食品的物理、化学和微生物间的稳定性主要取决于含水率及其与各组分间的相互作用^[1]。水分活度(water activity，Aw)在1957年被首次提出^[2]，20世纪80年代以来，Aw作为一种评价食品贮藏稳定性的方法得到了广泛认可，Aw可以预测食品在贮藏过程中的微生物生长、脂肪氧化、酶促褐变以及非酶促褐变等反应以及食品质地、口感等变化，而且在单分子层含水率以下，食品能最大限度地保持其稳定性^[3]。基于Aw理论的中等湿度食品(intermediate-moisture foods，简称IMF或IM食品)的水分含量为10％～40％、Aw为0.6～0.9，无须像高水分含量的食品那样为了延长保质期而必须进行冷冻或高温杀菌^{[4, 5, 6]}。IM食品的主要保质方法是添加亲水物质,即降Aw剂，如多元醇类、酸类、盐类和有机溶液等，但因原料物性、加工工艺、产品指标等量效关系不同，降Aw剂的选择及其使用效果也不同，如含水20.3%、含糖45.6%左右的蓝莓脯添加0.25%乳酸钠可使Aw值降至0.65^[4]；添加乳酸钠0.3%、柠檬酸0.3%、丙二醇0.6%可使含糖45%～55%的板栗脯Aw值仅为0.538^[7]、高含水量的脱水菜心使用葡萄糖8 g·dL^-1、乳糖4 g·dL^-1、氯化钠2 g·dL^-1、麦芽糊7.5 g·dL^-1后的Aw值为0.69～0.70^[8]；NaCl、乳酸钠和丙三醇联合使用是含糖35%猕猴桃果脯的适宜降Aw剂组合^[9]；柠檬酸1%、丙二醇1.25%、甘油1%、乳酸钠1.25%可以使低糖姜脯的水分活度降到0.665^[10]。我国最古老的传统蜜饯类是我国果蔬糖渍加工方法的起源^[11]，是典型的IM食品，依靠高达60%以上高浓度糖的渗透压抑制微生物生长繁殖^[4]，但高糖化食品易造成高血压、肥胖等多种疾病，取而代之的低糖食品越来越受到欢迎。低糖蜜饯的含糖量多低于50%，其产生的渗透压低于3.546 MPa，虽能够抑制大多数微生物的活动，但难以完全抑制耐渗透能力较强的酵母和霉菌^[8]。因此低糖型的IM食品必须更严格地控制Aw。现有研究鲜有针对含糖量低于40%的蜜饯食品的降水分活度的报道。

福建省永泰县是芙蓉李的主产区，其李蜜饯产品年产量达1.77万t，产值3亿多元，“永泰县李干”已获得国家地理标志证明商标，但主营产品多为含糖量高达65％～80％的传统蜜饯类型。本研究以福建省特色农产品永泰芙蓉李为原料，针对低糖食品保质加工技术难点，基于响应面法分析降Aw剂添加量对芙蓉李蜜饯Aw值的影响，并建立低糖李蜜饯水分活度数学模型，优化出适宜降Aw剂组合，旨在为低糖型芙蓉李蜜饯产品的研发提供理论及技术支持。

福建省福州市永泰县顺达食品有限公司提供。将新鲜芙蓉李经破皮处理后，添加35%的粗盐腌制1年制得李胚原料，其盐度为19%。脱盐处理后李胚含盐量约为0.5%，含水率为70%～75%。

蔗糖、木糖醇、柠檬酸、三氯蔗糖、乳酸钠、丙二醇、柠檬酸钠、丙三醇、氯化钠等，均为食品级。

DHG-9123型电热恒温鼓风干燥箱，上海精宏实验仪器有限公司；HD-3A型水分活度测定仪，无锡市华科仪器有限公司；DZ-320真空包装机，广东益健包装机械有限公司；SW-CJ-2FD超净工作台，苏净集团苏州安泰空气技术有限公司。

将盐腌李胚对半切开后放入清水中漂洗脱盐约24 h，按照李胚与糖液比为1∶1(w/w)，配制含糖量为15%的蔗糖溶液，加入适当量的降Aw剂浸渍24 h后，再添加10%蔗糖浸渍24 h，取出沥干后烘干至含水量为(25±2)%，此时蜜饯含糖量为(25±1)%。

配制含糖量为25%的蔗糖溶液，分别添加质量分数为0、0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%、1.8%的柠檬酸钠、乳酸钠、丙二醇、丙三醇、柠檬酸，测定各处理水分活度Aw，筛选出适宜的降Aw剂。

在1.3.2试验基础上，以糖液中的丙二醇添加量(X₁)，乳酸钠添加量(X₂)和丙三醇添加量(X₃)为因子，按照1.3.1加工成低糖蜜饯，以产品的1/Aw为考察指标，设计响应面分析试验(表 1)。

表 1(Table 1)

表 1 正交因素水平编码 Table 1 Factors and levels of experiment 编码值 因素 丙二醇( X 1/%) 乳酸钠( X 2/%) 丙三醇( X 3/%) -1.682 0.40 0.40 0.27 -1.000 0.60 0.60 0.40 0.000 0.90 0.90 0.60 1.000 1.20 1.20 0.80 1.682 1.40 1.40 0.93

表 1 正交因素水平编码 Table 1 Factors and levels of experiment

GB 50093-2010《食品中水分的测定》，直接干燥法。

GB 23490-2009《食品水分活度的测定》，水分活度仪扩散法。

参考GB4789.2-2010 《食品微生物学检验 菌落总数测定》。

参考GB4789.15-2010《食品微生物学检验 霉菌和酵母计数》。

采用DPS软件进行数据处理。

从图 1可以看出，随着降Aw剂用量的增加，李蜜饯的Aw值呈现先快速下降后趋于平缓的趋势，当丙二醇、乳酸钠、丙三醇、柠檬酸钠及柠檬酸的添加量均为1.8%时，其Aw值比起始分别降低了7.57%、8.37%、9.30%、5.31%、3.72%，差异均达极显著水平(P<0.01)。结果表明，降Aw能力大小依次为丙三醇、乳酸钠、丙二醇、柠檬酸钠和柠檬酸。各降Aw剂的趋势结果，与王春荣等^[4]、乔旭光等^[12]研究一致，但丙三醇和丙二醇的作用强弱与王磊等^[7]、易翠平等^[13]研究结果相反，说明不同降Aw剂的调节能力与作用对象的原料组成密切相关，没有可固定参考的模式。

图 1(Fig.1)

图 1 不同降Aw剂对蜜饯Aw值的影响 Fig.1 Effect of various agents on Aw reduction for preservatives

根据单因素试验结果，试验选取丙二醇(X₁)、乳酸钠(X₂)和丙三醇(X₃)进行降水分活度的优化试验。因素水平见表 1，试验结果见表 2。剔除不显著项后，1/Aw值与丙二醇添加量(X₁)、乳酸钠添加量(X₂)和丙三醇添加量(X₃)的数学回归方程为：Y=1.48830+0.02261X₁+0.02507X₂+0.03069X₃-0.01065X²₁-0.01206X²₂-0.01294X²₃。

表 2(Table 2)

表 2 响应面设计及试验结果Table 2 Program and RSD experimental results 序号 X1丙二醇/% X2乳酸钠/% X3丙三醇/% 1/Aw 注：起始Aw为0.753，其1/Aw为1.328。 1 1 1 1 1.512 2 1 1 -1 1.502 3 1 -1 1 1.508 4 1 -1 -1 1.409 5 -1 1 1 1.505 6 -1 1 -1 1.412 7 -1 -1 1 1.462 8 -1 -1 -1 1.366 9 -1.682 0 0 1.412 10 1.682 0 0 1.485 11 0 -1.682 0 1.398 12 0 1.682 0 1.491 13 0 0 -1.682 1.406 14 0 0 1.682 1.478 15 0 0 0 1.498 16 0 0 0 1.485 17 0 0 0 1.491 18 0 0 0 1.495 19 0 0 0 1.498 20 0 0 0 1.509 21 0 0 0 1.462 22 0 0 0 1.481 23 0 0 0 1.479

表 2 响应面设计及试验结果 Table 2 Program and RSD experimental results

由表 3方差分析结果可知，影响1/Aw 值的主次因素顺序为丙三醇>乳酸钠>丙二醇，且三者对1/Aw值的影响均达到极显著水平(P7lt;0.01)，但降Aw剂间的互作用不显著。数学模型的回归F₂=12.483>F_0.01(9,13)=4.19，回归极显著，失拟F₁=2.933<F_0.05(5,8)=6.63，失拟不显著，说明该模型可以准确反映实际生产中降Aw剂添加量与1/Aw值之间的影响关系。

表 3(Table 3)

表 3 方差分析结果Table 3 Analysis of variance 变异来源 平方和 自由度 均方 比值F 显著水平P 显著性 注：**表示P<0.01，差异极显著；*表示P<0.05，差异显著。 X1 0.0070 1 0.0070 21.21278 0.00049 ** X2 0.0086 1 0.0086 26.08612 0.00020 ** X3 0.0129 1 0.0129 39.07847 0.00003 ** X21 0.0017 1 0.0017 5.29672 0.03855 * X22 0.0022 1 0.0022 6.83485 0.02141 * X23 0.0026 1 0.0026 7.89562 0.01475 * X1 X2 0.0000 1 0.0000 0.02431 0.87850 X1 X3 0.0008 1 0.0008 2.43089 0.14297 X2 X3 0.0011 1 0.0011 3.21485 0.09626 回归 0.0370 9 0.0041 F2=12.483 0.00033 ** 剩余 0.0043 13 0.0003 失拟 0.0028 5 0.0006 F1=2.933 0.05475 误差 0.0015 8 0.0002 总和 0.0413 22

表 3 方差分析结果 Table 3 Analysis of variance

对方程进行降维分析，将丙二醇(X₁)、乳酸钠(X₂)、丙三醇(X₃)3个因子中的2个分别固定在零水平，考察单因子在不同水平上对响应值的影响效应。结果表明，3个因子对1/Aw值的影响均为先快速上升，在纲值达1.0后趋于平缓(图 2)。

图 2(Fig.2)

图 2 单因子效应分析 Fig.2 Effect regularity of single factor

以1/Aw值为考察目标，经DPS3.01软件计算，得出降Aw剂的最优配方为：丙二醇添加量1.2%(1.0水平)、乳酸钠添加量1.2%(1.0水平)、丙三醇添加量0.8%(1.0水平)。课题组前期预试验结果表明，当丙二醇、乳酸钠、丙三醇含量分别超过1.1%(0.67水平)、1.3%(1.33水平)、0.9%(1.50水平)会对蜜饯口感和风味产生不良影响。因此，综合降Aw效果和蜜饯口感和风味来看，最终确定的降Aw剂最佳配方为：丙二醇添加量1.1%(0.67水平)、乳酸钠添加量1.2%(1.0水平)、丙三醇添加量0.8%(1.0水平)，模型预测1/Aw值为1.529，即Aw值为0.65。按照上述得到的最优组合进行验证，产品的1/Aw值为1.512，即Aw值为0.66，实测值与模型预测值相对误差ξ为1.11%，二者间的差异未达显著水平(P>0.05)，说明建立的数学模型可信度较高。

将成品李蜜饯分装成50小袋，真空包装后在37℃恒温培养箱中放置7 d后均无发酵、霉变现象，霉菌和菌落总数均符合GB 14884-2003《蜜饯卫生标准》的规定(见表 4)。

表 4(Table 4)

表 4 微生物指标Table 4 Microbial index 项目 低糖李蜜饯 GB14884-2003 菌落总数/(cfu·g-1) ＜10 ≤103 霉菌/(cfu·g-1) ＜10 ≤50

表 4 微生物指标 Table 4 Microbial index

一般而言，细菌生长需要的Aw值为0.91～0.99、酵母菌为0.88、霉菌为0.80、耐盐性细菌为0.75、耐干性霉菌为0.65，但不同食品适宜的降Aw剂及Aw值也不相同^{[14, 15]}。本试验建立的1/Aw值(Y) 与丙二醇添加量(X₁)、乳酸钠添加量(X₂) 和丙三醇添加量(X₃)关系的数学模型为:

Y=1.48830+0.02261X₁+0.02507X₂+0.03069X₃-0.01065X²₁-0.01206X²₂-0.01294X²₃，该模型回归极显著，拟合度高，根据方程优化出适宜降水分活度剂组合为丙二醇1.1%、乳酸钠1.2%、丙三醇0.8%，在此条件下加工的产品Aw值为0.66，经真空包装后在37℃放置7 d后均无发酵、霉变现象，卫生指标符合GB 14884-2003《蜜饯卫生标准》的规定。