮果糕，通过正交实验对其原料果胶、低聚糖、三氯蔗糖、柠檬酸等进行优化，并通过干燥的单因素实验以及正交实验探讨了最佳干燥条件。最后，对其干燥的数学模型进行了模拟，为热风干燥生产柚皮果糕提供了理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

柚皮 沙田柚的外皮切去外部黄色油胞层剩下的白色海绵状组织;果胶、低聚果糖、低聚麦芽糖、柠檬酸、三氯蔗糖、苯甲酸钠 均为分析纯。

PL203型精密电子天平 梅特勒－托利多仪器上海有限公司;MP21001型电子天平 广州市博勒泰贸易有限公司;101－A数显电热鼓风干燥箱 上海锦屏仪器仪表有限公司通州分公司;电炉 新南方普及型电热食品烤炉;SS260－D3多功能食物搅拌器 中山市好妈咪电器厂。

1.2 低热量型柚皮果糕的制作工艺

挑选品质好的柚皮→切去黄色油胞层、切块→热烫、浸泡30min→脱水→打浆→调料→浓缩→涂片→热风干燥→切片、成品。

1.3 低热量型柚皮果糕配方的正交实验

产品配方原料包括柚皮、果胶、低聚果糖、低聚麦芽糖、柠檬酸、三氯蔗糖、苯甲酸钠。在单因素实验基础上，设计5因素2水平的正交实验，如表1所示。各因素质量比例以柚皮重量为100g为基准，苯甲酸钠的固定用量为0.05%，最后对成品进行感官评价。

表1 柚皮果糕配方的因素水平表L8(25)Table 1 Factors and levels of pomelo peel fruit cake recipe L8(25)

1.4 干燥条件的单因素实验

选取实验变量因素及水平:果酱的铺层厚度:2、4、6、8、10mm;干燥时间:2、4、6、8、10h;干燥温度:40、60、80、100、120℃;是否翻面:翻面、不翻面。非变量因素的统一用值:干燥温度:70℃;干燥时间:4h;铺层厚度:4mm;是否翻面:不翻面。

在其他因素不变的条件下，选定一个因素作为变量因素，根据给定的水平，分别做出成品;再测定五个成品的水分含量，每个成品都平行三次;然后分别对五个样品的质地、色泽、干燥程度做感官评定;最后，综合两项评价，选择两个水分含量适中、干燥效果最好的变量值参与之后正交实验。

1.5 低热量型柚皮果糕干燥条件的正交实验

根据单因素的实验结果，设计4因素2水平的正交实验，如表2所示。

表2 柚皮果糕干燥条件L8(24)实验Table 2 Experiments of pomelo peel fruit cake dry conditions L8(24)

按照表2做出成品;测定成品的水分含量，每个成品平行三次;对成品的水分含量进行直观分析，得出每个因素的极差以及各个水平的均值;综合两项评价，选择出水分含量适中、干燥效果最好的干燥条件，作为成品的干燥条件。

1.6 干燥常用的数学模型［14］

式中:MR=(M－Me)/(M0－Me);M为t时刻的含水量(%);M0为物料的原始含水量(%);Me为物料的平衡含水量(%，含水量均以干基含水量计); t－干燥时间(min);α、kd、A、B、n均为拟合系数。

利用SAS(Statistical analysis system)v8.1统计软件对干燥时间的单因素实验数据进行非线性回归分析。

1.7 感官评定及测定方法

1.7.1 感官评价 随机选择10个具备感官评定知识的食品专业人士，分别对样品的外观、组织、口感、色泽和香气作感官评定，每项的总分为20分，感官评价总分是100分。计算10个感官评分的平均值。

1.7.2 直观分析 根据每个实验的因素水平及其感官评分作直观分析，均值较大的水平为该因素的最佳水平，极差最大的因素为配方中对感官评价影响最大的因素。

1.7.3 水分含量测定 常压干燥法。

2 结果与分析

2.1 低热量型柚皮果糕配方的正交实验结果

表3 柚皮果糕感官评分的直观分析Table 3 Sensory score visual analysis of pomelo peel fruit cake

由极差分析可知，影响产品感官评分的R值的排序为B＞A＞E＞D＞C，即:三氯蔗糖＞果胶＞柠檬酸＞低聚麦芽糖＞低聚果糖。

因此，低热量型柚皮果糕的配方为: A2B2C2D1E2，各种成分的最佳添加量为:果胶10%，三氯蔗糖0.08%，低聚果糖6%，低聚麦芽糖4%，柠檬酸1%，苯甲酸钠0.05%。由于配方不在正交实验组中，通过验证实验，得到的产品经过感官评价，得分为83.4分(满分为100分)，高于正交实验各组，因此该配方为低热量型柚皮果糕的优化配方。

2.2 低热量型柚皮果糕干燥条件的单因素实验结果分析

2.2.1 铺层厚度对干燥结果的影响 从表4看出，铺层厚度为2mm时，果酱层太薄，干燥程度太高，水分含量太少，质感太硬，口感不好;而4mm和6mm时，干燥的效果较好，干而有韧性;8mm和10mm的，铺层太厚，干燥不足，水分含量较多，以致组织松散，口感差。因此，选择4mm和6mm做正交分析。

2.2.2 干燥时间对干燥结果的影响 由表5可得，2h和4h的成品干燥较均匀，有韧性，口感较好，而6、8、10h的成品由于干燥时间过长，水分含量较少，质感太硬，口感较差。因此，选择2h和4h做正交分析。

表4 不同铺层厚度的实验结果Table 4 Results of different overlay thickness experiments

表5 不同干燥时间的实验结果Table 5 Results of different drying time experiments

表6 不同干燥温度的实验结果Table 6 Results of different drying temperature experiments

2.2.3 干燥温度对干燥结果的影响 由表6可得，温度为40℃时，干燥效率低，成品水分含量较大，组织疏松，口感较差;而60℃和80℃时，干燥效果较好，成品有韧性，口感较好;而100℃和120℃的温度太高，以致干燥过度，成品成硬块，120℃的成品甚至出现烤焦的现象，影响感官。因此，选择60℃和80℃做正交分析。

2.2.4 是否翻面对干燥结果的影响 由表7可得，翻面的成品跟不翻面的成品最大的区别就是翻面的成品干燥得较为均匀。但在工业生产中，干燥过程中产品翻面会增加工作量，造成生产成本的增加，而且翻面的过程中可能会引起组织形态的变化，影响成品外观。所以，要在正交分析之后才能决定是否翻面。

表7 是否翻面的实验结果Table 7 Results of turn over and not turn over experiments

2.3 低热量型柚皮果糕干燥条件的正交实验结果分析

由极差分析可知，影响产品水分含量的因素的排列为A＞B＞C＞D即干燥时间＞铺层厚度＞干燥温度＞是否翻面。所以理论的最佳干燥条件A2B1C2D1。但由于是否翻面的极差很小，只有0.052，其对产品的水分含量影响不大，而且翻面会增加工作量，提高成产成本，所以我们选择的干燥条件为A2B1C2D2，即:干燥时间4h;铺层厚度4mm;干燥温度80℃;不翻面。

表8 柚皮果糕干燥正交实验结果Table 8 Results of pomelo peel fruit cake orthogonal experiments

2.4 低热量型柚皮果糕的干燥特性

从图1可以看出，在干燥初期0～4h时，物料水分含量下降较快;在干燥中期4～6h时，水分含量急剧下降;在干燥后期6～8h时，水分含量下降缓慢; 8～10h期间，物料的水分含量几乎不变。

农产品的干燥常用单项扩散模型、经验模型和Page模型来描述，利用SAS统计软件对实验数据进行非线性回归，将数据与式(1)、式(2)、式(3)用Gauss－Newton算法拟合，结果见表9，采用残差的平方和(以下简称残方和)、均方根来比较不同模型的优劣。实验测定值与模型预示值之间的离差程度可以通过残方和与均方根的大小来表示，残方和和均方根的数值越小，表明模型预示值越接近实验测得的数据，即该模型与实验的真实模型越接近，相关性越高。从表9看出，经验模型的残方和与均方根数值均较大，表明其与该实验的拟合程度不高。单项扩散模型和Page模型的残方和与均方根数据均较小，其二者的均方根数据比较接近，分不出彼此的优劣，但Page模型的残方和是单项扩散模型的7.5倍，所以认为实验数据与单项扩散模型的相关性最高，低热量型柚皮果糕干燥过程的失水规律可以用单项扩散模型来描述。

图1 干燥曲线图Fig.1 Curve diagram of drying

表9 三种回归模型的比较Table 9 Comparison of three mathematical regression models

3 结论

影响配方感官评分的因素排列顺序为:三氯蔗糖＞果胶＞柠檬酸＞低聚麦芽糖＞低聚果糖。低热量型柚皮果糕的优化配方为:以柚皮质量为基准计，添加果胶10%，三氯蔗糖0.08%，低聚果糖6%，低聚麦芽糖4%，柠檬酸1%;固定加入苯甲酸钠0.05%。由最佳配方做出来的果糕酸甜适中，口感细腻。

影响果糕水分含量的因素排序为:干燥时间＞铺层厚度＞干燥温度＞是否翻面。低热量型柚皮果糕的最佳烘干条件为:干燥时间4h，铺层厚度4mm，干燥温度80℃，不翻面。单项扩散模型能够较好地描述柚皮果糕干燥过程的失水规律。

［1］徐泽敏，殷涌光.柚皮的综合利用［J］.食品研究与开发，2007，28(1):176－178.

［2］李夏.柚皮中多糖的提取及测定［J］.价值工程，2010(18): 255－256.

［3］刘宝全，王剑锋，范圣第.柚皮精油的溶剂提取与GC－MS分析［J］.保鲜与加工，2010，10(4):48－50.

［4］龚盛昭，陈秋基，杨卓如.从沙田柚皮中提取精油的工艺研究［J］.日用化学工业，2003，33(6):400－402.

［5］陈龙.超临界流体萃取柚子皮香精油的工艺研究［J］.实验报告与理论研究，2007，10(7):11－14.

［6］杨洋，韦小英.柚皮黄酮类化合物提取方法和抗氧化性的研究［J］.食品与发酵工业，2002，28(6):9－11.

［7］贾冬英，姚开，谭敏，等.柚皮中柚皮苷的乙醇提取工艺研究［J］.中草药，2002，33(9):801－802.

［8］赵梅，张晶，刘婧.从柚皮中提取低甲氧基果胶的工艺研究［J］.食品与药品，2008，10(7):29－31.

［9］罗均，李小定，何旭，等.柚皮纤维素的提取工艺研究［J］.食品工业科技，2010，31(4):273－276.

［10］王林果，蒋玲艳，黄国欢，等.柚皮中膳食纤维的提取及其应用［J］.安徽农业科学，2008，36(24):10492－10494.

［11］蒋玲艳，王林果，宾蓉礼，等.沙田柚柚皮提取物的抗菌性能研究［J］.安徽农业科学，2008，36(22):9354－9355.

［12］李春美，杜靖，谢笔钧.柚皮提取物的抑菌作用［J］.食品与发酵工业，2004，30(1):38－41.

［13］B H Hameed，D K Mahmoud，A L Ahmad.Sorption of basic dye from aqueous solution by pomelo(Citrus grandis)peel in a batch system［J］.Colloids and Surfaces A，2008，316:78－84.

［14］王娟，李远志，陈人人，等.带式连续真空干燥香蕉粉的失水特性研究［J］.食品与发酵工业，2005，31(6):19－21.

Study on recipe and drying characteristic of the low－calorie pomelo peel fruit cake

CHEN Ping－sheng1，LI Shu－ying1，WANG Juan1，2，*
(1.College of Light Industry and Food Sciences，South China University of Technology，Guangzhou 510640，China; 2.Henan Province Food Industry Research Institute Co.，Ltd.，Zhengzhou 450053，China)

Pomelo peel was used as the main material to make a low－calorie pomelo peel fruit cake.The recipe of the cake was optimized by orthogonal experiments.The results showed that the optimal recipe was made of pectin 10%，oligo fructose 6%，oligo maltose 4%，citric acid 1%and sucralose 0.08%(on the basis of pomelo peel of 100g).Basing on the single and orthogonal experiments，the optimal drying conditions were:drying time 4h，overlay thickness 4mm，drying temperature 80℃ and not turning it over.Single diffusion model could preferably fit the characteristic of pomelo peel fruit cake drying process.

pomelo peel;fruit cake;recipe;optimize;drying characteristic

TS251.1

B

1002－0306(2012)02－0342－04

2010－12－01 *通讯联系人

陈平生(1986－)，男，在读硕士研究生，研究方向:农产品加工与贮藏。

粤港关键领域重点突破项目(2008A024200004，2008A024200003);国家星火计划项目(2007EA780005)。