低糖枇杷桑葚復合果醬配方優化

楊東松，張嘉琪，黃業隆，林開源，王 宏,

（1.嶺南師范學院食品科學與工程學院，廣東湛江 524048；2.嶺南師范學院廣東省粵菜師傅大師工作室，廣東湛江 524048）

果醬是以果漿、糖及酸度調節劑等混合后，經加熱熬制而成的醬狀產品，是耐貯性差的漿果可選擇加工方式之一[1]。我國的果醬制品大多數以傳統工藝制作的高糖果醬為主，含糖量高達60%以上，口感甜膩且糖分過高對人體健康產生不利影響，無法滿足消費者對可持續性健康食品的需求，相應產品的消費呈下降趨勢[2-5]，而低糖復合果醬具有低糖低熱量的特點，含糖量為25%～45%，因其風味獨特、營養全面受到消費者的青睞[6]。隨著果醬深加工行業的不斷發展，開發低糖型、多風味、高營養的果醬是國內外果醬消費市場共同的發展趨勢[7-10]。

枇杷（Eriobotrya japonicaLindl.）為薔薇科枇杷屬常綠小喬木，是中國南方特色的佳果[11]，含有萜類、酚類、黃酮和苦杏仁苷等活性成分，具有止咳平喘、降血糖和保肝護腎等作用[12-14]。由于枇杷成熟期集中，含水量高，采后貯藏果實較快衰老，易發生腐爛、褐變等問題，導致市售壓力較大[15]。因此，枇杷的鮮果加工技術已逐漸成為研究熱點，目前枇杷的深加工產品主要集中在飲料、膏類、果醋和果酒等[16]，市場上鮮有枇杷果醬產品的出現。

桑葚（Morus albaL.）系桑科桑屬多年生落葉喬木桑樹的果穗[17]，富含花青素、黃酮、白藜蘆醇等多種天然營養化合物，具有抗氧化、抑制動脈粥樣硬化和調節免疫功能等生物功效[18-21]。部分商家因桑葚不耐貯藏的特性選擇制成桑葚醬，但市面上的產品單一，綜合開發利用率不高，大部分為手工作坊的生產模式，質量穩定性難以控制，不利于標準化生產。

枇杷和桑葚富含有機酸，當中的鞣酸、蘋果酸與高蛋白食物結合發生蛋白質化學反應，生成沉淀物質，不易被機體消化，繼而引發嘔吐、腹瀉等現象[22-23]，而枇杷和桑葚的營養成分以碳水化合物為主，蛋白質含量低，同食搭配不會引起人體的不適癥狀，目前尚未見枇杷和桑葚同食對人體產生毒副作用的報道。因此，枇杷和桑葚可同食搭配，兩者結合無拮抗作用。相反，兩種原料組合還能對營養成分進行優勢互補，桑葚中的磷、鎂、硒、煙酸、核黃素、亮氨酸、苯丙氨酸、甘氨酸、酪氨酸、精氨酸等營養成分與枇杷相比其含量更高，而枇杷中的鉀、鐵、鈷、天冬氨酸等營養成分含量比桑葚高[24-27]，兩者復合能夠更好發揮果醬的營養作用，達到均衡營養的目的。此外，枇杷和桑葚的成熟上市時間主要集中在3～6月，產季相同可滿足原料生產的條件和需求，低糖枇杷桑葚復合果醬作為一種加工產品，不僅能解決枇杷、桑葚鮮果因收獲期集中、鮮食期短而導致積壓滯銷的風險，還能打破原料季節性供應的限制，提高果品的綜合效益，同時低糖能夠滿足特定健康問題的消費者的飲食需求，擴大了適宜食用人群的范圍，符合目前國內外對果醬制品天然、營養、多風味的市場需求，而以枇杷和桑葚為原料研制低糖復合果醬的研究鮮有報道。

基于此，本文以枇杷和桑葚為主要原料，通過單因素實驗和響應面法對低糖枇杷桑葚復合果醬的配方進行優化，研制一款新型低糖復合果醬，以期為枇杷和桑葚的綜合資源利用以及低糖枇杷桑葚復合果醬的產品開發提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

枇杷 產自云南省蒙自市；桑葚 產自廣東省汕頭市；白砂糖 成都太古糖業有限公司；食鹽 廣東省廣鹽集團股份有限公司；檸檬酸 河南萬邦化工科技有限公司；果膠 廣東惠爾康食品配料有限公司；抗壞血酸 河南糖柜食品有限公司；桑葚果醬1、桑葚果醬2、桑葚果醬3 湛江世貿沃爾瑪；鹽酸、氫氧化鈉、氯化鉀、無水乙醇、硫酸銅、硫酸鉀、磷酸二氫鉀、亞鐵氰化鉀等 均為國產分析純。

ST16H1不銹鋼鍋、C22-ID30 電磁爐 浙江蘇泊爾股份有限公司；YP1002A電子天平 上海浦春計量儀器有限公司；SH-1060打漿機 廣州三萊電器有限公司；T-105溫度計 深圳拓爾為科技有限公司；HH-4水浴鍋 上海力辰邦西儀器科技有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 低糖枇杷桑葚復合果醬工藝流程 低糖枇杷桑葚復合果醬生產工藝流程如下（圖1）：

圖1 低糖枇杷桑葚復合果醬生產工藝流程Fig.1 Production process of low sugar loquat mulberry compound jam

1.2.2 操作要點 原料選擇與預處理：枇杷漿：選擇色澤金黃、表皮完整的枇杷進行清洗，放入沸水中熱燙后，迅速冷卻至40 ℃以下剝皮去核去內膜，取果肉浸入濃度為0.15%檸檬酸和0.05%抗壞血酸的混合液中浸泡20 min，防止果肉在濃縮過程中發生褐變，護色后將果肉取出放入打漿機中破碎打漿，重復3次，至醬體呈漿液形態待用。

桑葚漿：選擇7～8成熟、顆粒飽滿、無異味的桑葚去掉果梗進行清洗，放入濃度為5%的食鹽溶液浸泡5 min，隨后放入沸水中漂燙，通過加熱破壞桑葚中氧化酶和果膠酶的活性，防止果膠水解并軟化果肉組織；漂燙后重復3次破碎打漿，至醬體呈漿液形態待用。

混合果漿：枇杷漿和桑葚漿按試驗設計比例復配制備復合果漿。

調配濃縮：參考段麗麗等[28]方法，以果漿量為基準按試驗設計所示比例稱取檸檬酸、白砂糖、果膠等輔料備用，分取100 g復合果漿進行加熱，煮沸后轉為小火熬制，分三階段加入白砂糖，每階段加入的時間間隔為30 s，檸檬酸、果膠分別用75 ℃以上熱水溶解制備檸檬酸溶液和增稠劑并于出鍋前3 min加入，加熱全程需持續攪拌，以加速水分的蒸發防止果醬結晶和焦化，直至濃縮終點（取筷子蘸醬后豎直提起，醬汁緩慢下滑），熬制時間為20 min。

灌裝：包裝采用玻璃瓶，洗凈后煮沸殺菌8 min，殺菌結束后立即裝罐，此時果醬溫度要求達到85 ℃以上，裝瓶需距瓶口1 cm空隙，避免微生物污染。

排氣：灌裝后置于溫度為90 ℃的水浴中加熱排氣5 min。

殺菌：樣品擰緊瓶蓋密封后在水浴中加熱殺菌，溫度90 ℃，保持10 min，滅菌結束后將樣品分段冷卻至室溫。

檢驗：檢查成品密封性，確保醬無滲出，最后得到成品。

1.2.3 單因素實驗設計 按照1.2.2的方法，以感官評分為指標，固定檸檬酸添加量為0.15%，白砂糖添加量為20%，果膠添加量為1.0%，探究枇杷占復合果漿添加比（10%、20%、30%、40%、50%）對低糖枇杷桑葚復合果醬感官評分的影響；固定枇杷占復合果漿添加比為30%，白砂糖添加量為20%，果膠添加量為1.0%，探究檸檬酸添加量（0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%）對低糖枇杷桑葚復合果醬感官評分的影響；固定枇杷占復合果漿添加比為30%，檸檬酸添加量為0.15%，果膠添加量為1.0%，探究白砂糖添加量（16%、18%、20%、22%、24%）對低糖枇杷桑葚復合果醬感官評分的影響；固定枇杷占復合果漿添加比為30%，檸檬酸添加量為0.15%，白砂糖添加量為20%，探究果膠添加量（0.8%、0.9%、1.0%、1.1%、1.2%）對低糖枇杷桑葚復合果醬感官評分的影響。

1.2.4 響應面優化 基于單因素實驗結果，采用Box-Behnken中心組合設計原理，選用枇杷占復合果漿添加比（X1）、檸檬酸添加量（X2）、白砂糖添加量（X3）和果膠添加量（X4）作為考察因素，以低糖枇杷桑葚復合果醬感官評分（Y）為指標，進行響應面分析試驗（表1）。

表1 響應面試驗因素水平設計Table 1 Factors and levels of response surface experiment

1.2.5 產品質量評價

1.2.5.1 感官品質評價 由10名具有品評經驗的專業人員組成鑒定組對低糖枇杷桑葚復合果醬的色澤、滋味、氣味和組織狀態4個指標作感官品質評價（表2）。評價方法：取樣品置于干燥的玻璃瓶中，在自然光線下用肉眼觀察醬色和光澤度；置于鼻下，用手輕扇，以鼻腔嗅果香濃郁程度；放入口內，品評果醬酸味、甜味和細膩程度；攪拌樣品后靜置，評估醬體均勻度、凝膠性和流散程度，觀察有無析水現象[29]。

表2 感官品質評價標準（總分100）Table 2 Sensory quality evaluation criteria (total scores 100)

1.2.5.2 理化指標和微生物指標測定 可溶性固形物：參照GB/T 10786-2006《罐頭食品的檢驗方法》；總糖：參照GB 5009.8-2016《食品安全國家標準 食品中蔗糖的測定》；總酸：參照GB 12456-2008《食品安全國家標準 食品中總酸的測定》；pH：參照GB 5009.237-2016《食品安全國家標準 食品pH值的測定》；水分：參照GB 5009.3-2016《食品安全國家標準 食品中水分的測定》；灰分：參照GB 5009.4-2016《食品安全國家標準 食品中灰分的測定》；蛋白質：參照GB 5009.5-2016《食品安全國家標準 食品中蛋白質的測定》；維生素C：參照GB 5009.86-2016《食品安全國家標準 食品中抗壞血酸的測定》；大腸菌群：參照 GB 4789.3-2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗大腸菌群計數》；菌落總數：參照GB 4789.2-2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 菌落總數測定》；沙門氏菌：參照GB 4789.4-2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 沙門氏菌檢驗》；金黃色葡萄球菌：參照GB 4789.10-2016《食品安全國家標準食品微生物學檢驗 金黃色葡萄球菌檢驗》。

1.3 數據處理

每組實驗平行3次，結果以平均值±標準差表示。實驗數據通過Excel 2016進行統計，采用SPSS17.0軟件進行單因素方差分析，采用Origin 8.0軟件生成圖像，Design Expert 8.0.6軟件進行Box-Behnken中心組合試驗設計及后續數據分析處理。

2 結果與分析

2.1 單因素實驗分析

2.1.1 枇杷占復合果漿添加比對低糖枇杷桑葚復合果醬感官品質的影響 果醬品質的優劣與果漿添加量和配比有直接關系，枇杷占復合果漿添加比影響低糖枇杷桑葚復合果醬的色澤、氣味與滋味。由圖2可知，隨著枇杷占復合果漿添加比的變化，感官評分呈先上升后下降的趨勢，當枇杷占復合果漿添加比為10%時，感官評分最低，由于枇杷含量少，桑葚易將枇杷的顏色和風味覆蓋，此時產品醬色暗沉，幾乎無枇杷風味；當枇杷占復合果漿添加比為30%時，感官評分達到峰值，隨著枇杷含量的逐漸增多，果醬亮度逐漸提升，此時醬色明亮，果味融合協調且具有特殊清香風味；當枇杷占復合果漿添加比超過30%后，感官評分呈下降趨勢，隨著枇杷含量的增加果醬出現輕微澀味，果味融合不協調，果醬風味與口感下降。因此，選擇枇杷占復合果漿添加比為30%。

圖2 枇杷占復合果漿添加比對果醬感官品質的影響Fig.2 Effect of the ratio of loquat in the compound fruit pulp on sensory quality of jam

2.1.2 檸檬酸添加量對低糖枇杷桑葚復合果醬感官品質的影響 檸檬酸是食品加工常用的酸味添加劑和鈣離子強化劑，添加至果醬中可增加氫離子數目，致使鏈間排斥力降低，強化增稠劑和糖溶液的結合，促使形成穩定有序的網絡結構[30]，并具有一定抗氧化和防腐作用[31]，主要影響低糖枇杷桑葚復合果醬的酸度和涂抹性。由圖3可知，當檸檬酸添加量為0.10%時，感官評分達到峰值，隨著檸檬酸的增加，氫離子濃度也隨之增大，減弱了分子鏈間的排斥力，果醬涂抹性能得到增強[32]，此時果醬糖酸協調，口感柔和，檸檬酸酸味自然；當檸檬酸添加量為0.05%時，酸味較弱，糖酸比失調；當添加量在0.15%～0.25%時，果醬酸度較高，破壞了酸甜平衡，口感偏酸超過了口感接受的正常值。因此，選擇檸檬酸添加量為0.10%。

圖3 檸檬酸添加量對果醬感官品質的影響Fig.3 Effect of citric acid addition on sensory quality of jam

2.1.3 白砂糖添加量對低糖枇杷桑葚復合果醬感官品質的影響 白砂糖添至果醬中可調節果醬的糖酸比，改善口感與風味，并隨著糖量的增加，糖類物質的黏性也隨之增強[33]，形成高滲透壓抑制微生物生長[34]，延長果醬的保質期，主要影響低糖枇杷桑葚復合果醬的甜度和黏稠度。由圖4可知，當白砂糖添加量為16%時，糖酸比較低，口感偏酸，不利于果膠膠體形成，出現輕微析水現象；當白砂糖添加量為20%時，感官評分最高，此時果醬酸甜協調，口感清爽，黏稠適度，沈冰等[35]在研制低糖雪梨菠蘿復合果醬時也認為白砂糖添加量為20%時果醬感官品質最佳；當添加量在22%～24%時，甜度偏高，口感甜膩，黏性增大，果香味不明顯，張琳等[30]在研究柿子山楂復合果醬時認為白砂糖最佳添加量為40%，測得總糖度為45.21%，果醬糖度相對較高。因此，選擇白砂糖添加量為20%。

圖4 白砂糖添加量對果醬感官品質的影響Fig.4 Effect of white granulated sugar addition on sensory quality of jam

2.1.4 果膠添加量對低糖枇杷桑葚復合果醬感官品質的影響 果膠作為增稠劑，其中的羧基能與鈣離子、鎂離子等多價金屬離子產生橋聯作用形成凝膠，減少脫水收縮的作用，改善醬體凝膠狀態和質地口感[36]，影響低糖枇杷桑葚復合果醬的涂抹性、黏稠度與凝膠效果。由圖5可知，隨著果膠添加量的增加，感官評分呈先上升后下降的趨勢，當果膠添加量在0.8%～0.9%時，感官評分隨之上升，果醬較易涂抹，出現輕微析水現象；當果膠添加量為1.0%時，感官評分達到峰值，隨著果膠添加量增加，果膠與金屬離子結合形成的網絡結構數量增加[37]，凝膠效果增強，此時果醬醬體組織緊密，黏稠適度，口感質地良好；當添加量超過1.0%后，凝膠效果明顯增強，但醬體逐漸黏結發硬，涂抹性差，影響口感及整體外觀。因此，選擇果膠添加量為1.0%。

圖5 果膠添加量對果醬感官品質的影響Fig.5 Effect of pectin addition on sensory quality of jam

2.2 響應面試驗設計結果及分析

2.2.1 響應面回歸模型的建立與分析 在單因素實驗結果的基礎上，選擇枇杷占復合果漿添加比（X1）、檸檬酸添加量（X2）、白砂糖添加量（X3）、果膠添加量（X4）為響應因子，以感官評分（Y）為響應值，建立Box-Behnken中心組合設計試驗模型，通過擬合二次方程確定最佳配方參數以及最高理論的感官評分。

利用Design-Expert 8.0.6軟件對表3所得實驗數據進行擬合分析，建立枇杷占復合果漿添加比（X1）、檸檬酸添加量（X2）、白砂糖添加量（X3）和果膠添加量（X4）對產品品質感官測評得分（Y）的響應面模型：

表3 響應面優化設計與結果Table 3 Designs and results of response surface methodology

方差分析結果如表4所示，低糖枇杷桑葚復合果醬的感官測評得分回歸模型顯著性檢驗F值為47.18，P＜0.0001，表明回歸模型達到極顯著水平；失擬項檢驗F值為2.26，P=0.2242＞0.05，失擬項檢驗不顯著。其中一次項X1、X2、X3、X4，交互項X1X2、X2X4，二次項X12、X22、X32、X42極顯著（P＜0.01）；交互項X1X4顯著（P＜0.05）。比較F值大小可知，影響低糖枇杷桑葚復合果醬感官評分的因素按順序排列依次為X2＞X3＞X4＞X1。

表4 回歸模型方差分析表Table 4 Analysis of variance of regression model

由表5響應面評估參數表可知，決定系數R2=0.9792，說明方程與實際試驗擬合度好；校正決定系數R2Adj=0.9585，說明有95.85%的試驗符合該模型；變異系數C.V.值為0.56%＜5%，表示方程有良好的重現性；信噪比Adeq Precision為21.831＞4，表示模型具有足夠的分辨力，可信度較高，即該模型可用于最佳配方的理論預測。

表5 響應面評估參數表Table 5 Response surface evaluation parameter

2.2.2 響應面圖分析 三維響應面和等高線是回歸函數的圖形表示，反映了各自變量對響應值的影響，以及各自變量之間的交互作用[38]。響應曲面的陡峭程度反映因素對試驗結果的影響程度，等高線反映兩因素交互作用的強弱[39-40]。由圖6～圖8可知，低糖枇杷桑葚復合果醬的感官評分隨著各因素的增大呈先升高后降低的趨勢，其中交互項X1X2、X1X4、X2X4響應曲面陡峭，等高線呈橢圓形，說明上述因素間的交互作用對果醬感官評分影響顯著，與方差分析結果一致。

圖6 枇杷占復合果漿添加比和檸檬酸添加量對感官評分影響的響應面和等高線圖Fig.6 Response surface and contour map of the effect of the ratio of loquat in the compound fruit pulp and citric acid addition on sensory scores

圖8 檸檬酸添加量和果膠添加量對感官評分影響的響應面和等高線圖Fig.8 Response surface and contour map of the effect of citric acid addition and pectin addition on sensory scores

2.3 參數優化和模型驗證

由響應面回歸分析得到低糖枇杷桑葚復合果醬的最佳配方為：枇杷占復合果漿添加比31.8%，檸檬酸添加量0.11%，白砂糖添加量20.57%，果膠添加量1.02%，感官評分預測值為91.74分。考慮到方案操作的便捷性，將最佳條件修正為：枇杷占復合果漿添加比32%，檸檬酸添加量0.1%，白砂糖添加量20.5%，果膠添加量1.0%，以此條件進行3次驗證試驗得到低糖枇杷桑葚復合果醬感官評分為（91.29±1.02）分，與理論預測值相差小，說明該響應面的配方優化方案可行性較高。

2.4 產品質量

圖7 枇杷占復合果漿添加比和果膠添加量對感官評分影響的響應面和等高線圖Fig.7 Response surface and contour map of the effect of the ratio of loquat in the compound fruit pulp and pectin addition on sensory scores

2.4.1 理化指標和微生物指標 由表6可知，低糖枇杷桑葚復合果醬的總糖含量為27.02%，可溶性固形物含量為31.51%，符合GB/T 22474-2008《果醬》中含糖量≤65%，可溶性固形物含量≧25%的標準要求[29]；目前我國對低糖果醬未有明確定義，傳統果醬含糖量通常在60%以上，FDA規定食品含糖量比該同類參照食品的含糖量相比低25%以上可稱為低糖[6]，故低糖果醬常指含糖量在45%以下的果醬制品，該產品總糖含量只有27%左右，滿足果醬制品對低糖的要求，與申光輝等[41]研制的生香酵母發酵桑葚果醬總糖含量和可溶性固形物含量低10%左右；同時低糖枇杷桑葚復合果醬的水分含量為67.84%，灰分含量為0.36%，蛋白質含量為0.82%，pH為3.64，維生素C含量為8.69 mg/100 g，總酸含量為1.01%，相比劉於[27]研制的低糖桑葚果醬維生素C含量高1.36 mg/100 g，總酸含量高6.3 g/kg，枇杷添至果醬中提高了果醬的維生素C含量和酸度，可有效抑制果醬的氧化褐變。根據表7可知，果醬的大腸菌群、菌落總數低于國家標準，沙門氏菌和金黃色葡萄球菌未檢出。低糖枇杷桑葚復合果醬的理化指標和微生物指標符合國家相關標準。

表6 低糖枇杷桑葚復合果醬理化指標Table 6 Physical and chemical indexes of low sugar loquat mulberry compound jam

表7 低糖枇杷桑葚復合果醬微生物指標Table 7 Microbial indexes of low sugar loquat mulberry compound jam

2.4.2 感官鑒評比較分析 針對色澤、風味、口感、黏稠度和涂抹性五個關鍵特征與三款市售桑葚果醬進行感官鑒評[42]，使用雷達圖將不同果醬之間的評價表現差異直觀地進行展示。由圖9可知，低糖枇杷桑葚復合果醬在風味上優于市售桑葚果醬，這可能是枇杷中的醛類和酯類等物質相對含量較高，具有“青香型”的風味物質[43]，揮發性強，使果醬在呈味上更加豐富；復合果醬的口感、涂抹性與最高評分在同一水平，與市售桑葚果醬無較大差別；由于低糖枇杷桑葚復合果醬含糖量低，與傳統高糖果醬相比，多酚氧化酶活性不易鈍化，果醬易發生褐變且因較長時間的加熱熬制，使果醬水分降低而黏性增大，在色澤和黏稠度上略遜于市售桑葚果醬，但均在可接受范圍內。低糖枇杷桑葚復合果醬整體評分高于市售桑葚果醬，基本可為消費者接受。

圖9 低糖枇杷桑葚復合果醬與市售桑葚果醬感官鑒評雷達圖Fig.9 Sensory evaluation radar map of low sugar loquat mulberry compound jam and commercially available mulberry jam

3 結論

通過單因素實驗及響應面法優化了低糖枇杷桑葚復合果醬的配方。最終得到最佳配方為：枇杷占復合果漿添加比32%，檸檬酸添加量0.1%，白砂糖添加量20.5%，果膠添加量1.0%，對此配方驗證所得感官評分為（91.29±1.02）分。各因素對低糖枇杷桑葚復合果醬感官評分影響的主次順序為檸檬酸添加量＞白砂糖添加量＞果膠添加量＞枇杷占復合果漿添加比。對產品的理化指標和微生物指標進行檢測，檢測結果顯示符合國家標準，并與市售桑葚果醬進行感官鑒評比較分析，對比得出低糖枇杷桑葚復合果醬在風味上優于市售桑葚果醬，口感、涂抹性與最高評分相近，色澤和黏稠度在可接受范圍內，為提高枇杷和桑葚的利用率，促進枇杷和桑葚加工產業進一步發展提供參考。

試驗首次以枇杷和和桑葚為主要原料研制低糖枇杷桑葚復合果醬，所得產品呈亮紫色，酸甜協調，組織均勻，凝膠穩定性良好。基于本研究可進一步探討果醬的貯藏穩定性，對儲藏期間品質風味、果醬微觀結構變化等方面繼續開展研究，以此更好地為生產實際提供幫助。