金果梨凝膠軟糖制作工藝研究及模糊數學綜合評價

孟令冬，宋 昱，王娟娟，李 昀,2*

（1.天津農學院食品科學與生物工程學院，天津 300384；2.天津市農副產品深加工技術工程中心，天津 300384）

金果梨（Hovenia acerba）俗稱金果，果實形狀呈扁圓形或近圓形。與其他品種的梨相比，金果梨顏色金黃，果實較大，果皮較薄，果面光滑，因此被稱為梨界“巨無霸”。果肉則呈純白色，口感細膩多汁，風味香甜誘人，果心較小，品質極佳[1]。金果梨的產量較高，適應能力強，不挑土質且耐寒耐旱，果實采摘后在自然環境下貯存期較長[2]。金果梨的果實中含有豐富的維生素以及人體必需的微量元素，營養價值較高，且具有清熱解毒、潤肺止咳等功效。因此，深受種植者和消費者的喜愛，具有較好的市場發展前景和經濟效益[3]。

金果梨果皮較薄，容易被磕碰、劃傷等，受傷后的金果梨容易出現滯銷或售價不高的情況，果農們深受困擾，因此，將磕碰、劃傷后的金果梨制作成凝膠軟糖，能解決傷果的處理問題，提高金果梨的綜合利用率和經濟效益。凝膠軟糖水分高、熱量低[4]，且咀嚼性好、不黏牙、糖度低，日漸成為新型糖果的開發熱點之一[5-7]。為了提高金果梨的綜合利用價值，本研究以殘次金果梨為原料，通過添加不同量的明膠、果膠、復配凝膠劑（明膠∶果膠=1∶1）以及卡拉膠，將含有不同可溶性固形物含量的金果梨濃縮汁與四種不同比例的膠進行混合，制成金果梨凝膠軟糖成品。并以質構測定結果為主要的評價指標，結合模糊數學綜合評判法，優化配方，以期為金果梨的綜合利用開拓思路，同時為凝膠軟糖的感官評定量化提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

金果梨，采自天津市武清區石各莊鎮敖東村。

明膠、果膠、卡拉膠，均為食品級，河南萬邦實業有限公司。

1.2 儀器與設備

九陽JYZ-E8 榨汁機，九陽股份有限公司；隔膜真空泵，天津東南儀誠科技有限公司；真空脫泡桶，三柯機電有限公司；日本手持PAL-1 型糖度計，廣州市博勒泰貿易有限公司；SF400 型手壓式薄膜封口機，永康市喜尚工貿有限公司；TA.XT Plus 物性測試儀，英國Stable Micro Systems 公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程

金果梨凝膠軟糖制作工藝見圖1。

圖1 金果梨凝膠軟糖制作工藝Fig.1 Processing technology of "Jinguo" pear gel fudge

1.3.2 操作要點

（1）金果梨濃縮汁的制備

將金果梨洗凈，剔去受傷的部分，去皮去核后清洗、切塊，放入榨汁機中榨汁。榨好的金果梨梨汁倒入80 目的過濾袋中過濾2 次，在70 ℃、真空度為-0.07 MPa 的條件下進行真空熬煮濃縮，并且利用手持糖度計進行測量，直至金果梨濃縮汁的可溶性固形物含量達到30%，再將金果梨濃縮汁放入包裝袋內密封，置于5 ℃的冰箱內冷藏備用。按照以上方法分別制備可溶性固形物含量為40%、50%、60%的金果梨濃縮汁，5 ℃冷藏保存備用。

（2）溶膠

將不同比例的膠稱好后利用水浴的方法進行溶膠。先將50 mL 的水在80 ℃水浴鍋中加熱，將稱好的膠分多次倒入水中，繼續水浴加熱并且不斷攪拌，直至膠徹底溶解、無顆粒存在，保溫5 min。

（3）混合、倒模、冷卻

將金果梨濃縮汁與溶膠液混合，100 ℃下加熱3 min后，在75～80 ℃保溫條件下倒入模中，將樣品在室溫下靜置冷卻。

（4）脫模、包裝

冷卻后的樣品進行脫模，然后分別將金果梨凝膠軟糖成品放入不同的包裝袋內，密封留存。

1.4 金果梨凝膠軟糖凝膠劑的選擇

吳修東[8]研究發現明膠在明膠軟糖產品中主要起著構建網絡結構的作用。增大明膠添加量會使明膠軟糖的硬度和抗變形率明顯增大，彈性指數略有增加，組織狀態逐漸變硬，咀嚼性變好。綜合考慮各因素和成本，選擇添加量為6%較合適。添加適量高甲氧基果膠，明膠軟糖產品的硬度會增大，彈性指數略有降低，抗變形率減小，組織狀態逐漸變硬，咀嚼性變好，外觀透明度變差。陳三寶等[9]以車前子提取物為原料，研究車前子制備凝膠軟糖的工藝，確定合理的原輔料配比。結果發現最佳配方中果膠添加量為2%～3%。陸璐等[10]以山楂和紫薯為主要原料制作軟糖，確定了山楂紫薯軟糖的最佳配方，其中卡拉膠的添加量為4%。因此，綜合前人研究結果，本試驗選擇明膠、果膠、復配凝膠劑（明膠∶果膠=1∶1）和卡拉膠來制作金果梨凝膠軟糖，其中膠的添加量（以濃縮梨汁計）分別為3%、4%、5%和6%。對制成的金果梨凝膠軟糖成品分別測定硬度、彈性、黏聚性、咀嚼性并且進行感官評分。

1.5 金果梨凝膠軟糖配方正交試驗設計

選用膠的種類（明膠、果膠、復配凝膠劑（明膠∶果膠=1∶1）、卡拉膠）、膠的添加量（以濃縮梨汁計）（3%、4%、5%、6%）、濃縮梨汁可溶性固形物含量（30%、40%、50%、60%）這3 個因素及參數范圍作為試驗因素和水平，采用L16(45)正交表進行試驗，試驗設計見表1。

表1 金果梨凝膠軟糖配方正交試驗因素水平表Table 1 Orthogonal test of "Jinguo" pear gel fudge formula

1.6 金果梨凝膠軟糖感官評價

以金果梨凝膠軟糖成品的組織狀態、色澤、口感及香味為鑒評項目[11]進行評分，邀請10 名專業人員組成感官評定小組，對金果梨凝膠軟糖成品的感官質量進行綜合評定，得分取平均值。評分標準見表2。

1.7 金果梨凝膠軟糖質構的測定

將金果梨凝膠軟糖成品切成邊長為1 cm 左右的正方體，采用TA.XT Plus 物性測試儀測定金果梨凝膠軟糖成品的硬度、彈性、黏聚性和咀嚼性。選用P35 圓柱形探頭，測試模式為TPA。具體的試驗測定參數為預壓速度2.0 mm/s，下壓速度1.0 mm/s，回復速度1.0 mm/s，變形量5.0 mm，兩次壓縮之間停留的時間為5 s，觸發力為5 g[12]。

表2 金果梨凝膠軟糖感官評價標準Table 2 Sensory evaluation standard of "Jinguo" pear gel fudge

1.8 建立金果梨凝膠軟糖模糊數學評價系統

隨機挑選10 名經過專業培訓的品評員組成評價小組，按照表2 的金果梨凝膠軟糖感官評價標準進行感官評分，并且應用模糊數學綜合評價法對金果梨凝膠軟糖成品品質進行評價，將每個指標的得分以及總分劃分為優、良、中、差四個等級，進而客觀判斷金果梨凝膠軟糖成品的品質[13]。

以金果梨凝膠軟糖的組織狀態、色澤、口感和香味為因素集，U={u1，u2，u3，u4}，其中u1=組織狀態，u2=色澤，u3=口感，u4=香味，即U={組織狀態，色澤，口感，香味}。由于金果梨凝膠軟糖中過多的評語等級會難于描述，并且考慮到等級劃分太細會混淆品評者在短時間內做出的主觀判斷，故本試驗取m=4，設定評語集為V={v1，v2，v3，v4}，其中v1=優，v2=良，v3=中，v4=差，即V={優，良，中，差}。這四項感官指標的權重系數分別為0.2、0.2、0.3、0.3，即金果梨凝膠軟糖成品的權重集AU={0.2，0.2，0.3，0.3}。收集10 位品評員的評價結果，對感官評價結果利用模糊綜合評價方法進行分析，根據最大隸屬度原則，判斷產品所屬等級。根據式（1）計算模糊關系綜合評判集[11,14-16]。

式中，B為綜合評判集、AU為權重集、R為隸屬矩陣。

1.9 數據處理

數據處理使用SPSS 22.0 和Excel 2007 統計分析軟件。采用SPSS 22.0 中的Duncan 法進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 正交試驗結果與分析

金果梨凝膠軟糖制備工藝正交試驗結果如表3 所示。

本試驗采用果膠、復配凝膠劑（明膠∶果膠=1∶1）、卡拉膠制成的金果梨凝膠軟糖沒有成型，不具備測定質構的條件，因此沒有測出這三種膠制成的金果梨凝膠軟糖的質構數據。

采用果膠和復配凝膠劑（明膠∶果膠=1∶1）制成的金果梨凝膠軟糖質地較為黏稠、不成型。這可能是因為濃縮梨汁中pH 值或糖含量不能滿足高甲氧基果膠的凝膠條件。本試驗中采用的金果梨較為成熟，果實的軟化常伴隨著不溶性原果膠的降解以及可溶性果膠含量的上升，其細胞壁中膠層和初生壁分解，細胞間的黏合力下降，細胞結構大大受損[17]。國內外常見的明膠軟糖中多添加果膠，明膠與果膠形成的復配凝膠劑能快速凝膠且脫模后成型較好，軟糖成品透明度較高，便于著色。但復配凝膠劑制成的軟糖硬度比較低，而且需要較高的濃度，這類軟糖存在一個嚴重的缺點就是熔點低，其在較高溫度下易變軟甚至熔化[18]。由于用果膠制成的糖果具有質地柔軟、貯藏時間較長的特點，因此想要保證產品的品質，必須嚴格控制配比[19]。濃度和pH 都不會對卡拉膠的凝膠特性造成影響，用卡拉膠制作成的糖果成品硬度大、彈性好[19]。而本試驗采用卡拉膠制成的金果梨凝膠軟糖則呈現液體狀態，無法進行質構測定。這可能是因為本次試驗在溶膠的過程中采用的溶膠溫度稍高，容易使膠質受熱分解，導致金果梨凝膠軟糖的糖液發黏，從而影響卡拉膠的凝膠力[20]。

本試驗中采用不同添加量的明膠制成的金果梨凝膠軟糖成型效果較好。隨著明膠添加量的增加，金果梨凝膠軟糖的硬度、黏聚性、膠著性和咀嚼性也會提高，其彈性會略有減少。由于明膠添加量的增加，使得在有限空間內，明膠分子增多，分子間與分子內的氫鍵也會增多，因此，在凝膠過程中形成的三維網絡結構也就變得越來越致密，其硬度明顯增大[21]。明膠分子溶于水的過程中，會由無序且不規則的卷曲構象變為有序的螺旋結構[22]。明膠形成的凝膠結構是由明膠分子中的甘氨酸-脯氨酸-羥基脯氨酸通過分子內以及分子間的氫鍵形成的三元螺旋體的網絡結構，隨著明膠添加量的增加，凝膠網絡結構變得更致密，網絡的間隙更小，由于氫鍵和范德華力等作用力，對于網絡結構中的糖分和水分的束縛能力逐漸增強，其彈性則會略有減小[8]。當明膠添加量達到6%時，網絡結構足夠致密，軟糖成品的熱穩定性較好，金果梨凝膠軟糖成品的質地細膩均勻，口感豐富飽滿，富有咀嚼性和彈性。此結果與其他研究人員的結果相似[21]。隨著明膠添加量的不斷增大，金果梨濃縮液較黏稠，攪拌和注模的過程中較容易混入空氣，進而影響軟糖成品的外觀透明度[21]。利用明膠制成的金果梨凝膠軟糖成品的黏聚性會由于明膠添加量的增大而增大，組織狀態從偏軟到偏硬，咀嚼性變好。綜合考慮感官評價結果以及軟糖的成本因素，明膠添加量為6%且可溶性固形物含量為60%時較為適宜，硬度適中、彈性較好、黏聚性和咀嚼性良好且具有較好的感官品質，最接近理想軟糖的品質。

表3 金果梨凝膠軟糖制備工藝正交試驗結果Table 3 Orthogonal test results on preparation technology of "Jinguo" pear gel fudge

2.2 金果梨凝膠軟糖成品模糊數學評價結果

2.2.1 模糊矩陣的建立及結果

由于本次試驗中采用果膠、復配凝膠劑（明膠∶果膠=1∶1）、卡拉膠制成的金果梨凝膠軟糖沒有成型，因此只對利用明膠制成的金果梨凝膠軟糖進行感官評價。

現請10 名品評員對4 種利用明膠制成的金果梨凝膠軟糖按照表2 的標準進行感官評定。對每一個因素逐個進行評判，滿分為100 分，按照評語集中的標準進行登記并區分，統計每一個因素的各個評語的人次，感官評價結果見表4。

由表4 可知，10 名品評員對4 種金果梨凝膠軟糖的評價結果中，以1 號金果梨凝膠軟糖樣品為例，具體過程如下r組織狀態=（0，0.8，0.2，0），r色澤=（0.2，0.2，0.6，0），r口感=（0.2，0.3，0.5，0），r香味=（0.1，0.1，0.7，0.1），將這四個因素評價結果寫成一個矩陣為R1，同理可以求出2 號、3 號和4 號金果梨凝膠軟糖樣品的組織狀態、色澤、口感、香味這四個單因素的模糊矩陣分別為R2、R3、R4。

2.2.2 綜合評價結果

本試驗的綜合評判集為B，從U到V的一個模糊映R，則有B=AU·R，其中AU為權重集，R為模糊矩陣[14]。以1 號金果梨凝膠軟糖樣品為例，具體過程如下。

同理可得出2 號、3 號和4 號金果梨凝膠軟糖樣品的綜合評判結果如表5（見下頁）所示。

同級產品的優劣比較則采用中值法[23]對綜合評價集賦值，每個評價等級[100，81]、[80，61]、[60，31]、[30，0]，取相應分數段的中間值91、71、46、15，得到評價等級向量H=[91，71，46，15]。綜合評價結果得分為S=B·HT，各個產品的綜合評級得分如表6 所示。

表4 金果梨凝膠軟糖的感官評定結果Table 4 Sensory evaluation results of "Jinguo" pear gel fudge

表5 金果梨凝膠軟糖樣品綜合評價結果Table 5 Comprehensive evaluation results of "Jinguo" pear gel fudge sample

表6 金果梨凝膠軟糖樣品綜合評價得分表Table 6 Comprehensive scoring table for "Jinguo" pear gel fudge sample

4 種金果梨凝膠軟糖的感觀評價等級如圖2 所示。由表5、6 和圖2 可知，4 號金果梨凝膠軟糖感觀評分最高，感觀評價等級為優級；其次是3 號金果梨凝膠軟糖，再次是2 號金果梨凝膠軟糖，1 號金果梨凝膠軟糖是四個樣品中最差的。

圖2 不同等級的金果梨凝膠軟糖圖Fig.2 Appearance of different grades of "Jinguo" pear gel fudge

3 結論

本試驗以金果梨為基本原料，添加不同比例的明膠、果膠、復配凝膠劑（明膠∶果膠=1∶1）以及卡拉膠，將含有不同可溶性固形物含量的金果梨濃縮汁與四種不同比例的膠進行混合，制成了天然的金果梨凝膠軟糖成品。通過質構測定以及模糊數學綜合評判法，可以得出從硬度、彈性、黏聚性和咀嚼性方面來看，明膠添加量為6%且可溶性固形物含量為60%時制備的凝膠軟糖具有較好的物理特性，并且將制成的金果梨凝膠軟糖成品進行感官評價，可以得出4 號金果梨凝膠軟糖為最優。本研究研制的金果梨凝膠軟糖豐富了軟糖品種和金果梨的產品種類，為金果梨殘次果的利用開拓了新思路，對于提高資源利用率以及金果梨種植的經濟效益具有積極意義。