不同品种西梅电热烘干工艺研究

韩宏伟，邱 杰，李 勇，王建友

(新疆林业科学院 经济林研究所，新疆 乌鲁木齐 830063)

西梅属于蔷薇科李属欧洲李种，有第三代功能性水果的美称，是我国近年从国外引进的一种新型果树品种，果树栽培上称之为“欧洲李”或“西洋李”。新疆是其原产地之一，具有悠久的栽培历史[1]，西梅主要分布在新疆喀什、阿克苏、巴州、和田、塔城、伊犁等地区。目前，新疆喀什地区伽师县是西梅的重要种植基地，截止2012年底，全县的西梅种植规模已达到8 000hm2，有3 300hm2的西梅已进入结果期，其产量已达3 000t；而且，伽师地区适宜的温度、水分、光照、土壤等气候环境条件已使西梅形成了一些当地适生的优良品种，但品种不同其品质也存在一定的差异[2]。西梅可鲜食，而制干后的西梅更易于保存，且其经济价值高[3-4]。西梅的制干方式多为自然晾晒，制干时间一般为20～30d，这种制干方式简单粗放，常常受到外界环境条件的制约；而且新疆西梅品种间制干特性的差异较大，以传统制干方法获得的产品质量低劣，因此需要对其制干工艺进行较为深入的研究。一般认为，核果类鲜果制干采用控温烘制法可以得到品质优良的加工产品[5-6]。为此，本研究采用室内电热烘干制干方法，对伽师县品质优良的西梅鲜果的制干工艺进行了研究，以期为当地西梅产业的发展及西梅干的加工生产提供技术参考和理论依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

供试的西梅品种为‘法兰西’(小果形)和 ‘女神’(大果形)，供试西梅分别于2012和2013年的8～9月采自新疆喀什伽师县。实验处理西梅采取整果方式，剔除成熟度不合适的果实，并清除烂果及各种杂物，用自来水清洗干净，晾干后用于制干试验。

1.2 仪器设备

101-2ES型电热恒温鼓风干燥箱、DHS-16A水分测定仪、JY2002天平、FA2204A电子天平。

1.3 方 法

1.3.1 测定方法

分别参照GB/T 5009.7～9-2008食品中总糖的测定方法、GB/T 12456-2008 食品中总酸的测定方法、GB/T 6195-1986水果、蔬菜维生素C 含量测定法(2,6-二氯酚靛酚滴定法)和GB 5009.5-2010 食品中蛋白质的测定方法，依次测定供试样品中的总糖、总酸、维 C和蛋白质的含量；按照GB/T 5009.88-2008和国家相关标准分别测定其膳食纤维与微量元素含量；参照 GB 5009.3-2010 食品中水分的测定方法(直接干燥法)测定其水分含量[7]。

采用干燥减重法测定其失水率，首先称取处理前的新鲜西梅的质量，在西梅制干过程中每天于固定时间对干制西梅果实进行称量，然后按下式计算其失水率：

1.3.2 试验方法

采用正交试验设计，以烘制温度、碱液处理浓度，碱液温度、碱液浸泡时间为试验因素，每因素4个水平，并按L16(45)正交表安排试验，以最终烘制时间为初步考核指标。

进行电热烘干制干试验时，首先对‘法兰西’、‘女神’两个品种成熟期鲜果的外观、色泽、气味及滋味、组织状态、单果质量、果实硬度、可溶性固形物含量等性状指标及总糖、总酸、含水量、维生素C、蛋白质、膳食纤维和微量元素各理化指标进行检测；其次将经过碱液预处理的西梅果实原料，按照正交试验方案并以整果方式进行分批次电热烘干制干试验，每天定时测定样品的质量；在制干试验结束后，再测定西梅干的总糖、总酸、含水量、维生素C、蛋白质、微量元素含量，并对其进行感官评价[8-10]。

采用SPSS 22.0软件包中的正交分析和主成分分析包进行数据处理与分析[11-13]。

对西梅干的感官评价，从外观、色泽、气味及滋味、组织状态这4个方面，以100分制进行，具体的评分标准见表1。

2 结果与分析

2.1 不同品种西梅果实各经济性状指标的观测结果

针对西梅果实制干试验而言，西梅鲜果的各种经济性状特点决定了果品制干时间的长短及制干后品质的好坏。不同品种西梅鲜果各经济性状指标的观测结果见表2。从表2中可以看出，‘法兰西’外果皮呈深紫红色，皮厚，果实呈卵圆形，果形较小，平均单果质量为44.0g，其可溶性固形物含量为20％；‘女神’外果皮呈蓝黑色，皮薄，果实呈长卵形，果形较大，平均单果质量为88.9g，其可溶性固形物含量为21.6％。相对而言，小果形西梅的制干处理比大果形西梅要容易些。

表1 西梅干的感官评价标准Table 1 Sensory evaluation standards of drying prunes

表2 不同品种西梅鲜果各经济性状指标的观测结果Table 2 The economic characteristic indexes of different varieties of fresh prunes

2.2 西梅鲜果制干工艺中适宜烘制温度和制干时间的筛选试验结果

将西梅鲜果置于不同烘制温度和制干时间条件下就其果实失水率的变化情况进行了制干试验，结果分别如图1与图2所示。研究结果表明：不同烘制温度下，电热烘干样品的失水干燥速率差异明显，提高温度可加快供试西梅样品水分的散失速率。采用70℃的温度烘制，西梅样品的失水干燥速率较快，‘法兰西’的制干时间约为72h，‘女神’的制干时间约为102h，样品失水过快，果皮皱缩严重，口感较差；在60℃的温度条件下烘制，西梅样品的干燥速率较慢，‘法兰西’的制干时间约为84h，‘女神’的制干时间约为114h，样品失水慢，果品质量一般；在55℃的温度条件下烘制的西梅其干燥速率最慢，‘法兰西’的制干时间约为90h，‘女神’的制干时间约为120h，样品失水慢，果品质量也一般；在65℃的温度条件下烘制的西梅其品质较好，‘法兰西’的制干时间约为78h，‘女神’的制干时间约为108h，且两品种干制果皮颜色均为紫色或浅紫红色，色泽均匀一致，果肉较厚，口感好。

2.3 西梅鲜果、干果各理化指标的测定结果

对西梅制干前后各理化指标的检测结果分别如图3与图4所示。从图3和图4中可以看出，西梅制干后其钙、镁、钾、铁含量分别提高到378.5、278.5、887 1.0、16.3mg/kg，比制干前的含量 37.6、37.3、1 369.3、3.85mg/kg分别提高了10.0、7.5、6.5和4.2 倍；而其钠含量却降低到36.3mg/kg，降低了85％；由此可知，西梅干的钾元素含量丰富，钠元素损失较大。其总糖含量达到480.0mg/g，比制干前的含量140.0mg/g提高了3.5倍；蛋白质含量达到32.9mg/g，比制干前的含量8.3mg/g 提高了4倍。总体来看，西梅制干后基本保留了原有的果实风味，其营养物质损失不大。

图1 不同烘制温度和制干时间下‘法兰西’失水率的变化情况Fig.1 Change of water loss rate of‘France’under different drying temperature and time

图2 不同烘制温度和制干时间下‘女神’失水率的变化情况Fig.2 Change of water loss rate of ‘Goddess’under different drying temperature and time

图3 西梅鲜果与干果中各种微量元素的含量Fig.3 Contents of various microelements in fresh and dried prune fruits

图4 西梅鲜果与干果中各种营养元素的含量Fig.4 Contents of various nutrient components in fresh and dried prune fruits

2.4 碱液处理正交试验设计与结果分析

在前期电热制干试验基础上，选择碱液浓度、浸泡时间、碱液温度、烘制温度这四个因素，按L16(45)进行正交试验[14-15]，试验因素与水平见表3，试验结果见表4。

表3 碱液处理正交试验的因素和水平Table 3 Factors and levels of alkali solution orthogonal test

根据表4的数据进行直观分析，比较‘法兰西’、‘女神’经碱液处理后制干所需时间的极差R值可以看出，影响‘法兰西’(小果形)和‘女神’(大果形)西梅制干烘制时间的各因素的主次顺序均为D＞C＞A＞B，即烘制温度对西梅烘制时间的影响最大，碱液温度的影响次之，碱液浓度和浸泡时间的影响最小，这与高温碱液对果皮表面蜡质层的破坏有关。结合正交试验结果分析得出，无论是大果形还是小果形的西梅，对其进行碱液处理的最优水平组合均为A3B3C4D4，即碱液浓度7.5g/L，浸泡时间90s，碱液温度80℃，烘制温度 70℃。

表4 碱液处理正交试验结果Table 4 Orthogonal test result of alkali solution treatments

表5 碱液处理正交试验结果的方差分析†Table 5 Variance analysis of orthogonal test result of alkali solution treatments

2.5 主成分分析

虽然由上面的正交试验得出的最优工艺组合为碱液浓度7.5g/L、浸泡时间90s、碱液温度80℃和烘制温度70℃，但对按此最优工艺组合制得的西梅干的感官评价结果却表明：当烘制温度为70℃时，西梅样品失水干燥速率较快，容易焦化，果皮皱缩严重，颜色发暗，食用口感较差。为此，在采用正交试验得出的西梅制干最优工艺组合的基础上，又考虑烘制时间(h)、感官评分(分)、出干率(％)、可食率(％)、含水量(％)、总糖(g/g)、总酸(g/g)、维生素C(mg/g)、蛋白质(mg/g)、膳食纤维(％)和K元素(mg/kg)这11项指标，并以主成分分析方法对其进行综合分析[16]，以便最终确定其制干的最佳工艺组合。

在不同烘制温度下，先对采用碱液浓度7.5g/L、浸泡时间90s、碱液温度80℃最优工艺组合处理的‘法兰西’(小果形)西梅果实进行制干验证试验，并对不同烘制温度下制得的西梅干制品的各经济性状指标进行了调查，结果见表6。

表6 不同烘制温度下制得的‘法兰西’西梅干制品各经济性状与理化指标的测定值Table 6 Determined data of various economic characteristics and physicochemical indexes of dried ‘France’ prunes at different baking temperatures

在主成分分析当中，方差代表性状在主成分方向上的分散程度，方差越大，主成分在样本数据分析中的作用越大，因此主成分的特征值和贡献率是选择主成分的依据。将表6中‘法兰西’西梅品种各经济性状和理化指标转化为11个主成分，分 别 用X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X10、X11依次表示感官评分、出干率、可食率、含水量、总糖、总酸、维生素C、蛋白质、膳食纤维和K元素，分别用T1、T2、T3、T4、T5依次表示烘制温度50、55、60、65、70℃，应用SPSS软件进行主成分分析，计算其相关矩阵的特征值、方差贡献率和累计方差贡献率，结果见表7。由表7可知，前2个主成分的累计方差贡献率为93.21％，表明前2个主成分代表了不同烘制温度下制得的西梅干优良品质93.21％的综合信息，而其他主成分在优良品质分析中所起的作用仅为6.79％。因此，可以选取前2个主成分作为‘法兰西’西梅干制品优良品质性状对应不同烘制温度的综合指标。

表7 最佳烘制温度下4个主成分的方差贡献率和累计方差贡献率Table 7 Variance contribution ratios and accumulated variance contribution ratios of four principal components at the best baking temperature

初始因子载荷矩阵见表8。由表8可知，在第1个主成分中，感官评分(X1)、出干率(X2)、可食率(X3)、含水量(X5)、总糖(X6)、膳食纤维(X10)和K元素(X11)具有较大的正系数；在第2个主成分中，感官评分(X2)、可食率(X4)和膳食纤维(X10)具有较大的正系数。系数越大，说明影响越大。提取2个主成分可以大致反映全部指标的信息，所以决定用2个新变量来代替原来的11个变量，根据主成分分析数学模型列出的主成分表达式如下：

F1＝-0.315 3X1＋0.296 0X2＋0.305 6X3＋0.306 2X4＋0.323 5X5＋0.341 2X6＋0.107 0X7-0.331 4X8-0.319 5X9＋0.297 8X10＋0.304 4X11；

F2＝0.277 6X1＋0.297 9X2-0.099 5X3＋0.316 8X4＋0.221 8X5＋0.066 1X6-0.689 9X7＋0.167 5X8＋0.239 7X9＋0.296 6X10-0.144 4X11。

另外，以每个主成分所对应的特征值占所提取主成分总特征值之和的比例作为权重计算主成分综合模型，即可得到如下的主成分综合模型：

F＝-0.209 5X1＋0.296 3X2＋0.233 3X3＋0.308 1X4＋0.305 4X5＋0.292 1X7-0.035 2X7-0.242 4X8-0.219 7X9＋0.297 6X10＋0.224 3X11。

表8 初始因子载荷矩阵†Table 8 Initial factor loading matrix

按照上述主成分表达式计算出各样品的主成分值，再根据主成分综合模型计算综合主成分F值，并按综合主成分值(见表9)对其排序，即可对试验样品在不同烘制温度下的制干品质进行综合评价。由表9的综合评价函数F的得分情况可知，‘法兰西’西梅品种电热烘制的适宜温度由大到小依次为：T4(65℃)＞T5(70℃)＞T3(60℃)＞T2(55℃)＞T1(50℃)，即‘法兰西’西梅品种电热制干品质在烘制温度为65℃时最佳，这一烘制温度比前面正交试验结果最佳工艺组合中的烘制温度70℃稍低。

表9 综合主成分值Table 9 Comprehensive principal component values

采用同样的方法对‘女神’西梅果实样品进行主成分分析，得出了相同的结论，即‘女神’西梅品种电热制干品质在烘制温度为65℃时也最优，烘制时间为96h。

3 讨 论

1)以‘法兰西’、‘女神’2个品种的新鲜西梅鲜果为原料，通过适宜温度、浓度碱液适时浸泡的预处理，采用电热烘干的处理方法可烘制得到西梅干，适宜的制干工艺条件为：整果经浓度为7.5g/L、温度为80℃的碱液浸泡90s后再于65℃的温度条件下烘制，至含水量为15％～18％时所制得的西梅干品质最优，‘法兰西’的制干时间约为72h，‘女神’的制干时间约为96h。制干时控制好温度是关键。采用该工艺不仅可以提高西梅果的制干速率，缩短制干时间，而且最大限度地保持了鲜果的颜色，保持了果肉的原有品质，干制品酸甜可口。

2)新鲜西梅果实经制干后其果肉内微量元素钙、镁、钾、铁的含量都有所提高，钾元素的总量最大，达到8 871.0mg/kg，西梅干中所含有的钾，对保持肌肉的弹性，维持人体电解质平衡尤为重要。同时，钾有助于神经脉冲及在人体新陈代谢中释放蛋白质、脂肪及碳水化合物的能量。另外，西梅干食用方便、易于携带，含钠量极低，是维生素A和纤维素的最佳来源，这为科研人员制订均衡的膳食配方提供了参考依据[17-18]。

3)本研究主要采用‘法兰西’、‘女神’这两个西梅品种的鲜果为原料进行电热恒温制干试验，在今后的研究中，可考虑增加其它西梅品种进行制干试验，并辅以西梅果实香气成分的测定，补充和丰富试验数据，以便进一步探索、研究和完善其在不同变温条件下的制干工艺参数，使其具有更科学的理论参考和生产实用价值。

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