基于模糊数学和感官评分优化乌梅多糖果冻配方研究

摘要：以乌梅多糖为主要原料，以感官评分的模糊综合评判值为评价指标，在单因素试验的基础上，采用模糊数学结合正交试验设计研究了乌梅多糖保健果冻的最佳配方。结果表明，最佳配方为乌梅多糖浓度5%、异麦芽低聚糖添加量4%、氯化钾添加量0.07%、复合胶（魔芋粉∶卡拉胶为1∶1）添加量1.0%。在此条件下乌梅多糖果冻色泽均匀，口感细腻爽滑，风味独特，具有一定的营养价值和保健功能。

关键词：乌梅多糖；果冻；模糊数学；正交试验

中图分类号：TS202.3""""" 文献标志码：A"""" 文章编号：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

乌梅为药食同源食品，由青梅经熏制或烘制的方法制成，又称酸梅、黑梅。《中国药典》2020版述其归肺、大肠经，具有敛肺涩肠的功效，主治肺虚久咳、久泻久痢[1]，目前乌梅及其制剂在医药界有着广泛的应用，具有抗氧化[2]、抗炎[3]、抗肿瘤[4]、调节肠道菌群[5]、减轻溃疡性结肠炎[6]等作用，除了以药物使用外，乌梅中独特的酸味可以作为食品调味剂，增加口感，例如酸梅汤等，是一味很有研究前途的调味品。

多糖是由单糖分子经脱水和缩合形成的。每个单糖分子由糖苷键进行连接[7]。多糖也应用在化妆品[8]、食品[9]、药品[10]、功能性保健品[11]行业。研究表明，多糖具有良好的抗氧化[12]、抗肿瘤[13]、调节免疫力[14]、降血糖[15]、降血脂[16]、抗病毒[17]、调节肠道菌群等生物活性，可以作为一种绿色的食品添加剂。

果冻作为一种休闲食品，它独特的口感深受当代年轻人的喜爱，而且目前市场上的果冻营养成分单一，没有出现以乌梅作为调味剂和营养成分原料的果冻。

模糊数学法是利用模糊关系合成的原理对被评价事物的隶属等级情况进行综合评价的一种评判方法，该法在香肠、啤酒、果酱、姜酒、韭菜酱等食品的感官鉴评上有较好的应用[18]。

本试验以乌梅为原料研制乌梅多糖果冻，在单因素试验的基础上，采用模糊数学结合正交试验设计探讨乌梅多糖、复合胶（魔芋粉∶卡拉胶）、异麦芽低聚糖、氯化钾的添加量，确定乌梅多糖果冻的加工工艺和最佳配方，并对产品品质进行检测和分析，为乌梅多糖的开发利用提供了参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

乌梅多糖：实验室前期自制；异麦芽低聚糖：浙江华康贸易有限公司；魔芋胶、卡拉胶、氯化钾（均为食品级）：美味滋食品配料商城。

1.2 试验仪器设备

FA2014A电子天平 上海精天电子仪器有限公司；SYG-A2-6电热恒温水浴锅 天津市泰斯特仪器有限公司；BCD-252WD18NP型容声冰箱 海信科龙电器股份有限公司；温度计 金隆精密仪表厂。

1.3 试验流程

1.4 操作要点

1.4.1 实验室前期自制乌梅多糖

采用超声波辅助水提醇沉法，料液比为1∶20 （g/mL），温度为40 ℃，超声功率为167 W，提取时间为60 min，提取后抽滤，取液体浓缩，加入4倍体积85%乙醇，醇沉过夜，离心取沉淀，经冷冻干燥后即为乌梅多糖。

1.4.2 混合胶

将魔芋与卡拉胶胶按比例混合，等待10～20 min充分溶解膨胀。

1.4.3 煮胶

在90 ℃水浴锅中加热5 min，煮至胶体全部溶解。

1.4.4 调配

将溶液冷却至80 ℃后不断搅拌加入异麦芽低聚糖，冷却至60 ℃后不断搅拌加入乌梅多糖和氯化钾。

1.4.5 灌装

将胶体冷却至50 ℃后倒入预先准备的模具中，最后灌装、密封好并灭菌，将灌装好的乌梅多糖果冻于80 ℃水浴20 min。

1.4.6 成品

将灭菌后的乌梅多糖果冻冷却至室温后置于冰箱中冷藏，经检测后其产品质量指标符合GB 19299—2015《食品安全国家标准 果冻》的要求，即为成品。

1.5 凝胶质量评价

果冻的凝胶质量主要取决于胶体的配比。本试验采用的胶体是魔芋胶和卡拉胶，以50 g凝胶为例，加入1%复合胶，复合胶比例魔芋胶∶卡拉胶分别为1.2∶1、1.1∶1、1∶1、1∶1.1、1∶1.2，分别测定不同比例复合胶的析水率以确定复合胶配比。

析水率的测定：将试验样品于4 ℃保存24 h后，测定凝胶的析水率。

析水率（%）=Y1－Y2Y1×100%。

式中：Y1为样品的总质量（g），Y2为析水后的质量（g）。

1.6 单因素试验设计

1.6.1 乌梅多糖浓度对乌梅多糖果冻的影响

以50 g果冻计，设置4%异麦芽低聚糖、0.06%氯化钾和1%复合胶的添加量为定量，将多糖浓度按4%、5%、6%、7%、8%加入100 mL烧杯中，边加热边搅拌，糊化5 min，冷却后倒入模具中，杀菌冷却后放置于－4 ℃环境下8 h，进行指标测定，考察乌梅多糖浓度对乌梅多糖果冻品质的影响。

1.6.2 异麦芽低聚糖添加量对乌梅多糖果冻的影响

以50 g果冻计，设置6%乌梅多糖、0.06%氯化钾和1%复合胶的添加量为定量，将异麦芽低聚糖添加量按2%、3%、4%、5%、6%加入100 mL烧杯中，边加热边搅拌，糊化5 min，冷却后倒入模具中，杀菌冷却后放置于－4 ℃环境下8 h，进行指标测定，考察异麦芽低聚糖添加量对乌梅多糖果冻品质的影响。

1.6.3 氯化钾添加量对乌梅多糖果冻的影响

以50 g果冻计，设置6%乌梅多糖、4%异麦芽低聚糖和1%复合胶的添加量为定量，将氯化钾添加量按0.04%、0.05%、0.06%、0.07%、0.08%加入100 mL烧杯中，边加热边搅拌，糊化5 min，冷却后倒入模具中，杀菌冷却后放置于－4 ℃环境下8 h，进行指标测定，考察氯化钾添加量对乌梅多糖果冻品质的影响。

1.6.4 复合胶添加量对乌梅多糖果冻的影响

以50 g果冻计，设置6%乌梅多糖、4%异麦芽低聚糖和0.06%氯化钾的添加量为定量，将复合胶添加量按0.6%、0.8%、1.0%、1.2%、1.4%加入100 mL烧杯中，边加热边搅拌，糊化5 min，冷却后倒入模具中，杀菌冷却后放置于－4 ℃环境下8 h，进行指标测定，考察复合胶添加量对乌梅多糖果冻品质的影响。

1.7 正交试验设计

根据单因素试验结果，对主要影响乌梅多糖果冻的4个因素乌梅多糖浓度、异麦芽低聚糖添加量、氯化钾添加量、复合胶添加量进行正交试验分析。选用L9（34）设计表对乌梅多糖果冻配方进行优化和验证试验，正交试验因素水平设计表见表1。

1.8 感官评分

根据GB 19299—2015的要求将内容物放在白色瓷盘内，在明亮的自然光处，参考何玲玲等[19]的方法，由20位人员组成感官评分小组，要求评分前12 h内不吸烟、不饮酒、不食用辛辣等刺激性食物。用肉眼观察色泽及异物，鉴别气味，品尝滋味，每次评分时需用30 ℃左右的温水漱口，评分间隔设为15 min，感官评分标准见表2。

1.9 乌梅多糖果冻感官评价模糊数学模型的建立

1.9.1 确定评价因素加权重集

根据陈琼玲等[20]的方法并稍作改动，评价因素集是乌梅多糖果冻感官品质所涉及的主要指标集合，评价因素集U={色泽，口感，气味滋味，组织形态}；评价因素权重集采用用户调查法及二元比对法，确定色泽、口感、气味滋味、组织形态的权重。随机选取20位食品专业学生，对乌梅多糖果冻感官品质评价指标进行对比分析，重要因素得1分，次要因素得0分，自身对比得1分。各项评价指标得分与总分200分的比重即为权重，计算可得乌梅多糖果冻感官指标的权重集N={0.25，0.3，0.3，0.15}；评分集V={优，良，中，差}={90，80，70，60}。

1.9.2 模糊关系综合评价集

根据崔震昆等[21]的方法，食品感官指标综合评判结果用Z表示，Z=N×R，其中N代表乌梅多糖果冻感官指标的权重，R代表模糊矩阵，此公式为模糊运算。

1.10 可溶性固形物和微生物检测

根据何子杨[22]的方法，参照GB 19299—2015《食品安全国家标准 果冻》检测果冻中可溶性固形物和微生物。

1.11 数据处理

采用IBM SPSS Statistics 26.0进行数据统计分析，采用Origin 2018作图。所有数据均重复3次。

2 结果与分析

2.1 魔芋粉与卡拉胶的配比对析水率的影响

由图1可知，在复合胶添加量为1%时，魔芋粉与卡拉胶的比例为1∶1时析水率最低且凝胶状态良好，析水率是果冻生产中的质量控制指标之一，它是指果冻形成凝胶后因胶体体积收缩而在表面分泌出液体的质量占总质量的百分比值，有学者认为，果冻中的析水率应小于3%，以保证果冻质量，质量不易劣变[23]，魔芋胶与卡拉胶的比例为1∶1时析水率最低，为1.26%，小于3%，故采用魔芋胶∶卡拉胶为1∶1进行后续试验。

2.2 乌梅多糖浓度对乌梅多糖果冻感官评分的影响

由图2可知，在固定异麦芽低聚糖添加量为4%、氯化钾添加量为0.06%、复合胶添加量为1%的情况下，乌梅多糖果冻的感官评分随着多糖浓度的增加先上升后下降，适量的乌梅多糖可以增加果冻的风味和色泽，添加过多或者过少的乌梅多糖均会使乌梅多糖果冻不具备乌梅的风味和色泽，在乌梅多糖浓度为6%时感官评分最高，果冻具有淡淡的乌梅风味，有浅黄色光泽，韧性良好，无杂质，结构紧密，故选择5%、6%、7%的乌梅多糖浓度进行正交试验。

2.3 异麦芽低聚糖添加量对乌梅多糖果冻感官评分的影响

有研究表明，每日服用5～30 g异麦芽低聚糖对人体具有一定的调节肠道菌群、增殖双歧杆菌的作用。本研究使用4%的异麦芽低聚糖添加量既保证了其在保健用量范围内，又能起到一定增加甜味的作用[24]。

由图3可知，在固定乌梅多糖浓度为6%、氯化钾添加量为0.06%、复合胶添加量为1%的情况下，异麦芽低聚糖添加量在2%～4%之间时，乌梅多糖果冻的感官评分随着异麦芽低聚糖添加量的增加而升高，在添加量为4%时乌梅多糖果冻的感官评分最高，在添加量为4%～6%时，乌梅多糖果冻的感官评分逐渐降低。在乌梅多糖果冻中加入异麦芽低聚糖会减弱酸度，增加甜度，使口感均衡，但当异麦芽低聚糖添加量过多时，乌梅多糖的组织形态发生改变，触感黏腻，口感偏甜。因此，选择3%、4%、5%的异麦芽低聚糖添加量进行正交试验。

2.4 氯化钾添加量对乌梅多糖果冻感官评分的影响

由图4可知，在固定乌梅多糖浓度为6%、异麦芽低聚糖添加量为4%、复合胶添加量为1%的情况下，氯化钾添加量为0.06%时，乌梅多糖果冻的感官评分最高，当氯化钾添加量低于0.06%时，乌梅多糖果冻的组织形态较差，易碎且不耐咀嚼；当氯化钾添加量高于0.06%时，果冻的硬度过高，口感降低，这是由于氯化钾对卡拉胶有强烈的增效作用，可改善凝胶强度，使胶质变得更稳定，与何玲玲等[19]的研究结果相似。因此，选择0.05%、0.06%、0.07%的氯化钾添加量进行正交试验。

2.5 复合胶添加量对乌梅多糖果冻感官评分的影响

由图5可知，在固定乌梅多糖浓度为6%、异麦芽低聚糖添加量为4%、氯化钾添加量为0.06%的情况下，感官评分随着复合胶添加量的增加先上升后下降，当复合胶添加量为1.0%时感官评分最高，当复合胶添加量小于1.0%时，乌梅多糖果冻成型不好，口感较疏松，当复合胶添加量高于1.0%时，乌梅多糖果冻口感较硬。因此，选择0.8%、1.0%、1.2%的复合胶添加量进行正交试验。

2.6 模糊数学感官评定和模糊矩阵建立

2.6.1 模糊数学感官评定

在单因素试验的基础上，采用L9（34）正交设计表设计制备9组乌梅多糖果冻，由20名评价人员对其色泽、口感、气味滋味、组织形态进行等级评价，评价结果见表3。

2.6.2 模糊矩阵建立

将表3中得分转换到矩阵中，评价矩阵如下。由样品的色泽、口感、气味滋味、组织形态所获得的票数按照等级“优”、“良”、“中”、“差”组成。

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。

将所得到的r1～r9归一化处理得到模糊矩阵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。

依据模糊变换原理可知，Z=N×R，对应1～9号样品的评价结果为Zj=N×Rj，结果见表4。

2.7 正交试验结果与分析

模糊综合评价总分由表4中综合评价结果分别乘以其对应的分值（优90分，良80分，中70分，差60分）并进行加和，得样品1～9号的感官评分，结果见表5。

由表5可知，最优配方为A1B2C3D2，各因素对产品品质影响的主次顺序为C＞A＞B＞D，即氯化钾添加量＞多糖浓度＞异麦芽低聚糖添加量＞复合胶添加量。由表6中方差分析结果可知，氯化钾添加量对果冻的感官评分影响显著。正交试验K值最优方案为A1B2C3D2，同时由表5可知，正交试验的最优方案为A1B3C3D3。

将正交试验K值最优方案与最优试验方案进行验证试验，结果见表7。

由表7可知，乌梅多糖果冻的最佳配方为A1B2C3D2，即乌梅多糖浓度5%、异麦芽低聚糖添加量4%、氯化钾添加量0.07%、复合胶添加量1.0%。在该配方下制备的果冻产品酸甜可口，色泽均一，口感细腻，无异味，结构紧密有弹性。

2.8 乌梅多糖果冻质量标准

2.8.1 感官质量

色泽透亮，为淡黄色，有乌梅香气，口感酸甜，有果冻特有的嚼劲，后味持久。组织形态：凝胶状态好，没有裂痕，没有杂质，软硬适中，富有弹性。

2.8.2 理化指标

可溶性固形物含量高于10%。

2.8.3 微生物指标

乌梅多糖果冻的微生物指标见表8。通过与国家标准进行对比，结果显示该果冻的各项微生物指标均符合GB 19299—2015 相关要求。

3 结论

果冻口感独特，味道酸甜，传统果冻主要以果味和甜味为主，在大健康时代背景下，作为重要的日常休闲食品，其营养保健功能并未得到有效开发，营养成分较单一。乌梅为药食同源食品，乌梅多糖具有独特的酸味，可以作为功能性调味品，且乌梅多糖具有抗氧化、降血脂功效，添加该天然产物于果冻中，可以提高果冻的保健功能，适合作为果冻原料，弥补了果冻在营养成分上的不足。本文采用模糊数学综合评价法研制出乌梅多糖果冻，最优配方为乌梅多糖添加量5%、异麦芽低聚糖添加量4%、氯化钾添加量0.07%、复合胶（魔芋胶∶卡拉胶）添加量1.0%。在此条件下生产的果冻软硬适中，质地均匀有弹性，酸甜可口，营养丰富，具有独特的风味，且产品质量指标符合 GB 19299—2015《食品安全国家标准 果冻》的要求。

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收稿日期：2024-04-02

基金项目：吉林省科技厅重点医药项目（20190304096YY）

作者简介：曹田欣（1997—），女，硕士，研究方向：功能食品、保健食品、特殊医学配方食品开发。

*通信作者：张海悦（1967—），女，教授，博士，研究方向：天然产物、功能食品、保健食品、特殊医学配方食品开发。