果酱方便、快捷的食用方式非常契合现代人快节奏的生活习惯，但果酱过高的糖含量也会对消费者的健康造成负担。随着人们对高糖、高热量饮食习惯危害性的进一步认知，越来越多的人开始追求低糖饮食以满足健康需求。因此，符合现代消费者期待的低糖果酱将具有更广阔的市场前景[1-2]。减少蔗糖的用量不仅会影响果酱的风味，还会影响果胶凝胶形成，且易水分析出，同时对果酱的黏稠度、渗透压、褐变等方面产生不良影响，导致消费者的接受度降低[3-4]。大量研究者希望通过添加增稠剂（海藻酸钠、黄原胶、瓜尔豆胶）和低甲氧基果胶的方式来解决这一问题。如卫萍等[5]以羧甲基纤维素（carboxymethyl cellulose，CMC）、海藻酸钠和黄原胶为增稠稳定剂，制备出低糖香蕉果酱。但使用添加剂也违背了低糖果酱追求健康、自然的初衷，所以如何利用更天然、高效的食品配料来弥补低糖果酱流变学性质和质构特性上的缺陷，将成为低糖果酱未来的重要研究方向[6]。
普通膳食纤维（谷物纤维、苹果纤维等）持水性不高，口感粗糙，难以用在果酱生产中。柑橘膳食纤维是近年来开发的一种优质膳食纤维，其水分保持能力（＞12 mL/g）比大豆纤维、燕麦纤维等植物纤维高出2倍以上，并能表现出良好的体积填充、水合能力、胶体性质和流变特性等[7]。尤其是良好的水合能力，使其具备应用于果酱的潜力，而目前尚未见柑橘纤维用于低糖果酱制备的相关报道。此外，传统单一指标对果酱品质的评价不能全面反映消费者对产品的喜好情况。而模糊数学评价方法能较好地解决这一问题，故引入模糊数学评价方法能更精准地匹配消费者需求。因此本研究以温州蜜柑皮渣制得的柑橘纤维（citrus fiber，CF）作为关键辅料，建立模糊数学感官评价模型对低糖柑橘果酱的配方进行设计和优化，以期获得具有柑橘纤维特色的高品质低糖果酱。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
温州蜜柑：湖北宜昌；蔗糖（食品级）：广州福正东海食品有限公司；无水柠檬酸（分析纯）：潍坊英轩实业有限公司；纽甜（食品级）：浙江一诺生物科技有限公司。
1.2 仪器与设备
多功能粉碎机（BJ300A）：德清拜杰电器有限公司；高速组织捣碎机（JJ2）：上海洛达科学仪器有限公司；超微粉碎机（ZM200）：德国耐驰仪器制造有限公司；色差仪（NR100）：深圳市三恩时科技有限公司；高速冷冻离心机（5804R）：德国艾本德公司；质构仪（TA.Touch）：上海保圣实业发展有限公司。
1.3 试验方法
1.3.1 柑橘纤维的制备
柑橘纤维（CF）的制备参照Yu等[6]的方法，并稍作修改。柑橘皮渣与果肉分离后利用多功能粉碎机进行粗磨，然后向其中加入20倍体积的水充分混匀，混合物在90℃条件下水浴搅拌10 min，然后离心处理（3 000×g、15 min）除去液体得到皮渣沉淀。收集到的皮渣沉淀经冷冻干燥，再利用超微粉碎机以18 000 r/min粉碎研磨1 min，过200目筛后制得CF样品，储存在干燥器中备用。
1.3.2 低糖柑橘果酱制备工艺流程
低糖柑橘果酱生产工艺流程：柑橘果肉热烫→打浆→原浆配料→加热浓缩→加果酱配料→热灌装→灭菌→冷却→成品。
热烫：将果肉投入沸水（100℃）中处理30 s，软化果肉并对果肉中的多酚氧化酶灭活；打浆：利用高速组织捣碎机8 000 r/min处理热烫后的果肉3 min，得到细腻的果浆；溶糖：果浆中加入果浆质量25%的蔗糖得到混合液，再加入不同比例的CF充分混匀得到原浆；浓缩：将原浆煮制微沸，持续20 min～25 min，加热时持续搅拌，以免局部过热导致糊底；添加配料：浓缩结束前将适量的纽甜和无水柠檬酸加入果酱，充分搅拌使原辅料混合均匀，混匀后停止加热；灭菌：热灌装好的果酱在85℃水浴加热30 min，然后分段冷却得到低糖果酱成品。
1.3.3 运用模糊数学法建立感官评价体系
1.3.3.1 模糊数学模型建立
参照文献[7-8]方法建立低糖柑橘果酱产品模糊数学评价方法。依据食品的感官评价指标，设2个评定论域：评价因素集 U={风味（U1），涂抹性（U2），组织状态（U3），色泽（U4），香气（U5）}；评语集 V={优（100），良（75），中（50），差（25）}。权重数集设为 K={K1，K2，K3，K4，K5}，K1～K5分别表示风味、涂抹性、组织状态、色泽和香气的权重，通过用户调查法及二元比对决定法确定各评价因素的权重。选取20位不同年龄段且具有食品专业背景的人员，对低糖柑橘果酱评价因素一一对比，重要因素得1分，次要得0分，自身比较得1分。对每个评价因素建立模糊关系评判矩阵R，综合评价结果用Y表示，Y=K×R；模糊数学感官评分用T表示，T=Y×V。
1.3.3.2 感官评价方法
感官评价方法参考文献[9-10]并稍作修改，对低糖柑橘果酱的风味、涂抹性、组织状态、色泽和香气进行感官评价，对每个评价指标从优、良、中、差4个等级进行评定，感官评定标准参照GB/T 22474—2008《果酱》方法制定，具体见表1。
表1 果酱感官评价标准
Table 1 Sensory evaluation criteria
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续表1 果酱感官评价标准
Continue table 1 Sensory evaluation criteria
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1.3.4 单因素试验
1.3.4.1 CF添加量的确定
称取柑橘果浆400 g加入100 g蔗糖形成混合液，纽甜添加量为0.003%，柠檬酸添加量为0.20%，CF添加量分别为1%、2%、3%、4%、5%，制得的果酱通过模糊数学感官评分选出最佳CF添加量。
1.3.4.2 柠檬酸添加量的确定
称取柑橘果浆400 g加入100 g蔗糖形成混合液，CF添加量为3%，纽甜添加量为0.003%，柠檬酸添加量分别为 0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%，制得的果酱通过模糊数学感官评分选出最佳柠檬酸添加量。
1.3.4.3 纽甜添加量的确定
称取柑橘果浆400 g加入100 g蔗糖形成混合液，CF添加量为3%，柠檬酸添加量为0.20%，纽甜添加量分别为0.001%、0.002%、0.003%、0.004%、0.005%，制得的果酱通过模糊数学感官评分选出最佳纽甜添加量。
1.3.5 响应面试验
根据单因素试验结果，采用Box-Behnken响应曲面设计方案，选定CF添加量、柠檬酸添加量、纽甜添加量3个因素为自变量，模糊数学感官评分为响应值，得到最佳的产品配方。因素水平见表2。
表2 响应面试验因素水平
Table 2 Factors and levels of Box-Behnken test
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1.3.6 理化性质测定
1.3.6.1 可溶性固形物（total soluble solid，TSS）含量测定
TSS含量参照GB/T 10786—2006《罐头食品的检验方法》中折光法进行测定。
1.3.6.2 pH值测定
pH值参照GB 5009.237—2016《食品安全国家标准食品pH值的测定》进行测定。
1.3.6.3 色差测定
利用色差仪测定柑橘果酱的颜色，读取L*、a*、b*，L*为亮度，最小为0，最大为100；a*为红绿度，正数表示红色，负数表示绿色；b*为黄蓝度，正数表示黄色，负数表示蓝色。不同的L*、a*、b*之间分别作差得到△L*、△a*和 △b*，然后计算其总色差 △E*值，计算公式如下。
式中：△E*为总色差。
1.3.6.4 水分活度测定
水分活度参照GB 5009.238—2016《食品安全国家标准食品水分活度的测定》中水分活度仪扩散法测定。
1.3.6.5 质构分析
利用质构仪的全质构分析（texture profile analysis，TPA）模式测定样品质构，选用探头型号为P/0.5，测前速度设为2 mm/s，测试速度设为1 mm/s，测后速度设为2 mm/s，下压距离为10 mm。
1.3.6.6 能量值测定
根据世界卫生组织（World Health Organization，WHO）会议上所提出的食物能量计算公式，代谢能量（metabolisable energy，ME）表示为蛋白质（17 kJ/g）、脂肪（37 kJ/g）和总的碳水化合物（17 kJ/g）产生热量的总和。
1.4 数据处理
所有测试重复3次，测试数据表示为平均值±标准差；采用SPSS 24.0方差分析进行显著性检验，P＜0.05为具有统计学意义；采用Origin 2018软件绘图。
2 结果与分析
2.1 权重数级确定
低糖柑橘果酱感官评价权重分布如表3所示。
表3 低糖柑橘果酱感官评价权重分布
Table 3 Weight distribution for sensory evaluation of low-sugar citrus jam
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如表3所示，风味、涂抹性、组织状态、色泽、香味的总分分别为 96、66、66、36、36。经计算，低糖柑橘果酱的感官评定权重集合为 K=（K1，K2，K3，K4，K5）=（0.32，0.22，0.22，0.12，0.12）。表明消费者最看重低糖柑橘果酱的风味，其次是涂抹性和组织状态，最后是色泽以及香味。相似的评价因素权重结果也出现在相关文献结论中[9，11]。
2.2 单因素试验结果
2.2.1 CF添加量的确定
根据20位感官评价员的感官评价结果计算各样品各等级得票率，整合的得票率获得样品的模糊矩阵R，5 组样品的模糊关系评判矩阵分别为 R1、R2、R3、R4、R5。
样品的综合评价结果Yn=K×Rn，以第1组样品为例：
最后，给优、良、中、差4个等级分别赋值100、75、50、25，再将Yn中各等级得分与对应等级赋值相乘后求和，得到模糊数学感官评分[7，12]。不同CF添加量的柑橘低糖果酱综合评价结果和模糊数学感官评分如表4所示。
由表4可知，随着CF添加量的增加，低糖柑橘果酱的模糊数学感官评分先上升再下降。CF添加量过低时，产品的流动性过强，难以涂抹且风味不佳。当CF添加量为2%时感官评分最高，为83.35。再继续增加CF的用量则会导致果酱过于黏稠。这主要是因为柑橘纤维拥有良好的持水性和增稠能力，当添加量大于2%时，体系黏度过大。因此，选择CF添加量1%～3%用于后续的响应面优化。
表4 不同CF添加量柑橘低糖果酱综合评价结果及感官评分
Table 4 Comprehensive evaluation and score of different CF addition in citrus low-sugar jam
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2.2.2 柠檬酸添加量的确定
按照2.2.1中的方法通过模糊数学感官评价法计算得到不同柠檬酸添加量的综合评价结果和模糊数学感官评分如表5所示。
表5 不同柠檬酸添加量柑橘低糖果酱综合评价结果及感官评分
Table 5 Comprehensive evaluation and score of different citric acid addition in citrus low-sugar jam
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由表5可知，随着柠檬酸添加量增加，模糊数学感官评分先升高后下降。当柠檬酸添加量较低时，低糖柑橘果酱的酸甜风味不足，不够爽口。加入0.20%柠檬酸时，模糊数学感官评分最高，为75.70。再继续增加柠檬酸添加量会破坏果酱的酸甜平衡，造成果酱过酸[13-14]。因此，选择柠檬酸添加量0.15%～0.25%用于后续响应面优化。
2.2.3 纽甜添加量的确定
按照2.2.1中的方法通过模糊数学感官评价法计算得到不同纽甜添加量的综合评价结果和模糊数学感官评分如表6所示。
表6 不同纽甜添加量柑橘低糖果酱综合评价结果及感官评分
Table 6 Comprehensive evaluation and score of different neotame addition in citrus low-sugar jam
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由表6可以看出，随着纽甜添加量逐渐增加，低糖柑橘果酱模糊数学感官评分先升高后下降。纽甜添加量较低时，低糖柑橘果酱口感较为酸涩，风味较差。当纽甜添加量提升至0.002%时，感官评分达到最高，为78.10。再继续增加纽甜添加量会使果酱过于甜腻，风味不协调[14-15]。因此，选择0.001%～0.003%的纽甜添加量用于后续响应面优化试验。
2.3 响应面试验分析结果
2.3.1 响应面试验的模糊矩阵
在单因素试验结果的基础上，利用Design Expert 12设计的响应面试验由12组析因试验和5组中心试验组成。17组样品的模糊矩阵用R1～R17表示，综合评价结果用 Y1～Y17表示。
2.3.2 响应面试验的结果分析
对17组试验的结果进行分析，结果见表7。
表7 响应面试验结果
Table 7 Response surface test results
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将表7中的数据进行多元回归拟合，建立CF添加量（A）、柠檬酸添加量（B）、纽甜添加量（C）对产品模糊数学感官评分（Y）的二次响应面回归模型Y=86.08+1.11A+1.25B+1.23C-1.99AB-1.49AC+1.86BC-1.98A2-2.73B2-3.83C2。该回归模型方差分析结果如表8所示。
表8 回归模型方差分析
Table 8 Analysis of variance of regression model
注：*表示影响显著（P＜0.05）；**表示影响极显著（P＜0.01）。
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如表8所示，低糖柑橘果酱的模糊数学感官评分回归模型显著性检验F值为37.04，且P值小于0.0001，说明该回归模型的自变量与因变量之间存在明显的线性关系，该模型达到极显著水平；失拟项P值为0.143 9＞0.05，不显著，即其他因素对该模型干扰较弱；决定系数R2=0.979 4，说明回归方程与试验的拟合度较好；校正决定系数R2Adj=0.935 0，即有93.50%的试验符合该模型；变异系数CV=0.93%＜5%，回归方程具有良好的重现性；信噪比=16.46＞4，该模型的分辨力较高，有足够的可信度[10，16-17]。因此，该模型能较好地分析和预测低糖柑橘果酱的配方。根据试验结果可知，一次项 A、B、C，交互项 AB、AC、BC 以及二次项 A2对感官评分影响显著，二次项B2、C2对感官评分影响极显著。比较F值可知，影响低糖柑橘果酱模糊数学感官评分因素顺序为B＞C＞A。
2.3.3 响应面试验设计及结果分析
低糖柑橘果酱中各因素间交互作用的响应面三维曲面和等高线如图1～图3所示。
图1 柠檬酸添加量与CF添加量交互作用的响应面
Fig.1 Response surface of interaction between citric acid addition and CF addition
图2 CF添加量与纽甜添加量交互作用的响应面
Fig.2 Response surface of interaction between CF addition and neotame addition
图3 柠檬酸添加量与纽甜添加量交互作用的响应面
Fig.3 Response surface of interaction between citric acid addition and neotame addition
综合图1～图3可知，低糖柑橘果酱的感官评分随各因素水平的增大呈先升高后下降的趋势，并且曲面变化趋势陡峭，等高线呈椭圆形，表明上述因素间的交互作用对低糖柑橘果酱的模糊数学感官评分影响显著，与方差分析结果一致。
2.3.4 最优产品配方确定及验证
通过响应面分析得到的低糖柑橘果酱最优配方为CF添加量2.058%、柠檬酸添加量0.214%、纽甜添加量0.002%，预测感官评分为86.42。考虑到工业生产过程中的便捷性，将最优配方修正为CF添加量2.1%、柠檬酸添加量0.21%、纽甜添加量0.002%。此配方经3次验证试验，得到的低糖柑橘果酱感官评分为86.34±0.22，与预测值相差较小，说明该响应面分析得到的低糖柑橘果酱配方可行性高。
2.4 理化性质分析结果
按最优产品配方制备得到的低糖柑橘果酱理化指标见表9。
表9 低糖柑橘果酱理化指标
Table 9 Physical and chemical indicators of low-sugar citrus jam
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由表9可知，TSS含量、pH值、水分活度、硬度等指标均与普通柑橘果酱接近。亮度值L*比普通果酱（一般在50左右）略低，但在消费者接受范围内。综合分析认为，柑橘纤维的使用未对果酱造成不良影响，可以保证产品理化指标的稳定。
2.5 果酱能量对比
本试验得到的低糖柑橘果酱与4种市售柑橘果酱能量对比结果如表10所示。
表10 柑橘果酱能量对比
Table 10 Metabolic energy of citrus jam
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由表10可知，低糖柑橘果酱的能量为611kJ/100g。目前，最常见的4种柑橘果酱中市售产品1能量最低，为962 kJ/100 g，最高的是产品3，为1 139 kJ/100 g。市售柑橘果酱的平均能量为1 034.5 kJ/100 g，低糖柑橘果酱仅有市售柑橘果酱能量的60%左右，可见本产品通过柑橘纤维的使用有效降低了产品能量值。
3 结论
本研究以模糊数学感官评分为指标，利用响应面分析初步得到低糖柑橘果酱最佳配方。结果表明，影响低糖柑橘果酱模糊数学感官评分的因素顺序为柠檬酸添加量＞纽甜添加量＞CF添加量，低糖柑橘果酱最优配方为CF添加量2.1%、柠檬酸添加量0.21%、纽甜添加量0.002%。最优配方所得产品呈亮黄色，均匀细腻，酸甜适口，能量值仅为市售果酱的60%，展现出良好的理化性质和低糖特点，为低糖果酱的开发和柑橘纤维的利用提供了新的方向。
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