劉艷紅，童慕賢，吳靜靜，季春艷，劉生杰

(1.阜陽(yáng)師范大學(xué)信息工程學(xué)院，安徽 阜陽(yáng)236041；2.阜陽(yáng)師范大學(xué) 生物與食品工程學(xué)院，安徽 阜陽(yáng)236037；3.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 茶與食品科技學(xué)院，安徽 合肥230036；4.南昌大學(xué) 食品學(xué)院，江西 南昌330000)

隨著人們生活水平的提高，人們?cè)絹?lái)越注重食品的第二功能與第三功能，要求果凍不僅美味可口、安全衛(wèi)生，還應(yīng)營(yíng)養(yǎng)豐富，具有一定的保健功能[1,2]。近年來(lái)我國(guó)學(xué)者開(kāi)發(fā)了一系列具有保健功能的果凍產(chǎn)品，如趙梅等[3]以木瓜為原料加工生產(chǎn)木瓜保健果凍，余義等[4]以葛仙米汁為原料研制出葛仙米營(yíng)養(yǎng)果凍，李鵬等[5]以南瓜果肉為原料制成南瓜保健果凍，張玲等[6]以菠蘿蜜為原料研制了菠蘿蜜風(fēng)味果凍，程巧玲等[7]以南瓜和魔芋為原料制成南瓜魔芋保健果凍，張麗芳[8]、崔福順等[9]分別對(duì)南瓜酸奶保健果凍和蘋(píng)果梨營(yíng)養(yǎng)果凍的工藝配方進(jìn)行了研究。因此，崇尚天然綠色是果凍發(fā)展的主潮流，追求營(yíng)養(yǎng)保健將是果凍發(fā)展的新潮流[1]。

紅柚不僅含有豐富的碳水化合物、膳食纖維、維生素、甙類物質(zhì)、礦物質(zhì)、類胰島素等成分[10-11]，還具有抑菌、抗氧化、抗輻射、降低膽固醇和預(yù)防心臟病等保健作用[12-14]，有“抗癌水果”之稱。此外，紅柚中還含有β 胡蘿卜素、番茄紅素、黃酮類等天然色素[13]。目前國(guó)內(nèi)紅柚以鮮食為主，紅柚加工產(chǎn)品較少。

模糊綜合評(píng)價(jià)法是利用模糊數(shù)學(xué)知識(shí)，將模糊的因素定量化，從而獲得較為科學(xué)、客觀的綜合感官評(píng)價(jià)結(jié)果[15-16]，該法在肉制品、焙烤制品、發(fā)酵制品、飲料等食品的感官評(píng)價(jià)中廣泛應(yīng)用[17-21]。

以紅柚為主要原材料，以感官評(píng)價(jià)為指標(biāo)，通過(guò)單因素和正交實(shí)驗(yàn)，結(jié)合模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)法確定紅柚汁果凍的最佳工藝配方。果凍中添加紅柚汁既可提高果凍的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，又可利用紅柚的天然色素使果凍呈半透明淡粉色，減少著色劑使用量，滿足人們對(duì)營(yíng)養(yǎng)、健康、綠色的需求，符合消費(fèi)者對(duì)食品第二功能和第三功能的追求。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

紅柚：福建省平和琯溪生產(chǎn)；卡拉膠：河南麥勝偌食品配料有限公司；魔芋膠：湖北強(qiáng)森魔芋科技有限公司；檸檬酸：河南圣斯德實(shí)業(yè)有限公司；白砂糖：天津市茂佳食品有限公司。

飛利浦榨汁機(jī)（HR1 833）：深圳飛利浦投資有限公司；數(shù)顯恒溫水浴箱（HH-4）：常州榮華儀器制造有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 工藝流程

工藝流程如圖1 所示。

圖1 紅柚汁果凍工藝流程

1.2.2 操作要點(diǎn)

紅柚汁制備。挑選新鮮飽滿、無(wú)病蟲(chóng)害、成熟度高的紅柚，去皮，用榨汁機(jī)直接榨汁，用紗布兩次過(guò)濾，去殘?jiān)眉t柚汁濾液4 ℃儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?/p>

熬煮。白砂糖與復(fù)合膠（卡拉膠與魔芋膠以一定比例復(fù)合）于水中一起熬煮，需加熱至95～100 ℃，使各種原料完全糊化[5]，邊熬煮邊攪拌，保持10 min，然后加入紅柚汁。

調(diào)配。為避免局部酸度偏高，待膠液冷卻到70 ℃左右時(shí)加入檸檬酸，快速攪拌使其混勻[4]。

殺菌。將灌裝封蓋好的果凍放入85 ℃熱水中滅菌10～15 min，此殺菌操作對(duì)產(chǎn)品影響最小[7]。

冷卻。自然冷卻，凝膠成型。

1.2.3 感官評(píng)價(jià)

參照GB 19299-2015 制定紅柚汁果凍感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。請(qǐng)10 名（5 男5 女）專業(yè)評(píng)價(jià)員根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定[23]對(duì)紅柚汁果凍色澤、風(fēng)味、組織形態(tài)、口感進(jìn)行評(píng)分，各項(xiàng)分別占20、30、20 和30 分，取其平均值作為最終評(píng)分結(jié)果，滿分100 分。

1.2.4 理化指標(biāo)及微生物指標(biāo)檢測(cè)

參照GB 10786-2006 測(cè)定產(chǎn)品可溶性固形物含量；參照GB 5009.239-2016 測(cè)定產(chǎn)品酸度；參照GB/T4789.21 規(guī)定方法測(cè)定產(chǎn)品微生物指標(biāo)。

1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.1 單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)參考文獻(xiàn)，選取復(fù)合膠配比及添加量、白砂糖添加量、紅柚汁添加量、檸檬酸添加量為單因素[22]，研究各因素對(duì)紅柚汁果凍感官品質(zhì)的影響。根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，各因素及用量范圍如下：復(fù)合膠配比（卡拉膠∶魔芋膠=5∶5、6∶4、7∶3、8∶2、9∶1）[4]；復(fù)合膠添加量（0.6%、0.8%、1.0%、1.2%、1.4%）[4,6]；白砂糖添加量（10%、15%、20%、25%、30%）[5-6]；紅柚汁添加量（10%、20%、30%、40%、50%）[11,23]；檸檬酸添加量（0.20%、0.25%、0.30%、0.35%、0.40%）[4,11]。

1.3.2 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，設(shè)置以感官評(píng)價(jià)為指標(biāo)的L9(34)正交實(shí)驗(yàn)[23-25]，如表1。

表1 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表

1.3.3 模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)

模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)是運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)的原理，將“模糊性”的因素量化，科學(xué)合理的分析和評(píng)價(jià)事物的分析方法[16,25]，能客觀全面的反映食品的感官信息，減少人為的主觀性和片面性[25]。

研究對(duì)象集Y、因素集U、評(píng)語(yǔ)集V 及權(quán)重集X 的確定[26-29]如下：

對(duì)象集Y：本研究需要對(duì)正交實(shí)驗(yàn)中9 組紅柚汁果凍樣品進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，其中Y={Yi|i=1，2，…，9}。

因素集U：本研究以色澤、風(fēng)味、組織狀態(tài)、口感4 項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)組成因素集U，即U={U1，U2，U3，U4}，分別為本研究中色澤、風(fēng)味、組織狀態(tài)、口感4項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)。

評(píng)語(yǔ)集V：確定紅柚汁果凍的評(píng)語(yǔ)集V={V1，V2，V3，V4}分別為優(yōu)、良、中、差。

質(zhì)量因素權(quán)重集X：果凍的色澤、風(fēng)味、組織狀態(tài)、口感4 個(gè)因素的重要程度不同，本實(shí)驗(yàn)采用用戶調(diào)查法確定質(zhì)量因素的權(quán)重集X，權(quán)重集X元素綜合為1。各因素的權(quán)重根據(jù)各質(zhì)量因素的總得分與總分100 分的比值決定，確定各因素的權(quán)重分別為色澤（0.2）、風(fēng)味（0.3）、組織狀態(tài)（0.2）、口感（0.3），記為X=（0.2，0.3，0.2，0.3）。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1.1 復(fù)合膠種類及其配比對(duì)果凍品質(zhì)影響

查閱文獻(xiàn)知，卡拉膠凝膠時(shí)透明度最高，且沒(méi)有離水性但彈性小[30]，因此用單一凝膠劑時(shí)產(chǎn)品品質(zhì)較差，故本實(shí)驗(yàn)使用復(fù)合膠來(lái)減少單一凝膠劑的缺陷。Williams 等[31]研究表明：卡拉膠與魔芋膠在相對(duì)低的離子強(qiáng)度環(huán)境中有協(xié)同增效作用，卡拉膠與瓊脂或海藻酸鈉復(fù)配使用時(shí)產(chǎn)品品質(zhì)差，無(wú)彈性，只有卡拉膠與魔芋膠復(fù)配使用時(shí)，制得的果凍凝膠狀態(tài)效果好，有合適的嚼勁和彈性，因此紅柚汁果凍制作過(guò)程中確定選用卡拉膠與魔芋膠進(jìn)行復(fù)配。

每個(gè)實(shí)驗(yàn)平行操作2 次，結(jié)果如圖2。由圖2可知，卡拉膠與魔芋膠質(zhì)量配比為5∶5，感官評(píng)分最低，產(chǎn)品氣泡較多，且嚴(yán)重偏軟；卡拉膠與魔芋膠質(zhì)量配比為8∶2 和9∶1，感官評(píng)分低，產(chǎn)品較硬，且入口不夠爽滑細(xì)膩；卡拉膠與魔芋膠質(zhì)量配比為6∶4 時(shí)，感官評(píng)分最高，柔軟適中，入口爽滑，且產(chǎn)品氣泡較少，可認(rèn)定為最佳配比。

圖2 復(fù)合膠配比對(duì)紅柚汁果凍品質(zhì)影響

2.1.2 復(fù)合膠添加量對(duì)紅柚汁果凍品質(zhì)影響

由圖3 可知，復(fù)合膠添加量過(guò)小，產(chǎn)品幾乎不凝固，組織偏軟；復(fù)合膠添加量過(guò)大，組織嚴(yán)重偏硬，口感無(wú)彈性，感官評(píng)分低。研究結(jié)果表明，復(fù)合膠添加量控制在0.8%、1.0%、1.2%三個(gè)水平時(shí)獲得的紅柚汁果凍成品感官評(píng)分較高。

圖3 復(fù)合膠添加量對(duì)紅柚汁果凍品質(zhì)影響

2.1.3 白砂糖添加量對(duì)紅柚汁果凍品質(zhì)影響

白砂糖添加量對(duì)紅柚汁果凍品質(zhì)影響如圖4。

圖4 白砂糖添加量對(duì)紅柚汁果凍品質(zhì)影響

由圖4 可知，白砂糖添加量過(guò)小，產(chǎn)品過(guò)酸，口感及組織狀態(tài)差；白砂糖添加量過(guò)大，產(chǎn)品過(guò)甜，感官品質(zhì)差。研究結(jié)果表明，白砂糖添加量控制在15%、20%、25%三個(gè)水平時(shí)獲得的紅柚汁果凍成品感官評(píng)分較高。

2.1.4 檸檬酸添加量對(duì)紅柚汁果凍品質(zhì)影響

由圖5 可知，檸檬酸對(duì)果凍的質(zhì)地、色澤、口感和凝膠穩(wěn)定性有影響。檸檬酸添加量過(guò)小，產(chǎn)品甜味偏重，風(fēng)味單一；檸檬酸添加量過(guò)大，產(chǎn)品過(guò)于酸澀，口感差，感官評(píng)分低。研究結(jié)果表明，檸檬酸添加量控制在0.25%、0.30%、0.35%三個(gè)水平時(shí)獲得的紅柚汁果凍成品感官評(píng)分較高。

圖5 檸檬酸添加量對(duì)紅柚汁果凍品質(zhì)影響

2.1.5 紅柚汁添加量對(duì)紅柚汁果凍品質(zhì)影響

由圖6 可知，紅柚汁添加量過(guò)小，產(chǎn)品顏色淡，紅柚清香味不足，果凍感官品質(zhì)差；紅柚汁添加量過(guò)大，產(chǎn)品透明度及口感差，顏色過(guò)重。綜合可得，紅柚汁添加量控制在20%、30%、40%三個(gè)水平時(shí)獲得的紅柚汁果凍成品感官評(píng)分較高。

圖6 紅柚汁添加量對(duì)紅柚汁果凍品質(zhì)影響

2.2 模糊評(píng)定正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.2.1 紅柚汁果凍模糊感官評(píng)價(jià)結(jié)果

建立9 組紅柚汁果凍的因素水平正交實(shí)驗(yàn)如表1，10 位感官評(píng)價(jià)員對(duì)9 組紅柚汁果凍樣品的4項(xiàng)質(zhì)量因素進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)票數(shù)結(jié)果分布如表2。

表2 紅柚汁果凍感官評(píng)價(jià)票數(shù)分布

2.2.2 模糊評(píng)價(jià)矩陣的建立及結(jié)果分析

由表3 可知，對(duì)1 號(hào)樣品的色澤因素評(píng)價(jià)中有6 人評(píng)定為優(yōu)，1 人評(píng)定為良，2 人評(píng)定為中，1人評(píng)定為差，即色澤向量為（0.6，0.1，0.2，0.1）。同理，風(fēng)味向量為（0.4，0.2，0.1，0.3）、組織狀態(tài)向量為（0.4，0.2，0.1，0.3）、口感向量為（0.4，0.1，0.2，0.3），由所得的4 個(gè)評(píng)價(jià)得到一個(gè)模糊矩陣

根據(jù)模糊變化原理Y=X×A，則各實(shí)驗(yàn)結(jié)果為：

將綜合評(píng)價(jià)結(jié)果賦值計(jì)算，優(yōu)、良、中、差分別乘以90、80、70、60 分，然后相加，得到每個(gè)產(chǎn)品最終感官得分如表3，其極差分析表如表4。

表3 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表4 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果極差分析表

由表3 和4 可知，基于模糊數(shù)學(xué)綜合感官評(píng)價(jià)得到的正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明最佳工藝配方為A3B3C1D1，即復(fù)合膠添加量1.2%，白砂糖添加量25%，紅柚汁添加量20%，檸檬酸添加量0.25%。分析極差表明各因素對(duì)感官評(píng)分影響的主次順序?yàn)椋篈（復(fù)合膠添加量）=B（白砂糖添加量）＞D（紅柚汁添加量）＞C（檸檬酸添加量）。

2.2.3 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

根據(jù)模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)分析，對(duì)正交實(shí)驗(yàn)的最佳工藝組合進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，得到的感官綜合評(píng)分為89.1 分，即驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)與正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合。

3 產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)

3.1 感官指標(biāo)

根據(jù)最優(yōu)配方制作的紅柚汁果凍，成型性好，呈淡粉色，質(zhì)地均勻無(wú)氣泡，表面光滑，口感細(xì)膩，軟硬適中，酸甜可口，入口爽滑有彈性。

3.2 理化指標(biāo)

產(chǎn)品可溶性固形物≥30%，pH 為3.9。

3.3 微生物指標(biāo)

產(chǎn)品菌落總數(shù)≤100 CFU/g，大腸菌群、霉菌及致病菌均未檢出。

4 討論

在復(fù)合膠配比優(yōu)化實(shí)驗(yàn)中，隨著卡拉膠與魔芋膠配比不斷增大，果凍的感官評(píng)分呈先上升后下降的趨勢(shì)。膠凝劑充分水合后形成的凝膠相互作用較大，能形成穩(wěn)定的立體結(jié)構(gòu)。隨著卡拉膠濃度的增大，膠體間分子排列緊密，膠凝劑分子間的相互作用力逐漸加強(qiáng)，使果凍的口感、組織結(jié)構(gòu)等逐漸達(dá)到最佳。當(dāng)卡拉膠比例過(guò)高時(shí)，兩種膠凝劑超過(guò)復(fù)配閾值，使膠體分子失去水的保護(hù)，不利于形成牢固的立體空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，口感、組織結(jié)構(gòu)等感官指標(biāo)隨之下降。

在復(fù)合膠添加量?jī)?yōu)化實(shí)驗(yàn)中，隨復(fù)合膠添加量的不斷增大，果凍的感官評(píng)分呈先上升后下降的趨勢(shì)。原因可能是膠凝劑用量過(guò)少時(shí)，膠體分子與水分子交聯(lián)不完全，形成的凝膠質(zhì)構(gòu)疏松，使得產(chǎn)品組織結(jié)構(gòu)松散，缺乏柔韌性，口感較差；膠凝劑用量過(guò)多時(shí)，果凍中膠體分子增多，在氫鍵作用下，分子間的交聯(lián)增強(qiáng)，形成的膠體結(jié)構(gòu)緊密凝膠性過(guò)強(qiáng)，使產(chǎn)品出現(xiàn)口感過(guò)硬的現(xiàn)象。

紅柚汁果凍的感官評(píng)分隨白砂糖用量的增加呈先升高后降低的趨勢(shì)。當(dāng)白砂糖用量合適時(shí)，糖分子與果凍凝膠之間形成了氫鍵（糖橋），有利于凝膠分子間空間網(wǎng)絡(luò)的形成。當(dāng)白砂糖用量過(guò)少或過(guò)多時(shí)，可能由于產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)性的氫鍵作用，糖與凝膠分子失去水的保護(hù)，使凝膠分子之間結(jié)合的機(jī)會(huì)減少，不利于形成牢固的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而影響紅柚汁果凍的感官品質(zhì)。

檸檬酸可調(diào)節(jié)產(chǎn)品風(fēng)味，抑制紅柚汁氧化褐變，抑制微生物生長(zhǎng)，延長(zhǎng)產(chǎn)品貨架期。同時(shí)檸檬酸溶液能分離出H+，使膠體溶液處于酸性環(huán)境中，影響膠體的穩(wěn)定性。在檸檬酸用量最適范圍內(nèi)，檸檬酸溶解分離出的H+隨著檸檬酸添加量的增加而增大，凝膠體系的pH 下降至形成凝膠結(jié)構(gòu)的最佳范圍(pH＜4.0)，使果凍的感官品質(zhì)逐漸提高至最佳。當(dāng)檸檬酸用量過(guò)量時(shí)，溶液中過(guò)多的H+使pH 繼續(xù)下降進(jìn)而偏離形成凝膠的最佳pH 范圍，從而影響紅柚汁果凍感官品質(zhì)。

紅柚汁決定果凍的特色和風(fēng)味。紅柚汁可增加果凍的柚香味，調(diào)節(jié)果凍的風(fēng)味，影響溶液的酸度和復(fù)合膠液的濃度。在紅柚汁用量最適范圍內(nèi)，隨著紅柚汁用量的增加，膠凝劑體系的膠體濃度和PH，向著有利于膠體分子交聯(lián)形成凝膠的范圍變化，果凍的色澤、香氣、口感等感官品質(zhì)逐漸提高，直至達(dá)到最佳；當(dāng)紅柚汁用量超過(guò)最佳量時(shí)，膠體溶液偏離兩種膠凝劑的最佳交聯(lián)濃度和pH，果凍口感和組織狀態(tài)差，感官評(píng)分低。

紅柚汁作為一種天然色素成分，其與膠凝劑的互作機(jī)制本研究尚未涉及。此外，在本研究的基礎(chǔ)上，可通過(guò)研究產(chǎn)品菌落總數(shù)、pH、營(yíng)養(yǎng)成分、質(zhì)構(gòu)隨貯藏時(shí)間的變化來(lái)探究紅柚汁果凍的貨架期，建立紅柚汁果凍的貨架期模型。

5 小結(jié)

研究復(fù)合膠添加量、白砂糖添加量、檸檬酸添加量及紅柚汁添加量對(duì)紅柚汁果凍感官品質(zhì)的影響，得到紅柚汁果凍最佳工藝組合：復(fù)合膠添加量1.2%（卡拉膠∶魔芋膠=6∶4），白砂糖添加量25%，紅柚汁添加量20%，檸檬酸添加量0.25%。在此工藝參數(shù)下制得的產(chǎn)品具有紅柚特有的清香氣味和呈色，入口細(xì)膩爽滑，品質(zhì)極佳。