孙 娜，朱秀娟，胡文斌，王应红，李永民

（陇南师范高等专科学校农林技术学院，甘肃 陇南 742500）

五叶草莓（Fragaria pentaphyllaLozinsk）为蔷薇科草莓属，多年生草本植物，又名薸兹、秧泡儿等[1-3]，是秦巴山区野生草莓中的优势品种之一，产量十分丰富，果实分为红色、白色及红白过渡色3 种，广泛分布于陇南康县、文县、武都、宕昌、西和等地[4]，其中红色五叶草莓主要分布在宕昌部分高寒地区，其色泽艳丽、口感酸甜适口，富含多种营养物质，具有清热止咳、滋养补血、健脾养胃及抗肿瘤等药用价值[5-6]。但五叶草莓果小皮薄，极易受损伤而腐烂，贮藏难度极大，产品附加值及资源利用率低，无法实现资源优势向经济优势转化，对其进行产品开发是解决这一瓶颈问题的有效途径。

市售的传统果脯多以高糖和含硫果脯为主[7]，已不适合当前消费者需求，逐渐被低糖无硫果脯所取代。低糖果脯多以降低糖含量为主，但加工过程中易出现褐变、塌陷、维生素损失严重、腐烂发霉等问题[8]。因此，对复合护色剂、硬化剂、甜味剂、填充剂及渗糖技术等工艺的研究是当前低糖果脯研发的热点[9]。目前采用模糊数学感官评价法优化低糖五叶草莓果脯加工工艺研究尚未见报道，本研究拟以陇南宕昌哈达铺镇主产红色五叶草莓为试材，采用超声波渗糖工艺，对影响果脯渗糖效果的液料比、超声时间、超声温度等因素进行分析，以模糊感官评分为评价指标，优化低糖五叶草莓果脯超声波渗糖工艺，旨在为今后生产实践提供理论依据，对延长五叶草莓供应期，减少资源浪费，提升产品附加值具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料与试剂

红色五叶草莓，购于陇南市宕昌县哈达铺镇市集；白砂糖（食用级），市售；D-异抗坏血酸钠、NaCl、抗坏血酸、CaCl2、δ-葡萄糖酸内酯、瓜尔胶、黄原胶、羧甲基纤维素钠（CMC-Na）、海藻酸钠、木糖醇、山梨甲酸均为食品级，购于河南瑞仁生物工程有限公司；试验用水为超纯水。

1.1.2 仪器与设备

SP-756P 型紫外-可见分光光度计，KQ-700E 型数控超声波清洗器，GZX-9070MBE 型鼓风干燥烘箱，FA2004N 型电子天平。

1.2 方法

1.2.1 工艺流程

原料预处理→护色→漂烫→硬化→填充→超声波渗糖→浸糖→干燥→包装

1.2.2 操作要点

1.2.2.1 原料处理

选择八成熟红色新鲜五叶草莓，去除有破损、腐烂、霉变的差品质果实，去掉果蒂，用流水冲洗附着在果皮上的泥土等杂物，沥干水分备用。

1.2.2.2 护色

将处理好的完整五叶草莓果放入复合护色剂溶液（D-异抗坏血酸钠0.3%、柠檬酸0.2%、氯化钠1.5%）中浸泡20 min，用清水冲洗干净。

1.2.2.3 漂烫

将五叶草莓果坯投入95 ℃水中热烫2 min，并迅速用冷水冷却，以杀灭果实中氧化酶活性，有利于填充物质和糖液的渗透。

1.2.2.4 硬化

将五叶草莓果坯放入复合硬化剂溶液（1.5%CaCl2、1%δ-葡萄糖酸内酯）中浸泡4 h，用清水冲洗干净。

1.2.2.5 填充

将硬化后果坯放入复合填充剂溶液（0.3%黄原胶、0.4%CMC-Na、0.3%海藻酸钠）中浸泡30 min。

1.2.2.6 超声波渗糖

将甜味剂白砂糖、麦芽糊精及木糖醇按质量比2.5∶1.0∶0.5 进行充分混合，制成浓度为40%的渗糖液，倒入三角瓶中，加入果坯，超声温度预设为51 ℃，连续超声1.9 h。

1.2.2.7 浸糖

将超声渗糖后的五叶草莓果坯放在常温下浸渍过夜。

1.2.2.8 干燥

渗糖后的五叶草莓捞出沥干，装入专用烘盘，65 ℃鼓风烘制4～5 h。

1.2.2.9 包装

采用复合塑料食品袋抽真空包装。

1.2.3 试验方案设计

1.2.3.1 护色剂配方优化

在前期试验基础上，以D-异抗坏血酸、柠檬酸、氯化钠为复合护色剂，按表1 进行正交试验，以产品褐变度为评价指标，确定最佳护色剂组合浓度。

表1 护色剂配方正交试验因素水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experimental for color protectant formula

1.2.3.2 漂烫工艺优化

漂烫是果脯加工的必要环节，不仅可以灭酶护色，还可排除五叶草莓组织内的空气，软化组织，增加五叶草莓细胞膜透性，加速糖的渗透，提高果脯中的糖含量。本研究采用不同漂烫温度和漂烫时间（85 ℃（2 min）、90 ℃（2 min）、95 ℃（2 min）、100 ℃（1 min）），以未漂烫样品为对照，观察不同漂烫条件对五叶草莓果脯感官品质的影响。

1.2.3.3 硬化处理工艺优化

五叶草莓质地娇嫩，在果脯加工过程中容易破损，因而需对其进行硬化处理。本研究准确称取等量9 份五叶草莓鲜果，分别放置于9 组编号的锥形瓶中，其中1～4 号分别为浓度0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的CaCl2溶液，5～8 号分别为浓度1.0%、1.5%、2.0%、2.5%的δ-葡萄糖酸内酯溶液，9 号为最佳浓度CaCl2溶液与最佳浓度δ-葡萄糖酸内酯溶液的组合。通过试验，比较单一硬化剂和复合硬化剂的对成品感官品质的影响。

1.2.3.4 填充剂配方优化

根据前期填充剂单因素试验结果，采用黄原胶、CMC-Na、海藻酸钠为复合填充剂，按照表2 进行正交试验，以填充率为评价指标，确定最佳填充剂组合。

表2 填充剂配方正交试验因素水平Table 2 Factors and levels of orthogonal experiment for filling agent formula

1.2.3.5 超声波渗糖工艺优化

根据前期超声波渗糖工艺单因素试验结果，选取液料比（A）、超声时间（B）和超声温度（C）为低糖五叶草莓果脯感官品质的主要影响因素，以感官评分为响应值，进行3 因素3 水平响应面分析试验，优化低糖五叶草莓果脯超声波渗糖工艺。试验因素与水平见表3。

表3 超声波渗糖Box-Benhnken 中心组合试验因素水平Table 3 Factors and levels of Box-Benhnken center combination test for ultrasonic infiltration sugar

1.2.4 测定项目与方法

1.2.4.1 感官评价

选择10 名食品专业师生组成感官评定小组，从五叶草莓果脯色泽、口感、气味及组织状态四个方面进行综合评分，具体评价标准见表4。

表4 五叶草莓低糖果脯感官评分标准Table 4 Sensory evaluation criteria of low sugar five-leaf strawberry preserved fruit

1.2.4.2 褐变度

参照文献[10]的方法，并对其稍作改动。精确称取样品10.00 g，置于冰浴上，加冰蒸馏水100 mL，迅速研磨2 min，真空抽滤，在波长410 nm 处测定滤液的吸光度值，重复测定3 次，结果取平均值。

1.2.4.3 填充率

参照文献[11]中的方法，填充率计算公式如下。

填充率（%）=（填充后的质量-空白质量）/空白质量

1.2.4.4 总糖

参照GB/T 10782—2006[12]中的方法，每个样品做3 次平行试验，结果取平均值。

1.2.4.5 水分含量

参照GB 5009.3—2016[13]中的直接干燥法进行测定，每个样品做3 次平行试验，结果取平均值。

1.2.4.6 微生物指标

菌落总数：参照GB 4789.2—2016[14]中的方法测定；大肠菌群：参照GB 4789.3—2016[15]中的方法测定；其他致病菌：分别参照GB 4789.15—2016[16]、GB 4789.4—2016[17]、GB 4789.10—2016[18]进行测定，每个指标做3 次平行试验，结果取平均值。

1.2.5 数学模型的建立

以色泽、口感、气味、组织状态4 个因素为评价因素集[19-20]，采用强制决定法确定五叶草莓果脯各感官指标的权重A＝（0.25，0.25，0.20，0.30），即色泽25 分、口感25 分、气味20 分、组织状态30 分，共100 分，食品感官指标综合评判的结果用Y表示，Y是权重A和模糊矩阵R的合成，即Y＝A×R；以很好（100）、较好（80）、一般（60）、较差（40）、差（0）为评语集[20]，即评价等级集K=（100，80，60，40，0），低糖五叶草莓果脯模糊综合评价得分即为T=Y×K。

1.2.6 数据处理

试验数据采用Excel 2007 统计分析，重复3 次，结果用“平均值±标准差”表示，并采用SPSS 18.0 软件对数据进行显著性分析（P＜0.05）。通过Design-Expert 8.0.6 统计分析软件进行响应面应用试验设计与结果分析。

2 结果与分析

2.1 护色剂对五叶草莓果脯褐变度的影响

新鲜果蔬原料在加工过程中容易引起酶促褐变，影响产品的色泽，传统果脯加工过程中使用最多的护色剂为亚硫酸盐，其效果虽好却有毒副作用。新型果蔬复合护色剂可协同护色，增强护色效果，近几年逐渐成为研究热点。本研究采用安全性较高的D-异抗坏血酸钠、柠檬酸和氯化钠为复合护色剂进行正交试验，确定最佳护色剂组成及浓度。由表5 极差R值可知，C＞B＞A，说明复合护色剂中氯化钠对五叶草莓果脯色泽的影响最大，其次为柠檬酸，然后是D-异抗坏血酸钠。褐变度越小，说明护色效果越好，因此依据k的最小值确定最优水平为A3B3C2，即0.3%D-异抗坏血酸钠、0.2%柠檬酸、1.5%氯化钠，此条件下，果脯的褐变度为0.541。

表5 护色正交试验结果Table 5 Orthogonal experiment results of color protection

2.2 漂烫对五叶草莓果脯感官品质的影响

果品在加工过程中进行漂烫可以灭酶护色，增加耐煮性及组织透性，提高果脯的品质。参考不同文献的果脯最佳漂烫条件[21-22]，筛选适合五叶草莓果脯最佳漂烫条件。由表6 可看出，最佳烫漂条件为：95 ℃漂烫2 min，该条件下果脯外观组织形态饱满光滑，色泽鲜艳，有韧性，且透明有光泽。

表6 不同漂烫条件五叶草莓果脯感官品质的影响Table 6 Effects of different blanching conditions on the sensory quality of five-leaf strawberry preserved fruit

2.3 硬化剂对五叶草莓果脯感官品质的影响

五叶草莓鲜果果皮较薄，容易机械性损伤，不利于果脯加工，硬化工艺可以有效解决这一问题。由表7 可看出，最适宜的硬化条件为：在1.5%CaCl2与1.0%δ-葡萄糖酸内酯组成的混合硬化液中处理4 h，得到的果脯组织形态饱满，鲜红色，有光泽，果味浓，无苦味，软硬适中、有韧性。而单一硬化剂硬化效果略差，添加量加大会影响产品口感，带入苦涩味，复合硬化剂可明显改善果品品质，降低果品酸度，提高细胞渗透性，有利于渗糖工艺。

表7 不同硬化条件对五叶草莓果脯感官品质的影响Table 7 Effects of different hardening conditions on the sensory quality of five-leaf strawberry preserved fruit

2.4 甜味剂浓度的确定

本研究采用白砂糖、麦芽糊精及木糖醇以质量比为2.5∶1.0∶0.5 的混合物作为甜味剂，可有效降低产品的含糖量，满足消费者口味上的需求，避免出现返砂现象。由表8 可以看出，不同浓度的甜味剂对成品果脯的影响比较大。甜味剂浓度偏低时，五叶草莓果脯酸味重、无光泽、无透明度；反之，五叶草莓果脯过于甜腻、易发生粘连等，影响其销售。随着甜味剂浓度的不断升高，果脯感官评分先升高后降低，果脯总糖含量不断升高，各浓度之间的总糖含量差异显著（P＜0.05）。使用浓度为40%的甜味剂制成的果脯成品，其口感最佳。综上所述，确定甜味剂浓度为40%为宜。

表8 甜味剂浓度对五叶草莓果脯感官品质的影响Table 8 Effects of sweetener concentration on the sensory quality of five-leaf strawberry preserved fruit

2.5 填充剂配方的优化结果

低糖果脯较传统果脯含糖量低，含水量高，存在产品形态干瘪、饱满度差等问题[23]，适宜的填充剂可以增加产品的饱满度及光泽。在前期单因素试验基础上，以黄原胶、CMC-Na 及海藻酸钠作为复合填充剂进行正交试验。由表9 可知，各因素对五叶草莓果脯填充率影响的主次顺序为：C＞A＞B，即为海藻酸钠＞黄原胶＞CMC-Na。选择填充率平均值k的最大值为判断依据，确定填充剂最佳配方组合为A3B1C3，即0.3%黄原胶、0.3%CMC-Na、0.3%海藻酸钠，此条件下的填充率为24.3%。

表9 填充剂配方正交试验结果Table 9 Orthogonal experiment results of filling agent formula

2.6 超声波渗糖工艺条件的优化结果

2.6.1 模糊数学感官评价结果

由10 人组成的评价小组，对17 个渗糖工艺优化样品进行感官评定，将评价结果收集汇总并进行统计分析，得到低糖五叶草莓的感官评价结果，见表10。

表10 低糖五叶草莓果脯感官评价结果Table 10 Sensory evaluation results of low sugar five-leaf strawberry preserved fruit

2.6.2 模糊矩阵的建立结果

由表10 可知，在10 人组成的感官评价小组对样品1 的色泽进行评价中，有0 人认为很好，10 人认为较好，0 人认为一般，0 人认为较差，0 人认为差，则R色泽=[0 1 0 0 0]，同理R口感=[0 0.5 0.4 0 0.1]，R气味=[0 1 0 0 0]，R组织状态=[0 0.9 0.1 0 0]，将上述4 个因素的评价结果写成样品1 的评判矩阵，即为R1。

同理可得2～17 样品的矩阵R2～R17。

根据评价小组成员对色泽、口感、气味、组织状态4 个因素所占权重进行打分，确定权重集A=（0.25，0.25，0.20，0.30）。将权重A乘以评判矩阵R进行模糊变换，即Yi=A×Ri（i=1，2，…，17)，可得到各个样品的模糊关系综合评价结果，该矩阵反映对样品进行感官评价时很好、较好、一般、差、很差的赞成比。以样品1 为例，其模糊变换综合评价结果如下：

其中，Y11=0.25×0+0.25×0+0.20×0+0.30×0=0，Y12=0.25×1+0.25×0.5+0.20×1+0.30×0.9=0.845，Y13=0.13，Y14=0，Y15=0.025，即Y1=（0，0.845，0.13，0，0.025）。上述结果表明，在该工艺条件下，样品1 得到很好评价的赞成比为0，较好的赞成比为84.5%，一般的赞成比为13%，较差的赞成比为0，差的赞成比为2.5%。同理可得Y2～Y17样品的模糊关系综合评价结果。

设定很好（100）、较好（80）、一般（60）、较差（40）、差（0）为评语集，即评价等级集K=（100，80，60，40，0），即低糖五叶草莓果脯模糊综合评价得分T=Y×K，由第1 个样品Y1=（0，0.845，0.13，0，0.025）可知，第1个低糖五叶草莓果脯样品的综合评分T1=0×100+0.845×80+0.13×60+0×40+0.025×0=75.4，同理可得到T2～T17样品的综合评分。

2.6.3 响应面分析试验结果

在前期单因素试验的基础上，低糖五叶草莓果脯超声渗糖工艺的三因素二次回归旋转组合试验方案及结果见表11 和表12。

根据表11 的结果应用SAS 软件进行编程计算，通过其响应面回归（RSREG）程序进行数据分析，得出回归方程如下。

式中：Y为感官评分（分）；A为液料比（g/g）；B为超声时间（h）；C为超声温度（℃）。

由表12 可知，该模型达到极显著水平（P＜0.01），方程一次项A对感官评分的影响显著（P＜0.05），交互项BC、二次项B2、C2的影响极显著（P＜0.01），其余项不显著，说明液料比、超声时间与超声温度交互作用对低糖五叶草莓果脯感官品质的影响较大，其余项对其感官品质影响较小；其决定系数R2=0.972 5，与校正决定系数相近，表明试验值与预测值非常接近，有较好的拟合度。方差分析表明，试验所选参试因子对低糖五叶草莓果脯的感官评价影响大小顺序为：液料比＞超声时间＞超声温度。模型的失拟项不显著（P＞0.05），以上回归方程较好地拟合了试验数据，试验误差小，可以用于低糖五叶草莓果脯超声渗糖工艺优化的理论预测。

表11 响应面分析试验设计及结果Table 11 Experimental design and results of response surface analysis

表12 Box-Benhnken 试验方差分析Table 12 Variance analysis of Box-Benhnken test

2.6.4 验证试验

通过对回归模型进行最优求解，可得低糖五叶草莓果脯超声渗糖的最优工艺为：液料比3∶1（g/g），超声温度51.4 ℃，超声时间1.92 h，在此优化条件下，感官评分的理论值为82.1 分。考虑试验的可操作性，将最优工艺参数调整为：液料比3∶1（g/g），超声温度51 ℃，超声时间1.9 h。为了进一步验证响应面分析法的可靠性，采用上述最优条件进行低糖五叶草莓果脯加工，实际测得感官评价分为81.4 分，因此采用响应面分析优化得到的低糖五叶草莓果脯超声渗糖工艺参数准确可靠，可用于实际操作。

2.7 产品质量指标

依据国家标准GB/T 10782—2006《蜜饯通则》[12]和商业标准SB/T 11025—2013《果脯类流通规范》[24]要求，果脯类蜜饯产品水分含量≤35%，总糖（以葡萄糖计）含量≤85%，菌落总数≤10 000 CFU/g，大肠杆菌≤100 CFU/g，致病菌不得检出。本文对低糖五叶草莓果脯分别进行了感官、理化及微生物指标检验，结果表明：低糖五叶草莓果脯色泽鲜红，具有五叶草莓原果味，产品有一定光泽和透明度，果形完整，组织饱满，质地柔软、有韧性，不流糖，不返砂，无外来杂质；总糖（以葡萄糖计）含量35.31%，水分含量13%；菌落总数≤10 000 CFU/g，大肠杆菌≤10 MPN/100 g，致病菌未检出，故此低糖果脯感官、理化及微生物指标均达到上述标准要求。

3 结论

本研究以陇南野生五叶草莓为试材，以感官评价为指标，利用模糊数学综合评价法对低糖果脯加工工艺进行优化，研究结论如下：

（1）采用不同漂烫温度和漂烫时间，以未漂烫样品为对照，筛选出最佳漂烫条件为：在95 ℃热水中漂烫2 min，可起到较好的灭酶护色作用，保持鲜果原色；采用不同的硬化条件，筛选出最佳硬化条件为：在1.5%CaCl2和1.0%δ-葡萄糖酸内酯混合而成的硬化液中硬化4 h，可增强五叶草莓硬度和韧性，有利于渗糖工艺。

（2）采用正交试验对护色剂、填充剂配方进行了优化，结果表明：在0.3%D-异抗坏血酸钠、0.2%柠檬酸、1.5%氯化钠组成的混合护色液中护色20 min，在0.3%黄原胶、0.3%CMC-Na、0.3%海藻酸钠组成的混合填充液中填充30 min，其果脯成品色泽基本接近原果色，组织状态饱满，有光泽和透明度，口感最佳。

（3）采用白砂糖、麦芽糊精及木糖醇以质量比2.5∶1.0∶0.5 复配糖液，并对不同糖液浓度进行筛选，结果表明：40%糖液浓度效果最佳，成品果脯酸甜适中，不粘手，既减少了白砂糖的用量，又提高了果脯的透明度，符合低糖果脯要求。

（4）将模糊数学感官评价法与响应面法结合，优化了超声波渗糖最佳工艺为：液料比3∶1（g/g）,超声温度51 ℃，超声渗糖1.9 h。通过验证试验，实际值与模型预测值拟合度高，利用该模型分析低糖五叶草莓感官评分的变化可靠度高。

（5）根据上述工艺制得的五叶草莓低糖果脯总糖含量35.31%，水分含量13%，菌落总数≤10 000 CFU/g，大肠杆菌≤10 MPN/100 g，致病菌未检出，且食品添加剂使用量均符合GB 2760—2014[25]要求。