范茜，范刚，任婧楠，潘思轶，李晓

华中农业大学食品科学技术学院/环境食品学教育部重点实验室，武汉 430070

脐橙(Citrussinensis(L.) Osbeck)，又名甜橙、香橙，芸香科柑橘属植物，是世界各国主要栽培的柑橘品种。脐橙皮渣是脐橙加工业的主要残留物，其来源广、成本低、营养成分丰富，可作为潜在的营养来源。然而，国内外关于脐橙皮渣的研究目前主要集中在发酵、饲料、有机肥、药物、果胶和精油成分提取等方面[1]，剩余皮渣大量被扔弃、腐烂，造成资源浪费和环境污染。随着脐橙产量逐年增加，脐橙皮渣的开发利用显得尤为重要。

脐橙类柑橘果实中的苦味物质较多,目前柑橘类产品的脱苦主要集中在果汁加工中，关于柑橘皮渣的脱苦技术研究较少。曾知富[2]曾在1%煮沸的碳酸氢钠溶液中加入南丰蜜桔皮继续煮沸15 min，虽然脱苦效果良好，但桔皮营养成分损失严重。滕飞等[3]通过研究盐碱浓度、脱苦温度、脱苦时间和漂洗脱水次数等优化出一种简单、高效的柚子皮脱苦工艺。据赵静等[4]报道，将龙安柚果皮浸泡在45 ℃、2%的β-环状糊精溶液中，两者可形成稳定的包嵌物从而达到柚皮脱苦去涩的目的。脱苦后的柑橘皮渣可作为食品原料进行各种新型产品的开发，如制成营养丰富、清香宜人的脐橙皮饮料，带保健功效的橙皮果酱，酸甜可口的桂花型低糖橘皮果脯，酥脆可口的柑橘皮膳食纤维曲奇等[5-8]。总之，关于柑橘皮渣的资源利用与新型食品的研发将成为柑橘领域的又一研究热点。

为寻求一种快速、简便的脱苦方法，本研究主要探讨采用超声辅助NaCl-NaHCO3溶液对脐橙皮渣的脱苦效果，同时以脐橙皮渣为主要原料，确定添加白砂糖、食用植物油和玉米淀粉对馅料感官品质和质构特性的影响，并对脐橙皮渣馅料配方进行优化，以期为新型食品馅料的开发和柑橘副产物的利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

赣南脐橙，购于江西省赣州市安远县；食盐(主要成分NaCl)、白砂糖、食用玉米淀粉(普通玉米淀粉，一级品)、食用植物油(发牌调和色拉油)均购于华中农业大学校内中百超市；三聚磷酸钠、碳酸氢钠(NaHCO3)购于国药集团化学试剂有限公司。试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

AR522CN电子天平，奥豪斯仪器(上海)有限公司；KQ-300DE 超声波清洗机，昆山超声仪器有限公司；DHG-06-100B 鼓风干燥箱，武汉市海达仪器设备有限公司；BOKING家用电磁炉，九阳股份有限公司；JP13D-800温养破壁料理机，浙江苏泊尔股份有限公司；TA.XT Plus物性测试仪，英国Stable Micro System有限公司。

1.3 待脱苦脐橙皮渣样品的制备

取新鲜的赣南脐橙果皮，将外表皮磨破后使用自来水冲洗2次，切成1 cm×1 cm的方块丁，于90 ℃热水中加热5 min进行灭酶处理。参考杨文侠等[6]方法，将皮渣置于0.1%的三聚磷酸钠溶液中浸泡30 min，促进苦味物质从细胞结构中释放，随后使用自来水漂洗2次，沥干水分即为待脱苦样品。

1.4 脐橙皮渣脱苦去涩试验

分别称取20 g待脱苦样品于5个100 mL离心管中，添加60 mL 4%的NaCl-NaHCO3溶液(预试验得两者质量比为1∶1)，在超声功率180 W、超声温度60 ℃、超声时间30 min条件下，对样品进行脱苦处理。随后置于自来水中浸泡2 h，取出漂洗2次，再将水沥干，即为脱苦样品。

单因素试验各因素的具体条件设定为：(1)NaCl-NaHCO3含量分别为2%、3%、4%、5%、6%；(2)超声功率分别为120、150、180、210、240 W；(3)超声温度分别为30、45、60、75、90 ℃；(4)超声时间分别为15、30、45、60、75 min。

在单因素试验基础上，对各因素分别选取3个较优水平，然后采用 L9( 34) 进行正交试验。

1.5 脐橙皮渣馅料的制作工艺

参考张延杰等[9]的馅料生产工艺，略作改动。将脱苦沥水后的脐橙皮渣切成小块置于破壁机中加入适量水(料水比1∶1)斩拌得细腻的脐橙皮渣浆，参考预试验结果，将脐橙皮渣浆在90 ℃下煮制7 min使水分蒸发，加入白砂糖继续炒制5 min，最后将油脂和玉米淀粉混匀呈油乳状后加入其中，炒至馅料可抱团、不粘锅(此过程约5 min)，即可起锅。

1.6 馅料评价指标的确定

参考唐晓凤等[10]的方法，略作修改。将从市场上购买的绿豆沙、黑芝麻、白莲蓉、红豆沙、紫薯蓉、桔香蓉共6种馅料进行感官评价并做质构分析，然后使用SPSS Statistics 20.0软件的皮尔森相关系数双尾检验(two-tailed)法对测定结果进行相关性分析，确定评价馅料品质的质构参数。

1.7 馅料TPA测试

取充分冷却后的馅料约4.5 g，利用质构仪在设定参数下进行TPA测试，每个样品重复测定8次，取其平均值进行统计。设定参数参考文献[11]并略作修改：测前速度1.00 mm/s，测试速度5.00 mm/s，测后速度5.00 mm/s，压缩率75.00%，停留时间0.5 s，触发力5.0 g，探头类型P/36R。

1.8 馅料混料设计试验

采用Design Expert软件混料设计中的D-Optimal Design方法，以脐橙皮渣浆、白砂糖、食用植物油、玉米淀粉为主要配方设计出20组试验配方，以馅料总质量为100%计，每种成分的用量上下限设定如下：65.0%≤脐橙皮渣浆≤80.0%，15.0%≤白砂糖≤30.0%，2.0%≤食用植物油≤5.0%，1.0%≤玉米淀粉≤2.0%。在确定原料中脐橙皮渣浆、白砂糖、食用植物油和玉米淀粉对馅料的品质影响后，将馅料的硬度、胶黏性和回复性均设为最小值，经软件分析计算得出最优组合，并进行验证试验。

1.9 脐橙皮渣馅料成分测定

水分测定参考GB 5009.3-2016的直接干燥法；灰分测定参考GB 5009.4-2016的食品中总灰分的测定法；蛋白质测定参考GB 5009.5-2016的凯氏定氮法；脂肪测定参考GB 5009.6-2016的酸水解法；总碳水化合物参考GB 28050-2011预包装食品营养标签通则计算；膳食纤维含量参考GB/T 5009.88-2008的酶重量法。

1.10 感官评定

邀请8名有感官评定经验的食品专业研究生组成感官评定小组(男女比例1∶1)。为避免溶液中的苦味物质对感官产生影响，将脱苦样品沥水后在60 ℃鼓风干燥箱中烘烤1 h取出，冷却后进行脱苦去涩感官评定，评分标准见表1。参照GB/T 21270-2007 《食品馅料》和NY/T 2107-2011《绿色食品 食品馅料》制订脐橙皮渣馅料评分标准，并进行感官评定，评分标准见表2。

表1 脐橙皮渣脱苦效果的感官评价标准Table 1 Sensory evaluation criteria for the debittering effect of navel orange peel

表2 馅料感官评分标准Table 2 Sensory scoring standards for fillings

1.11 数据处理

试验数据用Excel 2016进行整理，采用SPSS 20.0和Design Expert进行数据统计分析处理，并用Origin 2017软件作图。采用Duncan’s法进行显著性分析，P<0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 超声辅助NaCl-NaHCO3溶液对脐橙皮渣脱苦效果的影响

1)单因素试验。由图1可知，在一定添加范围内，脐橙皮渣的感官评分随NaCl-NaHCO3含量的增加先上升后下降，含量为4%时感官评分达到最大值，可能是此时的NaCl与NaHCO3能最大限度地促进柠檬苦素、柚皮苷等苦味物质溶出。由图2、图3可见，感官评分随超声功率、超声时间的增加而有所提高，当功率超过150 W或超声时间超过30 min后感官评分呈下降趋势，可能是NaCl-NaHCO3含量过高、超声功率过大或超声时间过长导致分子运动加剧，细胞壁质壁分离加速使得橙皮组织形态被破坏，NaCl-NaHCO3溶液反吸到样品中加重了盐味或碱味。图4中，超声温度越高，感官评分反而越低，可能是因为柠檬苦素、柚皮苷在水中的溶解度随温度升高而增大，苦味物质溶出增加又重新渗入到组织中引起苦涩味，使得感官评分不高，因此，将超声温度设定为30 ℃进行后续试验。

图1 NaCl-NaHCO3含量对脱苦效果的影响Fig.1 Effect of NaCl-NaHCO3 content on debittering

图2 超声功率对脱苦效果的影响Fig.2 Effect of ultrasonic power on debittering

图3 超声时间对脱苦效果的影响Fig.3 Effect of ultrasound time on the debittering

图4 超声温度对脱苦效果的影响Fig.4 Effect of ultrasonic temperature on the debittering

2) 正交试验。在单因素试验基础上，对各因子各选取3个较优水平，然后采用 L9(34) 进行正交试验,确定脐橙皮渣脱苦去涩的最佳方案(表3)，正交试验结果见表4。

表3 正交试验因素水平表Table 3 Factors and levels of orthogonal experimental design

表4 正交试验结果Table 4 Results of orthogonal experiment

分析极差R可知，影响样品感官评分的主次因素依次是超声功率>超声时间>NaCl-NaHCO3含量。由k值优选出超声辅助NaCl-NaHCO3溶液的最佳脱苦工艺条件为A1B1C1，即保持超声温度为30 ℃，NaCl-NaHCO3含量为3%，超声时间为15 min，超声功率为120 W，此时感官评分为80。

2.2 馅料感官评分与TPA参数的相关性

市售6种馅料的感官评分与TPA参数的变化见表5，其相关性分析结果见表6。由表6可知，感官评分与质构仪测定的硬度(r=-0.440，P<0.01)、胶黏性(r=-0.583,P<0.01)和回复性(r=-0.466，P<0.01)均达到了极显著的负相关性，说明馅料的硬度、胶黏性和回复性越小，其品质越好。

表5 感官评分随馅料TPA参数的变化Table 5 Sensory score changes with filling TPA parameters

表6 馅料感官评分与TPA参数的相关性Table 6 Correlation between the sensory evaluation and TPA parameters of filling

2.3 脐橙皮渣馅料的配方优化

混料优化试验方案见表7，单因素方差分析见表8。由表8可知，脐橙皮渣浆对馅料硬度、胶黏性影响显著(P<0.05)，白砂糖对馅料硬度影响显著(P<0.05)，对回复性影响极显著(P<0.01)，而食用植物油和玉米淀粉的用量在一定范围内对馅料的硬度、胶黏性和回复性影响不显著(P>0.05)。由此可知，脐橙皮渣浆和白砂糖用量对馅料的质构特性影响较大。

表7 混料优化试验方案与结果Table 7 Mixture optimization test design and results

表8 单因素方差分析Table 8 One-way analysis of variance

2.4 最优配方的确定

经软件分析得出5组最优配方，结合实际生产情况，将配方略作调整，质构特性和感官结果见表9，样品照片见图5。

图5 5组样品的数码照片Fig.5 Digital photos of five samples

表9 质构特性与感官结果Table 9 Texture and sensory results

分析得脐橙皮渣馅料的最优配方为：以馅料总质量为100%计，脐橙皮渣浆77.0%、白砂糖17.0%、食用植物油4.5%、玉米淀粉1.5%，此时馅料的硬度、胶黏性和回复性最小，感官评分最高。

2.5 脐橙皮渣馅料基本成分

脐橙皮渣馅料基本成分的测定结果如下：水分、灰分、蛋白质、脂肪、总膳食纤维、碳水化合物含量分别为39.80±1.41、0.34±0.00、0.35±0.01、22.20±0.28、4.43±0.06、32.85±1.63 g/100 g，能量为1 421.50±17.68 kJ/100 g。根据GB/T 21270-2007 《食品馅料》和NY/T 2107-2011《绿色食品 食品馅料》规定，焙烤食品用馅料脂肪含量需符合≤33 g/100 g，冷冻饮品用馅料≤28 g/100 g，速冻食品馅料≤30 g/100 g，该馅料脂肪含量均符合指标要求，说明生产的脐橙皮渣馅料符合健康需求。

3 讨 论

柑橘类水果含丰富的黄烷酮、抗坏血酸、类胡萝卜素、萜烯等生物活性化合物，但在榨汁、杀菌、贮藏后易出现苦味增强的现象[12]。据报道，柑橘中存在的非苦味柠檬苦素A环内酯可在酸性条件和柠檬苦素D环内酯水解酶的催化下转变成具有强烈苦味的柠檬苦素，其中的柚皮苷在常温下易溶于甲醇、乙醇、丙酮、热水和碱性溶液[12-14]。杨文侠等[6]指出，碳酸氢钠可软化皮组织、促进柠檬苦素内酯环结构开环，NaCl可增加溶液的渗透压促进柚皮苷等黄酮类物质的溶出。用氢氧化钠处理水果可使苦味物质较多的乳白色外层与羟基和羧基在碱液处理过程中反应形成亲水性衍生物，并在水洗过程中得以去除[15]。滕飞等[3]的沙田柚皮的盐碱脱苦工艺研究表明，碱液对柚皮去苦涩度效果显著，且NaCl添加量为5%且NaHCO3添加量为0.5%时，柚皮苷含量最低。目前已有较多研究证实盐碱法脱苦具有一定效果，然而其脱苦机制还有待进一步研究[12]。若以NaCl-NaHCO3为脱苦液，超声辅助技术法可使物质结构产生一定松动从而促使苦味物质溶出，但此过程需严格控制盐碱液的浓度和超声条件。娄潇雨等[16]在研究超声波辅助碱液-酶解法对柚皮的脱苦过程中发现，超声功率过大或超声时间过长都会致使柚皮苦味更明显，可能是因为超声功率增强，柚皮细胞的破坏程度增大，且长时间超声剧烈振动导致温度过高，超声机械效应和空穴效应减弱；并且使用此法所需料液较多，酶价格偏高。本研究利用超声波辅助NaCl-NaHCO3溶液法对脐橙皮渣进行脱苦，试验结果表明在NaCl-NaHCO3溶液(二者质量比1∶1)用量为3%、超声条件为30 ℃、120 W下超声时间15 min时皮渣的脱苦去涩效果最佳，此时感官评分为80。用此方法进行脱苦简单经济、快速方便，具有一定的实用性。

一定时间的高温炒制可以使物料在白砂糖、食用植物油和玉米淀粉的综合作用下形成细腻爽滑、具有黏性和清香风味的馅料。利用蔗糖的高渗透压可使馅料中水分蒸发、组织赋形，并增加馅料的黏性和凝聚性，提高风味，起到一定的防腐作用[17]。油脂是风味物质的载体，炒制后期加入油脂和淀粉可使馅料颗粒表面光滑、柔软、酥松[18]。若油脂含量较少易引起馅料的干硬、出现裂纹，含量过高引起结构坍塌，不利于高血脂和肥胖人群食用。淀粉在食品生产中起着重要作用，如在制作果酱、罐头、饮料等过程中添加合适直/支链比例的淀粉，可使糕点柔软可口，饮品入口嫩滑[19]。有研究表明玉米淀粉比小麦淀粉更能有效维持豆沙馅的持水性，使馅料表面湿润、柔软细腻[20]。龚雪娟等[21]在优化传统糯米糍配方时指出，玉米淀粉可降低产品的黏性，提高糯米糍软化Q弹的口感。此外，用玉米淀粉制得的葡萄糖浆与其他糖类混合能提高糖的甜度、增加焙烤食品的风味，同时防止蔗糖结晶返砂[22]。质构参数也可作为客观评价食品品质的标准。唐晓凤等[10]采用传统工艺研制出具有高营养价值和抗氧化活性的柿子月饼馅料，其结果表明馅料的感官品质与硬度、胶黏性和咀嚼性呈极显著负相关(P<0.01)。陈弦[23]在研究广式冬瓜蓉月饼品质时发现，硬度、凝聚性和回复性3个参数越小，月饼感官评分越高；且冬瓜浆、白砂糖和玉米淀粉对月饼质构特性影响极显著(P<0.01)，食用植物油对这3个指标影响均不显著(P>0.05)。硬度反映样品的软硬程度，馅料硬度越大，咀嚼所需力越大，过大时易出现粗糙难咽的情况，严重影响口感和消费者心理。胶黏性用于描述测试样品的黏性，当胶黏性较大时，产品黏牙不爽口，感官品质不佳。回复性体现样品的回弹能力，若馅料的回复性过高则不利于产品的售卖与流通。将质构分析与感官品评相结合，得到脐橙皮渣馅料的最优配方为：以馅料总质量为100%计，脐橙皮渣浆77.0%、白砂糖17.0%、食用植物油4.5%、玉米淀粉1.5%。

脐橙皮渣来源广泛、营养丰富，将脐橙皮渣脱苦并制成馅料，既可丰富食品种类、降低配方产品的成本，又能提高脐橙的副产物附加价值。因此，如何将脐橙皮渣进行合理加工，对推动柑橘产业的未来发展和保护环境有着重大的意义。