基于模糊数学感官评价法的低糖柿子果糕工艺优化

田文静1,朱一帆1,程雪华1,汪慧华1,陈乙源2,赵东瑞2,马长路1 *

(1.北京农业职业学院 食品与生物工程系,北京 102442;2.北京工商大学 中国轻工业酿酒分子工程重点实验室,北京 100048)

摘 要: 为开发一款低糖柿子果糕,丰富柿子深加工产品种类,提高资源利用率,该研究以磨盘柿为主要原料,运用模糊数学感官评价法探究柿子果糕的工艺参数,并对优化后果糕的色差及质构等特性进行测定,分析产品特性与感官评价之间的相关性。柿子果糕的最佳配方为复合凝胶剂添加量5 g、复合甜味剂添加量10 g、柠檬酸添加量1.00 g。在此配方下制得的柿子果糕产品颜色橙黄均匀、柿子香气浓郁、酸甜适宜、质地细腻且富有弹性;质构指标测定值为硬度(285.56±5.32) N、黏附性(8.03±0.75) N·mm、弹性(1.86±0.22) mm、内聚性0.45±0.06、胶黏性(128.50±9.63) N、咀嚼性(235.16±6.53) mJ,测定结果均在消费者接受度较高的质构区间内;色差分析结果显示,其色差指标与原料接近,消费者喜好度优良。柿子果糕产品的色差指标可反映表观色泽,为产品特性研究提供支撑;质构特性指标对柿子果糕的组织状态和口感影响较大,可以作为果糕品质评价的一种有效方式。

关键词: 柿子;果糕;模糊数学;低糖;质构特性

柿子原产于中国,其种植面积和产量均居世界之首,是我国重要的特色水果之一[1]。研究表明,成熟的柿果具有优良的营养价值和药用价值,其富含维生素、矿物质和多种人体所需的氨基酸,以及果胶、胡萝卜素、多酚、黄酮等功能物质,具有润肠通便、润肺化痰、预防高血压、动脉硬化、心脑血管等疾病的功效。但是,由于我国目前种植的柿子绝大多数是涩柿,直接食用口感不佳;且柿子含水、含糖量高,季节性强、收获期集中,采摘后易腐烂、褐变,这给柿果的运输和贮藏带来挑战,进一步制约了柿子产业的发展[2]。因此,研发柿子相关精深加工产品,深度挖掘产业价值成为亟待解决的现实问题。

果糕是以新鲜水果为主要原料,添加适量的甜味剂、凝胶剂等辅料,经混合、熬煮、定型、冷却、干燥而制得的一种休闲食品[3-4]。因其风味独特、便于储藏、食用方便,且充分保留了果实的特有成分,果糕成为众多水果的适配深加工产品之一。目前市面上比较畅销的有山楂糕、猕猴桃糕、金桔果糕、脐橙糕、南酸枣糕、百香果糕、青梅糕等。然而各类果糕产品普遍存在含糖量高的问题,如林婉玲等[5]开发的老香黄果糕的总糖含量为56.21%,杨婉媛等[6]研发的金桔果糕中含糖物质添加量亦超过50% 。由于消费者健康意识日益增强,对多样化、功能化食品的需求亦不断增加,因此,开发低糖、健康的食品成为趋势。低糖柿子果糕功能产品的开发,既能满足消费者对于多元、健康食品的需求,同时,也可以丰富柿子深加工产品种类,提高资源利用率。

基于柿子的优良风味、功能属性及资源丰富性,本研究拟以磨盘柿为主要原料,以复合甜味剂(赤藓糖醇与甜菊糖苷、抗性糊精复配)代替白砂糖,以明胶和果胶复配组成复合凝胶剂,基于模糊数学感官评价法优化柿子果糕的工艺参数,并对优化后的柿子果糕产品的质构特性和色差性质进行评价,以期为柿子的精深加工及其“低糖”系列产品的开发提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

房山磨盘柿:市售;赤藓糖醇、甜菊糖苷、抗性糊精、柠檬酸、明胶、果胶(均为食品级):青岛华之元食品添加剂有限公司。

1.2 试验仪器

电子分析天平(BSA4202S):赛多利斯(上海)贸易有限公司;破壁机(L18-Y933)、电磁炉(C22-L2D):九阳股份有限公司;不粘锅(EC32SP01-J):苏泊尔股份有限公司;鼓风干燥箱(DHG-9245A):上海一恒科学仪器有限公司;恒温水浴锅(HH-WO):郑州杜甫仪器厂;质构仪(TMS-PRO):美国FTC 公司;色差仪(CM-3700A):日本柯尼卡美能达公司。

1.3 试验方法

1.3.1 柿子果糕的生产工艺流程

柿子果糕制作的工艺流程见图1。

图1 柿子果糕制作的工艺流程
Fig.1 Production process of persimmon cake

1.3.2 操作要点

1.3.2.1 原料预处理

选取新鲜、成熟、无腐败变质的柿果清洗干净后,沥干水分,脱涩,再除去柿梗、柿蒂、柿皮等杂物,备用。

1.3.2.2 破碎打浆

将预处理好的柿子放入破壁机中破碎打浆,过程中按果浆质量加入0.4% 的柠檬酸护色[7],得到柿子浆。

1.3.2.3 复合凝胶剂准备

将明胶、果胶按比例混合成复合凝胶,用70 ℃温水浸泡溶解,待其彻底吸水膨胀后,置于60 ℃恒温水浴锅中备用。

1.3.2.4 复合甜味剂调配

将赤藓糖醇、甜菊糖苷、抗性糊精按比例调配成复合甜味剂,混合均匀后备用。

1.3.2.5 熬煮

将一定比例的柿子浆、复合甜味剂、复合凝胶剂、柠檬酸置于不粘锅中混合均匀后,进行加热熬煮浓缩,熬煮过程中要不断搅拌防止糊锅。为防止加热浓缩过程中不溶性单宁再次转变成可溶性单宁出现反涩,浓缩温度应控制在60 ℃以下[8]

1.3.2.6 倒模成型

将熬煮浓缩后的柿子果浆趁热倒入模具中,于室温下(25 ℃)静置冷却,初步成型后脱模,并置于4℃冰箱中冷却4 h,使产品形状进一步固定,后进行密封包装,得到柿子果糕成品。

1.3.3 单因素试验设计

1.3.3.1 复合凝胶剂的质量比

由于不同凝胶剂的性能、功效有所差异,单独使用一种凝胶剂生产出来的产品往往感官欠佳,而将多种凝胶剂复合使用,常产生互补效果,提高产品品质。由此,根据凝胶剂的特点,本研究将果胶和明胶分别按质量比1∶3、1∶2、1∶1、2∶1、3∶1 进行复配,并依据柿子果糕的组织状态和感官评分对复合凝胶剂的效果进行评价,进而确定复合凝胶剂的质量比。

1.3.3.2 复合甜味剂的质量比

甜菊糖苷是一种从菊科草本植物甜菊叶中精提的天然甜味剂,甜度为蔗糖的250~450 倍,适度可口,是最接近砂糖的天然甜味剂;赤藓糖醇糖度为蔗糖的60%~70%,填充口感与蔗糖相似,热量为蔗糖的1/10,是能量最低的多元糖醇甜味剂。抗性糊精属于低分子水溶性膳食纤维,甜度极低,但少量使用可弥补减糖固形物缺失对质构的影响。将高效增甜的甜菊糖苷和与蔗糖有相似填充口感的赤藓糖醇及弥补质构缺失的抗性糊精协同使用,可达到减糖、增效的目的。由此,在前期研究基础上,将赤藓糖醇∶甜菊糖苷∶抗性糊精按质量比99.0∶0.6∶0.4、99.1∶0.5∶0.4、99.2∶0.4∶0.4、99.3∶0.3∶0.4、99.4∶0.2∶0.4 进行调配,并根据甜度和口味选择最适配比。

1.3.3.3 复合凝胶剂添加量

复合凝胶剂的添加量是影响柿子果糕质构特性的重要因素。本研究以100 g 柿子浆为基准,添加复合甜味剂15 g、柠檬酸1 g,考察不同复合凝胶剂添加量(3、4、5、6、7 g) 对柿子果糕感官评分的影响,确定复合凝胶剂的适宜添加范围。

1.3.3.4 复合甜味剂添加量

复合甜味剂的添加量不仅影响柿子果糕的甜度和口味,对其组织结构和保质期也有影响[4]。本研究以100 g 柿子浆为基准,添加柠檬酸1 g、复合凝胶剂5 g,考察不同复合甜味剂添加量(5、10、15、20、25 g) 对柿子果糕感官评分的影响,确定复合甜味剂的适宜添加范围。

1.3.3.5 柠檬酸添加量

柿子所含糖分较高、但有机酸含量较低,制得的果糕甜度有余而酸度不足,口味较单一,适量添加柠檬酸有助于改善其酸甜比,增强适口性。此外,柠檬酸的添加可降低果浆液的pH 值,促进白砂糖的酸解和复合凝胶剂的胶凝[9]。本研究以100 g 柿子浆为基准,添加复合甜味剂15 g、复合凝胶剂5 g,考察不同柠檬酸添加量(0.50、0.75、1.00、1.25、1.50 g) 对柿子果糕感官评分的影响,确定柠檬酸的适宜添加范围。

1.3.4 正交试验设计

在单因素试验的基础上,运用L9(34)正交试验对柿子果糕的工艺参数进行优化,具体因素水平见表1(以100 g 柿子浆为基准)。

表1 正交试验因素水平
Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment

水平123因素A 复合凝胶剂添加量/g 456 B 复合甜味剂添加量/g 10 15 20 C 柠檬酸添加量/g 0.75 1.00 1.25

1.3.5 感官评价

挑选10 人组成感官评价小组,从色泽、组织状态、口感和风味4 个方面对柿子果糕进行感官品质评价,每个指标设定优(V1)、中(V2)、差(V3)3 个等级,具体评价标准见表2。

表2 柿子果糕感官评价标准
Table 2 Criteria of sensory evaluation of persimmon cake

项目色泽(20 分)组织状态(20 分)口感(30 分)风味(30 分)标准颜色橙黄均匀,表面光泽度好颜色偏暗,较均匀,表面光泽度较差黄褐色,不均匀,表面光泽暗淡质地均匀细腻,富有弹性质地较均匀,较细腻,较有弹性质地不均匀,无弹性软硬适中,富有弹性,不粘牙稍硬或稍软,弹性不好,稍粘牙,口感柔和过硬或过软,无弹性,粘牙柿子风味浓郁,酸甜适宜,无异味柿子风味较淡,稍酸或稍甜,无异味无柿子风味,太酸或太甜,有异味等级优中差优中差优中差优中差分值标准15~20 8~<15 0~<8 15~20 8~<15 0~<8 21~30 11~<21 0~<11 21~30 11~<21 0~<11

1.3.6 模糊数学模型的建立

常用的感官评价方法主要是“百分制”法,但该法易受评价人员主观因素的干扰,难以统一。因此,选择更加科学、客观、合理的方法对产品的感官性质进行评价显得更有意义[10]。模糊数学综合评价法可通过精确的数字手段将相对复杂、不够确定的食品感官评价问题转化为有数据依据、简单易行的定量评价模式,具有较好的客观性[11-12]。因此,本研究采用模糊数学综合感官评价法优化柿子果糕的制作工艺。

1.3.6.1 确定评价对象集

评价对象集是待评价的柿子果糕样本的集合,X ={X1X2X3X9},X1X9 分别代表正交试验中的9 组样品。

1.3.6.2 确定评价因素集

评价因素集是指柿子果糕品质影响因素的集合,U = {U1U2U3U4},其中U1U2U3U4 分别代表果糕的色泽、组织形态、口感和风味。

1.3.6.3 确定评价等级集

评价等级集是对各因素感官评价分级的集合,本研究将柿子果糕分为3 个等级,V = {V1V2V3},其中V1V2V3 分别代表优、中、差。

1.3.6.4 确定评价权重

权重反映各评价因素在感官评定中的重要性。参照文献[13],采用“0~4 评判法”确定柿子果糕的权重,选择10 名性别、年龄层不同的感官评价员对各因素进行打分,然后令其得分与总分之比为权重系数,表示为W={W1W2W3W4},且

1.3.6.5 确定模糊数学矩阵及感官评价

依据评价标准,评价人员分别对9 组柿子果糕样品进行感官评价,然后将各因素所得评定等级(优、中、差)的次数除以评价员总人数10,从而建立各组样品的模糊矩阵R,再按公式Y = W × R 计算各组柿子果糕样品的综合感官评价结果,其中,Y 为柿子果糕样品的感官品质综合评价结果,W 为柿子果糕感官品质评价因素权重,R 为柿子果糕的模糊矩阵。为凸显各样品感官品质的优劣,优、中、差3 个等级分别赋值为90、75、60,即V = {90,75,60},然后,将综合感官评价结果与相应的等级分数相乘,结果之和即为样品的最终模糊感官评分。

1.3.7 质构测定

取5 种市售果糕,对其质构进行测定,了解消费者喜欢的果糕产品的质构特性,同时,测定优化后的柿子果糕的质构参数,进行对比分析。测定条件:TPA 模式,直径2 mm 柱形探头(编号432-076),测定前速度1 mm/s,测定速度0.5 mm/s,测定后速度1 mm/s;试验时不间断压缩果糕2 次,设置形变40%,触发力0.75 N,触发类型自动。每个样品做3 次平行试验,结果取平均值。测定的参数指标包括硬度、黏附性、内聚性、弹性、胶黏性和咀嚼性。

1.3.8 色差测定

运用色差仪测定柿子果糕样品的色泽,首先用黑板和白板进行校正,然后分别将同等厚度的柿子果糕样品,放置在色差仪上进行测定。每组样品随机选取5 个点,测定结果取平均值。L*值为明度指数,代表物体的明亮度;a*值、b*值为色度指数,a*值代表物体的红绿色,为正值时表示偏红色,为负值时表示偏绿色;b*值代表物体的黄蓝色,为正值时表示偏黄色,为负值时表示偏蓝色[14]

1.4 数据处理

应用 SPSS 统计软件对各试验数据进行单因素方差分析(analysis of variance,ANOVA)和皮尔逊相关性分析,试验数据以平均值±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 复合凝胶剂质量比的确定

凝胶剂复配比例对柿子果糕感官品质的影响见表3。

表3 凝胶剂复配质量比对柿子果糕感官品质的影响
Table 3 Effect of gel mixture ratio on the sensory quality of persimmon cake

注:不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

果胶∶明胶(质量比)1∶3 1∶2 1∶1 2∶1 3∶1组织状态硬度过大,弹性不好软硬适中,富有弹性质地稍软,较有弹性硬度较差,稍有粘牙质地太软,成型不好感官评分77.20±1.25c 83.67±0.57a 80.13±0.65b 74.10±0.30d 65.27±0.35e

由表3 可知,添加凝胶剂的质量比不同,柿子果糕的组织状态也有很大区别,当果胶∶明胶为3∶1 时,产品的质地太软,成型不好,组织状态和感官评分均不佳。随着明胶比例的增加,产品成型性逐渐变好,硬度、弹性也不断提升。当果胶∶明胶为1∶2 时,柿子果糕的组织状态最好,软硬适中、富有弹性,这是由于明胶添加量的增加,使单位空间内分子量增多,分子间键合作用增强,形成的凝胶结构也越来越致密,促使硬度增加[15]。但继续增加明胶的比例,反而导致产品的硬度过大、弹性不好。可能是因为随着明胶添加量的增加,凝胶网络结构变得更加致密,网格间隙更小,在氢键和范德华力等的作用下,对网络结构中的糖分和水分的束缚力更强,导致其弹性有所减小[16]。所以果胶与明胶的最佳质量比为1∶2。

2.1.2 复合甜味剂质量比的确定

甜味剂复配比例对柿子果糕感官品质的影响见表4。

表4 甜味剂复配质量比对柿子果糕感官品质的影响
Table 4 Effect of sweetener mixture ratio on the sensory quality of persimmon cake

注:不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

赤藓糖醇∶甜菊糖苷∶抗性糊精(质量比)99.0∶0.6∶0.4 99.1∶0.5∶0.4 99.2∶0.4∶0.4 99.3∶0.3∶0.4 99.4∶0.2∶0.4口感口感单薄、空虚口感较单薄,不够柔和口感较柔和口感柔和、饱满口感柔和、饱满风味甜味太过,香气较淡稍甜,柿子香气突出酸甜适宜,香气浓郁酸甜适宜,香气浓郁甜度不足,香气较淡感官评分84.50±1.83d 86.03±1.59c 89.50±1.72b 92.53±1.92a 89.67±1.48b

由表4 可知,3 种甜味剂复配比例对柿子果糕的口感和风味均有较大影响。随着赤藓糖醇比例增大、甜菊糖苷比例减小,柿子果糕的口感和风味评分均呈现上升趋势。由于甜菊糖苷的主要作用是高效增甜,赤藓糖醇可填充口感,抗性糊精可弥补质构缺失、遮蔽不良风味,三者协同使用、比例适当时可达到减糖的目的,同时使产品甜度感知与蔗糖一致。随着赤藓糖醇与甜菊糖苷比值的增大,其填充功效增加,产品感官的丰富度、饱满度增强,甜味柔和适宜;但当赤藓糖醇∶甜菊糖苷为99.4∶0.2 时,由于高效增甜的甜菊糖苷含量太低,甜度降低导致产品的风味评分有所下降。从总体感官评分可知,当赤藓糖醇∶甜菊糖苷∶抗性糊精按质量比99.3∶0.3∶0.4 进行调配时,产品的甜度、口感和风味最适宜,感官评分最高。因此,复合甜味剂的最佳质量比为赤藓糖醇∶甜菊糖苷∶抗性糊精=99.3∶0.3∶0.4。

2.1.3 复合凝胶剂添加量对柿子果糕产品感官品质的影响

复合凝胶剂添加量对柿子果糕感官评分的影响见图2。

图2 复合凝胶剂添加量对柿子果糕产品感官品质的影响
Fig.2 Effect of compound gel content on the sensory quality of persimmon cake

不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

由图2 可知,随着复合凝胶剂添加量的增加,柿子果糕组织状态和口感逐渐提升,当凝胶剂添加量为5 g时,产品组织细腻、富有弹性、不粘牙、柿子风味浓郁,感官评分最高;当复合凝胶剂添加量继续增加时,产品反而弹性下降、质地变硬,且出现胶类气味,影响产品品质。因此,确定复合凝胶剂添加量优化范围为4~6 g。

2.1.4 复合甜味剂添加量对柿子果糕产品感官品质的影响

复合甜味剂添加量对柿子果糕产品感官品质的影响见图3。

图3 复合甜味剂添加量对柿子果糕产品感官品质的影响
Fig.3 Effect of compound sweetener content on the sensory quality of persimmon cake

不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

由图3 可知,随着复合甜味剂添加量的增加,柿子果糕的感官评分逐渐上升后迅速下降,在添加量为10 g和15 g 时,柿子果糕酸甜适宜、风味浓郁,感官评分均较高,且差异不显著。由于柿子本身含糖量较高,适当增加甜味剂可使果糕产品口感、风味更加协调、适口,但添加量过大会使柿子果糕甜味太重、掩盖柿子香味,进而风味欠佳。因此,确定复合甜味剂添加量优化范围为10~20 g。

2.1.5 柠檬酸添加量对柿子果糕产品感官品质的影响

柠檬酸酸味圆润适口,常用于调整食品的酸度,同时还具有护色的作用[17]。柠檬酸添加量对柿子果糕产品感官品质的影响见图4。

图4 柠檬酸添加量对柿子果糕产品感官品质的影响
Fig.4 Effect of citric acid content on the sensory quality of persimmon cake

不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

由图4 可知,随着柠檬酸添加量的增加,柿子果糕的感官评分逐渐升高,当柠檬酸添加量为1.25 g 时达到最高,为88.7。原因是柿子含糖量较高、甜度较大,而添加柠檬酸调整酸甜比,可使其酸甜适宜、口感柔和;但当柠檬酸添加过多,会导致柿子果糕酸味太过、黏度下降,进而影响产品品质[17]。因此,确定柠檬酸添加量优化范围为0.75~1.25 g。

2.2 模糊数学感官评价

2.2.1 确定评价权重

表5 为10 名感官评价员的权重评价结果。

表5 柿子果糕感官品质评价因素权重
Table 5 Weights of sensory evaluation indexes of persimmon cake

感官品质色泽组织状态口感风味权重评价结果a3243 b2343 c3234 d2234 e2243 f2334 g1233 h2343 i2134 j3233合计分值22 22 34 34权重0.2 0.2 0.3 0.3

由表5 可知,柿子果糕感官品质的4 个评价因素中,口感和风味得分最高,是重要评价指标,其次为色泽和组织状态。通过计算,确定柿子果糕感官品质评价因素的权重为色泽0.2、组织状态0.2、口感0.3、风味0.3,即W=(0.2,0.2,0.3,0.3)。

2.2.2 建立模糊矩阵

10 名感官评价员对正交试验9 组柿子果糕的评价结果见表6。参照程文龙等[18]的方法建立柿子果糕的模糊矩阵R。矩阵的4 个行向量分别代表感官品质中的色泽、组织状态、口感、风味4 个维度,行向量中3 个列向量代表此感官品质的优、中、差3 个评分维度。

表6 柿子果糕感官评价结果
Table 6 Sensory quality results of persimmon cake

试验序号123456789色泽优666676667中434433443差010001000组织状态优444932886中646178224差020000000口感优231831854中868276245差011003011风味优756642445中353468665差001000000

由表6 可知,以1 号样品为例,色泽评价结果显示优、中、差投票数分别为6、4、0,则R 色泽=(6,4,0);同理,R 组织状态=(4,6,0),R 口感=(2,8,0),R 风味=(7,3,0)。将柿子果糕正交试验的9 组评价结果转化为矩阵,结果如下。

2.2.3 计算模糊数学感官评分

根据模糊矩阵计算公式Y = W × R,其中,W=(0.2,0.2,0.3,0.3)为常向量,以1 号试验结果为例,其综合感官评价结果如下。

同理,1~9 号柿子果糕样品的综合评价结果见表7。

表7 柿子果糕样品综合评价结果
Table 7 Comprehensive evaluation results of persimmon cake products

序号123456789感官品质综合评价结果Y1=(0.47,0.53,0)Y2=(0.44,0.47,0.09)Y3=(0.41,0.53,0.06)Y4=(0.72,0.28,0)Y5=(0.41,0.59,0)Y6=(0.25,0.64,0.11)Y7=(0.64,0.36,0)Y8=(0.55,0.42,0.03)Y9=(0.53,0.44,0.03)

根据柿子果糕评价等级集,分别赋予优、中、差3 个等级 90、75、60,将综合评分结果的各数值与相应的等级分数相乘,结果相加即得到样品的最终模糊感官评分。由表7 可知,以1 号样品为例,T1 = [0.47 0.53 0] ×同理可得2~9 号样品的最终模糊感官评分,见表8。

表8 柿子果糕工艺优化正交试验结果
Table 8 Orthogonal experiment results for formula optimization of persimmon cake

序号123456789k1 k2 k3R A 复合凝胶剂添加量111222333 80.85 81.35 83.30 2.45 B 复合甜味剂添加量123123123 84.15 81.40 79.95 4.20 C 柠檬酸添加量123231312 80.65 82.85 82.00 2.20试验结果82.05 80.25 80.25 85.80 81.15 77.10 84.60 82.80 82.50

由表8 可知,在正交试验的9 个样品中,4 号样品感官评分最高,为85.80,对应组合为A2B1C2。由正交试验结果分析可知,对柿子果糕感官品质影响大小的因素排序为B>A>C,即复合甜味剂添加量>复合凝胶剂添加量>柠檬酸添加量;根据k 值得到最优工艺配方为A3B1C2。进一步验证,以最佳配方A3B1C2 制作柿子果糕进行感官评价,试验重复3 次,所得感官评分为86.15±0.45,与4 号样品A2B1C2 差异不明显,考虑到尽量减少凝胶剂的添加量,最终确定最佳配方为A2B1C2,即复合凝胶剂添加量5 g、复合甜味剂添加量10 g、柠檬酸添加量1.00 g。

2.3 质构特性对比分析

食品的质构是与食品的组织结构及状态有关的物理性质,包括硬度、弹性、黏附性、内聚性、咀嚼性、回复性等,是食品重要的品质特性,现广泛应用于评价食品的组织状态、口感及味觉等。本文对市售的5 种果糕的质构特性进行测定,结果见表9;同时,请10 位感官评价员对5 种市售果糕进行口感描述和评分见表10。

表9 产品的质构特性
Table 9 Texture properties of products

注:同列不同小写字母代表不同配比差异显著(P<0.05)。

样品市售枣糕1 号市售枣糕2 号市售枣糕3 号市售枣糕4 号市售枣糕5 号最佳配方柿子果糕硬度/N 167.12±2.63d 210.36±5.60c 171.81±3.38d 237.78±4.52c 356.02±6.16a 285.56±5.32b黏附性/(N·mm)11.11±3.33b 9.87±1.81c 15.02±2.24a 7.53±0.55c 5.65±1.03d 8.03±0.75c弹性/mm 1.75±0.59b 1.90±0.32a 1.94±0.44a 1.85±0.45a 1.88±0.24a 1.86±0.22a内聚性0.75±0.05a 0.40±0.06c 0.38±0.05c 0.64±0.03b 0.56±0.04b 0.45±0.06c胶黏性/N 125.34±10.38c 83.28±7.22d 64.98±5.61d 152.18±8.86b 199.37±15.73a 128.50±9.63c咀嚼性/mJ 218.99±13.73b 157.99±9.40c 125.84±8.54c 281.53±10.15b 374.82±7.26a 235.16±6.53b

表10 产品的口感特性
Table 10 Taste properties of products

样品市售枣糕1 号市售枣糕2 号市售枣糕3 号市售枣糕4 号市售枣糕5 号口感描述质地稍软,弹性稍差,较粘牙质地适中,富有弹性,稍粘牙质地稍软,富有弹性,较粘牙质地较硬,富有弹性,稍粘牙质地偏硬,富有弹性,不粘牙口感评分(30 分)22±4 25±3 23±3 27±2 26±3

由表10 可知,评价员对市售枣糕2 号、4 号、5 号的口感评分较高,这3 款产品的口感为质地适中或偏硬、富有弹性、不粘牙或较粘牙;而表9 中这3 个产品的质构特性表现为硬度值大、黏附性小、弹性值大、咀嚼性大,表明产品的质构特性与人的口感评价有很大的相关性,并将这3 个产品的质构特性取值区间认定是消费者接受度较高的质构区间,即硬度210.36~356.02 N、黏附性5.65~9.87 N·mm、弹性1.85~1.90 mm、内聚性0.40~0.64、胶黏性83.28~199.37 N、咀嚼性157.99~374.82 mJ。最佳配方制得的柿子果糕的质构特性为硬度(285.56±5.32) N、黏附性(8.03±0.75) N·mm、弹性(1.86±0.22) mm、内聚性0.45±0.06、胶黏性(128.50±9.63) N、咀嚼性(235.16±6.53) mJ,质构指标均在消费者接受度较高的质构区间内,说明最佳配方制得的柿子果糕具有良好的质构特性,容易被消费者接受。

2.4 色差分析

食品的色泽是消费者受到的第一直观感受,直接影响消费者对产品的判断,是评价食品品质的重要指标。试验中以未经加工的柿果为对照样品,正交试验中的9 个柿子果糕为样品,对其色差指标进行测定,结果见表11 和图5。

表11 柿子果糕产品的色差分析
Table 11 Color difference of persimmon cake products

序号柿果123456789 A2B1C2 A3B1C2 L*值47.68 66.82 58.79 65.61 54.71 54.42 64.9 65.72 60.93 50.94 53.38 54.82 a*值4.61 12.23 11.45 11.31 10.74 9.97 11.1 11.92 10.39 10.29 9.56 10.58 b*值19.82 31.86 30.99 29.78 28.95 28.1 31.04 31.14 28.96 28.27 28.36 28.81

图5 柿子果糕产品的色差分析结果
Fig.5 Color difference of persimmon cake products

a.正交试验9 个柿子果糕样品与原料柿果的色差分析;b.正交试验A2B1C2、A3B1C2 组合与原料柿果的色差分析。

由表11 和图5 的数据可知,柿子加工成果糕后,其明亮度、红度值、黄度值均明显增加,原因可能是凝胶剂的加入使果糕的明亮度增加。同时,破碎过程中氧化引起的酶促褐变及加热过程中高温引起的非酶褐变导致柿子颜色有所变化[19]。表6 柿子果糕感官评价结果显示,色泽评分最高的试验组是第5、9 组,而这2 组样品的明亮度、红度值、黄度值均为9 组试验中最小的,且为与原料柿果色差指标最接近的。由此,可以推断就果糕产品来说,其色差指标与原料越接近,消费者呈现出更优的喜好度。

由表11 可以看出,A2B1C2L*值、a*值、b*值均比A3B1C2 更接近于柿果的色差指标值,因此,从色泽指标来看,A2B1C2 要优于A3B1C2

2.5 感官评价与产品特性的相关性分析

感官评价与产品特性的相关性分析见表12。

表12 感官评价与产品特性的相关性分析
Table 12 Pearson correlation coefficients between sensory quality and product characteristics

注:*表示显著相关(P<0.05),**表示极显著相关(P<0.01)。

硬度黏附性弹性内聚性胶粘性咀嚼性L*值a*值b*值色泽组织状态口感风味硬度1-0.228 0.127-0.009 0.858**0.750*-0.436-0.586-0.583-0.336 0.243**0.250**-0.046黏附性1-0.292*0.141-0.199-0.191 0.117 0.078 0.012 0.425 0.145 0.272*0.270弹性1 0.803**0.716*0.837**0.034-0.003 0.120 0.094 0.321**0.392**-0.446内聚性1 0.467 0.594 0.367 0.171 0.298 0.267 0.084 0.346*-0.597胶黏性1 0.979**-0.238-0.383-0.305-0.179 0.280*0.421*-0.303咀嚼性1-0.156-0.298-0.188-0.143 0.264 0.384**-0.414 L*值1 0.785*0.807**0.600**-0.223-0.292-0.399 a*值1 0.934**0.531**-0.058-0.112-0.018 b*值1 0.355**-0.313-0.268-0.311色泽1 0.539 0.394 0.277组织状态1 0.734*0.580口感1 0.476风味1

由表12 可知,色泽与L*值、a*值、b*值均极显著相关(P<0.01),表明产品的色差指标可反映表观色泽,色差分析可以为产品特性提供支撑;组织状态和口感均与硬度和弹性呈极显著相关性(P<0.01),与胶黏性呈显著相关(P<0.05)。表明随着硬度、弹性和胶黏性的增大,柿子果糕呈现出更好的组织状态和口感;此外,口感还与咀嚼性呈极显著相关性(P<0.01),与黏附性、内聚性和组织状态呈显著相关性(P<0.05)。表明质构指标主要对柿子果糕的组织状态和口感产生较大影响。因此,质构特性指标可以作为果糕品质评价的一种有效方式。此结果与鲁丹游等[20]的结论一致。

3 结论

本研究以磨盘柿为主要原料,采用模糊数学感官评价法优化柿子果糕的工艺参数,确定最佳配方为复合凝胶剂(果胶∶明胶质量比=1∶2)添加量5 g、复合甜味剂(赤藓糖醇∶甜菊糖苷∶抗性糊精质量比= 99.3∶0.3∶0.4)添加量10 g、柠檬酸添加量1.00 g。最佳配方制得的柿子果糕产品颜色橙黄均匀,柿子香气浓郁,酸甜适宜,软硬适中,质地细腻,富有弹性。此时,柿子果糕的质构特性为硬度(285.56±5.32) N、黏附性(8.03±0.75) N·mm、弹性(1.86±0.22) mm、内聚性0.45±0.06、胶黏性(128.50±9.63) N、咀嚼性(235.16±6.53)mJ,质构指标均在消费者接受度较高的质构区间内,说明最佳配方制得的柿子果糕具有良好的质构特性,容易被消费者接受。色差分析结果显示,最佳配方制得的柿子果糕产品其色差指标与原料接近,消费者喜好度优良。感官评价与产品特性的相关性分析结果显示,柿子果糕产品的色差指标可反映表观色泽,色差分析可以为产品特性提供支撑;质构特性指标对柿子果糕的组织状态和口感影响较大,可以作为果糕品质评价的一种有效方式。本研究可为柿子果糕的生产品质控制提供参考,为柿子的精深加工及其“低糖”系列产品的开发提供思路。

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Formula Optimization of Low-Sugar Persimmon Cake Based on Fuzzy Mathematical Sensory Evaluation

TIAN Wenjing1, ZHU Yifan1, CHENG Xuehua1, WANG Huihua1, CHEN Yiyuan2,ZHAO Dongrui2, MA Changlu1 *

(1. Department of Food and Bioengineering, Beijing Vocational College of Agriculture, Beijing 102442,China; 2. Key Laboratory of Brewing Molecular Engineering of China Light Industry, Beijing Technology and Business University, Beijing 100048, China)

Abstract: A low-sugar persimmon cake was developed to enrich the persimmon products and improve the utilization of resources. With ‘Mopan’ persimmon as the main raw material, fuzzy mathematical sensory evaluation was employed to optimize the formula of persimmon cake. Furthermore, the color difference and texture properties of the persimmon cake produced with the optimal formula were measured, and the correlations between them and sensory quality were analyzed. The results showed that the optimal formula was composed of compound gel 5 g, compound sweetener 10 g, and citric acid 1.00 g. The persimmon cake produced with this formula had a uniform orange color, a strong persimmon aroma, a suitable sour-sweet taste, fine texture, and high elasticity. The prepared persimmon cake showed the hardness of(285.56±5.32) N, adhesion of(8.03±0.75) N·mm, elasticity of (1.86±0.22) mm, cohesiveness of 0.45±0.06, adhesiveness of(128.50±9.63) N,and chewiness of (235.16±6.53) mJ, all of which were in the texture ranges with high acceptability of consumers. The color difference values of the persimmon cake were close to those of the raw material, and thus the product gained preference of consumers. The color difference values of persimmon cake reflected the apparent color and provided support for characterizing the product. The texture properties of persimmon cake influenced the texture and taste of persimmon cake, serving as effective tools to evaluate the product quality.

Key words: persimmon; fruit cake; fuzzy mathematics; low-sugar; texture properties

DOI:10.12161/j.issn.1005-6521.2025.07.016

引文格式:

田文静,朱一帆,程雪华,等. 基于模糊数学感官评价法的低糖柿子果糕工艺优化[J]. 食品研究与开发,2025,46(7):126-134.

TIAN Wenjing, ZHU Yifan, CHENG Xuehua, et al. Formula Optimization of Low-Sugar Persimmon Cake Based on Fuzzy Mathematical Sensory Evaluation[J]. Food Research and Development,2025,46(7):126-134.

基金项目:北京农业职业学院首席专家团队项目 (XY-TD-22-04);北京农业职业学院科研项目(XY-YF-21-04)

作者简介:田文静(1992—),女(汉),讲师,硕士,研究方向:功能性食品研究与开发。

*通信作者:马长路(1978—),男(汉),教授,博士,研究方向:食品微生物发酵及应用。

加工编辑:王雪

收稿日期:2023-12-23