肖楚洁，周炎

(南京信息工程大学 科学技术研究院，南京 210044)

藕(NelumbonuciferaGaertn.)，又称莲藕、莲菜、菡萏，属睡莲科多年生大型草本水生植物的根茎，目前为我国产销量最大的水生蔬菜，集营养和药用于一体[1,2]。莲藕富含多种营养成分，如糖类、脂肪、纤维素和卵磷脂，还含有少量的生物碱、黄酮类、维生素C、胡萝卜素和硫胺素等物质及铁、锰、钛、磷等矿物元素[3]，具有促进人体肠道健康、补充膳食铁、止血和收缩血管等功能，是孕妇、白血病患者理想的食品。中医认为莲藕全株都可以入药，具有凉血、散淤以及养胃滋阴的功效[4]。加之易于购买且价格实惠，故广受消费者喜爱。近年来，各具特色的莲藕系列产品层出不穷，如藕脯、藕糖蜜膏、莲藕脆片、藕粉、盐渍藕、速冻藕和莲藕膳食纤维等[5-8]。许多学者致力于莲藕休闲食品的研发，李淑珍[9]采用正交试验优化了莲藕蜜饯的加工工艺；王毓宁等[10]采用感官评定的方法，对风味莲藕 泡菜的加工工艺进行了探讨；宋艳玲[11]专门研究过藕夹方便食品的加工及保藏。但目前的研究中，藕片硬化工艺所使用的硬化剂都存在或多或少的缺点，例如乳糖(处理的藕片太甜，存在风味缺陷)、葡萄糖(虽能保脆，但颜色变黑)、氯化钙(对人体有害，可引起胃肠道刺激或溃疡)[12,13]。而关于乳酸钙作藕片硬化剂的研究鲜有报道，本研究在单因素实验配方的基础上，采用响应面优化法，探究浸泡时间、硬化剂(乳酸钙)添加量及硬化温度对香辣藕片产品硬度和感官评价的影响，以期开发出香辣藕片方便食品，并为新型藕片食品的工业化生产提供一定的研究思路。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

莲藕、香辣调味料、盐、鸡精、白砂糖：市售；食用香精、乙基麦芽酚、鸡肉鲜香膏：青岛鲁味香食品添加剂有限公司；香辣香精：上海朗枫香料有限公司；柠檬酸：广东省阳东县化工工业公司；硬化剂(乳酸钙)：天津市科顿生物科技有限公司。

HH4数显恒温水浴锅 常州国华电器有限公司；HHT4-YX-280D不锈钢手提式压力蒸汽灭菌锅 北京中西远大科技有限公司；TA.XT plus食品物性测定仪 上海瑞玢科学仪器有限公司；DZ-400/2ES真空包装机 华联机械集团有限公司；HPX-9612MBE恒温培养箱 上海博讯实业有限公司；LP502B电子天平 上海越平科学仪器有限公司；FA2004电子精密天平 上海精密科学仪器天平厂；BCD-196KF冰箱 青岛海尔股份有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 工艺流程

清洗→切片→称量→硬化→冲洗→热烫→冷却→调味→真空包装→灭菌→冷却→成品。

1.2.2 操作要点

选择新鲜、无机械伤、无病害、根茎结实粗壮且大小均匀的莲藕，表皮颜色白嫩略带黄褐色，没有明显黑色斑块[14]。

用实验室纯水轻轻洗净藕表皮的泥土等杂质，并用刨刀削去藕的外层表皮，切除藕节。

将去皮后的藕节切成2 cm厚的藕片，将切好的藕片浸泡在水中，防止藕片发生氧化。

称取30 g藕片，将藕片放在水浴加热的硬化剂中硬化处理。

将硬化好的藕片在煮沸的水中热烫1 min后迅速捞出，置于冷水中冷却。

按照比例配制调味料，进行藕片的调味。

将调好味的藕片以每袋100 g的规格装入密封袋，抽真空后放入高压蒸汽灭菌锅中，120 ℃灭菌18 min，灭菌后冷却至室温。

1.2.3 单因素实验

1.2.3.1 硬化剂浓度对藕片硬度的影响

取5份100 g的藕片，放入300 g水中，分别加入浓度为1.0%，1.1%，1.2%，1.3%，1.4%的硬化剂，在硬化温度为30 ℃的条件下[15]，硬化2 h，根据感官评价选择合适的硬化剂浓度。

1.2.3.2 硬化温度对藕片硬度的影响

取5份100 g的藕片，放入300 g水中，加入硬化剂的浓度为1.1%，分别在20，30，40，50，60 ℃的条件下硬化2 h，根据感官评价选择合适的硬化温度。

取5份100 g的藕片，放入300 g水中，加入硬化剂的浓度为1.1%，在硬化温度30 ℃的条件下，分别硬化1，1.5，2，2.5，3 h，根据感官评价选择合适的浸泡时间。

1.2.3.4 料液比对藕片硬度的影响

取5份100 g藕片，将料液比分别设置成1∶1.5，1∶3，1∶4.5，1∶6，1∶7.5，加入浓度1.1%的硬化剂，在硬化温度30 ℃条件下硬化2 h，根据感官评价选择最适料液比。

1.2.4 响应曲面工艺设计配比

根据单因素实验发现，硬化剂浓度、硬化温度、浸泡时间这3个因素对藕片的硬度影响最为明显，故以这3个因素为自变因素，以硬度(Y)为考察指标，设计响应曲面实验，见表1。

1.3 测定方法

1.3.1 感官评价

在成品当天进行香辣藕片的感官评价，参考张文君等[16]、张建辉等[17]的评价方法。由10名感官评价人员组成评价小组，其中男女比例相等。针对实验目的、感官评价的标准和要求(GB/T 16291.1-2012)对评价小组进行适当的培训[18]。样品随机编号，采用百分制，品评人员需要独立客观地对香辣藕片的特性给出分值(色泽30%、质地40%、形态20%、风味10%)，计算结果取平均值，感官评价标准见表2。

他们和肥鸭一般，嘴里发响摆动着身子，没有理她走过去了！他们走了许久许久，她仍没起来，以后她哭着，木桶扬翻在那里，小包袱从木桶滚出。她重新走起时，身影在地面越瘦越长起来，和细线似的。

表2 香辣藕片感官评定标准Table 2 Sensory evaluation standard of spicy sliced lotus root

1.3.2 质构测定

质构是表示食品组织结构的重要品质指标，通过对质构特性的分析，可以清晰地量化食品的组织形态变化[19]。挑选大小一致、厚度均匀的藕片6～10片作为测试对象，平放于测试台中央，参考王远等[20]的研究，选用探头为P/5N的平底圆柱形探头，测试参数设置：操作模式为TPA模式，测前速度2 mm/s，测试速度0.5 mm/s，下压距离5 mm，测后速度2 mm/s，测量样品的硬度，每个样品重复测定6次，结果取平均值。

1.3.3 数据处理

实验数据使用软件IBM SPSS Statistics 21.0进行统计分析，采用软件Origin 7.5及Design-Expert 8.0进行制图和数据分析。质构测定重复6次，其他实验重复3次。

2 结果与分析

2.1 单因素实验

2.1.1 硬化剂浓度对香辣藕片品质的影响

图1 硬化剂浓度对香辣藕片品质的影响Fig.1 The influence of hardener concentration on quality of spicy sliced lotus root

由图1可知，保持其他条件不变的情况下，硬化剂的浓度升高，藕片的硬度先增大，达到最大值后呈下降趋势，但下降程度不大；当硬化剂浓度为1.1%时，藕片的硬度最大，为658.57 gf；当浓度继续升高时，藕片的硬度变化较小，综合感官评分图可以看出，硬化剂浓度在1.1%时，感官评分最高，为88.23分；但硬化剂浓度继续升高至1.4%时，感官评分逐渐下降。由此可知，当硬化剂浓度增大到一定程度时，硬化效果不再发生明显变化。因此，硬化剂的浓度为1.1%时，硬度测量值和感官评定值都达到最佳，而且成本低。

2.1.2 硬化温度对香辣藕片品质的影响

图2 硬化温度对香辣藕片品质的影响Fig.2 The influence of hardening temperature on quality of spicy sliced lotus root

由图2可知，随着硬化温度的升高，香辣藕片的硬度呈现先上升后缓慢下降的趋势，而感官评分呈先增后降的趋势。当硬化温度为30 ℃时，香辣藕片的硬度最大，为632.97 gf，此时感官评分也最高，为82.71分；硬化温度在20～30 ℃这一阶段时，感官评分变化大，藕片由软变脆，口感变化明显；在30 ℃之后，随着硬化温度的升高，硬度减小，感官评分呈下降趋势，但在品尝时口感上的变化不是很明显，并且会降低生产效率。

2.1.3 浸泡时间对香辣藕片品质的影响

图3 浸泡时间对香辣藕片品质的影响Fig.3 The influence of soaking time on quality of spicy sliced lotus root

由图3可知，当浸泡时间为2 h时，藕片的硬度最大；当浸泡时间大于2 h后，随着浸泡时间的增加，藕片硬度呈现下降趋势，但2 h后的硬度变化较小，结合感官评分图可以看出，浸泡时间对感官影响较大，在2 h之前，感官评分上升趋势变化明显，能够明显感觉到藕片硬度的变化，2 h后感官评分变化趋势减缓。随着浸泡时间的增加，硬度减小，口感变差，且消耗的生产时间多，影响生产效率。

2.1.4 料液比对香辣藕片品质的影响

图4 料液比对香辣藕片品质的影响Fig.4 The influence of solid-liquid ratio on quality of spicy sliced lotus root

由图4可知，料液比改变时，藕片硬度以及感官评分基本不变，综上可以推断得出料液比不是影响硬度的主要因素，因此在后续实验中不作为变量考虑。

2.2 响应面优化藕片工艺

2.2.1 响应面设计与结果

分析单因素实验结果可知，藕片的硬度和藕片的整体感官评价关联很大，硬度最大时感官评价均最高，故采用Box-Behnken中心组合实验设计成3因素3水平方式，A表示预处理时的硬化温度，B表示浸泡时间，C表示硬化剂的浓度，以香辣藕片硬度(Y)为考察指标,确定最佳工艺条件，实验结果见表3。

表3 Box-Behnken 设计方案及结果Table 3 Design and results of Box-Behnken

续 表

2.2.2 回归方程与方差分析

应用Design-Expert 8.0对表3中的实验数据进行多元回归分析，可以得出各因素与因变量之间的多元回归方程：

Y=656.07+39.41A+74.56B+144.19C-14.18AB-0.37AC-24.43BC-141.91A2-95.25B2-131.04C2。

对该模型进行方差分析以及显著性检验，见表4。

表4 回归方程显著性检验与方差分析Table 4 Significance test and variance analysis of regression equation

注：“*”表示差异显著(P<0.05)；“**”表示差异极显著(P<0.01)。

2.2.3 响应面交互作用分析

由响应面图可直观地看出各因素对藕片硬度影响的整体趋势，而等高线排列的密集程度则表明2个因素变化对硬度的影响程度[23]。3个因素之间的交互作用对藕片硬度的影响见图5。3个图像中，图5(c)的响应面坡度最陡峭，等高线最为密集且呈椭圆形，说明当硬化温度为30 ℃时，随着时间的增加，硬度呈缓慢上升趋势，而在硬化剂浓度增加的过程中，硬度上升趋势快，因此硬化剂浓度的影响较为明显。图5中响应面最平缓的是(b)，说明当浸泡时间为2 h时，硬化温度和硬化剂浓度的相互作用对藕片硬度的影响较小。总体来看，3个响应面坡度均较平缓，说明虽然硬化剂浓度和浸泡时间的交互作用对藕片硬度影响最大，但作用不显著，这与表4的回归分析结果吻合。

图5 各因素交互作用对硬度的响应面图Fig.5 The response surface figures of hardness affected by two-factor interaction

2.2.4 最佳工艺及验证实验

对回归方程偏导求解，可得出香辣藕片的最佳工艺条件：硬化温度为31.23 ℃，浸泡时间为2.16 h，硬化剂浓度为1.15%。根据实际操作情况修正为：硬化温度31 ℃，硬化剂浓度1.1%，浸泡时间2 h，符合国家标准[24]。在此条件下进行3次验证实验，得到香辣藕片的硬度为701.36，与预测值707.78基本一致，相对误差为0.91%，而感官评分此时达到92.60分。综上，说明所得模型与实际情况拟合程度较好，能够反映硬化温度、浸泡时间和产品硬度以及感官评分之间的关系，可采用该模型对香辣藕片的品质进行预测。

3 结论

本研究主要通过单因素实验和响应面法对香辣藕片的制作工艺进行优化。先通过单因素实验得出了3个因素对硬度的影响，在此基础上，对浸泡时间、硬化温度、硬化剂浓度进行3因素3水平的响应面优化实验，最终得出的优化条件为：硬化温度31 ℃，硬化剂浓度1.1%，浸泡时间2 h。在加工过程中，以100 g藕片计，具体配方为：香辣王4 g，盐1.6 g，鸡精1 g，糖2 g，味特鲜0.1 g，乙基麦芽酚0.5 g，香辣香精0.5 g，鸡香膏0.2 g，蔬菜防腐剂柠檬酸0.02 g，真空包装时抽气时间设定为10 s，灭菌条件设置为120 ℃，灭菌18 min。通过验证实验，产品脆度提高至701.36，感官评价高达92.60，产品品质明显提高，可见本研究构建的模型拟合良好，对其生产加工具有较强的指导意义。