西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)2010,19201206-即食玉米加工工藝參數(shù)的優(yōu)化,,,,1,21,21,21,21,21江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所,南京2100142國(guó)家農(nóng)業(yè)科技華東)創(chuàng)新中心農(nóng)產(chǎn)品加工工程技術(shù)研究中心,南京210014)摘要為了優(yōu)化即食玉米加工工藝參數(shù),通過對(duì)比分析沸水燙漂和蒸汽燙漂對(duì)玉米籽粒營(yíng)養(yǎng)成分的損失情況,并考察不同燙漂時(shí)間對(duì)玉米籽粒中氧化酶失活程度的影響,探尋最佳的燙漂方式和燙漂時(shí)間采用響應(yīng)面分析方法,優(yōu)化高溫高壓殺菌條件,建立響應(yīng)值的預(yù)測(cè)模型,并對(duì)優(yōu)化工藝參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果表明,蒸汽燙漂引起的營(yíng)養(yǎng)損失低于沸水燙漂,蒸汽燙漂15min時(shí)酶失活檢測(cè)為陰性,玉米口感純正試驗(yàn)優(yōu)化得到高溫高壓最優(yōu)殺菌條件為殺菌溫度12459℃,殺菌時(shí)間1900min通過回歸分析,對(duì)細(xì)菌死亡數(shù)量級(jí)和感官綜合評(píng)分分別建立了二次多項(xiàng)式預(yù)測(cè)模型,擬合度高在最優(yōu)殺菌條件下,細(xì)菌死亡數(shù)量級(jí)和感官綜合評(píng)分的預(yù)測(cè)值與驗(yàn)證值的誤差分別為255和093%,預(yù)測(cè)模型可指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)。關(guān)鍵詞即食玉米燙漂殺菌響應(yīng)面分析法中圖分類號(hào)TS201文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)1004138920106020106--,,,1,21,21,21,21,21InstituteofAgriculturalProductsProcessing,JiangsuAcademyofAgriculturalSciences,Nanjing210014,China2EngineeringResearchCenterforAgriculturalProductsProcessing,NationalAgriculturalScienceandTechnologyInnovationCenterinEastCJiangsuNanjing210014,Chin)TheobjectiveofthisresearchwastooptimizethetechnologicalparametersfortoeatcornprocessingBycomparingthenutrientslossofcornkernelsblanchedbyboillingwaterandheat-edsteamandoxidasedeactivationaffectedbyblanchingtime,theblanchingapproacheswereopti-mizedSubsequently,responsesurfacemethodologyRSMwasappliedtooptimizethehighpressuresterilizationparametersandtoestablishthepredictivemodelsoftheresponsevaluesFinally,thever-ificationoftheoptimalparameterswasstudiedbyrepeatedexperimentsTheresultsshowedthatboil-lingwaterblanchingledtomorenutrientslossinfreshcornthanheatedsteamblanching15minofheatedsteamblanchingwasabletodeactivateoxidaseandensurenicetasteTheoptimalsterilizingtemperatureandtimewere59℃and1900minrespectivelyQuadraticpolynomialmodelswithhighfittingdegreewereestablishedtopredictthevaluesofbacterialdeathmagnitudeandsensorycompre-hensivescoreUndertheoptimalparameters,thepredictiveerrorofbacterialdeathmagnitudeandsensorycomprehensivescorebytheirmodelswere255%and093%respectivelyTherefore,thepredictivemodelswerevalidatedinpracticalproducing.ReadeatcornBlanchingSterilizationResponsesurfaceanalysis收稿日期1103修回日期200-1120＊基金項(xiàng)目江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新項(xiàng)目[CX08]。第一作者劉春菊,女,碩士,助理研究員,主要從事農(nóng)產(chǎn)品加工研究。mailcjliu0306yahoocomcn·202·西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)19卷近年來,隨著人們生活水平的提高和消費(fèi)理浸泡的玉米穗放入蒸鍋中加熱燙漂,冷卻后自然瀝去表面水分,然后將玉米穗裝入耐高溫蒸煮包裝袋中,進(jìn)行真空包裝后作為殺菌試驗(yàn)材料備用。念的轉(zhuǎn)變,即食玉米產(chǎn)品逐漸呈現(xiàn)于家庭餐桌,也作為休閑食品倍受消費(fèi)者喜愛。鮮食玉米不僅營(yíng)養(yǎng)豐富口感細(xì)膩甜粘清香風(fēng)味獨(dú)特,而且長(zhǎng)期食用具有防治便秘癌癥病變肥胖癥心腦血管病等功效,又被稱為“水果玉”和“蔬菜玉”[2]。但鮮食玉米存在采收季節(jié)性強(qiáng)采后品質(zhì)變化快貨架貯藏期短等諸多不足,給鮮食玉米的生產(chǎn)流通帶來困難,限制其產(chǎn)業(yè)鏈的延伸。因此,速凍玉米即食玉米等玉米加工產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生,尤其是即食玉米以常溫保存開袋即食等方便性快捷性,受到消費(fèi)者的極大青睞。142燙漂處理沸水燙漂處理是將浸泡后的玉米穗放入沸水蒸鍋中,沸水要完全浸沒所有玉米穗,大火加熱,秒表計(jì)時(shí),分別達(dá)到所需要的加熱時(shí)間后,迅速將玉米穗取出放入涼水中冷卻降溫,然后剝?nèi)∮衩鬃蚜?研磨成糊狀,分別進(jìn)行Vc含量和總糖含量測(cè)定。蒸汽燙漂處理是將浸泡后的玉米穗均勻平鋪到已沸騰蒸鍋的蒸簾上加熱,秒表計(jì)時(shí),涼水冷卻后,剝?nèi)∮衩鬃蚜７謩e進(jìn)行Vc含量和總糖含量測(cè)定。當(dāng)前中國(guó)即食玉米加工企業(yè)規(guī)模小技術(shù)力量薄弱,缺乏系統(tǒng)性的研究和規(guī)范的生產(chǎn)體系,從而導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定,消費(fèi)者信任度不高,影響143高溫高壓殺菌處理真空包裝的玉米穗迅速擺入殺菌盤,送入高溫高壓殺菌鍋中,按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)要求控制殺菌溫度和殺菌時(shí)間,最后進(jìn)行反壓冷卻,將玉米溫度降至40左右,立即進(jìn)行菌落計(jì)數(shù)和感官評(píng)定。即食玉米加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?，F(xiàn)有相關(guān)研究報(bào)[1,]道中所采用的即食玉米加工工藝仍存在殺菌時(shí)間長(zhǎng)產(chǎn)品保質(zhì)期短無法實(shí)現(xiàn)玉米周年供應(yīng)等缺[]。針對(duì)以上問題,本研究對(duì)即食玉米加工工藝中燙漂和殺菌兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)開展研究,采用響應(yīng)面分析ResponseSurfaceMethodology方法優(yōu)化生產(chǎn)工藝,有力提升了產(chǎn)品質(zhì)量,為實(shí)際生產(chǎn)提供有效技術(shù)支撐。144維生素C含量測(cè)定按照GB/T6195-1986方法進(jìn)行測(cè)定。145總糖含量測(cè)定按照GB/T50092003和GB/T50092003方法進(jìn)行測(cè)定。146酶失活檢測(cè)將已燙漂的玉米橫切開,[]1立即在切面上滴幾滴01愈創(chuàng)木酚和03過氧化氫溶液,數(shù)分鐘后觀察其變色情況。酶未失活時(shí)顏色呈現(xiàn)紅褐色,檢測(cè)結(jié)果為陽(yáng)性,酶已失活時(shí)顏色不變化,檢測(cè)結(jié)果為陰性。材料試驗(yàn)地設(shè)在江蘇省農(nóng)科院,試驗(yàn)品種為蘇玉糯1號(hào)。儀器和設(shè)備147微生物檢測(cè)計(jì)數(shù)按照GB/T4789-2003方法進(jìn)行菌落計(jì)數(shù)。LDZX50FA型高溫高壓殺菌鍋上海申安醫(yī)療器械廠DZD/2SC型真空包裝機(jī)江蘇騰通包裝機(jī)械有限公司RXZ2型真空泵上?？导握婵毡糜邢薰痉治鎏炱?微生物試驗(yàn)常規(guī)儀器。148感官綜合評(píng)分玉米經(jīng)過殺菌處理后,由10位專業(yè)人員進(jìn)行感官評(píng)價(jià),評(píng)價(jià)過程在室溫為20的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行,以玉米的色澤甜糯性風(fēng)味為因素集,以很好較好一般較差和差為評(píng)語(yǔ)集,很好為5分,較好為4分,一般為3分,較差為2分,差為1分。工藝流程適時(shí)采收預(yù)冷整理浸泡燙漂糊化※冷卻瀝干真空包裝高溫高壓殺菌冷卻風(fēng)干常溫貯藏對(duì)象集Uu,…,u,u1,…,6,…1in13因素集Xx,…,x,x{色澤,甜糯1jn方法性,風(fēng)味評(píng)語(yǔ)集Yy,…,y,y很1pn141試材準(zhǔn)備選擇乳熟期的玉米在當(dāng)天清晨采收,去掉過老過嫩病蟲害嚴(yán)重果穗,加工時(shí)手工去除苞葉,剔除花絲和穗柄,整理后的玉米清洗后放置清水中浸泡30min,浸泡后的玉米穗作為燙漂試驗(yàn)材料備用。好,較好,一般,較差,根據(jù)3個(gè)因素對(duì)真空軟包裝玉米品質(zhì)的影響差異,確定其權(quán)重分別為Ww,…,w,…1iw03,04,0)n建立評(píng)定模型,按照文獻(xiàn)[]的方法進(jìn)行模糊5期劉春菊等即食玉米加工工藝參的優(yōu)化03·綜合評(píng)判,計(jì)算出感官綜合評(píng)分。由方程=-log/求得,其中為殺110t0t試驗(yàn)設(shè)計(jì)菌處理后細(xì)菌總數(shù),數(shù)。為未殺菌時(shí)對(duì)照細(xì)菌總0151燙漂試驗(yàn)設(shè)計(jì)采用沸水燙漂和蒸汽燙漂兩種處理方式,考察Vc含量和總糖含量的變化,篩選燙漂方式并優(yōu)化燙漂時(shí)間,處理時(shí)間分別為261014和18min。每處理時(shí)間選取5穗玉米,并做3次重復(fù)試驗(yàn)。編碼變換為-Xii0式中,ξ為自變量的編碼值,為自變量的ii真實(shí)值,為中心點(diǎn)處自變量的真實(shí)值,X為0自變量的變化步長(zhǎng)。152殺菌試驗(yàn)設(shè)計(jì)采用響應(yīng)面分析方法,設(shè)計(jì)二因素五水平的響應(yīng)面分析試驗(yàn),因素水平選取見表1。以殺菌溫度和殺菌時(shí)間為因素,以細(xì)數(shù)據(jù)處理采用DesignexpertVision7軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析。菌死亡數(shù)量級(jí)和感官綜合評(píng)分為響應(yīng)值。12表因素水平和編碼表代碼Code水平Level因素Factor非編碼Uncode編碼Code14110114112620殺菌溫度/℃Sterilizationtemperature殺菌時(shí)間/minSterilizationtimeξ1201212113123161251911ξ22此,選擇適宜的燙漂時(shí)間可有效保證產(chǎn)品品質(zhì)。2燙漂處理優(yōu)化試驗(yàn)211燙漂方式對(duì)即食玉米品質(zhì)的影響燙漂工序的主要目的是破壞酶活性,殺死附著在果穗表面的微生物以及蟲卵,排除鮮食玉米穗內(nèi)的空氣,減輕原料的氧化程度,防止產(chǎn)品老化,增加口感,保持固形物穩(wěn)定[6,]。研究不同的燙漂時(shí)間,沸水和蒸汽兩種燙漂方式對(duì)玉米穗的營(yíng)養(yǎng)損失情況,結(jié)果見圖12。隨著時(shí)間延長(zhǎng),兩種燙漂方式都會(huì)造成Vc和糖分兩種營(yíng)養(yǎng)成分不同程度的損失,且變化趨勢(shì)相同,時(shí)間越長(zhǎng),損失越大,Vc含量呈直線下降趨勢(shì),糖分含量先快速下降,后緩慢下降,再迅速下降。但總的來說,蒸汽燙漂中營(yíng)養(yǎng)成分損失總是低于沸水燙漂,可能是由于在沸水燙漂時(shí)水溶性營(yíng)養(yǎng)成分會(huì)溶入沸水中,增加了營(yíng)養(yǎng)成分的溶出率,導(dǎo)致營(yíng)養(yǎng)成分流失更多。因此,相對(duì)于沸水燙漂,蒸汽燙漂可以更好地保留營(yíng)養(yǎng)成分,確保產(chǎn)品品質(zhì)。圖不同燙漂方式維生素含量的變化.212燙漂時(shí)間對(duì)即食玉米品質(zhì)的影響除了燙漂方式,燙漂時(shí)間也是影響產(chǎn)品品質(zhì)的重要參數(shù)。燙漂時(shí)間不夠,造成淀粉酶氧化酶鈍化不充分,淀粉未充分糊化,使產(chǎn)品口感變差,色澤暗淡;燙漂時(shí)間過長(zhǎng),不僅浪費(fèi)能源,而且籽粒易爆裂,影響外觀品質(zhì),在加工過程中易感染微生物。因圖不同燙漂方式總糖含量的變化.·204·西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)19卷針對(duì)蒸汽燙漂方式,通過酶失活檢測(cè)并結(jié)合表試驗(yàn)方案和結(jié)果感觀評(píng)價(jià)的方法確定最佳燙漂時(shí)間。由表2可以看出,蒸汽燙漂15min以下,酶活檢測(cè)處顏色呈現(xiàn)紅褐色,表明燙漂不充分當(dāng)燙漂時(shí)間超過15min,玉米籽粒爆裂,燙漂過度。籽粒燙漂時(shí)間為15min時(shí),未檢測(cè)到酶活性,且玉米籽粒完整,保持玉米原有的風(fēng)味和口感。所以最佳蒸汽燙漂時(shí)間確定為15min。試驗(yàn)組號(hào)Testnumber殺菌溫度/℃Sterilizationtemperature殺菌時(shí)間/minSterilizationtime12121126126831233439836349942827924749728823430338245331543133843434141135342136241111311411表蒸汽燙漂時(shí)間優(yōu)化5141061410/min顏色變化感觀評(píng)價(jià)70000000141TimeColorchangeSensoryestimate81415++---籽粒完好,發(fā)白籽粒完好,發(fā)白9000001015202510111213籽粒完好,香甜可口籽粒有部分爆裂籽粒大部分爆裂注表示呈現(xiàn)紅褐色,“表示顏色不變。Noteand“representreddisbrownandcolorunmodified,respectively.解釋9122%響應(yīng)值的變化,僅有總變異的878不能用此模型來解釋。由表4回歸方程系響應(yīng)面優(yōu)化高溫高壓殺菌條件數(shù)方差分析可知,殺菌溫度一次項(xiàng)00012殺菌時(shí)間一次項(xiàng)(00005對(duì)細(xì)菌死亡數(shù)量級(jí)有極顯著影響,為負(fù)效應(yīng)殺菌溫度(=1響應(yīng)面RSM法是采用多元二次回歸方法作為函數(shù)估計(jì)的工具,能以最經(jīng)濟(jì)的方式,用較少的時(shí)間對(duì)試驗(yàn)進(jìn)行全面的研究,克服了正交試驗(yàn)只能給出最佳因素水平組合,而無法找出整個(gè)區(qū)2二次項(xiàng)次項(xiàng)有顯著影響,為正效應(yīng)殺菌時(shí)間二21和交互作用沒有顯著影響。因此回22域上因素的最佳組合和最優(yōu)響應(yīng)值的缺陷。[9]歸模型去掉不顯著項(xiàng)得到優(yōu)化模型為:=106014-1725-191RSM法在生物工程領(lǐng)域[1012]食品科學(xué)領(lǐng)域[1315]等均有廣泛的應(yīng)用。+112007)21221模型的建立和顯著性檢驗(yàn)試驗(yàn)方案和結(jié)果見表3。對(duì)表3數(shù)據(jù)進(jìn)行二次多項(xiàng)回歸擬從表5可以看出,模型000012001,表明該模型極顯著失擬項(xiàng)005,不顯著,說明回歸方程與試驗(yàn)結(jié)果擬合很好模型的決定系數(shù)09597,表明該模型能00612>合,獲得細(xì)菌死亡數(shù)量級(jí)時(shí)間的二次多項(xiàng)回歸方程:=106014-1725對(duì)殺菌溫度和殺菌12-191+解釋9597%響應(yīng)值的變化,僅有總變異的404不能用此模型來解釋。由表5回歸方程系112002007-001)221212獲得感官綜合評(píng)分間的二次多項(xiàng)回歸方程:=-2691304359對(duì)殺菌溫度和殺菌時(shí)數(shù)方差分析可知,殺菌溫度一次項(xiàng)00095殺菌時(shí)間一次項(xiàng)(00001和殺菌溫度二次項(xiàng)對(duì)感官綜合評(píng)分有極顯著影響,其中殺菌溫度一次項(xiàng)為正效應(yīng),殺菌溫度二次項(xiàng)(=212077-22121018002)回歸模型進(jìn)行方差分析,結(jié)果見表4和表5。從表4可以出,22和殺菌時(shí)間一次項(xiàng)121為負(fù)效應(yīng)殺221菌時(shí)間二次項(xiàng)X和交互作用沒有顯著影響。因22模型00014回歸模型去掉不顯著項(xiàng)得到優(yōu)化模型為:1001,表明該模型極顯著失擬項(xiàng)005,不顯著,說明回歸方程與試驗(yàn)結(jié)果擬合很好模型的決定系數(shù)09122,表明該模型能00622>=-2691304359077-212018)2125期劉春菊等即食玉米加工工藝參的優(yōu)化05·表細(xì)菌死亡數(shù)量級(jí)回歸模型方差分析表變異來源6982653560063054010067055013766511426535600635414542757370006500014000120000504465004890340312111215671222101000960180032105殘差Rs7失擬項(xiàng)Lk357500622純誤差Expm總回歸T4gss12表感官綜合評(píng)分回歸模型方差分析表變異來源5965111904533361249562900007972546300001000950000109796000010068404520112120100000253471000002534712112220171017殘差Rs0257003600680012失擬項(xiàng)Lk020358000612純誤差Expm總回歸T00476214gss12圖細(xì)菌死亡數(shù)量級(jí)響應(yīng)曲面及其等高線.222響應(yīng)面分析與參數(shù)優(yōu)化利用Dsg菌時(shí)間的延長(zhǎng),感官綜合評(píng)分逐漸增大。以細(xì)菌xp軟件擬合得到二次回歸方程的響死亡數(shù)量級(jí)和感官綜合評(píng)分兩個(gè)響應(yīng)值達(dá)到最大值為優(yōu)化目標(biāo),綜合優(yōu)化得到最佳殺菌溫度為12459℃,殺菌時(shí)間為1900m。應(yīng)面及其等高線見圖3和圖4。由圖3可以看出,隨著殺菌溫度的升高,細(xì)菌死亡數(shù)量級(jí)先緩慢增加,后急劇增加隨著殺菌時(shí)間的延長(zhǎng),細(xì)菌死亡數(shù)量級(jí)逐漸增加,殺菌效果越來越顯著。由圖4可以看出,隨著殺菌溫度的升高,感官綜合評(píng)分先急劇增大,達(dá)到最大值后,再急劇減小隨著殺223高溫高壓殺菌優(yōu)化參數(shù)的驗(yàn)證優(yōu)化得到的最佳殺菌條件組合未出現(xiàn)在所設(shè)計(jì)的13組試驗(yàn)處理中。為了對(duì)優(yōu)化結(jié)果和預(yù)測(cè)模型進(jìn)行驗(yàn)證,采用最佳殺菌條件對(duì)真空包裝玉米穗進(jìn)行高·206·西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)19卷溫高壓殺菌,做3次平行試驗(yàn),計(jì)算出細(xì)菌死亡數(shù)量級(jí)和感官綜合評(píng)分,結(jié)果見表6。從表中表驗(yàn)證試驗(yàn)12可以看出,驗(yàn)證值與回歸方程理論預(yù)測(cè)值的相對(duì)誤差分別為255和093%,數(shù)值非常接近,表試驗(yàn)組號(hào)Testnumber12實(shí)測(cè)驗(yàn)證值Validatedvalue理論預(yù)測(cè)值Predictivevalue相對(duì)誤差/%Relativeerror483002434471255430093明、模型預(yù)測(cè)精度高,具有較好的實(shí)用性。12圖感官綜合評(píng)分響應(yīng)曲面及其等高線.2002,305455.3結(jié)論[]董文明,袁唯,楊振生真空軟包裝甜玉米穗保鮮加工技術(shù)研究[J]玉米科學(xué),2004,1299-101.[]馮鳳琴,王世恒熱處理?xiàng)l件對(duì)真空包裝甜玉米品質(zhì)和儲(chǔ)藏期影響的研究[J]農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),1999,15216220.[]張德權(quán),艾啟俊蔬菜深加工新技術(shù)[M]北京化學(xué)工業(yè)出版社,2002199.31對(duì)比沸水燙漂和蒸汽燙漂兩種燙漂方式,發(fā)現(xiàn)兩種燙漂方式都會(huì)造成玉米營(yíng)養(yǎng)成分的損失,其中蒸汽燙漂引起的營(yíng)養(yǎng)損失要低于沸水燙漂。32當(dāng)蒸汽燙漂時(shí)間為15min時(shí),酶