基于模糊數(shù)學和感官評分優(yōu)化烏梅多糖果凍配方研究

摘要：以烏梅多糖為主要原料，以感官評分的模糊綜合評判值為評價指標，在單因素試驗的基礎(chǔ)上，采用模糊數(shù)學結(jié)合正交試驗設(shè)計研究了烏梅多糖保健果凍的最佳配方。結(jié)果表明，最佳配方為烏梅多糖濃度5%、異麥芽低聚糖添加量4%、氯化鉀添加量0.07%、復(fù)合膠（魔芋粉∶卡拉膠為1∶1）添加量1.0%。在此條件下烏梅多糖果凍色澤均勻，口感細膩爽滑，風味獨特，具有一定的營養(yǎng)價值和保健功能。

關(guān)鍵詞：烏梅多糖；果凍；模糊數(shù)學；正交試驗

中圖分類號：TS202.3""""" 文獻標志碼：A"""" 文章編號：1000-9973（2024）10-0094-07

Optimization of Formula of Prunus mume Polysaccharide Jelly Based on

Fuzzy Mathematics and Sensory Score

CAO Tian-xin1， YAN Xiao-juan2， ZHANG Hai-yue1*

（1.School of Chemistry and Life Sciences， Changchun University of Technology， Changchun 130012，

China; 2.Jilin Fusheng Special Medical Food Co.， Ltd.， Changchun 130607， China）

Abstract： With Prunus mume polysaccharides as the main raw materials， fuzzy comprehensive evaluation value of sensory score as the evaluation index， on the basis of single factor test， the optimum formula of health-care Prunus mume polysaccharide jelly is studied by fuzzy mathematics combined with orthogonal test design. The results show that the optimum formula is the concentration of Prunus mume polysaccharides of 5%， the addition amount of isomaltooligosaccharides of 4%， the addition amount of potassium chloride of 0.07% and the addition amount of compound gum （konjac flour∶carrageenan is 1∶1） of 1.0%. Under such conditions， Prunus mume polysaccharide jelly has uniform color， delicate and smooth taste， unique flavor， and certain nutritional value and health-care function.

Key words： Prunus mume polysaccharides; jelly; fuzzy mathematics; orthogonal test

烏梅為藥食同源食品，由青梅經(jīng)熏制或烘制的方法制成，又稱酸梅、黑梅。《中國藥典》2020版述其歸肺、大腸經(jīng)，具有斂肺澀腸的功效，主治肺虛久咳、久瀉久痢[1]，目前烏梅及其制劑在醫(yī)藥界有著廣泛的應(yīng)用，具有抗氧化[2]、抗炎[3]、抗腫瘤[4]、調(diào)節(jié)腸道菌群[5]、減輕潰瘍性結(jié)腸炎[6]等作用，除了以藥物使用外，烏梅中獨特的酸味可以作為食品調(diào)味劑，增加口感，例如酸梅湯等，是一味很有研究前途的調(diào)味品。

多糖是由單糖分子經(jīng)脫水和縮合形成的。每個單糖分子由糖苷鍵進行連接[7]。多糖也應(yīng)用在化妝品[8]、食品[9]、藥品[10]、功能性保健品[11]行業(yè)。研究表明，多糖具有良好的抗氧化[12]、抗腫瘤[13]、調(diào)節(jié)免疫力[14]、降血糖[15]、降血脂[16]、抗病毒[17]、調(diào)節(jié)腸道菌群等生物活性，可以作為一種綠色的食品添加劑。

果凍作為一種休閑食品，它獨特的口感深受當代年輕人的喜愛，而且目前市場上的果凍營養(yǎng)成分單一，沒有出現(xiàn)以烏梅作為調(diào)味劑和營養(yǎng)成分原料的果凍。

模糊數(shù)學法是利用模糊關(guān)系合成的原理對被評價事物的隸屬等級情況進行綜合評價的一種評判方法，該法在香腸、啤酒、果醬、姜酒、韭菜醬等食品的感官鑒評上有較好的應(yīng)用[18]。

本試驗以烏梅為原料研制烏梅多糖果凍，在單因素試驗的基礎(chǔ)上，采用模糊數(shù)學結(jié)合正交試驗設(shè)計探討烏梅多糖、復(fù)合膠（魔芋粉∶卡拉膠）、異麥芽低聚糖、氯化鉀的添加量，確定烏梅多糖果凍的加工工藝和最佳配方，并對產(chǎn)品品質(zhì)進行檢測和分析，為烏梅多糖的開發(fā)利用提供了參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

烏梅多糖：實驗室前期自制；異麥芽低聚糖：浙江華康貿(mào)易有限公司；魔芋膠、卡拉膠、氯化鉀（均為食品級）：美味滋食品配料商城。

1.2 試驗儀器設(shè)備

FA2014A電子天平 上海精天電子儀器有限公司；SYG-A2-6電熱恒溫水浴鍋 天津市泰斯特儀器有限公司；BCD-252WD18NP型容聲冰箱 海信科龍電器股份有限公司；溫度計 金隆精密儀表廠。

1.3 試驗流程

1.4 操作要點

1.4.1 實驗室前期自制烏梅多糖

采用超聲波輔助水提醇沉法，料液比為1∶20 （g/mL），溫度為40 ℃，超聲功率為167 W，提取時間為60 min，提取后抽濾，取液體濃縮，加入4倍體積85%乙醇，醇沉過夜，離心取沉淀，經(jīng)冷凍干燥后即為烏梅多糖。

1.4.2 混合膠

將魔芋與卡拉膠膠按比例混合，等待10～20 min充分溶解膨脹。

1.4.3 煮膠

在90 ℃水浴鍋中加熱5 min，煮至膠體全部溶解。

1.4.4 調(diào)配

將溶液冷卻至80 ℃后不斷攪拌加入異麥芽低聚糖，冷卻至60 ℃后不斷攪拌加入烏梅多糖和氯化鉀。

1.4.5 灌裝

將膠體冷卻至50 ℃后倒入預(yù)先準備的模具中，最后灌裝、密封好并滅菌，將灌裝好的烏梅多糖果凍于80 ℃水浴20 min。

1.4.6 成品

將滅菌后的烏梅多糖果凍冷卻至室溫后置于冰箱中冷藏，經(jīng)檢測后其產(chǎn)品質(zhì)量指標符合GB 19299—2015《食品安全國家標準 果凍》的要求，即為成品。

1.5 凝膠質(zhì)量評價

果凍的凝膠質(zhì)量主要取決于膠體的配比。本試驗采用的膠體是魔芋膠和卡拉膠，以50 g凝膠為例，加入1%復(fù)合膠，復(fù)合膠比例魔芋膠∶卡拉膠分別為1.2∶1、1.1∶1、1∶1、1∶1.1、1∶1.2，分別測定不同比例復(fù)合膠的析水率以確定復(fù)合膠配比。

析水率的測定：將試驗樣品于4 ℃保存24 h后，測定凝膠的析水率。

析水率（%）=Y1－Y2Y1×100%。

式中：Y1為樣品的總質(zhì)量（g），Y2為析水后的質(zhì)量（g）。

1.6 單因素試驗設(shè)計

1.6.1 烏梅多糖濃度對烏梅多糖果凍的影響

以50 g果凍計，設(shè)置4%異麥芽低聚糖、0.06%氯化鉀和1%復(fù)合膠的添加量為定量，將多糖濃度按4%、5%、6%、7%、8%加入100 mL燒杯中，邊加熱邊攪拌，糊化5 min，冷卻后倒入模具中，殺菌冷卻后放置于－4 ℃環(huán)境下8 h，進行指標測定，考察烏梅多糖濃度對烏梅多糖果凍品質(zhì)的影響。

1.6.2 異麥芽低聚糖添加量對烏梅多糖果凍的影響

以50 g果凍計，設(shè)置6%烏梅多糖、0.06%氯化鉀和1%復(fù)合膠的添加量為定量，將異麥芽低聚糖添加量按2%、3%、4%、5%、6%加入100 mL燒杯中，邊加熱邊攪拌，糊化5 min，冷卻后倒入模具中，殺菌冷卻后放置于－4 ℃環(huán)境下8 h，進行指標測定，考察異麥芽低聚糖添加量對烏梅多糖果凍品質(zhì)的影響。

1.6.3 氯化鉀添加量對烏梅多糖果凍的影響

以50 g果凍計，設(shè)置6%烏梅多糖、4%異麥芽低聚糖和1%復(fù)合膠的添加量為定量，將氯化鉀添加量按0.04%、0.05%、0.06%、0.07%、0.08%加入100 mL燒杯中，邊加熱邊攪拌，糊化5 min，冷卻后倒入模具中，殺菌冷卻后放置于－4 ℃環(huán)境下8 h，進行指標測定，考察氯化鉀添加量對烏梅多糖果凍品質(zhì)的影響。

1.6.4 復(fù)合膠添加量對烏梅多糖果凍的影響

以50 g果凍計，設(shè)置6%烏梅多糖、4%異麥芽低聚糖和0.06%氯化鉀的添加量為定量，將復(fù)合膠添加量按0.6%、0.8%、1.0%、1.2%、1.4%加入100 mL燒杯中，邊加熱邊攪拌，糊化5 min，冷卻后倒入模具中，殺菌冷卻后放置于－4 ℃環(huán)境下8 h，進行指標測定，考察復(fù)合膠添加量對烏梅多糖果凍品質(zhì)的影響。

1.7 正交試驗設(shè)計

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，對主要影響烏梅多糖果凍的4個因素烏梅多糖濃度、異麥芽低聚糖添加量、氯化鉀添加量、復(fù)合膠添加量進行正交試驗分析。選用L9（34）設(shè)計表對烏梅多糖果凍配方進行優(yōu)化和驗證試驗，正交試驗因素水平設(shè)計表見表1。

1.8 感官評分

根據(jù)GB 19299—2015的要求將內(nèi)容物放在白色瓷盤內(nèi)，在明亮的自然光處，參考何玲玲等[19]的方法，由20位人員組成感官評分小組，要求評分前12 h內(nèi)不吸煙、不飲酒、不食用辛辣等刺激性食物。用肉眼觀察色澤及異物，鑒別氣味，品嘗滋味，每次評分時需用30 ℃左右的溫水漱口，評分間隔設(shè)為15 min，感官評分標準見表2。

1.9 烏梅多糖果凍感官評價模糊數(shù)學模型的建立

1.9.1 確定評價因素加權(quán)重集

根據(jù)陳瓊玲等[20]的方法并稍作改動，評價因素集是烏梅多糖果凍感官品質(zhì)所涉及的主要指標集合，評價因素集U={色澤，口感，氣味滋味，組織形態(tài)}；評價因素權(quán)重集采用用戶調(diào)查法及二元比對法，確定色澤、口感、氣味滋味、組織形態(tài)的權(quán)重。隨機選取20位食品專業(yè)學生，對烏梅多糖果凍感官品質(zhì)評價指標進行對比分析，重要因素得1分，次要因素得0分，自身對比得1分。各項評價指標得分與總分200分的比重即為權(quán)重，計算可得烏梅多糖果凍感官指標的權(quán)重集N={0.25，0.3，0.3，0.15}；評分集V={優(yōu)，良，中，差}={90，80，70，60}。

1.9.2 模糊關(guān)系綜合評價集

根據(jù)崔震昆等[21]的方法，食品感官指標綜合評判結(jié)果用Z表示，Z=N×R，其中N代表烏梅多糖果凍感官指標的權(quán)重，R代表模糊矩陣，此公式為模糊運算。

1.10 可溶性固形物和微生物檢測

根據(jù)何子楊[22]的方法，參照GB 19299—2015《食品安全國家標準 果凍》檢測果凍中可溶性固形物和微生物。

1.11 數(shù)據(jù)處理

采用IBM SPSS Statistics 26.0進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，采用Origin 2018作圖。所有數(shù)據(jù)均重復(fù)3次。

2 結(jié)果與分析

2.1 魔芋粉與卡拉膠的配比對析水率的影響

由圖1可知，在復(fù)合膠添加量為1%時，魔芋粉與卡拉膠的比例為1∶1時析水率最低且凝膠狀態(tài)良好，析水率是果凍生產(chǎn)中的質(zhì)量控制指標之一，它是指果凍形成凝膠后因膠體體積收縮而在表面分泌出液體的質(zhì)量占總質(zhì)量的百分比值，有學者認為，果凍中的析水率應(yīng)小于3%，以保證果凍質(zhì)量，質(zhì)量不易劣變[23]，魔芋膠與卡拉膠的比例為1∶1時析水率最低，為1.26%，小于3%，故采用魔芋膠∶卡拉膠為1∶1進行后續(xù)試驗。

2.2 烏梅多糖濃度對烏梅多糖果凍感官評分的影響

由圖2可知，在固定異麥芽低聚糖添加量為4%、氯化鉀添加量為0.06%、復(fù)合膠添加量為1%的情況下，烏梅多糖果凍的感官評分隨著多糖濃度的增加先上升后下降，適量的烏梅多糖可以增加果凍的風味和色澤，添加過多或者過少的烏梅多糖均會使烏梅多糖果凍不具備烏梅的風味和色澤，在烏梅多糖濃度為6%時感官評分最高，果凍具有淡淡的烏梅風味，有淺黃色光澤，韌性良好，無雜質(zhì)，結(jié)構(gòu)緊密，故選擇5%、6%、7%的烏梅多糖濃度進行正交試驗。

2.3 異麥芽低聚糖添加量對烏梅多糖果凍感官評分的影響

有研究表明，每日服用5～30 g異麥芽低聚糖對人體具有一定的調(diào)節(jié)腸道菌群、增殖雙歧桿菌的作用。本研究使用4%的異麥芽低聚糖添加量既保證了其在保健用量范圍內(nèi)，又能起到一定增加甜味的作用[24]。

由圖3可知，在固定烏梅多糖濃度為6%、氯化鉀添加量為0.06%、復(fù)合膠添加量為1%的情況下，異麥芽低聚糖添加量在2%～4%之間時，烏梅多糖果凍的感官評分隨著異麥芽低聚糖添加量的增加而升高，在添加量為4%時烏梅多糖果凍的感官評分最高，在添加量為4%～6%時，烏梅多糖果凍的感官評分逐漸降低。在烏梅多糖果凍中加入異麥芽低聚糖會減弱酸度，增加甜度，使口感均衡，但當異麥芽低聚糖添加量過多時，烏梅多糖的組織形態(tài)發(fā)生改變，觸感黏膩，口感偏甜。因此，選擇3%、4%、5%的異麥芽低聚糖添加量進行正交試驗。

2.4 氯化鉀添加量對烏梅多糖果凍感官評分的影響

由圖4可知，在固定烏梅多糖濃度為6%、異麥芽低聚糖添加量為4%、復(fù)合膠添加量為1%的情況下，氯化鉀添加量為0.06%時，烏梅多糖果凍的感官評分最高，當氯化鉀添加量低于0.06%時，烏梅多糖果凍的組織形態(tài)較差，易碎且不耐咀嚼；當氯化鉀添加量高于0.06%時，果凍的硬度過高，口感降低，這是由于氯化鉀對卡拉膠有強烈的增效作用，可改善凝膠強度，使膠質(zhì)變得更穩(wěn)定，與何玲玲等[19]的研究結(jié)果相似。因此，選擇0.05%、0.06%、0.07%的氯化鉀添加量進行正交試驗。

2.5 復(fù)合膠添加量對烏梅多糖果凍感官評分的影響

由圖5可知，在固定烏梅多糖濃度為6%、異麥芽低聚糖添加量為4%、氯化鉀添加量為0.06%的情況下，感官評分隨著復(fù)合膠添加量的增加先上升后下降，當復(fù)合膠添加量為1.0%時感官評分最高，當復(fù)合膠添加量小于1.0%時，烏梅多糖果凍成型不好，口感較疏松，當復(fù)合膠添加量高于1.0%時，烏梅多糖果凍口感較硬。因此，選擇0.8%、1.0%、1.2%的復(fù)合膠添加量進行正交試驗。

2.6 模糊數(shù)學感官評定和模糊矩陣建立

2.6.1 模糊數(shù)學感官評定

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，采用L9（34）正交設(shè)計表設(shè)計制備9組烏梅多糖果凍，由20名評價人員對其色澤、口感、氣味滋味、組織形態(tài)進行等級評價，評價結(jié)果見表3。

2.6.2 模糊矩陣建立

將表3中得分轉(zhuǎn)換到矩陣中，評價矩陣如下。由樣品的色澤、口感、氣味滋味、組織形態(tài)所獲得的票數(shù)按照等級“優(yōu)”、“良”、“中”、“差”組成。

r1=13，5，2，012，6，2，09，6，4，15，6，9，0，r2=16，2，2，015，3，2，012，5，3，08，8，2，2，

r3=14，4，0，014，6，0，010，10，0，015，5，0，0，r4=5，7，8，04，8，6，24，12，4，07，10，3，0，

r5=16，4，0，017，2，1，014，4，2，010，10，0，0，r6=1，4，14，11，7，12，04，14，2，05，7，7，1，

r7=11，7，2，013，5，2，015，4，1，08，12，0，0，r8=4，5，11，02，10，8，03，2，14，17，7，6，0，

r9=2，4，14，01，3，14，24，5，9，25，7，8，0。

將所得到的r1～r9歸一化處理得到模糊矩陣R1～R9。

R1=0.65，0.25，0.10，0.000.60，0.30，0.10，0.000.45，0.30，0.20，0.050.25，0.30，0.45，0.00，

R2=0.80，0.10，0.10，0.000.75，0.15，0.10，0.000.60，0.25，0.15，0.000.40，0.40，0.10，0.10，

R3=0.80，0.20，0.00，0.000.70，0.30，0.00，0.000.70，0.20，0.10，0.000.75，0.25，0.00，0.00，

R4=0.25，0.35，0.40，0.000.20，0.40，0.30，0.100.20，0.60，0.20，0.000.35，0.50，0.15，0.00，

R5=0.80，0.20，0.00，0.000.85，0.10，0.05，0.000.70，0.20，0.10，0.000.50，0.50，0.00，0.00，

R6=0.05，0.20，0.70，0.050.05，0.35，0.60，0.000.20，0.70，0.10，0.000.25，0.35，0.35，0.05，

R7=0.55，0.35，0.10，0.000.65，0.25，0.10，0.000.75，0.20，0.05，0.000.40，0.60，0.00，0.00，

R8=0.20，0.25，0.55，0.000.10，0.50，0.40，0.000.15，0.10，0.70，0.050.35，0.35，0.30，0.00，

R9=0.10，0.20，0.70，0.000.05，0.15，0.70，0.100.20，0.25，0.45，0.100.25，0.35，0.40，0.00。

依據(jù)模糊變換原理可知，Z=N×R，對應(yīng)1～9號樣品的評價結(jié)果為Zj=N×Rj，結(jié)果見表4。

2.7 正交試驗結(jié)果與分析

模糊綜合評價總分由表4中綜合評價結(jié)果分別乘以其對應(yīng)的分值（優(yōu)90分，良80分，中70分，差60分）并進行加和，得樣品1～9號的感官評分，結(jié)果見表5。

由表5可知，最優(yōu)配方為A1B2C3D2，各因素對產(chǎn)品品質(zhì)影響的主次順序為C＞A＞B＞D，即氯化鉀添加量＞多糖濃度＞異麥芽低聚糖添加量＞復(fù)合膠添加量。由表6中方差分析結(jié)果可知，氯化鉀添加量對果凍的感官評分影響顯著。正交試驗K值最優(yōu)方案為A1B2C3D2，同時由表5可知，正交試驗的最優(yōu)方案為A1B3C3D3。

將正交試驗K值最優(yōu)方案與最優(yōu)試驗方案進行驗證試驗，結(jié)果見表7。

由表7可知，烏梅多糖果凍的最佳配方為A1B2C3D2，即烏梅多糖濃度5%、異麥芽低聚糖添加量4%、氯化鉀添加量0.07%、復(fù)合膠添加量1.0%。在該配方下制備的果凍產(chǎn)品酸甜可口，色澤均一，口感細膩，無異味，結(jié)構(gòu)緊密有彈性。

2.8 烏梅多糖果凍質(zhì)量標準

2.8.1 感官質(zhì)量

色澤透亮，為淡黃色，有烏梅香氣，口感酸甜，有果凍特有的嚼勁，后味持久。組織形態(tài)：凝膠狀態(tài)好，沒有裂痕，沒有雜質(zhì)，軟硬適中，富有彈性。

2.8.2 理化指標

可溶性固形物含量高于10%。

2.8.3 微生物指標

烏梅多糖果凍的微生物指標見表8。通過與國家標準進行對比，結(jié)果顯示該果凍的各項微生物指標均符合GB 19299—2015 相關(guān)要求。

3 結(jié)論

果凍口感獨特，味道酸甜，傳統(tǒng)果凍主要以果味和甜味為主，在大健康時代背景下，作為重要的日常休閑食品，其營養(yǎng)保健功能并未得到有效開發(fā)，營養(yǎng)成分較單一。烏梅為藥食同源食品，烏梅多糖具有獨特的酸味，可以作為功能性調(diào)味品，且烏梅多糖具有抗氧化、降血脂功效，添加該天然產(chǎn)物于果凍中，可以提高果凍的保健功能，適合作為果凍原料，彌補了果凍在營養(yǎng)成分上的不足。本文采用模糊數(shù)學綜合評價法研制出烏梅多糖果凍，最優(yōu)配方為烏梅多糖添加量5%、異麥芽低聚糖添加量4%、氯化鉀添加量0.07%、復(fù)合膠（魔芋膠∶卡拉膠）添加量1.0%。在此條件下生產(chǎn)的果凍軟硬適中，質(zhì)地均勻有彈性，酸甜可口，營養(yǎng)豐富，具有獨特的風味，且產(chǎn)品質(zhì)量指標符合 GB 19299—2015《食品安全國家標準 果凍》的要求。

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收稿日期：2024-04-02

基金項目：吉林省科技廳重點醫(yī)藥項目（20190304096YY）

作者簡介：曹田欣（1997—），女，碩士，研究方向：功能食品、保健食品、特殊醫(yī)學配方食品開發(fā)。

*通信作者：張海悅（1967—），女，教授，博士，研究方向：天然產(chǎn)物、功能食品、保健食品、特殊醫(yī)學配方食品開發(fā)。