响应面法优化哈密瓜片干燥工艺

徐宇，郑杰，白羽嘉，李梦，郑万才，樊士昊，马欣，冯作山

（新疆农业大学食品科学与药学学院，新疆乌鲁木齐830052）

响应面法优化哈密瓜片干燥工艺

徐宇，郑杰，白羽嘉，李梦，郑万才，樊士昊，马欣，冯作山*

（新疆农业大学食品科学与药学学院，新疆乌鲁木齐830052）

旨在优化哈密瓜片干燥工艺为工业化生产提供参考。在单因素试验基础上，以干燥温度、干燥厚度、干燥风速为自变量，感官评分为响应值，采用响应面法对哈密瓜片干燥工艺进行了优化，考察了干燥温度、干燥厚度、干燥风速对哈密瓜干质构特性的影响。结果表明，随着干燥温度和干燥风速的增加哈密瓜干的硬度增加弹性降低。随着干燥厚度的增加哈密瓜干的硬度降低弹性增加。当哈密瓜片干燥风速为2.0 m/s、哈密瓜片干燥温度为35℃、哈密瓜片干燥厚度为10 mm，此时的哈密瓜干感官评价最高。

哈密瓜；响应面；感官评价

新疆依靠着它得天独厚的气候资源，使得新疆哈密瓜资源非常丰富，孕育出极具自我特色的哈密瓜[1-2]。虽然拥有大自然最美好的馈赠，但是由于新疆独特的地理位置[3]，从空间和时间上极大限制了哈密瓜的长期和快速发展，大大的降低瓜农的抗风险能力。瓜农的收入总是处于较大的波动当中，抵抗风险的能力也很低。因此通过把哈密瓜加工成哈密瓜干，并能寻找到一个加工哈密瓜片的最佳方案。不但能提高哈密瓜的贮藏能力，极大的降低了运输成本，而且提高了瓜农的抗风险的能力，提高哈密瓜的整体价值，也提高了哈密瓜的价值转换[4]，哈密瓜价值转换是指通过先进的加工方法把哈密瓜加工成为更适合商品流通的一种产品。现对于这方面的研究较少，如果能够取得进展，这将对于新疆哈密瓜产业的发展具有极大的意义。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料

86-1哈密瓜：新疆乌鲁木齐五家渠103团。

1.1.2 设备

TA-XT2i质构仪：英国Stable Micro System公司；XP-13削皮机、XP-11切片机：佛山万隆机械有限公司；HT-C-EB-A-011智能温湿度控制器：济南展创电子有限公司；RB-HE11热泵干燥箱：上海湿腾工业有限公司；NK3000风速测定仪：楼宇仪器有限公司.

1.2 哈密瓜瓜干制作工艺流程

哈密瓜筛选→哈密瓜清洗→哈密瓜去皮→哈密瓜切片→瓜片干燥

1.3 哈密瓜瓜片的单因素试验

1.3.1 哈密瓜片在热泵干燥箱不同干燥厚度对于哈密瓜干感官品质的影响

将清洗好的86-1哈密瓜去皮掏籽分别切成不同厚度梯度[5]（6、8、10、12、14 mm），并将瓜片都放在温度为35℃，相对湿度为35%，风速为2 m/s的热泵干燥箱，进行干燥。

1.3.2 哈密瓜片在热泵干燥箱不同干燥温度对于哈密瓜干感官品质的影响

将清洗好的86-1哈密瓜去皮掏籽切成厚度10mm，分别评定不同的干燥温度[6]（25、30、35、40、45℃），并将瓜片放在相对湿度为35%，风速为2 m/s的热泵干燥箱，进行干燥。

1.3.3 哈密瓜片在热泵干燥箱不同干燥风速对于哈密瓜干感官品质的影响

将清洗好的86-1哈密瓜去皮掏籽切成厚度10mm的瓜片，分别评定不同的干燥风速[7]（1、1.5、2、2.5、3m/s），并将瓜片放在相对湿度为35%，温度为35℃的热泵干燥箱，进行干燥

1.4 质构特性测定

质地的测定采用质构剖面分析（Texture Profile Analysis，TPA）模式[8]，使用P36R型圆柱形探头，压缩程度为65%，测试前速率5 mm/s，测试后速率5 mm/s，测试速率5 mm/s，停留时间3 s。每个样品重复3次平行试验。

1.5 感官评价方法建立

参照GB/T 29605-2013《食品安全国家标准食品感官质量控制导则》，制定出感官评价标准，挑选本专业教师、研究生10人（5男5女）通过培训组成感官评价小组。感官评价使用百分制，如表1所示。

1.6 响应面法优化哈密瓜片干燥工艺优化

本试验采用Design-Export 8.0.6统计软件进行试验分析[9]。在单因素试验的基础上，选择哈密瓜片厚度（A）、干燥温度（B）、干燥风速（C）为响应因素，以感官评分为响应值，设计三因素三水平的组合试验，见表2。

表1 哈密瓜干的感官评价表Table 1 Sensory evaluation of dry Hami melon table

表2 哈密瓜片干燥工艺优化Box-Behnken试验因素表Table 2 Hami melon slice dry optimization of Box-Behnken experimental factor table

2 结果与分析

2.1 哈密瓜片厚度对哈密瓜干质构特性的影响

哈密瓜片干燥厚度对哈密瓜干质构特性的影响见表3。

由表3可知，随着干燥厚度的增大，硬度、弹性、咀嚼性、黏聚性变化均显著。硬度随着干燥厚度的增大逐渐变小，在12 mm～14 mm间变化最快，2 477.265 g减小到2 391.555 g。弹性随着干燥厚度的增加呈现升高的趋势，在干燥厚度为6 mm～10 mm弹性变化较显著，12 mm～14 mm弹性变化比较缓慢。随着干燥厚度的增加咀嚼性降低，12 mm～14 mm咀嚼性下降比较缓慢。黏聚性随着厚度的增加逐渐增加，10 mm～14 mm黏聚性增加的比较快。

2.2 哈密瓜片的干燥温度对哈密瓜干质构特性的影响

哈密瓜片干燥温度对哈密瓜干质构特性的影响见表4。

由表4可知，随着干燥温度的增大，硬度、弹性、咀嚼性、黏聚性变化均显著。随着干燥温度的升高硬度有增大的趋势，在30℃～35℃硬度变化比较快，随着干燥温度的升高的弹性也随之降低，在25℃～30℃弹性变化比较显著，咀嚼性随着温度的升高降低，并在干燥温度在40℃以后咀嚼性变化趋势逐渐放缓，黏聚性随着干燥温度升高逐渐降低，在25℃～30℃黏聚性变化比较显著。

表3 哈密瓜片干燥厚度对哈密瓜干质构特性的影响Table 3 Hami melon dry thickness on the textural properties of dry Hami melon effect

表4 哈密瓜片干燥温度对哈密瓜干质构特性的影响Table 4 Hami melon slice dry temperature on the textural properties of dry Hami melon

2.3 哈密瓜片干燥风速对哈密瓜干质构特性的影响

哈密瓜片干燥风速对哈密瓜干质构特性的影响见表5。

由表5可知，随着干燥风速的增大，硬度、弹性、咀嚼性、黏聚性变化均显著。干燥风速增大硬度呈先减小后增大的趋势，当干燥风速为1.5 m/s和2 m/s时硬度变化比较明显分从2 771.593 g降到2 355.415 g，说明当干燥风速达到1.5 m/s到2 m/s时哈密瓜片失水量比较快，但是随着风速的增加失水量逐渐放缓。随着干燥风速的增加弹性在降低。随着干燥风速的增加咀嚼性也随降低，1.5 m/s～2.5 m/s变化最显著。随着干燥风速的增加黏聚性降低，1.5m/s～2 m/s风速变化较显著。

表5 哈密瓜片干燥风速对哈密瓜干质构特性的影响Table 5 Hami melon dry wind speed on the influence of texture characteristics

2.4 不同干燥厚度对于哈密瓜片感官评价的影响

不同干燥厚度对于哈密瓜片感官评价的影响见图1。

图1 蛋白质浓度标准曲线Fig.1 The standard curve of protein concentration

由图1可知，在其他条件一定时，哈密瓜干的感官评价评分随着哈密瓜片干燥厚度的的增加先升高后降低，当干燥厚度达到10 mm时感官评价评分达到最高值。可能是由于哈密瓜的比表面积的改变[10]，改变了哈密瓜的失水能力。也可能是在10 mm之后随着干燥厚度的增从而改变了哈密瓜的内部质构[11]，该猜测还有待进一步的研究。

2.5 不同干燥温度对于哈密瓜片感官评价的影响

不同干燥温度对于哈密瓜片感官评价的影响见图2。

图2 不同干燥温度对于哈密瓜片感官评价的影响Fig.2 Effect of different drying temperature on the sensory evaluation of Hami melon slices

由图2可以看出，在其他条件一定，由图可知当在25℃～30℃时随着干燥温度的增加对于哈密瓜片的感官评分没有大的影响，当在30℃～35℃时随着干燥温度的增加，感官评分也在增加，当35℃以后随着干燥温度的增加，感官品质反而降低，可能是干燥温度的增加在哈密瓜片表面形成了致密的表面[11]，该猜测还有待进一步的研究。

2.6 不同干燥风速对于哈密瓜片感官评价的影响

不同干燥风速对哈密瓜片感官评价的影响见图3。

图3 不同干燥风速对哈密瓜片感官评价的影响Fig.3 Effect of different drying speed on the sensory evaluation of Hami melon slices

由图3可知，在其他条件一定下，随着干燥风速的提高，在1.0 m/s～2.0 m/s时，感官评分升高比较缓慢，当达到2.0 m/s时感官评分达到最大，在此风速以后随着干燥风速的增加感官评分在降低，可能失水速率的越快并不一定对感官评分起到促进作用[12]，该猜测有待进一步的研究。

2.7 哈密瓜片干燥工艺优化

2.7.1 Box-Behnken试验结果及数学模型的建立

哈密瓜片干燥优化工艺Box-Behnken试验设计及结果见表6，回归方程系数显著性分析见表7。

表6 哈密瓜片干燥优化工艺Box-Behnken试验设计及结果Table 6 Hami melon slice drying process optimization of Box-Behnken experimental design and results

由表6所得的数据结果[13]，用响应面进行回归分析，得到感官评分与瓜片厚度（A）、干燥温度（B）、干燥风速（C），三因素的多项回归方程：Y=91.00-3.37A-1.12B-1.25C-1.75AB-2.00AC+0.50BC-10.13A2-9.63B2-10.37C2

表7 回归方程系数显著性分析Table 7 Significance test for each regression coefficient of developed regression equation

由表7可以看出，模型极显著回归决定系数R2= 0.997 0，修正决定系数R2Adj=0.993 1。哈密瓜片干燥工艺各因素影响大小为：干燥厚度（A）＞干燥风速（C）＞干燥温度（B）；一次项A、B、C影响显著；二次项A2、B2、C2（p＜0.01）影响极显著；交互项AC＞AB＞BC影响显著。

2.7.2 响应面分析[14]

哈密瓜片干燥工艺中对哈密瓜片干燥温度、干燥厚度、干燥风速之间交互作用及其对感官评分的影响，如图4～图6所示。

图4 干燥温度与干燥厚度交互影响感官评分的响应面图及等高曲线图Fig.4 The interaction of drying temperature and drying thickness on the response surface of sensory evaluation and the curve of high temperature

图5 干燥风速与干燥厚度交互影响感官评分的响应面图及等高曲线图Fig.5 Dry wind speed and dry thickness of the interactive effects of sensory evaluation of the response surface and other high curve

图6 干燥风速与干燥温度交互影响感官评分的响应面图及等高曲线图Fig.6 Drying wind speed and drying temperature affect the sensory evaluation of the response surface and other high curve

由图4可知，干燥温度与干燥厚度交互作用影响，感官得分呈现先上升后下降的趋势，当干燥温度为35℃左右干燥厚度10 mm左右时，感官评分得到最大值。由图可知当干燥厚度一定时随着干燥温度的升高品质先变好后变坏，说明随着温度升高先对哈密瓜片品质是有促进作用，当温度达到35℃左右温度时品质出现了拐点。

由图5可知，干燥风速与干燥厚度交互作用影响，感官得分呈现先上升后下降的趋势，当干燥风速为2.0 m/s左右干燥厚度为10 mm左右时，感官评分得到最大值。

由图6可知，干燥风速与干燥温度交互作用影响，感官得分呈现先上升后下降的趋势，当干燥风速为2.0 m/s左右干燥温度35℃左右时，感官评分得到最大值。

2.7.3 哈密瓜片最佳干燥工艺参数的确定

通过软件分析，得到当干燥温度为34.6℃、干燥风速为1.90 m/s、干燥厚度为9.7 mm时得到感官评分最高，考虑实际生产取干燥温度为35℃、干燥风速为2.0 m/s、干燥厚度为10 mm。

3 结论

本试验以干燥温度、干燥厚度、干燥风速，感官评分为因变量使用响应面软件来设计试验，确定了最佳的哈密瓜片干燥工艺。当哈密瓜片干燥温度为35℃、干燥风速2.0 m/s、干燥厚度10 mm感官评价最高。

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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，FAN Shi-hao，MA Xin，FENG 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（汉），研究生，研究方向：食品加工与安全。

*通信作者：冯作山（1963—），男（汉），教授，博士，研究方向：食品科学。

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.16.027