復合柿子果醬加工及其模糊數學評價

[摘要]本文以柿子、胡蘿卜、白砂糖、檸檬酸、明膠為原料，研發(fā)新型復合柿子果醬。在基本配方基礎上，以感官評分值作為評價指標，通過單因素試驗考察柿子和胡蘿卜、添加比例、白砂糖、檸檬酸、明膠4者添加量對復合柿子果醬的影響，并利用響應面法確定復合柿子果醬的最優(yōu)配方。經過響應面數據分析得到最優(yōu)組合為柿子和胡蘿卜比例為40：60，白砂糖添加量為17.66%（占每100g柿子和胡蘿卜復合漿質量百分比，下同），檸檬酸添加量為0.3%，明膠添加量為1.47%。利用模糊數學對復合柿子果醬進行消費者可接受程度預判評價，預判結果顯示該產品消費者可接受度較高，具備市場化潛力。此外，本產品對豐富柿種類產品市場、提高柿果附加值具有一定的意義。

[關鍵詞]柿子;胡蘿卜;復合果醬;響應面法;模糊數學

中圖分類號：TS210.4

文獻標識碼：A

Doi：io.16465j.gste.cn431252ts.20181106

柿子是一種藥食同源的果品^[1]，營養(yǎng)價值高，含有蔗糖、葡萄糖等糖類物質，無機鹽、果酸、淀粉以及多種氨基酸等物質^[2]。胡蘿卜是常見的蔬菜^[3]，富含膳食纖維，具有增強免疫力、保護腸道黏膜等作用l41，胡蘿卜色澤鮮艷，可增強食品感官風味。感官評價^[4]在食品加工工藝研究中占據重要地位，由于其受個人主觀因素較大，因此難以做出準確判斷。模糊數學^[6]將定性的事物轉變?yōu)槎康氖挛?，將各個因素綜合看對整體效果的影響，從而得出客觀公正的產品分析評價。宋琳琳等^[7-9]在食品加工工藝研究及成分分析研究中，使用模糊數學評價對響應面試驗所得產品最佳配方進行消費者接受能力預判，以期評估產品市場潛力。柿子與胡蘿卜結合所制成的復合柿子果醬，有效地解決了傳統(tǒng)柿子果醬口味單一、營養(yǎng)不均的問題，經響應面法優(yōu)化制得的復合柿子果醬酸甜可口、口感絲滑細膩、質地均勻，復合柿子果醬營養(yǎng)豐富、風味獨特^[10]，使得柿子和胡蘿卜的功能極大地被開發(fā)利用，可在最大程度上貼合大眾消費觀念。

1 材料與方法

1.1 材料及設備

柿子：河北省保定市滿城區(qū)柿子生產基地;胡蘿卜、白砂糖：市售;明膠：河北天晟生物科技有限公司。

均質機：上海圣科儀器設備有限公司;LS-50HD型立式壓力蒸汽滅菌器：江陰濱江醫(yī)療設備有限公司;DZKW-4型電子恒溫水浴鍋：北京中興偉業(yè)儀器有限公司;C21-SK2105型美的電磁爐：廣東美的生活電器制造有限公司。

1 .12 工藝流程

復合柿子果醬加工工藝流程見圖1。

1.2.1 柿子漿和胡蘿卜漿制備

選擇成熟度適宜、無病蟲害的柿果，多次清洗去除表面泥沙，瀝干水分，去除果皮、果蒂及果芯，在4 000r/min均質3min，制成細膩均勻的柿子漿。

選擇無病蟲害、潔凈的新鮮胡蘿卜，切薄片，厚度大約1cm，將胡蘿卜薄片蒸煮15min，冷卻后按料水比（w/v）1：1混合，同上述條件下均質3min，制成細膩均勻胡蘿卜漿。

1.2.2復合柿子果醬制備

稱取定量明膠，加入適量蒸餾水，在恒溫水浴鍋進行溶解，明膠溶液呈均勻、透明狀態(tài)，備用。稱取一定量的柿子漿、胡蘿卜漿和白砂糖，持續(xù)攪拌至3者混合均勻，在120 ℃條件下濃縮至果醬呈橙紅色。檸檬酸和明膠溶液隨后加入，攪拌均勻后可制得新鮮果醬。

1.2.3 灌裝、密封、殺菌、裝瓶

為防止果醬保存過程中有害菌滋生，將玻璃瓶和瓶蓋徹底滅菌后進行無菌灌裝，且要求在罐中心溫度不低于80℃，快速分裝。在85℃的恒溫水浴鍋中進行復合柿子果醬滅菌，待冷卻后，常溫保存。

1.3 單因素試驗設計

以復合柿子果醬的感官評分作為評價指標，分別對柿子和胡蘿卜比例、白砂糖添加量、檸檬酸添加量、明膠添加量設計單因素試驗，每個試驗設置5個水平，并分別進行3次平行重復試驗。

固定添加白砂糖量為18%，添加檸檬酸量為0.3%，明膠添加量為1.5%（占每100g柿子和胡蘿卜復合漿質量百分比，下同），設計柿子與胡蘿卜添加比例分別為20：80、30：70、40：60、50：50、60：40（100g果醬中柿子與胡蘿卜的所占比例）。

控制柿子和胡蘿卜比例為40：60，添加檸檬酸量為0.3%，添加明膠量為1.5%，添加白砂糖量5個水平分別為12%、15%、18%、21%、24%。

控制柿子和胡蘿卜比例為40：60，添加檸檬酸量為0.3%，添加明膠量為1.5%，添加檸檬酸量5個水平分別為0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%。

控制柿子和胡蘿卜比例為40：60，添加白砂糖量為18%，添加檸檬酸量為0.3%，添加明膠量5個水平分別為0.9%、1.2%、1.5%、1.8%、2.1%。

1.4 響應面試驗設計

在單因素的試驗基礎上，采用Box-Behnken設計方法，以柿子和胡蘿卜比例、白砂糖添加量、檸檬酸添加量、明膠添加量4個試驗因素為影響因素，感官評分作為響應值，設計響應面試驗。復合柿子果醬響應面因素與水平見表1。

1.5 感官評價

參照汪曉琳^[11]及國標方法GB 22474_2008^[12]，制得復合柿子果醬感官評價見表2。

1.6 微生物檢驗

為保證產品的質量，參考GB 4789.2-2016^[13]、GB4789.3-2016^[14]對復合柿子果醬進行微生物指標檢測：、

1.7 數據分析

應用Design-Expert 8.0.6軟件對試驗數據進行處理與分析，以及運用IBM SPSS Statistics 25對試驗數據進行差異顯著性分析。

1.8 應用模糊數學建立復合柿子果醬感官評價系統(tǒng)

參考霍紅^[15]的研究結果，確定感官評分的指標集U=（u₁，u₂，u₃），其中u₁代表形態(tài)、u₂代表色澤、u₃代表口感;設定評語集為V=（v₁，v₂，v₃，v₄），其中v₁，v₂，v₃，v₄分別代表優(yōu)秀、良好、一般、差;設定權重集為A=（a₁，a₂，…，a_n），其中a₁，a₂，…，a_n[a_i∈（0，1）]，且滿足a₁+a₂+…+a_n=1;設定模糊評判矩陣為R，則可得出Y=A×R={b₁，b₂，…，b_m}，即：

Y=AxR=（a₁，a₂， …，a_n）

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 柿子和胡蘿卜比例對感官評分的影響

柿子和胡蘿卜比例對感官評分的影響見圖2。

柿子和胡蘿卜添加比例不同，復合柿子果醬的感官評分差別很大。柿子和胡蘿卜比例分別為20：80、30：70時，由于胡蘿卜所占比例偏大，熬制出的果醬胡蘿卜味過重，掩蓋了柿子風味，導致果醬柿子風味不明顯;柿子和胡蘿卜添加比例為40：60時，胡蘿卜味與柿子風味都較明顯，并且組織細膩、色澤誘人;繼續(xù)提高柿子添加劑量時，熬制出的果醬色澤變得略微暗淡，并出現輕微的絮狀沉淀，這可能是由于加工過程中的持續(xù)熬煮導致柿子漿中的還原性糖類與蛋白質間發(fā)生美拉德反應，導致色澤偏暗。同時，柿子漿中大量的紅色素在高溫下可能與Fe3+等發(fā)生反應，造成部分沉淀，并由于紅色素的消耗導致果醬顏色變淡。因此，選用柿子和胡蘿卜比例為40：60，此時的復合柿子果醬色澤鮮艷、柿子風味明顯、口感最佳。

2.1.2 白砂糖添加量對感官評分的影響

白砂糖添加量對感官評分的影響見圖3。

從圖3可以看出，當白砂糖添加量在15%以下，酸味比甜味在果醬中表現更明顯，超過人感官接受能力，導致得分相對較低;當白砂糖添加量為21%和24%時，濃烈甜味在果醬中表現明顯，得分降低。因此，確定白砂糖添加量為18%，此時果醬酸甜可口，評分最高。

2.1.3 檸檬酸添加量對感官評分的影響

檸檬酸添加量對感官評分的影響見圖4。

檸檬酸酸味明顯，添加量小但酸味效果明顯，可作為復合柿子果醬的調味劑。當檸檬酸添加量為0.1%和0.2%時，甜味比酸味在復合柿子果醬中表現更明顯，口感呈現甜味;當檸檬酸添加量為0.3%時，感官評分達到最高;當檸檬酸添加量達到0.4%和0.5%時，酸味在果醬口感表現強烈，影響口感，感官評分較低。因此，檸檬酸添加量確定為0.3%，此時復合柿子果醬具備色澤艷麗、酸甜適宜、口感清新特點。

2.1.4 明膠添加量對感官評分的影響

明膠添加量對感官評分的影響見圖5。

明膠具有固型作用，添加量不同，復合柿子果醬的凝膠狀態(tài)不同，從而影響感官評分。從圖5可以看出，當明膠添加量為0.9%時，此時果醬黏性增強、傾倒流動程度較大、組織狀態(tài)較差;當明膠添加量為1.2%時，果醬黏性開始緩慢增強、凝膠狀態(tài)較好;當明膠添加量為1.5%時，感官評分最高;當明膠添加量繼續(xù)增大，果醬明顯顯出現結塊，組織剛硬的特點，導致感官評分下降。因此，確定明膠添加量為1.5%，此時果醬黏性好、流散緩慢，涂抹性好，狀態(tài)最佳。

2.2 響應面試驗結果

2.2.1 響應面試驗結果與分析

參考Design-Expert 8.0.6軟件進行二次回歸擬合分析得到多的元二次回歸方程：Y=91.61-0.89A-1.57B-0.-55C一0.47D+O.10AB-1.18AC+0.93AD-1.16BC+0.46BD-2.33CD-3.49A2-7.1 lB2-3.14C2-3.2 5D2。復合柿子果醬方差分析結果見表3。

據表3可知，Flt; P_rlt;0.000 1，表明該回歸模型極其顯著;失擬項P=1gt;0.05，表明模型預測值與實際值接近;回歸系數R2=0.968 3，調整決定系數

，說明該實驗與模型高度擬合，可用該模型對復合柿子果醬加工工藝進行預測。從表3中可以得出，復合柿子果醬感官評分受柿子和胡蘿卜比例、白砂糖、檸檬酸、明膠添加量的影響表現極其顯著，F值能反映試驗中指標的影響程度;復合柿子果醬感官品評的影響因素程度大小為F1砂糖gt;柿子和胡蘿卜比例gt;檸檬酸gt;明膠。

2.2.2各因素間的交互作用分析

響應面3D圖是由響應值與任意兩個因素構成的空間曲面圖，曲面的彎曲度可以判斷因素間的交互作用，并且曲面彎曲度與交互作用呈正相關。在求解區(qū)域存在復合柿子果醬丁工藝配方最優(yōu)解。圖6為柿子和胡蘿卜比例與白砂糖的交互作用響應，圖7為柿子和胡蘿卜比例與檸檬酸交互作用響應，圖8為柿子和胡蘿卜比例與明膠交互作用響應，圖9為明膠與檸檬酸交互作用響應面。

從圖6～圖9可以看出，柿子和胡蘿卜比例、白砂糖添加量、檸檬酸添加量、明膠添加量交瓦作用的3D圖曲面上n，存在復合柿子果醬配方最優(yōu)解。經軟件分析得到柿子和胡蘿卜比例為40：60，白砂糖添加量為17.66%，檸檬酸添加量為0.3%，明膠添加量為1.47%，此條件下的復合柿子果醬狀態(tài)最佳、風味獨特、色澤鮮艷。

2.3 微生物檢驗結果

微生物檢驗結果得到復合柿子果醬中菌落總數lt; 300CFU/g、大腸菌群計數lt;30MPN/100g。檢驗結果表明復合柿子果醬符合食品衛(wèi)生質量標準。

2.4 模糊數學評判

隨機挑選10名（5名男生，5名女生）對表中指標進行評分，復合柿子果醬模糊數學感官評定結果見表4。

據公式（1）可得，

由Y可得，在0.4處取得最大值，評價為良好，可以判斷消費者可以接受復合柿子果醬。

3 結論

復合柿子果醬加工工藝經過響應面法優(yōu)化最佳工藝條件為柿子和胡蘿卜比例為40：60，白砂糖添加量為17.66%，檸檬酸添加量為0.3%，明膠添加量為1.47%。研究發(fā)現，柿子和胡蘿卜的比例和白砂糖對復合柿子果醬口感影響較大，模糊數學評價結果為良好，可預判消費者對復合柿子果醬的可接受可能性較高，對復合柿子果醬的加工生產具有指導意義。

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