寧慶鵬，梁艷艷，彭倩韻，何敏結(jié)，馮嘉敏，韋加佳，張海峰，盧 藝

（1. 桂平市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，廣西 貴港 537100；2. 廣州市富百樂發(fā)展有限公司，廣東 廣州 511400）

菠蘿俗名鳳梨，屬多年生草本植物，在我國海南、廣東、廣西、福建等省份均有廣泛種植[1]。其富含多種維生素、氨基酸等物質(zhì)[2-3]，營養(yǎng)價值高，風(fēng)味獨特，是廣受人們所喜愛的熱帶水果之一[4-5]。目前，菠蘿加工成菠蘿汁后所得的菠蘿渣[6]，大部分被直接丟棄，造成資源浪費，環(huán)境污染；少部分被制成肥料或飼料，經(jīng)濟價值較低；極少部分被制成風(fēng)味果醋等制品[7]，但制作果醋過程仍有部分果渣成分未被完全有效利用。研究表明，菠蘿果渣含纖維可達50%以上[8-9]，是很好的膳食纖維來源，同時在國內(nèi)關(guān)于利用菠蘿果渣制備菠蘿風(fēng)味果醬工藝研究尚未有系統(tǒng)報道。旨在通過模糊數(shù)學(xué)感官評價和響應(yīng)面法結(jié)合，用以研究優(yōu)化制備菠蘿纖維果味醬工藝，為豐富菠蘿制品品類、提升菠蘿經(jīng)濟附加值提供新依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

菠蘿，購自永輝超市；白砂糖，南寧糖業(yè)股份有限公司提供；一水檸檬酸（食品級），濰坊英軒實業(yè)有限公司提供；羧甲基纖維素（CMC） （食品級），江蘇銳康萊科技有限公司提供。試驗用水，均采用食品級純水；試驗所用試劑，均采用分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

JJ623BC 型雙杰分析天平、JJ1000 型雙杰電子天平，常熟市雙杰測試儀器廠產(chǎn)品；Z5-LZ198 型九陽榨汁機、P165 型九陽破壁機，杭州九陽生活電器有限公司產(chǎn)品；WK2102 型美的電磁爐，廣東美的生活電器制造有限公司產(chǎn)品；HH-2 型數(shù)顯恒溫水浴鍋，常州越新儀器制造有限公司產(chǎn)品；101-2S 型電熱鼓風(fēng)干燥箱、SPX-150B 型生化培養(yǎng)箱，上海力辰邦西儀器科技有限公司產(chǎn)品；常規(guī)玻璃器皿。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

1.3.2 操作要點

（1） 原料預(yù)處理。選取無蟲害、品質(zhì)較佳、成熟度剛好的菠蘿，去皮和毛眼后，切成2 cm×2 cm 塊狀，放置于90~95 ℃下浸泡解熱10 min 后備用。

（2） 榨汁。將加熱后的菠蘿塊冷卻至50~60 ℃，放入榨汁機內(nèi)進行榨汁，分別將菠蘿汁和菠蘿果渣收集。

（3） 破碎。將菠蘿果渣和水按1∶5（W/W） 的比例加入破壁機內(nèi)進行破碎，破碎至所得混合液可過60 目篩后收集備用。

（4） 調(diào)配。在調(diào)配器皿中先按照比例依次加入菠蘿果汁、白砂糖、一水檸檬酸，加熱至45 ℃，邊攪拌邊加熱，直至添加的白砂糖和檸檬酸完全溶解后，依次加入混合液和、CMC，混合均勻。

（5） 滅菌。將混合好的混合液在密閉容器內(nèi)加熱至95~100 ℃，保溫30 min（待中心溫度達95 ℃開始計時），保溫過程持續(xù)攪拌。

（6） 灌裝。滅菌結(jié)束后，灌裝采用熱灌裝灌入已清洗消毒的容器內(nèi)，灌裝溫度≥90 ℃，灌裝后立即封蓋倒瓶，待等冷卻至室溫后即為成品。

1.3.3 感官評價方法

依照GB/T 16291.1—2012《感官分析——選拔、培訓(xùn)與管理評價員一般導(dǎo)則》[10]對10 名感官品評員進行感官評價培訓(xùn)，根據(jù)GB/T 13868—2009《感官分析——環(huán)境建立感官分析實驗室的一般導(dǎo)則》[11]設(shè)置評價環(huán)境。感官品評人員參照菠蘿纖維果味醬評定標(biāo)準(zhǔn)進行評定（評定標(biāo)準(zhǔn)見表1），在評定前12 h每位品評人員均禁煙酒，禁止食用辛辣等刺激性食物，每評定一個樣品后，均以清水漱口并間隔10 min，再進行下一個樣品鑒評。

表1 菠蘿纖維果味醬感官評定標(biāo)準(zhǔn)

菠蘿纖維果味醬感官評定標(biāo)準(zhǔn)見表1。

1.3.4 模糊數(shù)學(xué)模型的建立

（1） 評定論域的確立?；诟泄僭u定標(biāo)準(zhǔn)，建立評定菠蘿纖維果味醬因素集，即U={u1，u2，u3，u4}，其中u1~u4分別對應(yīng)色澤、香氣、滋味與口感、組織狀態(tài)4 個因素。同時，建立評定菠蘿纖維果味醬感官的評價集V={V1，V2，V3，V4}，即V1~V4分別代表優(yōu)、良、中、差4 個評價等級[12]。

（2） 評價權(quán)重集的確定。果味醬權(quán)重子集X={X1，X2，X3，X4}隸屬度，由5 名品評人員基于經(jīng)驗賦予，即Xi分別對應(yīng)各因素在產(chǎn)品中的重要程度，0~1 為隸屬度范圍，數(shù)值保留1 位小數(shù)，數(shù)值越趨近于0 的則代表越不重要，越數(shù)值趨近于1 則代表非常重要。最后歸一化處理數(shù)據(jù)取平均值，即為果味醬權(quán)重集A={a1，a2，a3，a4}[13]。

（3） 模糊數(shù)學(xué)模型計算。基于模糊數(shù)學(xué)原理，其中權(quán)重集A 與矩陣R 相乘可得綜合評價集Y，即Y=A×R；綜合綜合評價集Y 與等級集V 再做運算處理，即可得到對應(yīng)樣品感官評定結(jié)果。

1.3.5 單因素試驗

（1） 不同菠蘿果汁添加量對感官品質(zhì)的影響。前期研究表明，菠蘿汁回填可以使得果味醬的特征風(fēng)味更加豐富，所以通過添加40，60，80，100，120 g/L菠蘿果汁用以研究其對感官品質(zhì)的影響程度。

（2） 不同CMC 添加量對感官品質(zhì)的影響。以感官等級為結(jié)果指標(biāo)，通過添加不同添加量的CMC 0.05%，0.10%，0.15%，0.20%，以研究不同CMC 添加量對果味醬感官的影響。

（3） 不同糖酸比例對感官的影響。糖酸比例是影響果味醬味道的重要因素，采用評價得分為指標(biāo)，不同的糖酸比（40∶1，45∶1，50∶1，55∶1，60∶1（g∶L）） 為自變量，以研究不同糖酸比對感官品質(zhì)的影響。

1.3.6 菠蘿纖維果味醬工藝響應(yīng)面優(yōu)化試驗

通過單因素試驗結(jié)果可知，菠蘿果汁添加量、CMC 添加量及糖酸比例三者是主要影響果味醬感官品質(zhì)的因素。因此，優(yōu)化試驗以感官等級得分為評判指標(biāo)，并選取這3 個因素進行響應(yīng)面優(yōu)化試驗。

響應(yīng)面試驗因素與水平設(shè)計見表2。

表2 響應(yīng)面試驗因素與水平設(shè)計

1.3.7 試驗數(shù)據(jù)處理

每組試驗重復(fù)3 次，取平均值表示，響應(yīng)面試驗設(shè)計與分析采用Design Expert 12 進行處理。

1.3.8 指標(biāo)的測定

成品纖維含量參照GB 5009.88—2014《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中膳食纖維的測定》[14]進行測定；感官指標(biāo)參照GB/T 22474—2008《果醬》[15]進行測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗結(jié)果

2.1.1 不同菠蘿汁添加量對感官品質(zhì)的影響結(jié)果

不同菠蘿汁添加量對感官品質(zhì)的影響見圖1。

圖1 不同菠蘿汁添加量對感官品質(zhì)的影響

由圖1 可知，感官等級得分隨菠蘿汁質(zhì)量濃度增加而增加，當(dāng)菠蘿汁質(zhì)量濃度小于80 g/L 時，感官等級得分增加幅度較大；當(dāng)菠蘿汁質(zhì)量濃度大于80 g/L 時，感官等級得分增加趨于平緩，增長幅度較小。因此，選取菠蘿汁添加量80 g/L 為下步研究試驗的參考值。

2.1.2 不同CMC 添加量對感官品質(zhì)的影響結(jié)果

不同CMC 添加量對感官品質(zhì)的影響見圖2。

圖2 不同CMC 添加量對感官品質(zhì)的影響

由圖2 可知，隨著CMC 添加量的增加，感官呈現(xiàn)出先增后減的趨勢，說明果醬過稀或過稠對于感官影響較大，因此選取添加量為0.1%作為優(yōu)化試驗參考值。

2.1.3 不同糖酸比對感官品質(zhì)的影響結(jié)果

不同糖酸比對感官品質(zhì)的影響見圖3。

圖3 不同糖酸比對感官品質(zhì)的影響

由圖3 可知，不同糖酸比對感官品質(zhì)的影響曲線以糖酸比50∶1 為峰頂，呈先遞增后遞減的趨勢，且遞增幅度大于遞減幅度，主要原因可能為酸對于味蕾的刺激性強于甜對味蕾的感知，同時對于甜的耐受度大于酸。所以，采用糖酸比50∶1 作為下一步優(yōu)化試驗取值。

2.2 模糊感官評定結(jié)果

2.2.1 感官評定權(quán)重集結(jié)果

權(quán)重分配結(jié)果見表3。

由表3 可知，4 個因素的重要程度分別為滋味與口感的權(quán)重（0.4） ＞色澤的權(quán)重（0.2） =香氣的權(quán)重（0.2） = 組織狀態(tài)的權(quán)重（0.2），即權(quán)重集A=（0.2 0.2 0.4 0.2）。

2.2.2 模糊數(shù)學(xué)模型感官評定結(jié)果

感官評定結(jié)果見表4。

表4 感官評定結(jié)果

由表4 可知，10 名品評員從色澤、香氣、滋味與口感和組織狀態(tài)4 個因素對每組樣品進行品定，其感官評定結(jié)果存在一定差異，若采用取平均值方式分析，則會削弱每組樣品之間評價的差異程度。因此，試驗建立模糊數(shù)學(xué)感官評價模式對結(jié)果進行分析。

2.2.3 模糊模型關(guān)系計算

通過對表4 感官評定結(jié)果進行歸一化處理，即9 個試驗組分別對應(yīng)矩陣為R1，R2，…R9。

根據(jù)模糊數(shù)學(xué)計算關(guān)系原理[16]Yi=A×Ri，計算出各試驗組評價集合Y，如：

同理，可得到：

再由綜合評定分等級公式Hi=Yi×V，可計算出綜合評定分等級H，即：

同理，各試驗組對應(yīng)綜合評分分別為H2=3.22，H3=3.30，H4=3.24，H5=3.50，H6=3.44，H7=3.18，H8=3.10，H9=3.48，H10=3.36，H11=3.10，H12=3.32，H13=3.50，H14=3.56，H15=3.56，H16=3.52，H17=3.50。

2.3 菠蘿纖維果味醬響應(yīng)面試驗優(yōu)化結(jié)果

2.3.1 響應(yīng)面試驗結(jié)果

菠蘿纖維果味醬響應(yīng)面試驗結(jié)果見表5，響應(yīng)面試驗結(jié)果方差分析見表6。

表6 響應(yīng)面試驗結(jié)果方差分析

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，采用Design Expert 設(shè)計三因素三水平試驗（見表5）。通過對表5 的試驗結(jié)果數(shù)據(jù)進行二次多元擬合，可得到擬合回歸方程：

Y=3.53-0.042 5A+0.007 5B-0.135 0C+0.200AB-0.005 0AC+0.085 0BC-0.129 0A2-0.119 0B2-0.094 0C2.

式中：Y——等級得分為響應(yīng)變量；

A——菠蘿汁添加量為響應(yīng)因素；

B——CMC 添加量為響應(yīng)因素；

C——糖酸比例為響應(yīng)因素。

同時，由方程A2，B2，C2系數(shù)均為負(fù)值，方程曲線開口朝下，存在極大值。可知，因素優(yōu)化后可得最優(yōu)組合[17]。

由表6 可知，試驗?zāi)Ｐ痛嬖跇O顯著差異項（p=0.000 3＜0.01），失擬項誤差不顯著（p=0.121 1＞0.05），說明試驗結(jié)果與模型結(jié)果之間不存在顯著差異，回歸方程對響應(yīng)值作出預(yù)測值具有準(zhǔn)確性[18]。模型決定系數(shù)R2=0.964 8 和調(diào)整系數(shù)R2adj=0.919 5 表明模型的實際值與預(yù)測值擬合度較高，預(yù)測效果較好。變異系數(shù)C.V.=1.32%進一步說明模型值誤差范圍較合理，各因素與響應(yīng)值的函數(shù)關(guān)系具有較高的可靠性[19]。其中，二次項A2，B2，C2，一次項C 和交互項BC 均為極顯著差異（p＜0.01）；一次項A 為顯著差異（p＜0.05）；其余項均為不顯著差異。由各因素F 值可知，影響感官等級得分各因素主次順序為糖酸比例（C） ＞菠蘿汁質(zhì)量濃度（A） ＞CMC 添加量（B）。

2.3.2 響應(yīng)面試驗因素交互作用分析

各因素交互作用對感官等級的分影響的三維曲面和等高線圖見圖4。

圖4 各因素交互作用對感官等級的分影響的三維曲面和等高線圖

由圖4 可知，4（a）、4（b）、4（c） 因素交互作用三維曲面均呈現(xiàn)出先遞增后遞減，開口朝下的凸形曲線趨勢，其中AB 曲面因素A 曲線傾斜度大于因素B 曲線傾斜度，AC 曲面因素C 曲線傾斜度大于因素A 曲線傾斜度，說明因素C 對于感官等級等分影響程度大于因素A 和B。AB，AC 等高線圖趨近于圓，表明因素A 和B，A 和C 交互作用均不顯著，對于果味醬感官等級等分影響較??；而BC 等高線圖趨近橢圓，表明因素B 與C 交互作用顯著，對于果味醬感官等級等分影響較大[20]。以感官等級評分為響應(yīng)指標(biāo)，通果擬合回歸方程分析，可得最佳工藝方案為菠蘿汁質(zhì)量濃度78.29 g/L，CMC 添加量0.94%，糖酸比45.79∶1（g∶L），其感官等級得分預(yù)測值為3.59 分。綜合考量實際操作性，將所得最佳組合參數(shù)調(diào)整至菠蘿汁添加量78 g/L，CMC 添加量0.95%，糖酸比例46∶1（g∶L）。

2.4 質(zhì)量指標(biāo)結(jié)果

質(zhì)量指標(biāo)見表7。

表7 質(zhì)量指標(biāo)

由表7 可知，通過驗證性試驗對調(diào)整后的最佳工藝組合樣品進行感官鑒評，其色澤呈亮橙黃色，菠蘿氣味濃郁，口感細膩且綿滑、酸甜適中、口齒有余香，體態(tài)均勻，無明顯雜質(zhì)，纖維含量66.82%，最終成品的感官等級評分為3.58 分。

3 結(jié)論

以菠蘿果渣為原料，通過模糊數(shù)學(xué)模型與響應(yīng)面法結(jié)合，對其制備工藝配方進行優(yōu)化，得到菠蘿果汁質(zhì)量濃度為78 g/L，CMC 添加量0.95%，糖酸比46∶1（g∶L） 的最佳方案組合，其綜合感官等級得分為3.58 分。按該組合配方制備的菠蘿纖維果味醬，色澤呈亮橙黃色，菠蘿氣味濃郁，口感細膩且綿滑、酸甜適中、口齒有余香，體態(tài)均勻，無明顯雜質(zhì)，纖維含量66.82%。菠蘿纖維果味醬不僅滿足了人們對于更健康、更營養(yǎng)食品的追求，同時還為菠蘿的綜合利用提供新思路，具有較高的市場潛在價值和意義。