綠茶魔芋南瓜子配方優(yōu)化

張珍林，韋傳寶，殷智超

（皖西學院 生物與制藥工程學院，安徽 六安 237012）

南瓜子，成熟南瓜的植物種子，可食；據(jù)文獻研究南瓜子含有一定成分的葉綠醌、脂肪及脂肪酸，維生素E等基本營養(yǎng)成分；對降低血糖，軟化血管，抑制血栓形成及血小板聚集，緩解糖尿病人的糖耐量等有一定效果[1].殼是南瓜子深加工的主要下腳料，目前多用于制作為飼料或直接在環(huán)境中自然降解，并沒有很好地利用它豐富的膳食纖維含量[2]；膳食纖維第七大營養(yǎng)成分，各類功能性食品已經(jīng)用作為原料，用于生產(chǎn)功能性食品.六安瓜片作為安徽省大別山地區(qū)的茶葉代表，有它獨特的色澤、口感、香氣；同時茶葉中也具有生物堿、茶多酚、茶多糖等功能物質(zhì)，對于消除自由基、清油解膩等有一定的效果[3-4].魔芋粉是魔芋塊根磨碎的粗粉，營養(yǎng)主成分為魔芋葡甘露聚糖，在單分子組成上是1分子葡萄糖和2分子甘露糖，此種多糖是可溶性多糖物質(zhì)，多糖降解為低聚糖，使其具備熱量低、甜度高、容易產(chǎn)生飽腹感、人體不易消化吸收等優(yōu)點；同時也具有良好的成膜性和阻氣性[5-6]，食品工業(yè)生產(chǎn)上利用程度大.

模糊數(shù)學感官評定試驗方法和其他感官評定方法相比，在食品感官評定中具有精確度高，誤差小的優(yōu)點[7-8]，在消除食品感官品評人員主觀因素影響上效果較好，增加了評價食品感官的科學性.實際應(yīng)用過程中再結(jié)合統(tǒng)計學響應(yīng)面技術(shù)，來制定、測量和優(yōu)化食品生產(chǎn)工藝路線.

本文以綠茶粉、魔芋粉、南瓜子殼粉為原料，將南瓜子仁表面再形成一層可食用性外殼，通過添加鹽、糖、味精來調(diào)整風味.可食南瓜子殼的提出一方面實現(xiàn)了從喝茶變?yōu)槌圆?，傳統(tǒng)對于茶葉的吃法都是泡喝，不能最大化地利用茶葉中有用含量，我們將茶葉磨成粉直接添加到可食殼原液中，使得茶葉可以直接吃下去；另一方面實現(xiàn)了從剝殼到吃殼的想法，這樣不僅干凈衛(wèi)生而且加大了膳食纖維的攝入；同時，也降低南瓜子殼的廢棄物處理問題；魔芋粉的加入，它獨特的生物功能性也增加了可食外殼的成膜性和保鮮性.此產(chǎn)品經(jīng)過一系列工藝后制作成一種獨特的茶味南瓜子，旨在為南瓜子的深加工另辟新徑.

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

南瓜子，自備.

六安瓜片、魔芋粉、白糖、碘鹽、味精均為食品級.

水，生物與制藥工程學院自制的純凈水.

1.2 儀器與設(shè)備

強力粉碎機：濟南天宇專用設(shè)備有限公司；高效包衣機：寶雞市瑞意技術(shù)開發(fā)有限公司；三層電烤箱：上海弘惜機械制造有限公司；220/260目網(wǎng)曬.

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

南瓜子→預(yù)處理（分選、清洗、炒制）→脫殼→包衣（茶粉、魔芋粉、南瓜子殼粉、鹽、糖、味精、水）→烘烤→風干、精選、包裝

1.3.2 操作要點

1.3.2.1 南瓜子預(yù)處理：挑選色澤均勻、顆粒飽滿、大小一致的南瓜子，剔去有明顯雜質(zhì)的南瓜子.南瓜子用水清洗，洗去表面的浮沉和雜質(zhì).再進行炒制.

1.3.2.2 南瓜子脫殼：將炒制好的南瓜子脫殼.

1.3.2.3 包衣：將用植物粉碎機粉碎好的茶葉、南瓜子殼、糯米粉、糖、鹽、味精混合成一定程度的液體，用包衣機將混合粉液體裹于南瓜子仁外.

1.3.2.4 烘烤：將包好衣的南瓜子仁放在鋪有茶葉的烤盤中，烤制30分鐘，爐溫100℃/110℃.

1.3.2.5 包裝成品：從烤箱中取出，放在通風櫥內(nèi)降至室溫后，剔除色澤不均勻、形狀不規(guī)整、有明顯焦色的南瓜子，采用合適的包裝將產(chǎn)品包好.

1.3.3 感官評定方法

評價小組由15名食品專業(yè)老師、12名食品專業(yè)學生、2名其他專業(yè)學生組成，考慮到食品感官評定的主觀性影響，要求29位評價人員在感官評定前12小時不要吃影響感覺器官的食物，并對評價人員進行相關(guān)培訓(xùn)，評定過程用清水漱口，每個樣品評定過程間隔時間為3-5min[9]，根據(jù)響應(yīng)面軟件確定評價樣品29個，隨機編碼進行評價，依據(jù)炒貨類國標確定感官評定內(nèi)容，見表1.

表1 南瓜子感官評定指標

1.3.4 配方設(shè)計

在參照GB/T22165-2008《堅果炒貨食品通則》及GB2760-2014《食品添加劑使用標準》的基礎(chǔ)上，設(shè)定主要影響因素為綠茶粉、魔芋粉、南瓜子殼粉、輔料復(fù)合粉，采用Box-Behnken Design中的四因素三水平進行響應(yīng)面優(yōu)化實驗，依據(jù)模糊感官評定試驗法進行模糊評定.

表2 南瓜子配方因素水平表

1.3.5 模糊數(shù)學模型的建立

確定判斷對象的因素集，設(shè)定為U，U=｛口感、顆粒形態(tài)、色澤｝，設(shè)定 V 是評語集，V=｛優(yōu)、良、中、差｝，套用模糊感官評定模式，依據(jù)因素集和評語集建立單因素評判矩陣R，對矩陣進行模糊變換后分析.

1.3.5.1 南瓜子的因素集、評語集：本實驗因素集U={口感u1，顆粒形態(tài) u2，色澤 u3}；評語集 V={優(yōu) v1，良 v2，中 v3，差v4}；其中，優(yōu)4分，良3分，中2分，差1分.

1.3.5.2 權(quán)重的確定：一般是采用德爾菲法根據(jù)“0-4判斷法”進行賦權(quán)打分，確定每個因素的權(quán)重.操作步驟是請10位食安專業(yè)老師根據(jù)被評價對象，對每個對象兩兩分組，進行影響性比較，根據(jù)相對重要性打分；很重要-很不重要4-0分；較重要-不很重要3-1分；同樣重要2-2分，依據(jù)每位評委所打分數(shù)，進行計算，確定各個因素分數(shù)，除去所有指標總得分，就可以建立由各單個因素在總體因素中的權(quán)重，設(shè)定為X，X={x1,x2,x3……xp},P為評價指標的個數(shù).

1.3.5.3 模糊關(guān)系綜合評判集：利用模糊合成算子中的M（∧，∨）建立模糊綜合評價模型.模糊變換綜合評判集B=X·R，其中X為權(quán)重集，R為模糊矩陣.歸一化處理綜合評判集B得到B'，B'就代表本食品模糊感官評語集.依據(jù)統(tǒng)計學的最大隸屬度原則，確定本食品感官品質(zhì)的所屬評語[10].

1.3.6 配方的響應(yīng)面優(yōu)化

采用Design Expert對配方感官評定結(jié)果進行優(yōu)化組合方差分析，得出最優(yōu)配方.

2 結(jié)果與分析

2.1 南瓜子感官單因素評價

專評的29名人員參照制定的評定方法及標準，評定29個樣品并打分，以第一號樣品為例，建立一個從U到V的模糊關(guān)系R1，得出評價集R1，經(jīng)過模糊轉(zhuǎn)化，得到對應(yīng)的模糊關(guān)系矩陣，再進行歸一化處理；以此類推計算R2—R29.結(jié)果見表3.

表3 樣品1感官品評結(jié)果

以R1為例得到：

以此類推可以計算出R2—R29.

2.2 評價指標的權(quán)重集

10名專評員給出各項因素的得分見表4.

表4 南瓜子的權(quán)重打分統(tǒng)計

利用權(quán)重系數(shù)公式，權(quán)重系數(shù)=各項因素總分之和÷所有因素總分之和，從而計算得出：X=[0.325,0.379,0.296].

2.3 模糊綜合評價模型

以R1為例，確定模糊評價模型B1

同理可得B2-B29.

模糊計算得出綜合評判結(jié)果Bj，根據(jù)Bj的峰值最大隸屬度原則，得出所屬的評語論域級別.綜合考慮Bj中各分量的影響，確立綜合結(jié)果值S，作為南瓜子總體感官品質(zhì)判定依據(jù).

統(tǒng)計學中提高排列順序的正確性，我們設(shè)定質(zhì)量階級系數(shù)為Hj[11]，j代表評語域級V中的級別數(shù)（j=1,2….，M=4）.討論研究，規(guī)定如下等級系數(shù) h1=90，h2=80，h3=70，h4=60，得出每個序列號配方的綜合結(jié)果S值.如S1=0.325×90+0.2069×80+0.2069×70+0.379×60=83.025.

同理，求得S2-S29的值.

2.4 配方優(yōu)化

Box-Benhnken實驗結(jié)果見表5，采用Design-Expert對配方進行回歸分析，結(jié)果見表6.

四因素經(jīng)2次多項回歸擬合后，得到綜合評價值（Y）與綠茶粉、南瓜子殼粉、魔芋粉、輔料復(fù)合粉的多項回歸方程為：

從表6的方差分析結(jié)果可以看出，模型顯著，失擬項不顯著，回歸模型可以用來擬合4個因素對感官綜合評價的影響.從四因素對感官綜合評價的影響來看，方程的交互項AD、BC和CD均顯著，這說明四因素相互之間的變化是聯(lián)動的，單個因素并不是簡單的線性關(guān)系，而是相互制約影響.根據(jù)回歸方程，利用Design-Expert作各因素間的3D分析圖1和圖2，直觀地反應(yīng)了綠茶粉和輔料復(fù)合粉、南瓜子殼粉和魔芋粉之間的交互作用對綜合評價值的影響，這個交互作用說明在制作可食南瓜子殼時，加入的所有原料均會影響整體口感，我們在配置原液時需要統(tǒng)籌考慮.

表5 響應(yīng)面設(shè)計方案和感官評價

通過Box-Benhnken實驗結(jié)果得出最優(yōu)的配方是：綠茶粉1.75%，南瓜子殼粉0.30%，魔芋粉25%，輔料復(fù)合粉6.35%；此條件下，得到的綜合評價預(yù)測值為93.59.

2.5 優(yōu)化配方的驗證

驗證響應(yīng)面模型的合適性和有效性，進行相關(guān)試驗.利用單因素的最優(yōu)值綠茶粉1.75%，南瓜子殼粉0.35%，魔芋粉28%，輔料復(fù)合粉7.35%，水平實驗3組，得出綜合評價預(yù)測值為93.61，十分接近響應(yīng)面模型預(yù)測值，說明本次聯(lián)合模糊數(shù)學和響應(yīng)面的優(yōu)化實驗法是成功的，同時也為可食南瓜子殼這個新的健康營養(yǎng)型食物的大規(guī)模生產(chǎn)提供實踐支撐.

表6 方差分析

圖1 Y=(A,D)對感官評定影響的3D面

圖2 Y=(B,C)對感官評定影響的3D面

3 結(jié)論

模糊綜合評價法聯(lián)合響應(yīng)面優(yōu)化法用于南瓜子重塑外殼配方的優(yōu)化是可行的.

可食南瓜子殼最佳配方為：綠茶粉1.75%、南瓜子殼粉0.35%、魔芋粉28%、輔料復(fù)合粉7.35%.通過此配方重塑的南瓜子香氣純正，具有茶葉的清香；滋味純正，松脆口感適中；顆粒形態(tài)飽滿，外殼均勻細膩，無缺口，無裂縫；色澤均勻，棕綠色，光澤明顯.食品實物圖如下圖3.

圖3 綠茶魔芋南瓜子實物

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