基于Z-score评价模型优化梨膏护色工艺

李月; 赵江丽; 张笑莹; 王永霞; 关军锋

doi:10.13386/j.issn1002-0306.2022030088

基于Z-score评价模型优化梨膏护色工艺

李月^{1, 2,},
赵江丽²,
张笑莹^{1, 2},
王永霞^1, ,,
关军锋^2, ,

1.
河北工程大学生命科学与食品工程学院，河北邯郸 056038
2.
河北省农林科学院生物技术与食品科学研究所，河北石家庄 050051

基金项目: 国家财政部、农业农村部，现代农业产业（梨）技术体系资助项目（CARS-28-23）；河北省国际科技合作基地建设专项资金。

详细信息

作者简介:
李月（1997−），男，硕士研究生，研究方向：食品加工与安全，E-mail：1553131962@qq.com

通讯作者:
王永霞（1972−），女，硕士，副教授，研究方向：食品加工与质量安全控制，E-mail：wyxhd2004@126.com

关军锋（1966−），男，博士，研究员，研究方向：果品贮藏加工，E-mail：junfeng-guan@263.net

中图分类号: TS255.4
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出版历程
- 收稿日期: 2022-03-07
- 网络出版日期: 2022-10-05
- 刊出日期: 2022-11-30

Optimization of Color Protection Technology of Pear Paste Based on Z-score Evaluation Model

LI Yue^{1, 2,},
ZHAO Jiangli²,
ZHANG Xiaoying^{1, 2},
WANG Yongxia^1, ,,
GUAN Junfeng^2, ,

1.
College of Life Science and Food Engineering, Hebei University of Engineering, Handan 056038, China
2.
Institute of Biotechnology and Food Science, Hebei Academy of Agricultural and Forestry Sciences, Shijiazhuang 050051, China

摘要

摘要: 为优化鸭梨膏护色工艺，以褐变度、总酚、总黄酮含量和感官评价得分结果为基础建立Z-score（Z值）法综合评价模型，以Z值为评价指标，通过单因素试验和响应面试验确定鸭梨膏最佳护色参数，并采用电子鼻和电子舌对护色和未护色鸭梨膏的气味和滋味进行比较分析。结果表明：鸭梨膏最优护色工艺为抗坏血酸添加量0.02%（m/v）、柠檬酸添加量0.05%（m/v）、偏重亚硫酸钾添加量0.02%（m/v），在此条件下，鸭梨膏呈亮黄色半透明膏状，带有梨果特殊香味，酸甜感适中，感官得分为9.38，褐变度为0.201，总酚和总黄酮含量分别为59.80和80.10 μg/mL，Z值法综合评价得分为5.14，与理论值5.03接近。电子鼻可以准确区分护色和未护色的梨膏。电子舌分析表明护色鸭梨膏具有明显的丰富度和酸味。
- 鸭梨膏 /
- Z-scroe法 /
- 响应面试验 /
- 护色 /
- 品质评价
Abstract: In order to optimize the color protection technology of ‘Yali’ pear paste, a Z-score (Z value) comprehensive evaluation model was established based on browning degree, total phenolics, total flavonoids content, and sensory score analysis and then the Z value was employed to optimize the color protection parameters for “Yali” pear paste through single factor tests and response surface methodolog (RSM). The flavour and taste of “Yali” pear paste prepared under optimized conditions and without color protection were tested with electronic nose and electronic tongue technology, respectively. Results showed that the optimum process conditions for “Yali” pear paste color protection were added amount of sodium ascorbate 0.02% (m/v), citric acid 0.05% (m/v) and potassium metabisulfite 0.02% (m/v). “Yali” pear paste prepared under the optimized conditions showed a semitransparent state with bright yellow color, special pear flavour, moderate sour and sweet feeling, its browning degree, total phenolics, total flavonoids content and the sensory score were 0.201, 59.80, 80.10 μg/mL and 9.38 respectively. Moreover, its Z-value for comprehensive evaluation method was 5.14, closing to the theoretical value of 5.03. The electronic nose technology made a perfect distinction on flavour between the optimized condition and without color protection of “Yali” pear paste. The electronic tongue analysis showed that “Yali” pear paste prepared under optimized conditions aroused stronger signals than paste without color protection in taste richness and sour sensors.
- “Yali” pear paste /
- Z-scroe method /
- RSM /
- color protection /
- quality evaluation

HTML全文

梨膏是梨汁的热浓缩加工产品，富含糖类、酚类、有机酸等，加工过程中极易发生酶促褐变和非酶褐变^[1-2]，使成品梨膏颜色变深，影响其风味和感官品质，因此，护色是梨膏制备工艺的重要环节。生产和研究中常以柠檬酸、L-半胱氨酸、维生素C、亚硫酸盐、氯化钠、植源成分等复合使用，采用果块护色处理后再榨汁的工艺^[2-4]，以褐变度或感官品质指标进行护色效果评价^[5-6]。该法对果块和鲜榨汁的非酶褐变有较好的抑制作用，但对高温熬煮过程中的美拉德反应、非酶氧化等非酶褐变的控制作用不明显。以褐变度或感官评分等单一指标作为评判依据，也不能反映总酚、总黄酮等功能成分的含量和生物活性的变化。因此，系统分析产品色泽、营养成分和功效活性，建立多指标综合评价方法，开发对酶促褐变和非酶褐变均有抑制作用的护色工艺，对梨膏质量研究具有重要意义。

鸭梨（Pyrus bretschneideri）为白梨系统优良品种，肉质细腻、汁液丰富^[7-8]，含有糖类、有机酸、多酚、黄酮、多种维生素，以及铁、钙、磷等矿质成分^[9-12]。梨膏是鸭梨的主要深加工产品，口感清新，甜香适中，具有止咳平喘、抗炎抑菌、抗氧化、预防癌症^[3]等功效，深受消费者喜爱。

本研究将以鸭梨鲜榨汁为原料，采用煮沸浓缩工艺制备梨膏，在褐变度、总酚含量、总黄酮含量测定和感官评价的基础上建立Z-score（Z值）法综合评价模型^[13-14]，并以Z值为考察指标，通过单因素实验和响应面试验对梨膏护色剂种类的添加量进行优化，以期为鸭梨膏的进一步开发提供研究基础，为梨膏产品护色工艺改进提供参考。

1. 材料与方法

1.1 材料与仪器

鸭梨　采摘于河北省赵县梨园，选取成熟度均匀、无病虫害的完好梨果入0 ℃冷库保存备用；抗坏血酸　食品级，郑州拓洋实业有限公司；柠檬酸　食品级，河北百味生物科技有限公司；偏重亚硫酸钾、亚硝酸钠、硝酸铝　分析纯，天津市大茂化学试剂厂；福林酚　分析纯，北京博奥拓达科技有限公司；2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl（DPPH）　北京酷来博科技有限公司；没食子酸　分析纯，上海BBI生命科学有限公司；芦丁　分析纯，生工生物工程（上海）股份有限公司。

LC-EA3S灶头（电陶炉）　广东顺德忠臣电器有限公司；UV-2600紫外可见分光光度计　日本岛津公司；HU24FR3L多功能榨汁机　韩国惠人电子有限公司；PAL-α折光仪　日本ATOGO公司；PEN3型电子鼻　德国Airsense公司；SA-4028型电子舌　日本Insent公司。

1.2 实验方法

1.2.1 鸭梨膏的制备工艺

鸭梨（可溶性固形物含量（soluble solids content，SSC）为11.8 Brixº；果肉含水率为87.21%；pH为4.73；可滴定酸含量为0.06 g/mL）洗净、去核、切块后立即榨汁，收集于预先加入护色剂的容器中，混匀后过200目筛得清汁，采用传统煮沸浓缩，浓缩过程中不断撇去浮沫，至白利度为70±1 Brixº时浓缩结束，趁热分装得成品。

由于梨膏过于粘稠，需要稀释后测定有关指标，并进行品尝试验。取鸭梨膏适量，加水稀释至与原初梨汁相同的SSC（11.8 Brixº），于6000 r/min离心15 min，取上清液为梨膏稀释样品，进行有关指标的测定分析。

1.2.2 单因素实验

参考其它文献报道^[2]和预实验结果，选择抗坏血酸、柠檬酸和偏重亚硫酸钾为护色剂。以Z值为评价指标，通过单因素实验考察各成分不同剂量、单独使用的护色效果。

1.2.2.1 抗坏血酸添加量的确定

准确量取1000 mL梨汁，分别添加0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%（m/v）抗坏血酸，共5个水平，以Z值为评价指标，进行抗坏血酸最佳添加剂量的筛选。

1.2.2.2 柠檬酸添加量的确定

准确量取1000 mL梨汁，分别添加0.02%、0.05%、0.10%、0.15%、0.20%（m/v）柠檬酸，共5个水平，以Z值为评价指标，进行柠檬酸最佳添加剂量的筛选。

1.2.2.3 偏重亚硫酸钾添加量的确定

准确量取1000 mL梨汁，分别添加0.01%、0.015%、0.02%、0.025%、0.03%（m/v）偏重亚硫酸钾，共5个水平，以Z值为评价指标，进行偏重亚硫酸钾最佳添加剂量的筛选。

1.2.3 响应面试验

在单因素实验的基础上，采用Design Expert 8.06 软件中的Box-Behnken Design设计响应面试验的因素和水平，三因素三水平试验设计见表1。以Z值为响应值，对梨膏复合护色工艺进行优化。并在优化工艺条件下制备样品，通过品质指标检测和Z值分析对模型进行验证。

表 1 响应面试验因素与水平

Table 1. Response surface test factors and levels

水平		因素
水平	A抗坏血酸（%）	B柠檬酸（%）	C偏重亚硫酸钾（%）
−1	0.02	0.05	0.015
0	0.03	0.10	0.020
1	0.04	0.15	0.025

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1.2.4 褐变度测定

参照赵欣等^[15]的方法略作改动。取梨膏稀释样品4 mL，以蒸馏水作空白对照，以OD_{420 nm}值代表其褐变度。

1.2.5 总酚含量测定

参照付依依等^[16]的方法稍作修改。准确吸取0.5 mg/mL没食子酸标准液0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL加水定容至1.0 mL。分别取各浓度梯度标准液0.5 mL置于10 mL试管中，于标准管分别加入0.5 mL福林酚试剂，再加入1.0 mL Na₂CO₃（7%），加水定容至6 mL，室温避光反应1 h后，于765 nm下测定吸光度值，以蒸馏水作为空白对照，绘制标准曲线。分别量取各梨膏稀释样品0.5 mL按照上述相同操作进行显色反应，所得结果带入回归方程y=0.0812x+0.1082（R²=0.999），计算样品总酚含量。

1.2.6 总黄酮含量测定

总黄酮含量测定参照Rekha等^[17]的方法稍作修改。准确吸取1 mg/mL芦丁标准液0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mL，用70%乙醇定容至1 mL。分别取各浓度梯度标准液0.3 mL置于50 mL具塞比色管中，于标准管分别加入0.3 mL亚硝酸钠（5%），6 min后各加入0.3 mL硝酸铝（10%），混匀静置，6 min后各加入4 mL NaOH（1 mol/L），静置10 min，于波长510 nm处测定吸光度，绘制标准曲线，同时做空白对照。分别量取各梨膏稀释样品0.3 mL按照上述相同操作进行显色反应，所得结果带入回归方程y=4.923x+0.1133（R²=0.9993），计算样品总黄酮含量。

1.2.7 感官评价标准

取适量鸭梨膏于样品杯中，加水稀释至与原梨汁的SSC（11.8 Brixº）一致，以其色泽、气味、滋味、组织状态作为评价指标^[18]，召集5位食品专业相关人员组成评定小组进行评价，评分标准见表2。

表 2 鸭梨膏感官评价标准

Table 2. Sensory evaluation standards of “Yali” pear paste

等级	色泽（2分）	气味（2分）	滋味（3分）	组织状态（3分）
好	亮黄色，色泽均匀（1.6~2.0分）	具有鸭梨特殊甜香气味，无焦糊感，无异味（1.6~2.0分）	酸甜感可口，口感清新（2.1~3.0分）	无正常视力可见异物，半透明膏状，状态稳定（2.1~3.0分）
较好	亮黄色，色泽较均匀（1.1~1.5分）	略有鸭梨特殊甜香气味，无焦糊感，无异味（1.1~1.5分）	酸甜感适中，口感清新（1.1~2.0分）	无正常视力可见异物，半透明膏状，状态较稳定（1.1~2.0分）
一般	微黄色，色泽不均匀（0.5~1.0分）	无鸭梨特殊甜香气味，略有异味（0.5~1.0分）	酸甜感失调，无清新感（0.5~1.0分）	无正常视力可见异物，略微透明膏状，状态较稳定（0.5~1.0分）

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1.2.8 Z-score法综合评价模型的建立

Z-score法综合评价模型的建立参考赵应征等^[13]的方法略作修改，计算公式如下：

$\rm Z\text{i}=(X\text{i}-\overline{X\text{i}})/Si$

(1)

$\rm {\displaystyle \sum Z\text{i}=}{\displaystyle \sum Z\text{i}_{高优}+}{\displaystyle \sum Z\text{i}_{低优}}$

(2)

式（1）中：Xi为某一指标值， $\overline{\rm Xi}$ 为该指标均值，Si为该指标标准差；式（2）中： $\sum {Z{\text{i}}}$ 表示该试验组各指标Zi值总和，Zi_高优为计算指标中数值越大结果越优的指标值，Zi_低优为计算指标中数值越小结果越优的指标值。在计算 $\sum {Z{\text{i}}}$ 时，对“高优”指标的Zi值予以“加上”，对“低优”指标的Zi值予以“减去”，使计算结果无量纲化，即 $\sum {Z{\text{i}}}$ 数值越大代表结果越优。本研究中感官评分、总酚含量、总黄酮含量为“高优”指标，褐变度为“低优”指标。

1.2.9 电子鼻气味测定

参照Hong等^[19]的方法略作修改。取鸭梨膏稀释样品6 mL于顶空瓶中，于40 ℃孵浴30 min，采用顶空取样，电子鼻清洗时间100 s，调零时间5 s，准备时间5 s，空气流速400 mL/min，检测时间120 s，选取110~112 s响应值用于数据分析。PEN3型10种传感器的响应特性信息见表3。

表 3 PEN3型电子鼻传感器响应特征

Table 3. Response characteristics of PEN3 electronic nose sensor

编号	型号	传感器	响应特性
1	W1C	Aromatic	对芳香族化合物敏感
2	W5S	Broadrange	对氮氧化合物敏感
3	W3C	Aromatic	对氨类、芳香族化合物敏感
4	W6S	Hydrogen	对氢气敏感
5	W5C	Arom-aliph	对烷烃、芳香族化合物敏感
6	W1S	Broad-methane	对甲烷敏感
7	W1W	Sulphur-organic	对硫化物和萜烯类敏感
8	W2S	Broad-alcohol	对醇类和部分芳香族化合物敏感
9	W2W	Sulph-chlor	对有机硫化物和芳香族化合物敏感
10	W3S	Methane-aliph	对烷烃敏感

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1.2.10 电子舌滋味测定

参照Guan等^[20]的方法略作修改。取鸭梨膏稀释样品30 mL于样品杯中，并按顺序摆放电极清洗液、校准液和参比液，用于电子舌测定。测定味觉指标包括酸味、苦味、涩味、咸味、鲜味、甜味、丰富度、回味-A和回味-B，味觉测试条件见表4。

表 4 电子舌滋味测定条件

Table 4. Electronic tongue taste determination conditions

顺序	处理时间
清洗液1	90 s
清洗液2	120 s
清洗液3	120 s
校准液	30 s、20 min：0.5、0.5、0.5、0.5、0.5、0.5、0.5、0.5 mv
样品液	30 s
清洗液4	3 s
清洗液5	3 s
参比液	30 s

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1.3 数据处理

每个梨膏样品重复3次测定，以Design Expert.V8.0.6.1软件进行响应面优化试验设计，以 Excel软件进行数据分析、作图，以GraphPad Prism 8软件进行统计学处理，电子鼻采用Winmuster软件进行主成分分析和载荷分析。

2. 结果与分析

2.1 单因素实验结果

2.1.1 抗坏血酸添加量的影响

不同抗坏血酸添加量对鸭梨膏各品质指标及Z值的影响显著（表5）。抗坏血酸的加入可明显降低梨膏的褐变度，抗坏血酸添加量为0.03%时褐变度最低为0.22，之后继续增加抗坏血酸，梨膏的褐变度基本不变或略有升高。总酚、总黄酮含量和感官评价得分则随添加量的增加总体呈先升后降趋势，且抗坏血酸添加量为0.03%时，梨膏感官得分、总酚、总黄酮含量均最高，此时Z值达到峰值为5.10，梨膏色泽均匀呈亮黄色，带有梨果特殊香味，酸甜感适中，为半透明膏状。这与徐佳等^[21]的研究结果相似，随着异抗坏血酸钠添加量的逐渐增加，对杏酒的褐变抑制率先上升后缓慢下降，当异抗坏血酸钠添加量为0.6~0.8 g/L时对杏酒褐变抑制率最大。抗坏血酸的还原性远强于酚羟基，可以通过自身氧化消耗氧化酶和活性氧，抑制鲜梨汁中的酶促褐变和加工中的氧化褐变，添加少量即可达到抑制酶促褐变的目的。但抗坏血酸氧化、转化后生成的多羟基酮类可通过多种非酶褐变途径生成褐色物质。因此，过量的抗坏血酸还会导致褐变度增加^[22]。综合考虑，选择抗坏血酸添加比例为0.02%、0.03%、0.04%用作后续研究。

表 5 不同抗坏血酸添加量时Z-score法综合评价结果

Table 5. Comprehensive evaluation results of Z-score method with different sodium ascorbate addition

抗坏血酸添加量（%）	褐变度X₁	感官得分X₂	总酚含量（μg/mL）X₃	总黄酮含量（μg/mL）X₄	Z_X1	Z_X2	Z_X3	Z_X4	Σ_Zi
0.01	0.33^a	7.03^d	31.34^e	52.54^d	1.64^a	−1.06^e	−1.30^e	−0.54^d	−4.54^e
0.02	0.23^b	7.47^b	35.76^d	56.88^c	−0.36^b	0.04^b	−0.41^d	−0.12^c	−0.13^c
0.03	0.22^c	8.11^a	44.64^a	73.86^a	−0.54^c	1.65^a	1.37^a	1.54^a	5.10^a
0.04	0.22^c	7.36^c	37.13^c	46.62^e	−0.51^c	−0.23^c	−0.14^c	−1.12^e	−0.98^d
0.05	0.23^b	7.30^c	40.27^b	60.44^b	−0.37^b	−0.38^d	0.49^b	0.23^b	0.71^b
注：Z_X1表示褐变度的Z分值，Z_X2表示感官得分的Z分值，Z_X3表示总酚含量的Z分值，Z_X4表示总黄酮含量的Z分值，Σ_Zi表示模型算法下各Z分值之和；同列小写字母不同表示差异显著（P<0.05）,表6、表7同。

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在本研究中，Z值法综合评价结果与褐变度、感官评价得分、总酚、总黄酮含量单一指标评价结果一致，表明建立的Z值法综合评价模型成立，能够较好地反映指标间的变化关系。

2.1.2 柠檬酸添加量的影响

不同柠檬酸添加量对鸭梨膏各品质指标及Z值的影响显著（表6）。柠檬酸的加入可明显降低梨膏的褐变度，柠檬酸添加量为0.05%时褐变度最低为0.23，用量继续增加，梨膏的褐变度显著升高（P<0.05）。总酚、总黄酮含量和感官评价得分则随添加量的增加总体呈先升后降趋势，且柠檬酸添加量为0.05%时，梨膏感官得分、总酚、总黄酮含量均较高，此时Z值达到峰值为1.84，梨膏酸甜感适中，状态稳定，呈微黄色半透明膏状。柠檬酸是一种有机弱酸，能够降低体系的pH，减缓美拉德反应的反应速率，其自身的羧基还可与多酚氧化酶活性中心的Cu²⁺螯合从而抑制多酚氧化酶的活性^[23]，防止梨膏褐变。张凯悦等^[24]研究发现0.2%的柠檬酸对黄冠梨汁褐变抑制效果最好；何晓勇等^[25]研究表明0.9 g/100 mL的柠檬酸可显著降低花生芽菜样液的吸光度。因此，这里选择柠檬酸添加比例0.05%、0.10%、0.15%作为后续研究。

表 6 不同柠檬酸添加量时Z-score法综合评价结果

Table 6. Comprehensive evaluation results of Z-score method with different citric acid addition

柠檬酸添加量（%）	褐变度X₁	感官得分X₂	总酚含量（μg/mL）X₃	总黄酮含量（μg/mL）X₄	Z_X1	Z_X2	Z_X3	Z_X4	Σ_Zi
0.02	0.27^b	6.87^d	28.87^c	37.94^d	0.00^c	−0.98^e	0.50^c	−0.90^d	−0.40^d
0.05	0.23^c	8.71^a	29.67^b	109.78^b	−1.77^d	4.00^a	0.90^b	0.94^b	1.84^a
0.10	0.27^b	7.54^b	26.34^e	120.83^a	0.10^b	0.84^c	−0.79^e	1.22^a	0.44^c
0.15	0.28^a	7.33^c	30.60^a	48.59^c	0.47^a	0.28^d	1.37^a	−0.63^c	0.74^b
0.20	0.28^a	7.59^b	27.96^d	48.20^c	0.42^a	0.98^b	0.04^d	−0.64^c	−0.60^e

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2.1.3 偏重亚硫酸钾添加量的影响

不同偏重亚硫酸钾添加量对鸭梨膏各品质指标及Z值的影响显著（表7）。偏重亚硫酸钾的加入可明显降低梨膏的褐变度，偏重亚硫酸钾添加量为0.02%时褐变度最低为0.17，继续增加用量梨膏的褐变度显著升高（P<0.05）。总酚含量和感官评价得分则随添加量的增加总体呈先升后降趋势，而总黄酮含量呈先降后升趋势，当偏重亚硫酸钾添加量为0.02%时，Z值达到峰值为2.37，梨膏呈微黄色半透明膏状，酸甜感适中，状态稳定。偏重亚硫酸钾是一种常见的食品多功能剂，对非酶褐变和酶促褐变均具有较好的抑制作用，同时可抑制微生物生长^[21]。许鹏丽等^[26]研究结果表明，0.002%~0.008%的亚硫酸钠对橙汁有较好的褐变抑制效果，且在此范围内褐变度随亚硫酸钠浓度的增大而降低，继续增大用量，橙汁褐变度则会升高，本研究结果与之吻合。综合考虑，选择偏重亚硫酸钾添加比例为0.015%、0.02%、0.025%。

表 7 不同偏重亚硫酸钾添加量时Z-score法综合评价结果

Table 7. Comprehensive evaluation results of Z-score method with different emphasis on potassium sulfite addition

偏重亚硫酸钾添加量（%）	褐变度X₁	感官得分X₂	总酚含量（μg/mL）X₃	总黄酮含量（μg/mL）X₄	Z_X1	Z_X2	Z_X3	Z_X4	Σ_Zi
0.01	0.25^a	7.31^c	36.72^e	46.22^a	1.18^a	−0.10^c	−1.41^e	1.44^a	−1.25^d
0.015	0.21^b	7.54^b	39.04^c	24.12^d	0.00^b	0.51^b	0.58^c	−0.92^d	0.17^b
0.02	0.17^d	7.88^a	39.21^b	23.72^e	−1.21^e	1.39^a	0.72^b	−0.96^d	2.37^a
0.025	0.20^c	6.99^d	39.33^a	32.80^c	−0.31^c	−0.96^d	0.82^a	0.01^c	0.19^b
0.03	0.20^c	7.00^d	37.56^d	36.75^b	−0.49^d	−0.91^d	−0.69^d	0.43^b	−0.69^c

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2.2 响应面试验结果分析

2.2.1 响应面设计及结果

以Z值为响应值，通过响应面法对抗坏血酸添加量、柠檬酸添加量和偏重亚硫酸钾添加量进行回归分析，响应面试验设计及结果见表8。

表 8 响应面试验设计与结果

Table 8. Response surface test design and results

试验号	A	B	C	Z_X1	Z_X2	Z_X3	Z_X4	Σ_Zi
1	−1	−1	0	1.32	6.33	0.29	−0.91	4.39
2	0	0	0	−0.32	2.22	−0.02	0.91	3.43
3	0	1	−1	−2.37	−5.09	−0.86	−1.22	−4.8
4	0	1	1	0.89	1.31	−0.45	−0.28	−0.32
5	1	0	1	−0.25	1.36	0.33	−0.37	1.57
6	1	1	0	−0.23	−3.51	0.30	0.22	−2.76
7	0	0	0	0.77	3.24	−0.40	0.06	5.13
8	−1	1	0	−0.26	1.62	4.32	−0.35	2.85
9	0	−1	−1	−0.35	0.45	−0.64	−0.67	−0.51
10	0	0	0	−0.51	−2.65	0.03	1.20	4.01
11	1	0	−1	1.70	−5.25	0.57	0.43	−5.96
12	0	0	0	1.16	4.58	−0.90	0.59	4.1
13	−1	0	−1	−0.58	3.18	−1.36	−1.52	0.87
14	0	−1	1	−0.28	−5.45	0.25	0.45	−1.48
15	1	−1	0	0.04	−1.80	2.91	1.62	2.7
16	0	0	0	0.51	−2.74	−0.55	1.48	3.32
17	−1	0	1	−1.00	2.22	−0.80	−1.64	0.77
注：A:抗坏血酸添加量；B：柠檬酸添加量；C：偏重亚硫酸钾添加量。

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将试验结果进行二次多项回归拟合，得到回归方程：Z=3.77−1.79A−1.27B+1.52C−0.99AB+1.91AC+1.20BC−0.56A²−1.42B²−4.13C²，二次回归模型P=0.0005<0.01，说明该二次方程模型具有显著水平，回归模型的失拟项P=0.1348>0.05，证明该模型的拟合度良好，试验设计合理，模型的残差可能是由于随机误差导致的。决定系数R²=0.9784，说明该模型成立，可以用来反映各因素对鸭梨膏的差异,可以通过该模型确定鸭梨膏的最佳护色剂添加量（表9）。

表 9 回归模型方差分析

Table 9. Analysis of variance of regression model

变异来源	平方和	自由度	方差	F值	P值	显著性
模型	164.26	9	18.25	17.41	0.0005	**
A	24.87	1	24.87	23.73	0.0018	**
B	12.83	1	12.83	12.23	0.01	*
C	17.89	1	17.89	17.06	0.0044	**
AB	4.03	1	4.03	3.85	0.0906
AC	14.55	1	14.55	13.88	0.0074	**
BC	5.96	1	5.96	5.69	0.0485	*
A²	1.3	1	1.3	1.24	0.3016
B²	7.21	1	7.21	6.88	0.0343	*
C²	71.78	1	71.78	68.47	< 0.0001	**
残差	7.34	7	1.05
失拟项	5.26	3	1.75	3.38	0.1348	不显著
纯误差	2.07	4	0.52
合计	171.6	16
注：*差异极显著（P<0.01）；差异显著（P<0.05）。

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由表9可以看出抗坏血酸、柠檬酸、偏重亚硫酸钾添加量都对梨膏的Z值有显著影响（P<0.05），且经过F值检验可以得到各因素对Z值的影响程度为抗坏血酸添加量（A）>偏重亚硫酸钾添加量（C）>柠檬酸添加量（B）。此外，AB、A²项对Z值无显著影响（P>0.05）；BC、B²项对Z值影响显著（P<0.05）；AC、C²项对Z值影响极显著（P<0.01）。

通过回归方程编织出的2D等高线图和3D响应面图形如图1所示。其反映了单因素A、B、C中任意一个变量取0水平时，另外两个单变量对Z值的影响^[27]。当两个因素间存在交互作用时，相应等高线图为椭圆形或马鞍形、响应面图弯曲程度越大，代表该因素对Z值的影响就越大。抗坏血酸添加量（A）与偏重亚硫酸钾添加量（C）、柠檬酸添加量（B）与偏重亚硫酸钾添加量（C）交互作用明显，抗坏血酸添加量（A）与柠檬酸添加量（B）交互作用不明显，这与方差分析结果一致。

图 1 各因素对鸭梨膏Z值交互作用的等高线和响应面图

Figure 1. Contour and response surface diagram of interaction of various factors on Z value of “Yali” pear paste

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2.2.2 最佳护色工艺预测及验证实验

根据回归模型，预测鸭梨膏最佳护色条件为抗坏血酸添加量0.02%、柠檬酸添加量0.05%、偏重亚硫酸钾添加量0.02%。在此条件下平行制备鸭梨膏3份，测得其平均褐变度为0.201、感官得分为9.38、总酚含量为59.80 μg/mL、总黄酮含量为80.10 μg/mL，Z值为5.14，与预测值5.03接近，说明优化结果可靠。

2.3 鸭梨膏的风味评价

2.3.1 电子鼻对鸭梨膏的气味分析

采用主成分分析法将10种传感器的信号结果降维成第一主成分（PC1）和第二主成分（PC2），2组鸭梨膏挥发性物质的总贡献率为98.87 %（图2），充分涵盖了样品的主要信息，且各组数据在PC1上的分布特征是决定区分效果的主要因素。护色梨膏和未护色梨膏在第一主成分可以实现完全分离，说明两种鸭梨膏在味觉指标上具有明显差异性，电子鼻可以准确识别和区分护色处理鸭梨膏和未护色鸭梨膏。

图 2 护色鸭梨膏和未护色鸭梨膏PCA结果

Figure 2. PCA result of color-protected and non color-protected “Yali” pear paste

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利用载荷分析对各传感器的区分作用进行分析，由图3可知，第一主成分（PC1）贡献率占比为96.17%，PC1特征值越大对区分效果越有效，分布越靠近原点（0，0）附近的传感器对样品的区分作用越小^[28]。W3C、W2W、W5S和W6S这四种传感器具有明显的区分作用，其中W3C（对氨类、芳香族化合物敏感）传感器总贡献率最大，占到总变量的98.87%，为用于区分护色鸭梨膏和未护色鸭梨膏的主要传感器。

图 3 护色鸭梨膏和未护色鸭梨膏载荷贡献率分析图

Figure 3. Analysis of load contribution rate of color-protected and non color-protected “Yali” pear paste

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2.3.2 电子舌对鸭梨膏的滋味分析

由图4可知，与未护色鸭梨膏相比，护色鸭梨膏的酸味和丰富度检测传感器响应值明显增大，甜味、苦味、涩味、回味-A、回味-B、鲜味、咸味检测传感器响应无明显差异。因此，通过对其酸味和丰富度进行测定，可以达到对护色鸭梨膏和未护色鸭梨膏的有效区分。

图 4 护色鸭梨膏和未护色鸭梨膏口味雷达图

Figure 4. Radar chart of taste of color-protected and non color-protected “Yali” pear paste

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3. 结论

通过单因素实验和响应面试验确定鸭梨膏最优护色工艺为：抗坏血酸添加量0.02%（m/v）、柠檬酸添加量0.05%（m/v）、偏重亚硫酸钾添加量0.02%（m/v），此时鸭梨膏褐变度为0.201、感官得分为9.38、总酚含量为59.80 μg/mL、总黄酮含量为80.10 μg/mL，Z值法综合评价得分为5.14。添加护色剂可以有效降低梨膏的褐变度，提高总酚、总黄酮含量和感官评价得分。综合考虑褐变度、总酚含量、总黄酮含量和感官评分结果，建立Z值法综合评价模型，可以提高评价结果的科学性和客观性。利用电子舌和电子鼻等仿生感官仪器还可有效对护色和未护色鸭梨膏的气味和滋味进行区分和判别。

图 1 各因素对鸭梨膏Z值交互作用的等高线和响应面图

Figure 1. Contour and response surface diagram of interaction of various factors on Z value of “Yali” pear paste

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图 2 护色鸭梨膏和未护色鸭梨膏PCA结果

Figure 2. PCA result of color-protected and non color-protected “Yali” pear paste

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图 3 护色鸭梨膏和未护色鸭梨膏载荷贡献率分析图

Figure 3. Analysis of load contribution rate of color-protected and non color-protected “Yali” pear paste

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图 4 护色鸭梨膏和未护色鸭梨膏口味雷达图

Figure 4. Radar chart of taste of color-protected and non color-protected “Yali” pear paste

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表 1 响应面试验因素与水平

Table 1 Response surface test factors and levels

水平		因素
水平	A抗坏血酸（%）	B柠檬酸（%）	C偏重亚硫酸钾（%）
−1	0.02	0.05	0.015
0	0.03	0.10	0.020
1	0.04	0.15	0.025

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表 2 鸭梨膏感官评价标准

Table 2 Sensory evaluation standards of “Yali” pear paste

等级	色泽（2分）	气味（2分）	滋味（3分）	组织状态（3分）
好	亮黄色，色泽均匀（1.6~2.0分）	具有鸭梨特殊甜香气味，无焦糊感，无异味（1.6~2.0分）	酸甜感可口，口感清新（2.1~3.0分）	无正常视力可见异物，半透明膏状，状态稳定（2.1~3.0分）
较好	亮黄色，色泽较均匀（1.1~1.5分）	略有鸭梨特殊甜香气味，无焦糊感，无异味（1.1~1.5分）	酸甜感适中，口感清新（1.1~2.0分）	无正常视力可见异物，半透明膏状，状态较稳定（1.1~2.0分）
一般	微黄色，色泽不均匀（0.5~1.0分）	无鸭梨特殊甜香气味，略有异味（0.5~1.0分）	酸甜感失调，无清新感（0.5~1.0分）	无正常视力可见异物，略微透明膏状，状态较稳定（0.5~1.0分）

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表 3 PEN3型电子鼻传感器响应特征

Table 3 Response characteristics of PEN3 electronic nose sensor

编号	型号	传感器	响应特性
1	W1C	Aromatic	对芳香族化合物敏感
2	W5S	Broadrange	对氮氧化合物敏感
3	W3C	Aromatic	对氨类、芳香族化合物敏感
4	W6S	Hydrogen	对氢气敏感
5	W5C	Arom-aliph	对烷烃、芳香族化合物敏感
6	W1S	Broad-methane	对甲烷敏感
7	W1W	Sulphur-organic	对硫化物和萜烯类敏感
8	W2S	Broad-alcohol	对醇类和部分芳香族化合物敏感
9	W2W	Sulph-chlor	对有机硫化物和芳香族化合物敏感
10	W3S	Methane-aliph	对烷烃敏感

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表 4 电子舌滋味测定条件

Table 4 Electronic tongue taste determination conditions

顺序	处理时间
清洗液1	90 s
清洗液2	120 s
清洗液3	120 s
校准液	30 s、20 min：0.5、0.5、0.5、0.5、0.5、0.5、0.5、0.5 mv
样品液	30 s
清洗液4	3 s
清洗液5	3 s
参比液	30 s

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表 5 不同抗坏血酸添加量时Z-score法综合评价结果

Table 5 Comprehensive evaluation results of Z-score method with different sodium ascorbate addition

抗坏血酸添加量（%）	褐变度X₁	感官得分X₂	总酚含量（μg/mL）X₃	总黄酮含量（μg/mL）X₄	Z_X1	Z_X2	Z_X3	Z_X4	Σ_Zi
0.01	0.33^a	7.03^d	31.34^e	52.54^d	1.64^a	−1.06^e	−1.30^e	−0.54^d	−4.54^e
0.02	0.23^b	7.47^b	35.76^d	56.88^c	−0.36^b	0.04^b	−0.41^d	−0.12^c	−0.13^c
0.03	0.22^c	8.11^a	44.64^a	73.86^a	−0.54^c	1.65^a	1.37^a	1.54^a	5.10^a
0.04	0.22^c	7.36^c	37.13^c	46.62^e	−0.51^c	−0.23^c	−0.14^c	−1.12^e	−0.98^d
0.05	0.23^b	7.30^c	40.27^b	60.44^b	−0.37^b	−0.38^d	0.49^b	0.23^b	0.71^b
注：Z_X1表示褐变度的Z分值，Z_X2表示感官得分的Z分值，Z_X3表示总酚含量的Z分值，Z_X4表示总黄酮含量的Z分值，Σ_Zi表示模型算法下各Z分值之和；同列小写字母不同表示差异显著（P<0.05）,表6、表7同。

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表 6 不同柠檬酸添加量时Z-score法综合评价结果

Table 6 Comprehensive evaluation results of Z-score method with different citric acid addition

柠檬酸添加量（%）	褐变度X₁	感官得分X₂	总酚含量（μg/mL）X₃	总黄酮含量（μg/mL）X₄	Z_X1	Z_X2	Z_X3	Z_X4	Σ_Zi
0.02	0.27^b	6.87^d	28.87^c	37.94^d	0.00^c	−0.98^e	0.50^c	−0.90^d	−0.40^d
0.05	0.23^c	8.71^a	29.67^b	109.78^b	−1.77^d	4.00^a	0.90^b	0.94^b	1.84^a
0.10	0.27^b	7.54^b	26.34^e	120.83^a	0.10^b	0.84^c	−0.79^e	1.22^a	0.44^c
0.15	0.28^a	7.33^c	30.60^a	48.59^c	0.47^a	0.28^d	1.37^a	−0.63^c	0.74^b
0.20	0.28^a	7.59^b	27.96^d	48.20^c	0.42^a	0.98^b	0.04^d	−0.64^c	−0.60^e

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表 7 不同偏重亚硫酸钾添加量时Z-score法综合评价结果

Table 7 Comprehensive evaluation results of Z-score method with different emphasis on potassium sulfite addition

偏重亚硫酸钾添加量（%）	褐变度X₁	感官得分X₂	总酚含量（μg/mL）X₃	总黄酮含量（μg/mL）X₄	Z_X1	Z_X2	Z_X3	Z_X4	Σ_Zi
0.01	0.25^a	7.31^c	36.72^e	46.22^a	1.18^a	−0.10^c	−1.41^e	1.44^a	−1.25^d
0.015	0.21^b	7.54^b	39.04^c	24.12^d	0.00^b	0.51^b	0.58^c	−0.92^d	0.17^b
0.02	0.17^d	7.88^a	39.21^b	23.72^e	−1.21^e	1.39^a	0.72^b	−0.96^d	2.37^a
0.025	0.20^c	6.99^d	39.33^a	32.80^c	−0.31^c	−0.96^d	0.82^a	0.01^c	0.19^b
0.03	0.20^c	7.00^d	37.56^d	36.75^b	−0.49^d	−0.91^d	−0.69^d	0.43^b	−0.69^c

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表 8 响应面试验设计与结果

Table 8 Response surface test design and results

试验号	A	B	C	Z_X1	Z_X2	Z_X3	Z_X4	Σ_Zi
1	−1	−1	0	1.32	6.33	0.29	−0.91	4.39
2	0	0	0	−0.32	2.22	−0.02	0.91	3.43
3	0	1	−1	−2.37	−5.09	−0.86	−1.22	−4.8
4	0	1	1	0.89	1.31	−0.45	−0.28	−0.32
5	1	0	1	−0.25	1.36	0.33	−0.37	1.57
6	1	1	0	−0.23	−3.51	0.30	0.22	−2.76
7	0	0	0	0.77	3.24	−0.40	0.06	5.13
8	−1	1	0	−0.26	1.62	4.32	−0.35	2.85
9	0	−1	−1	−0.35	0.45	−0.64	−0.67	−0.51
10	0	0	0	−0.51	−2.65	0.03	1.20	4.01
11	1	0	−1	1.70	−5.25	0.57	0.43	−5.96
12	0	0	0	1.16	4.58	−0.90	0.59	4.1
13	−1	0	−1	−0.58	3.18	−1.36	−1.52	0.87
14	0	−1	1	−0.28	−5.45	0.25	0.45	−1.48
15	1	−1	0	0.04	−1.80	2.91	1.62	2.7
16	0	0	0	0.51	−2.74	−0.55	1.48	3.32
17	−1	0	1	−1.00	2.22	−0.80	−1.64	0.77
注：A:抗坏血酸添加量；B：柠檬酸添加量；C：偏重亚硫酸钾添加量。

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表 9 回归模型方差分析

Table 9 Analysis of variance of regression model

变异来源	平方和	自由度	方差	F值	P值	显著性
模型	164.26	9	18.25	17.41	0.0005	**
A	24.87	1	24.87	23.73	0.0018	**
B	12.83	1	12.83	12.23	0.01	*
C	17.89	1	17.89	17.06	0.0044	**
AB	4.03	1	4.03	3.85	0.0906
AC	14.55	1	14.55	13.88	0.0074	**
BC	5.96	1	5.96	5.69	0.0485	*
A²	1.3	1	1.3	1.24	0.3016
B²	7.21	1	7.21	6.88	0.0343	*
C²	71.78	1	71.78	68.47	< 0.0001	**
残差	7.34	7	1.05
失拟项	5.26	3	1.75	3.38	0.1348	不显著
纯误差	2.07	4	0.52
合计	171.6	16
注：*差异极显著（P<0.01）；差异显著（P<0.05）。

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施引文献(3)

期刊类型引用(1)

陈佳妮，罗耀华，孔慧，丁可，葛帅，丁胜华. 热激处理对鲜切百合鳞茎片贮藏品质的影响. 食品科学. 2024(09): 163-172 .

百度学术

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1. 材料与方法
1.1 材料与仪器
1.2 实验方法
1.2.1 鸭梨膏的制备工艺
1.2.2 单因素实验
1.2.2.1 抗坏血酸添加量的确定
1.2.2.2 柠檬酸添加量的确定
1.2.2.3 偏重亚硫酸钾添加量的确定
1.2.3 响应面试验
1.2.4 褐变度测定
1.2.5 总酚含量测定
1.2.6 总黄酮含量测定
1.2.7 感官评价标准
1.2.8 Z-score法综合评价模型的建立
1.2.9 电子鼻气味测定
1.2.10 电子舌滋味测定
1.3 数据处理
2. 结果与分析
2.1 单因素实验结果
2.1.1 抗坏血酸添加量的影响
2.1.2 柠檬酸添加量的影响
2.1.3 偏重亚硫酸钾添加量的影响
2.2 响应面试验结果分析
2.2.1 响应面设计及结果
2.2.2 最佳护色工艺预测及验证实验
2.3 鸭梨膏的风味评价
2.3.1 电子鼻对鸭梨膏的气味分析
2.3.2 电子舌对鸭梨膏的滋味分析
3. 结论

1. 材料与方法
1.1 材料与仪器
1.2 实验方法
1.2.1 鸭梨膏的制备工艺
1.2.2 单因素实验
1.2.2.1 抗坏血酸添加量的确定
1.2.2.2 柠檬酸添加量的确定
1.2.2.3 偏重亚硫酸钾添加量的确定
1.2.3 响应面试验
1.2.4 褐变度测定
1.2.5 总酚含量测定
1.2.6 总黄酮含量测定
1.2.7 感官评价标准
1.2.8 Z-score法综合评价模型的建立
1.2.9 电子鼻气味测定
1.2.10 电子舌滋味测定
1.3 数据处理
2. 结果与分析
2.1 单因素实验结果
2.1.1 抗坏血酸添加量的影响
2.1.2 柠檬酸添加量的影响
2.1.3 偏重亚硫酸钾添加量的影响
2.2 响应面试验结果分析
2.2.1 响应面设计及结果
2.2.2 最佳护色工艺预测及验证实验
2.3 鸭梨膏的风味评价
2.3.1 电子鼻对鸭梨膏的气味分析
2.3.2 电子舌对鸭梨膏的滋味分析
3. 结论

参考文献(28)

施引文献

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基于Z-score评价模型优化梨膏护色工艺

作者简介: 李月（1997−），男，硕士研究生，研究方向：食品加工与安全，E-mail：1553131962@qq.com

通讯作者: 王永霞（1972−），女，硕士，副教授，研究方向：食品加工与质量安全控制，E-mail：wyxhd2004@126.com 关军锋（1966−），男，博士，研究员，研究方向：果品贮藏加工，E-mail：junfeng-guan@263.net

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出版历程

Optimization of Color Protection Technology of Pear Paste Based on Z-score Evaluation Model

1. 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.2 实验方法

1.2.1 鸭梨膏的制备工艺

1.2.2 单因素实验

1.2.2.1 抗坏血酸添加量的确定

1.2.2.2 柠檬酸添加量的确定

1.2.2.3 偏重亚硫酸钾添加量的确定

1.2.3 响应面试验

1.2.4 褐变度测定

1.2.5 总酚含量测定

1.2.6 总黄酮含量测定

1.2.7 感官评价标准

1.2.8 Z-score法综合评价模型的建立

1.2.9 电子鼻气味测定

1.2.10 电子舌滋味测定

1.3 数据处理

2. 结果与分析

2.1 单因素实验结果

2.1.1 抗坏血酸添加量的影响

2.1.2 柠檬酸添加量的影响

2.1.3 偏重亚硫酸钾添加量的影响

2.2 响应面试验结果分析

2.2.1 响应面设计及结果

2.2.2 最佳护色工艺预测及验证实验

2.3 鸭梨膏的风味评价

2.3.1 电子鼻对鸭梨膏的气味分析

2.3.2 电子舌对鸭梨膏的滋味分析

3. 结论

期刊类型引用(1)

其他类型引用(2)

计量

出版历程

目录

1. 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.2 实验方法

1.2.1 鸭梨膏的制备工艺

1.2.2 单因素实验

1.2.2.1 抗坏血酸添加量的确定

1.2.2.2 柠檬酸添加量的确定

1.2.2.3 偏重亚硫酸钾添加量的确定

1.2.3 响应面试验

1.2.4 褐变度测定

1.2.5 总酚含量测定

1.2.6 总黄酮含量测定

1.2.7 感官评价标准

1.2.8 Z-score法综合评价模型的建立

1.2.9 电子鼻气味测定

1.2.10 电子舌滋味测定

1.3 数据处理

2. 结果与分析

2.1 单因素实验结果

2.1.1 抗坏血酸添加量的影响

2.1.2 柠檬酸添加量的影响

2.1.3 偏重亚硫酸钾添加量的影响

2.2 响应面试验结果分析

2.2.1 响应面设计及结果

2.2.2 最佳护色工艺预测及验证实验

2.3 鸭梨膏的风味评价

2.3.1 电子鼻对鸭梨膏的气味分析

2.3.2 电子舌对鸭梨膏的滋味分析

3. 结论

作者简介:
李月（1997−），男，硕士研究生，研究方向：食品加工与安全，E-mail：1553131962@qq.com

通讯作者:
王永霞（1972−），女，硕士，副教授，研究方向：食品加工与质量安全控制，E-mail：wyxhd2004@126.com

关军锋（1966−），男，博士，研究员，研究方向：果品贮藏加工，E-mail：junfeng-guan@263.net