奇亚籽原产于墨西哥和危地马拉，是芡欧鼠尾草的种子，已有五千多年的食用历史。奇亚籽含有多种营养成分如蛋白质、脂肪、膳食纤维、不饱和脂肪酸、矿物质、VC、VE、黄酮类、多酚类物质等，其中的膳食纤维含量可达34.40 g/100 g，分别是小麦、燕麦、玉米和稻米中膳食纤维的2.3、2.6、8.3、9.8倍，其中可溶性膳食纤维占31%。近些年研究表明，奇亚籽具有缓解便秘、抗氧化、改善血脂代谢等功能[1-3]。2014年，奇亚籽被我国正式批准为新食品原料。奇亚籽被很多国家应用在饮料、西点、果酱等方面，但是在国内的使用还不普遍[4-5]。菊粉又称菊糖，是一种由D-果糖通过β糖苷键连结而成的线性直链多糖，能使双歧杆菌增殖，抑制腐败菌的生长，润肠通便；还能够促进钙、镁、铁等矿物质吸收，调节体内的血脂和血糖的水平等[6-7]。在水中菊粉的黏度会随着浓度变化而变化，形成一种胶态物质，口感细腻丝滑，可作为制作功能性果冻的良好原料[8]。
果冻口感弹韧细腻，滋味酸甜，作为我国休闲零食的重要组成部分，其花色品种正在不断更新。传统果冻主要着眼于口感和外观品质的提升，本文拟采用模糊数学评价法，开发出一款高纤、低糖、低热值的功能性果冻，力求适应年轻一代人群的食用需求。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
试验使用原料及试剂见表1。
表1 试验使用原料及试剂
Table 1 Raw material and reagent used in the test
材料名称 级别 生产厂家奇亚籽 食品级 毫州华圣生物有限公司魔芋粉 食品级 河南万邦实业有限公司海藻酸钠 食品级 河南万邦实业有限公司菊粉 食品级 河南万邦实业有限公司木糖醇 食品级 河南佰荣生物科技有限公司柠檬酸 食品级 河南万邦实业有限公司
1.2 仪器与设备
试验使用仪器见表2。
表2 试验使用仪器
Table 2 Instrument used in the test
仪器名称 产品型号 生产厂家电磁炉 SP-22A 中山市苏泊尔小家电有限公司温度计 TP677 温州米特尔智能科技有限公司冰箱 BCD-156HD 河南香雪海家电科技有限公司电子秤 I-2000 武义县睿智贸易有限公司
1.3 产品制作方法
1.3.1 产品制作工艺
产品制作工艺流程如下[9-12]。
1.3.2 产品制作工艺要点
1.3.2.1 溶胶及煮胶
将魔芋粉、海藻酸钠和菊粉按照一定质量比（7∶3∶1、6∶4∶1、5∶5∶1、4∶6∶1）混合均匀，缓慢倒入热水中，边溶解边搅拌，溶解2 min后，置于电磁炉加热，边加热边搅拌至沸腾，保持2 min左右，通过80目筛过滤气泡及杂质，降温消泡。
1.3.2.2 调配、搅拌
待复合胶液冷却至60℃左右，添加木糖醇溶液，充分搅拌均匀后，再加入奇亚籽与水（质量比）为1∶15的奇亚籽溶液，缓慢搅拌约5 min后，让其均匀分布，冷却至35℃左右加入柠檬酸溶液，继续搅拌至混合均匀。
1.3.2.3 灭菌
将上述混合物置于不锈钢容器中，覆保鲜膜（膜用竹签扎眼透气），置于蒸锅中蒸2 min，然后倒入保鲜盒常温（20℃）水浴降温，之后放入6℃左右的冰箱里成型，即为成品。
1.3.3 产品质量评价
1.3.3.1 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、海藻酸钠和菊粉[10]。凝胶评价指标测定如下。
凝胶析水率的测定[13]：凝胶灌装后放至常温（25℃左右），测定总质量，常温（25℃左右）下保存7 d，小心取出后用吸水纸轻轻吸干表面水分，测定析水率。
析水率/%=（m1-m2）/（m1-m3）×100
式中：m1为初始样品与果冻盒子的总质量，g；m2为凝胶析水后的质量，g；m3为盒子质量，g。
凝胶口感品质的测定见表3。
表3 凝胶口感品质的评价项目
Table 3 Evaluation on the taste quality of gel
项目 评分标准 评分弹性 Q弹有力，弹性很好弹性一般按压回弹性较好弹性差，绵软无力7～10 4～6≤3韧性 韧性较好，按压不易破损韧性一般，按压易破裂韧性差，按压易碎7～10 4～6≤3
凝胶外观品质评价见表4。
表4 凝胶外观品质评价
Table 4 Evaluation on the appearance quality of gel
外观项目 评分标准 评分透明度 透明或较透明半透明几乎不透光7～10 4～6≤3色泽 无色透明浅黄或浅白明显黄色或者其它颜色7～10 4～6≤3
续表4 凝胶外观品质评价
Continue table 4 Evaluation on the appearance quality of gel
外观项目 评分标准 评分光滑度 光滑，细腻有微小气泡或颗粒凹凸不平，有明显颗粒或气泡7～10 4～6≤3
1.3.3.2 果冻质量评价
将做好的果冻产品分别给10个食品专业研究生进行品尝，从色泽（15%）、外形与结构（25%），香气（25%），滋味（35%）4个方面进行评分。感官评分标准见表5[14-15]。
表5 奇亚籽高纤低糖果冻的感官评价标准
Table 5 Sensory evaluation standard for chia seed high-fiber and low-sugar jelly
项目 权重 评分标准优良中差棕褐色分布不均匀，果冻体有分层，奇亚籽分布不均，透明度差外形与结构色泽 15% 无色或淡黄色，奇亚籽颗粒分布均匀，透明度较好浅黄或黄色，奇亚籽颗粒分布均匀，半透明度一般棕褐色，半透明，奇亚籽分布不均结构疏松，质地不均匀，杂质明显，有明显裂痕，气泡显著香气 25% 清新，有果冻淡淡的甜香，有奇亚籽的特殊香气25% 结构紧密，质地均匀，无杂质无裂痕无气泡结构紧密，质地不够均匀，有少量杂质或气泡、无裂痕结构紧密，质地不均匀，有较多杂质和气泡、无裂痕清新，有果冻淡淡的甜香，无异味 无香味，无异味 有异味，无果冻特征香气滋味 35% 酸甜可口，有奇亚籽颗粒的Q弹口感只有酸或只有甜，奇亚籽颗粒感不足或过重总分 100分酸甜基本适口，有奇亚籽颗粒的Q弹口感过酸或过甜,有奇亚籽颗粒的Q弹口感
1.4 试验设计
1.4.1 单因素试验设计
基础配方：以100 g果冻计，奇亚籽溶液添加量1.25%、复合胶添加量1.00%、木糖醇添加量8.00%、柠檬酸添加量0.04%。以100 g果冻质量计，分别添加0.75%、1.00%、1.25%、1.50%、1.75%的奇亚籽溶液，0.50%、0.75%、1.00%、1.25%、1.50%的复合胶，4.00%、6.00%、8.00%、10.00%、12.00%的木糖醇，0.02%、0.03%、0.04%、0.05%、0.06%的柠檬酸，探究不同单因素对奇亚籽高纤低糖果冻品质的影响。
1.4.2 正交试验设计
通过单因素试验，从4个因素中选择较好的水平，做四因素三水平正交试验，基于模糊数学评价来确定最终感官评分，得到奇亚籽高纤低糖果冻的最优配方。因素水平见表6。
表6 奇亚籽高纤低糖果冻正交试验因素水平
Table 6 Factors and levels for orthogonal test on chia seed highfiber and low sugar jelly
水平 A奇亚籽溶液添加量/%D柠檬酸添加量/%1 1.00 6.00 0.75 0.03 2 1.25 8.00 1.00 0.04 3 1.50 10.00 1.25 0.05 B木糖醇添加量/%C复合胶添加量/%
1.5 果冻产品感官评分的模糊数学模型的建立
1.5.1 评价因素集及因素权重的建立
评价因素集是指产品的感官质量的构成因素集合。根据果冻产品的品质特点，确定其评价因素集分别为色泽（U1）、外形与结构（U2）、香气（U3）、滋味（U4），得到的评价因素集 U=（U1，U2，U3，U4）。评价因素权重即用鉴别果冻品质的4个因素占总体感官评价的百分数来表示评价结果。即色泽15%、外形与结构25%、香气25%、滋味35%，各项指标的权重域为X=（X1，X2，X3，X4）[16-18]。
1.5.2 评价得分集的建立
评价得分集是对果冻产品的品质等级进行划分后的每个等级的分值。优良中差所对应分值是90、80、70、60。用 V 表示，V=（V1，V2，V3，V4）。
1.5.3 模糊关系综合评价集的计算
选定专业品评人员10人，对各产品的色泽、外形与结构、香气、滋味进行评价，并给出各项目等级。统计各产品各项目的等级获得的票数除以总人数10，即得到矩阵R。随后将权重集X与矩阵R相乘即Y=X×R，得到模糊关系评价集，依次类推，第i组试验就是Yi=X×Ri。最后，引入综合评分模糊关系评价集T，用评价等级的得分集V乘以模糊关系评价集Y，得到果冻的模糊关系综合评分T=Yi×V。
1.6 产品质量评价
1.6.1 产品理化指标评价
产品可溶性固形物含量按照GB/T 10786—2006《罐头食品的检验方法》进行检测，产品可溶性膳食纤维含量按照GB 5009.88—2014《食品安全国家标准食品中膳食纤维的测定》中可溶性膳食纤维含量测定进行检测。
1.6.2 产品微生物指标评价
产品菌落总数检测参照GB 4789.2—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定》进行检测；大肠菌群检测参照GB 4789.3—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验大肠菌群计数》中最可能数（most probable number，MPN）计数法进行检测；霉菌检测参照GB 4789.15—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验霉菌和酵母计数》进行检测。
2 结果与分析
2.1 复合胶体配比对果冻凝胶质量的影响
胶体的使用对于果冻品质的影响至关重要。魔芋多糖、菊粉等多糖胶含有丰富的膳食纤维，具有调节人体血糖、降低胆固醇、吸附人体有害物质、促进胃肠动力及有益菌繁殖等功效。
2.1.1 复合胶配比对果冻凝胶析水率和质构品质的影响
复合胶配比对果冻凝胶析水率和质构品质的影响见表7。
表7 复合胶配比对果冻凝胶析水率和口感品质的影响
Table 7 Effect of gel ratio to water release rate and taste quality on jelly
魔芋多糖∶海藻酸钠∶菊粉（质量比） 析水率/% 弹性/分 韧性/分7∶3∶1 1.91 4 5 6∶4∶1 1.57 4 5 5∶5∶1 1.36 7 6 4∶6∶1 1.68 8 7
由表7可知，当菊粉的比例确定，魔芋多糖∶海藻酸钠为7∶3时，析水率高，弹性和韧性较差，当二者之间比例接近时，凝胶析水率低，质构特性较好。
2.1.2 复合胶体配比对果冻凝胶外观的影响
复合胶体配比对果冻凝胶外观的影响见表8。
表8 复合胶体配比对果冻凝胶外观的影响
Table 8 Effect of gel ratio to appearance quality on jelly
魔芋多糖∶海藻酸钠∶菊粉（质量比） 颜色/分 透明度/分 光滑度/分7∶3∶1 7 7 7 6∶4∶1 7 8 7 5∶5∶1 6 8 7 4∶6∶1 6 8 6
由表8可知，当菊粉的比例确定，变换魔芋多糖∶海藻酸钠的比例时，外观评分相差不大，综合表7、表8的数据，选择魔芋多糖∶海藻酸钠∶菊粉为 5∶5∶1。
2.2 奇亚籽高纤低糖果冻的研制单因素试验结果
2.2.1 奇亚籽溶液的添加量对果冻品质的影响
奇亚籽溶液添加量对果冻品质的影响见图1。
图1 奇亚籽溶液添加量对果冻品质的影响
Fig.1 Effect of chia seed addition amount on jelly quality
从图1可知，随着奇亚籽溶液添加量的增加，感官评分出现先升高后降低的现象。在试验当中发现，奇亚籽吸水后胀润晶莹，有弹性，适合做果冻配料。当奇亚籽溶液添加量在0.75%～1.25%时，能够看到奇亚籽均匀嵌入果冻，外观平滑紧实，有奇亚籽的颗粒口感。当奇亚籽溶液的添加量太少时，效果不明显；当添加量过多时，奇亚籽分布过于致密，影响外观品质，颗粒口感过于密集，影响了果冻整体效果。由图1可知，奇亚籽溶液添加量在1.25%时，感官评分最高。因此选择1.25%进行后续试验。
2.2.2 木糖醇添加量对果冻品质的影响
木糖醇添加量对果冻品质的影响见图2。
图2 木糖醇添加量对果冻产品品质的影响
Fig.2 Effect of xylitol addition amount on jelly quality
从图2可以看出，随着木糖醇添加量增加，感官评分出现先升高后趋于平稳的趋势。当木糖醇添加量较少时，果冻吃起来过酸，口感差，组织状态松软欠佳，当木糖醇添加量逐渐增加，甜味逐渐上升，组织也有所改善。可能因为木糖醇的醇羟基对水分子有微弱的吸附作用，可以一定程度上改善产品组织状态[19]。当木糖醇添加量为8.00%时，感官评分最高。随着木糖醇添加量进一步增加，产品甜度增加，对感官改善贡献并不大。并且木糖醇成本较高，不宜添加过多。
2.2.3 复合胶添加量对果冻品质的影响
复合胶添加量对果冻品质的影响见图3。
图3 复合胶添加量对果冻产品品质的影响
Fig.3 Effect of compound gel addition amount on jelly quality
从图3可知，当复合胶添加量在0.5%时，评分较低，口感软烂，出现塌陷、质地不均匀的现象；随着复合胶添加量的增加，感官评分先急剧上升，后出现逐渐下降的趋势。分析是因为复合胶添加量影响了产品凝胶网状结构的形成，添加量过少，凝胶形成不充分，果冻质地较差；添加过多时，凝胶网络过于致密，果冻硬度增加，弹性过高。由图2可知当复合胶添加量为1.00%时，感官评分最高。
2.2.4 柠檬酸添加量对果冻品质的影响
柠檬酸添加量对果冻品质的影响见图4。
图4 柠檬酸添加量对果冻产品品质的影响
Fig.4 Effect of citric acid addition amount on jelly quality
从图4可以得出，随着柠檬酸添加量的增加，感官评分出现先升高后降低的趋势；当柠檬酸过少时，果冻甜味突出，口感缺乏层次性。当柠檬酸过多，酸味过于明显，且果冻质地发软，口感品质下降。可能是因为柠檬酸对多糖体系凝胶有一定的水解作用，添加量过多导致果冻凝胶韧性不足[20]。由图4可知，当柠檬酸添加量为0.04%时，感官评分最高。
2.3 奇亚籽高纤低糖果冻研制的正交试验及模糊感官评价结果
通过单因素试验得出奇亚籽溶液添加量、木糖醇添加量、复合胶添加量、柠檬酸添加量对产品品质影响的趋势。选择各因素中较为优异的水平，做四因素三水平正交试验来确定奇亚籽高纤低糖果冻的最优配方。
2.3.1 模糊感官评定及模糊矩阵建立
选择10名有经验的食品专业人士对所设计的9组试验成品一一进行评价，评价结果见表9。表9中每一个数字代表给出这个评价等级的人数。
表9 模糊感官评价矩阵
Table 9 Fuzzy sensory evaluation matrix
批次 色泽 外形与结构优良中差 优良中差images/BZ_167_1635_1202_1651_1223.pngimages/BZ_167_1842_1202_1858_1223.pngimages/BZ_167_2046_1202_2063_1223.png1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 3 5 1 4 3 2 1 2 2 5 1 2 6 1 1 5 3 0 2 6 3 0 1 4 5 1 0 2 3 5 0 2 5 2 1 1 3 4 2 3 5 1 1 3 3 2 2 6 2 2 0 4 2 3 1 2 5 3 0 3 3 3 1 3 2 3 2 3 3 2 2香气优良中差0 2 4 4 2 5 2 1 0 5 2 3 5 4 0 1 7 1 1 1 3 4 1 2 0 4 3 3 1 4 4 1 4 2 4 0滋味优良中差3 2 3 2 3 4 3 0 1 6 2 1 4 5 1 0 6 3 1 0 3 7 0 0 1 5 2 2 3 1 4 2 2 5 2 1
由表9，按照评分人数对试验成品的优良中差所占的比例，也就是每个因素获得优的人与总人数相除，良、中、差依次类推，得到1～9试验成品的模糊矩阵。
由权重集X和1～9组试验成品的因素评价矩阵，利用Y=X×R可得每组模糊关系评价集，即
随后的8组依次类推，可知1～9组试验的模糊关系评价集如下。
Y1={0.145，0.24，0.38，0.235}；Y2={0.29，0.435，0.21，0.065}；Y3={0.14，0.44，0.245，0.175}；Y4={0.445，0.415，0.1，0.04}；Y5={0.6，0.225，0.125，0.05}；Y6={0.32，0.515，0.1，0.065}；Y7={0.17，0.425，0.235，0.17}；Y8={0.235，0.23，0.39，0.145}；Y9={0.275，0.375，0.25，0.1}。根据评价得分集可知优良中差分别被赋值于90、80、70、60，将得到的模糊关系评价结果与被赋值等级的分数相乘，即T1=Y1×V={0.145，0.24，0.38，0.235}×{90，80，70，60}=72.95。依次类推，1～9组试验成品一一计算，得到最终模糊关系评价结果T。
2.3.2 正交试验结果
在奇亚籽添加量、木糖醇添加量、复合胶添加量、柠檬酸添加量4个因素中，各选取3个较优水平进行正交试验，以确定最佳配方，正交试验因素水平见表10。
表10 正交试验结果分析
Table 10 Analysis of orthogonal test results
序号 A奇亚籽溶液添加量B木糖醇添加量C复合胶添加量D柠檬酸添加量感官评分1 2 3 4 5 6 7 8 9 K1 K2 K3 1 1 1 2 2 2 3 3 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 2 3 1 3 1 2 1 2 3 3 1 2 2 3 1 72.95 79.50 75.45 82.65 83.75 80.90 75.95 75.55 78.25 k1 k2 k3 R 227.90 247.30 229.75 75.97 82.43 76.58 6.46 231.55 238.80 234.60 77.18 79.60 78.20 2.42 229.40 240.40 235.15 76.47 80.13 78.38 3.66 234.95 236.35 233.65 78.32 78.78 77.88 0.90因素主次 A＞C＞B＞D最优方案 A2B2C2D2
最终模糊关系评价结果T在表10感官评分一栏。从表10极差分析可知，在产品制作过程中，影响果冻品质的因素主次顺序为A（奇亚籽溶液添加量）＞C（复合胶添加量）＞B（木糖醇添加量）＞D（柠檬酸添加量），即奇亚籽溶液的添加量影响最大，柠檬酸添加量影响最小，正交试验k值最优方案为A2B2C2D2。同时由表10可得出，正交试验最优方案为A2B2C3D1。
将正交试验k值最优方案与试验最优方案放在一起进行验证性试验，结果见表11。
表11 验证试验结果
Table 11 Validation test results
配方组合 评分A2B2C2D2 82 A2B2C3D1 88
由表11可知，理论配方A2B2C2D2评分为82，低于A2B2C3D1的88分，A2B2C3D1为最终最优配方。即奇亚籽溶液添加量1.25%，木糖醇添加量8.00%，复合胶添加量1.25%，柠檬酸添加量0.03%，产品品质最好。
2.4 产品卫生指标测定
产品的微生物检验结果见表12，产品微生物指标检测符合国标规定。
表12 产品的微生物检验结果
Table 12 Result of microbial test CFU/g
项目 菌落总数产品检验结果 16国标 ≤100大肠菌群0≤10霉菌计数 酵母计数0 10≤20 ≤20
2.5 产品理化指标测定
产品理化检测指标检测结果如表13，可溶性还原糖含量和可溶性膳食纤维含量明显高于市售同类商品。
表13 产品的理化性质检验结果
Table 13 Result of physicochemical property test
可溶性膳食纤维含量/（g/100 g）奇亚籽菊粉高纤低糖果冻 5.9 11.6市售果汁果冻 10.6 3.5项目 可溶性还原糖含量/（g/100 g）
3 结论
果冻本身口感独特，滋味酸甜，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。菊粉为黏性多糖，属于膳食纤维，能够增强肠道有益菌群，且溶于水后形成胶态物质，适合作为果冻的原料。本文将其与魔芋胶、海藻酸钠等常用胶体以1∶5∶5比例复配，得到了良好的果冻凝胶品质。奇亚籽富含膳食纤维，本身无异味，其皮质部分含有的多糖具有高持水性，奇亚籽复水后籽粒涨润饱满，适合在果冻中添加。同时采用木糖醇替代蔗糖，降低产品热值，基于模糊数学评价法完成正交试验，研制出奇亚籽高纤低糖果冻的最优工艺配方：以100 g果冻为基准，奇亚籽添加量1.25%，木糖醇添加量为8.00%，复合胶添加量1.25%，柠檬酸添加量0.03%。该配方得到的成品表面光滑无气泡无杂质，结构紧密，奇亚籽均匀分布、透明度好、口感细腻爽滑、弹性好，酸甜可口，有奇亚籽的清新风味和Q弹的颗粒感。同时，产品具有较高的膳食纤维含量和较低的含糖量，具备防止肥胖，润肠通便，美味同时不升高血糖的营养保健功能。
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