金果梨凝胶软糖制作工艺研究及模糊数学综合评价

孟令冬，宋 昱，王娟娟，李 昀,2*

（1.天津农学院食品科学与生物工程学院，天津 300384；2.天津市农副产品深加工技术工程中心，天津 300384）

金果梨（Hovenia acerba）俗称金果，果实形状呈扁圆形或近圆形。与其他品种的梨相比，金果梨颜色金黄，果实较大，果皮较薄，果面光滑，因此被称为梨界“巨无霸”。果肉则呈纯白色，口感细腻多汁，风味香甜诱人，果心较小，品质极佳[1]。金果梨的产量较高，适应能力强，不挑土质且耐寒耐旱，果实采摘后在自然环境下贮存期较长[2]。金果梨的果实中含有丰富的维生素以及人体必需的微量元素，营养价值较高，且具有清热解毒、润肺止咳等功效。因此，深受种植者和消费者的喜爱，具有较好的市场发展前景和经济效益[3]。

金果梨果皮较薄，容易被磕碰、划伤等，受伤后的金果梨容易出现滞销或售价不高的情况，果农们深受困扰，因此，将磕碰、划伤后的金果梨制作成凝胶软糖，能解决伤果的处理问题，提高金果梨的综合利用率和经济效益。凝胶软糖水分高、热量低[4]，且咀嚼性好、不黏牙、糖度低，日渐成为新型糖果的开发热点之一[5-7]。为了提高金果梨的综合利用价值，本研究以残次金果梨为原料，通过添加不同量的明胶、果胶、复配凝胶剂（明胶∶果胶=1∶1）以及卡拉胶，将含有不同可溶性固形物含量的金果梨浓缩汁与四种不同比例的胶进行混合，制成金果梨凝胶软糖成品。并以质构测定结果为主要的评价指标，结合模糊数学综合评判法，优化配方，以期为金果梨的综合利用开拓思路，同时为凝胶软糖的感官评定量化提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

金果梨，采自天津市武清区石各庄镇敖东村。

明胶、果胶、卡拉胶，均为食品级，河南万邦实业有限公司。

1.2 仪器与设备

九阳JYZ-E8 榨汁机，九阳股份有限公司；隔膜真空泵，天津东南仪诚科技有限公司；真空脱泡桶，三柯机电有限公司；日本手持PAL-1 型糖度计，广州市博勒泰贸易有限公司；SF400 型手压式薄膜封口机，永康市喜尚工贸有限公司；TA.XT Plus 物性测试仪，英国Stable Micro Systems 公司。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程

金果梨凝胶软糖制作工艺见图1。

图1 金果梨凝胶软糖制作工艺Fig.1 Processing technology of "Jinguo" pear gel fudge

1.3.2 操作要点

（1）金果梨浓缩汁的制备

将金果梨洗净，剔去受伤的部分，去皮去核后清洗、切块，放入榨汁机中榨汁。榨好的金果梨梨汁倒入80 目的过滤袋中过滤2 次，在70 ℃、真空度为-0.07 MPa 的条件下进行真空熬煮浓缩，并且利用手持糖度计进行测量，直至金果梨浓缩汁的可溶性固形物含量达到30%，再将金果梨浓缩汁放入包装袋内密封，置于5 ℃的冰箱内冷藏备用。按照以上方法分别制备可溶性固形物含量为40%、50%、60%的金果梨浓缩汁，5 ℃冷藏保存备用。

（2）溶胶

将不同比例的胶称好后利用水浴的方法进行溶胶。先将50 mL 的水在80 ℃水浴锅中加热，将称好的胶分多次倒入水中，继续水浴加热并且不断搅拌，直至胶彻底溶解、无颗粒存在，保温5 min。

（3）混合、倒模、冷却

将金果梨浓缩汁与溶胶液混合，100 ℃下加热3 min后，在75～80 ℃保温条件下倒入模中，将样品在室温下静置冷却。

（4）脱模、包装

冷却后的样品进行脱模，然后分别将金果梨凝胶软糖成品放入不同的包装袋内，密封留存。

1.4 金果梨凝胶软糖凝胶剂的选择

吴修东[8]研究发现明胶在明胶软糖产品中主要起着构建网络结构的作用。增大明胶添加量会使明胶软糖的硬度和抗变形率明显增大，弹性指数略有增加，组织状态逐渐变硬，咀嚼性变好。综合考虑各因素和成本，选择添加量为6%较合适。添加适量高甲氧基果胶，明胶软糖产品的硬度会增大，弹性指数略有降低，抗变形率减小，组织状态逐渐变硬，咀嚼性变好，外观透明度变差。陈三宝等[9]以车前子提取物为原料，研究车前子制备凝胶软糖的工艺，确定合理的原辅料配比。结果发现最佳配方中果胶添加量为2%～3%。陆璐等[10]以山楂和紫薯为主要原料制作软糖，确定了山楂紫薯软糖的最佳配方，其中卡拉胶的添加量为4%。因此，综合前人研究结果，本试验选择明胶、果胶、复配凝胶剂（明胶∶果胶=1∶1）和卡拉胶来制作金果梨凝胶软糖，其中胶的添加量（以浓缩梨汁计）分别为3%、4%、5%和6%。对制成的金果梨凝胶软糖成品分别测定硬度、弹性、黏聚性、咀嚼性并且进行感官评分。

1.5 金果梨凝胶软糖配方正交试验设计

选用胶的种类（明胶、果胶、复配凝胶剂（明胶∶果胶=1∶1）、卡拉胶）、胶的添加量（以浓缩梨汁计）（3%、4%、5%、6%）、浓缩梨汁可溶性固形物含量（30%、40%、50%、60%）这3 个因素及参数范围作为试验因素和水平，采用L16(45)正交表进行试验，试验设计见表1。

表1 金果梨凝胶软糖配方正交试验因素水平表Table 1 Orthogonal test of "Jinguo" pear gel fudge formula

1.6 金果梨凝胶软糖感官评价

以金果梨凝胶软糖成品的组织状态、色泽、口感及香味为鉴评项目[11]进行评分，邀请10 名专业人员组成感官评定小组，对金果梨凝胶软糖成品的感官质量进行综合评定，得分取平均值。评分标准见表2。

1.7 金果梨凝胶软糖质构的测定

将金果梨凝胶软糖成品切成边长为1 cm 左右的正方体，采用TA.XT Plus 物性测试仪测定金果梨凝胶软糖成品的硬度、弹性、黏聚性和咀嚼性。选用P35 圆柱形探头，测试模式为TPA。具体的试验测定参数为预压速度2.0 mm/s，下压速度1.0 mm/s，回复速度1.0 mm/s，变形量5.0 mm，两次压缩之间停留的时间为5 s，触发力为5 g[12]。

表2 金果梨凝胶软糖感官评价标准Table 2 Sensory evaluation standard of "Jinguo" pear gel fudge

1.8 建立金果梨凝胶软糖模糊数学评价系统

随机挑选10 名经过专业培训的品评员组成评价小组，按照表2 的金果梨凝胶软糖感官评价标准进行感官评分，并且应用模糊数学综合评价法对金果梨凝胶软糖成品品质进行评价，将每个指标的得分以及总分划分为优、良、中、差四个等级，进而客观判断金果梨凝胶软糖成品的品质[13]。

以金果梨凝胶软糖的组织状态、色泽、口感和香味为因素集，U={u1，u2，u3，u4}，其中u1=组织状态，u2=色泽，u3=口感，u4=香味，即U={组织状态，色泽，口感，香味}。由于金果梨凝胶软糖中过多的评语等级会难于描述，并且考虑到等级划分太细会混淆品评者在短时间内做出的主观判断，故本试验取m=4，设定评语集为V={v1，v2，v3，v4}，其中v1=优，v2=良，v3=中，v4=差，即V={优，良，中，差}。这四项感官指标的权重系数分别为0.2、0.2、0.3、0.3，即金果梨凝胶软糖成品的权重集AU={0.2，0.2，0.3，0.3}。收集10 位品评员的评价结果，对感官评价结果利用模糊综合评价方法进行分析，根据最大隶属度原则，判断产品所属等级。根据式（1）计算模糊关系综合评判集[11,14-16]。

式中，B为综合评判集、AU为权重集、R为隶属矩阵。

1.9 数据处理

数据处理使用SPSS 22.0 和Excel 2007 统计分析软件。采用SPSS 22.0 中的Duncan 法进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 正交试验结果与分析

金果梨凝胶软糖制备工艺正交试验结果如表3 所示。

本试验采用果胶、复配凝胶剂（明胶∶果胶=1∶1）、卡拉胶制成的金果梨凝胶软糖没有成型，不具备测定质构的条件，因此没有测出这三种胶制成的金果梨凝胶软糖的质构数据。

采用果胶和复配凝胶剂（明胶∶果胶=1∶1）制成的金果梨凝胶软糖质地较为黏稠、不成型。这可能是因为浓缩梨汁中pH 值或糖含量不能满足高甲氧基果胶的凝胶条件。本试验中采用的金果梨较为成熟，果实的软化常伴随着不溶性原果胶的降解以及可溶性果胶含量的上升，其细胞壁中胶层和初生壁分解，细胞间的黏合力下降，细胞结构大大受损[17]。国内外常见的明胶软糖中多添加果胶，明胶与果胶形成的复配凝胶剂能快速凝胶且脱模后成型较好，软糖成品透明度较高，便于着色。但复配凝胶剂制成的软糖硬度比较低，而且需要较高的浓度，这类软糖存在一个严重的缺点就是熔点低，其在较高温度下易变软甚至熔化[18]。由于用果胶制成的糖果具有质地柔软、贮藏时间较长的特点，因此想要保证产品的品质，必须严格控制配比[19]。浓度和pH 都不会对卡拉胶的凝胶特性造成影响，用卡拉胶制作成的糖果成品硬度大、弹性好[19]。而本试验采用卡拉胶制成的金果梨凝胶软糖则呈现液体状态，无法进行质构测定。这可能是因为本次试验在溶胶的过程中采用的溶胶温度稍高，容易使胶质受热分解，导致金果梨凝胶软糖的糖液发黏，从而影响卡拉胶的凝胶力[20]。

本试验中采用不同添加量的明胶制成的金果梨凝胶软糖成型效果较好。随着明胶添加量的增加，金果梨凝胶软糖的硬度、黏聚性、胶着性和咀嚼性也会提高，其弹性会略有减少。由于明胶添加量的增加，使得在有限空间内，明胶分子增多，分子间与分子内的氢键也会增多，因此，在凝胶过程中形成的三维网络结构也就变得越来越致密，其硬度明显增大[21]。明胶分子溶于水的过程中，会由无序且不规则的卷曲构象变为有序的螺旋结构[22]。明胶形成的凝胶结构是由明胶分子中的甘氨酸-脯氨酸-羟基脯氨酸通过分子内以及分子间的氢键形成的三元螺旋体的网络结构，随着明胶添加量的增加，凝胶网络结构变得更致密，网络的间隙更小，由于氢键和范德华力等作用力，对于网络结构中的糖分和水分的束缚能力逐渐增强，其弹性则会略有减小[8]。当明胶添加量达到6%时，网络结构足够致密，软糖成品的热稳定性较好，金果梨凝胶软糖成品的质地细腻均匀，口感丰富饱满，富有咀嚼性和弹性。此结果与其他研究人员的结果相似[21]。随着明胶添加量的不断增大，金果梨浓缩液较黏稠，搅拌和注模的过程中较容易混入空气，进而影响软糖成品的外观透明度[21]。利用明胶制成的金果梨凝胶软糖成品的黏聚性会由于明胶添加量的增大而增大，组织状态从偏软到偏硬，咀嚼性变好。综合考虑感官评价结果以及软糖的成本因素，明胶添加量为6%且可溶性固形物含量为60%时较为适宜，硬度适中、弹性较好、黏聚性和咀嚼性良好且具有较好的感官品质，最接近理想软糖的品质。

表3 金果梨凝胶软糖制备工艺正交试验结果Table 3 Orthogonal test results on preparation technology of "Jinguo" pear gel fudge

2.2 金果梨凝胶软糖成品模糊数学评价结果

2.2.1 模糊矩阵的建立及结果

由于本次试验中采用果胶、复配凝胶剂（明胶∶果胶=1∶1）、卡拉胶制成的金果梨凝胶软糖没有成型，因此只对利用明胶制成的金果梨凝胶软糖进行感官评价。

现请10 名品评员对4 种利用明胶制成的金果梨凝胶软糖按照表2 的标准进行感官评定。对每一个因素逐个进行评判，满分为100 分，按照评语集中的标准进行登记并区分，统计每一个因素的各个评语的人次，感官评价结果见表4。

由表4 可知，10 名品评员对4 种金果梨凝胶软糖的评价结果中，以1 号金果梨凝胶软糖样品为例，具体过程如下r组织状态=（0，0.8，0.2，0），r色泽=（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），将这四个因素评价结果写成一个矩阵为R1，同理可以求出2 号、3 号和4 号金果梨凝胶软糖样品的组织状态、色泽、口感、香味这四个单因素的模糊矩阵分别为R2、R3、R4。

2.2.2 综合评价结果

本试验的综合评判集为B，从U到V的一个模糊映R，则有B=AU·R，其中AU为权重集，R为模糊矩阵[14]。以1 号金果梨凝胶软糖样品为例，具体过程如下。

同理可得出2 号、3 号和4 号金果梨凝胶软糖样品的综合评判结果如表5（见下页）所示。

同级产品的优劣比较则采用中值法[23]对综合评价集赋值，每个评价等级[100，81]、[80，61]、[60，31]、[30，0]，取相应分数段的中间值91、71、46、15，得到评价等级向量H=[91，71，46，15]。综合评价结果得分为S=B·HT，各个产品的综合评级得分如表6 所示。

表4 金果梨凝胶软糖的感官评定结果Table 4 Sensory evaluation results of "Jinguo" pear gel fudge

表5 金果梨凝胶软糖样品综合评价结果Table 5 Comprehensive evaluation results of "Jinguo" pear gel fudge sample

表6 金果梨凝胶软糖样品综合评价得分表Table 6 Comprehensive scoring table for "Jinguo" pear gel fudge sample

4 种金果梨凝胶软糖的感观评价等级如图2 所示。由表5、6 和图2 可知，4 号金果梨凝胶软糖感观评分最高，感观评价等级为优级；其次是3 号金果梨凝胶软糖，再次是2 号金果梨凝胶软糖，1 号金果梨凝胶软糖是四个样品中最差的。

图2 不同等级的金果梨凝胶软糖图Fig.2 Appearance of different grades of "Jinguo" pear gel fudge

3 结论

本试验以金果梨为基本原料，添加不同比例的明胶、果胶、复配凝胶剂（明胶∶果胶=1∶1）以及卡拉胶，将含有不同可溶性固形物含量的金果梨浓缩汁与四种不同比例的胶进行混合，制成了天然的金果梨凝胶软糖成品。通过质构测定以及模糊数学综合评判法，可以得出从硬度、弹性、黏聚性和咀嚼性方面来看，明胶添加量为6%且可溶性固形物含量为60%时制备的凝胶软糖具有较好的物理特性，并且将制成的金果梨凝胶软糖成品进行感官评价，可以得出4 号金果梨凝胶软糖为最优。本研究研制的金果梨凝胶软糖丰富了软糖品种和金果梨的产品种类，为金果梨残次果的利用开拓了新思路，对于提高资源利用率以及金果梨种植的经济效益具有积极意义。