模糊數(shù)學(xué)評價法優(yōu)化刺梨酸奶片工藝研究

趙勝娟，梁華，陳樹興，費鵬，徐云鳳

（河南科技大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，河南洛陽471023）

0 引 言

刺梨（Rosa roxbunghii）是我國云貴川特有的野生植物，以富含VC 著稱，含超氧化物歧化酶、有機酸、多酚等多種具有抗氧化能力的活性物質(zhì)[1-3]，具有抗氧化、降血脂、抗腫瘤、抗動脈粥樣硬化、抗疲勞、調(diào)節(jié)機體免疫等功能[4-6]。目前我國刺梨的加工產(chǎn)品主要有刺梨汁、刺梨酒、刺梨干（果脯）、刺梨茶、刺梨糕、刺梨口服液等[7-12]，然而，由于刺梨的產(chǎn)量高且不宜貯藏，如何進(jìn)一步開發(fā)刺梨產(chǎn)品仍是亟待解決的問題[13]。

本研究以刺梨粉、酸奶粉、復(fù)合甜味劑為原料，利用單因素和正交實驗設(shè)計方法，通過模糊數(shù)學(xué)評價法[14]優(yōu)化刺梨酸奶片的配方，旨在研制出集刺梨和酸奶營養(yǎng)于一體且攜帶方便的產(chǎn)品，為刺梨產(chǎn)品的開發(fā)提供新思路。

1 實 驗

1.1 材料與儀器

野生刺梨果，貴州市售；食品級麥芽糊精，木糖醇，異麥芽酮糖醇，硬脂酸鎂，鄭州偉豐生物科技有限公司。

高速多功能粉碎機，上海超億制藥機械設(shè)備有限公司；真空冷凍干燥機，沈陽新陽速凍設(shè)備制造公司；WK-60-搖擺式顆粒機，上海超億制藥機械設(shè)備有限公司；GZX-9420 MBE 電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海博訊實業(yè)有限公司；TDP-O-單沖壓片機，上海超億制藥機械設(shè)備有限公司。

1.2 方法

1.2.1 工藝流程

刺梨粉+酸奶粉+復(fù)合甜味劑+填充劑→混合→加入潤濕劑→制軟材→造?！稍铩！尤胗仓徭V→壓片→滅菌包裝

刺梨粉的制備：將刺梨果自然干燥成刺梨干，放入粉碎機中粉碎，得到刺梨粉。

酸奶粉的制備：利用商業(yè)發(fā)酵劑發(fā)酵鮮牛乳得到酸度約為120 °T 的酸奶，并將利用真空冷凍干燥機對制的酸奶進(jìn)行干燥，24 h后得酸奶粉備用。

將刺梨粉、酸奶粉、甜味劑和填充劑分別過100 目篩備用；將各種材料按一定比例混合均勻，過100 目篩，加入體積分?jǐn)?shù)為95%的乙醇潤濕劑制成手捏成團、壓之則散的軟材，放入搖擺顆粒劑中造粒，之后平鋪放入45 ℃干燥箱中適度干燥，適時翻動以實現(xiàn)快速干燥，干燥后再過篩進(jìn)行整粒，將物料分散均勻；加入5%的乙醇（體積分?jǐn)?shù)95%）作為潤滑劑混合均勻后壓片，將成品紫外滅菌并進(jìn)行密封包裝。

1.2.2 單因素優(yōu)化實驗

在預(yù)實驗的基礎(chǔ)上分別對刺梨粉添加量（2%，4%，6%，8%），酸奶粉添加量（60%，65%，70%，75%），復(fù)合甜味劑添加量（5%，10%，15%，20%）三種原輔料進(jìn)行四個水平配方單因素實驗（上述添加量均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）。以感官評分方法，確定各因素的最合適的添加量。

1.2.3 正交實驗設(shè)計

在單因素實驗基礎(chǔ)上進(jìn)行刺梨粉添加量、酸奶粉添加量、復(fù)合甜味劑添加量的三因素三水平的正交試驗，以模糊數(shù)學(xué)感官評定分?jǐn)?shù)為指標(biāo)，確定刺梨酸奶片的最優(yōu)配方。試驗因素與水平設(shè)計如表1所示。

表1 正交試驗因素水平 %

1.2.4 刺梨酸奶片質(zhì)量測定

（1）顆粒溶解性測定[15]

取5 g 刺梨酸奶片成品固體顆粒，放入裝有50 mL水溫分別為30，50，70 ℃的燒杯中，觀察顆粒在靜置和攪拌不同情況下的溶解狀況。

（2）奶片質(zhì)量測定[16]

外觀要求：奶片表面完整、顏色均勻，光滑，無粉末殘留。

片劑重量：隨機選取片劑30 片，稱其總重，然后求平均值；再對每片單獨進(jìn)行稱量。

含化時間：隨機取一片放在裝有37 ℃溫水的燒杯中，用玻璃棒輕輕攪拌直至溶解或者崩解成小塊，記錄下時間，求10片的平均值。

表2 酸奶片感官質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)

1.2.5 刺梨酸奶片感官評定

（1）感官評定標(biāo)準(zhǔn)。 選取10 名食品專業(yè)人員組成評審小組，根據(jù)表2 標(biāo)準(zhǔn)分別對產(chǎn)品的色澤、口感、風(fēng)味、組織狀態(tài)四個指標(biāo)進(jìn)行評定。

（2）模糊數(shù)學(xué)感官評定。

模糊數(shù)學(xué)感官評價以產(chǎn)品色澤（U1）、風(fēng)味（U2）、口感（U3）、組織狀態(tài)（U4）為四因素，即刺梨酸奶片的因素集U＝｛U1，U2，U3，U4｝；選擇刺梨酸奶片產(chǎn)品的評價等級為優(yōu)（V1）、良（V2）、中（V3）、差（V4），得到刺梨酸奶片的評價等級集V＝｛V1，V2，V3，V4｝，權(quán)重集為色澤（0.20）、風(fēng)味（0.30）、口感（0.3）、組織狀態(tài)（0.20），即權(quán)重集X＝｛X1，X2，X3，X4｝＝｛0.20，0.30，0.30，0.20｝。綜合評價集Y=XR，R 為模糊矩陣[17-18]。

2 結(jié)果與分析

2.1 刺梨粉添加量對刺梨酸奶片感官評價的影響

由圖1 所示，刺梨酸奶片的加工中刺梨果粉的添加量對成品的風(fēng)味質(zhì)量有明顯的影響，添加量在從2%～4%時，感官評分隨刺梨粉的添加量的增加而升高，產(chǎn)品的口感風(fēng)味變好；而當(dāng)刺梨粉添加量在高于4%時，成品的感官評分呈大幅度下降，可能是由于刺梨本身添加過多致使口感變差、色澤較深、感官評分較低。因而，在刺梨酸奶片加工中刺梨果粉添加量為4%時，成品的色澤口感等最佳。

圖1 刺梨粉加入量對刺梨酸奶片感官評分的影響

2.2 酸奶粉添加量對刺梨酸奶片感官評價的影響

由圖2 可知，酸奶粉加入量70%以下時，隨著酸奶粉添加量的增多，感官評分也隨之增加。酸奶粉添加量高于70%時，感官評分又隨著酸奶粉添加量的增多而下降。因而將酸奶粉添加量確定為70%。

圖2 酸奶粉添加量對刺梨酸奶片感官評價的影響

2.3 復(fù)合甜味劑添加量對刺梨酸奶片感官評價的影響

為滿足酸奶片良好口感和風(fēng)味的要求，本試驗以具有低熱量、抗齲齒、改善腸道功能的異麥芽酮糖醇和木糖醇1∶1 作為甜味載體。在預(yù)實驗基礎(chǔ)上，對該復(fù)合甜味劑的5%，10%，15%，20 %四個添加量水平進(jìn)行優(yōu)化研究，結(jié)果如表3 所示。結(jié)果表明，復(fù)合甜味劑添加量15%時酸奶風(fēng)味突出、甜味適中、口感細(xì)膩。

表3 復(fù)合甜味劑加入量對感官評價的影響

2.4 模糊感官評定及正交實驗

2.4.1 正交試驗感官評定結(jié)果

由10 位食品評價員對9 組刺梨酸奶片樣品的色澤、風(fēng)味、口感以及組織狀態(tài)進(jìn)行感官評定，評定結(jié)果如表4所示。

表4 感官評價結(jié)果

2.4.2 模糊矩陣的建立

根據(jù)表4 中正交實驗結(jié)果感官評定的統(tǒng)計結(jié)果，每一個正交組合的數(shù)據(jù)分別除以評審人數(shù)10，得到對應(yīng)1～9 組的9個模糊矩陣，即：

2.4.3 綜合隸屬度計算

根據(jù)矩陣乘法公式和模糊數(shù)學(xué)原理，對樣品的各因素數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合隸屬度計算，結(jié)果如下：

2.4.4 綜合得分計算

根據(jù)表2 刺梨酸奶片感官評定標(biāo)準(zhǔn)，判定各個成品的感官評定綜合得分。計算結(jié)果為

H1=4×0.29+3×0.25+3×0.27+1×0.13=2.58。

同理

H2=2.53，H3=2.45，H4=3.1，H5=2.95，H6=2.24，H7=3.43，H8=2.99，H9=2.62。

根據(jù)感官評定得分，可知實驗組號4 和7 均在3 分以上，得分相對突出，其中以實驗組合為A3B1C3的實驗號7得分最高為3.43，綜合表現(xiàn)突出。

2.4.5 刺梨酸奶片的正交實驗分析

根據(jù)模糊數(shù)學(xué)感官評定結(jié)果，正交試驗各樣品最終感官評價結(jié)果如表5所示。

表5 正交實驗結(jié)果及極差分析

由表5 可以看出，3 個因素對指標(biāo)的影響的順序為B（刺梨添加量）＞A（酸奶粉添加量）＞C（復(fù)合甜味劑添加量），較優(yōu)組合為A3B1C3，與試驗優(yōu)化組合A3B1C3結(jié)果一致，無需再做驗證實驗。因此，刺梨酸奶片最佳配方是刺梨粉添加量3%，酸奶粉添加量為75%，復(fù)合甜味劑添加量為18%（均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。

2.4.6 指標(biāo)測定

對最佳配方產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量檢驗結(jié)果如表6 和表7所示。由表6 和表7 可以看出，靜置時，顆粒在37 ℃以下溶解速度慢；在50～70 ℃之間，溶解速度較快，70 ℃以上溶解速度快。在攪拌情況下，奶片顆粒在50 ℃時，溶解速度快；70 ℃時速溶。因而在口腔溫度37 ℃左右的食用環(huán)境下，本工藝刺梨酸奶片成品溶解慢，回味悠長，符合口含片類食品的品質(zhì)特性。此外，對刺梨酸奶片成品進(jìn)行外觀質(zhì)量指標(biāo)和含化時間測定，重復(fù)實驗3 次，3 次評價的外觀結(jié)果一致，壓片形態(tài)完整，表面光滑，色澤很好，有光澤，且顏色分布均勻一致。含化時間為5 min 左右，也是優(yōu)良的口含片類食品的質(zhì)量等次。

表7 奶片質(zhì)量指標(biāo)

3 結(jié) 論

本研究在單因素實驗的基礎(chǔ)上，采用正交試驗和模糊數(shù)學(xué)感官評價法對刺梨酸奶片的配方進(jìn)行了優(yōu)化，以期得到一款具有刺梨和酸奶營養(yǎng)、酸甜可口、顏色分布均勻、含化時間適宜、攜帶方便的刺梨酸奶片。結(jié)果表明影響刺梨酸奶片感官品質(zhì)的因素順序為：刺梨粉＞酸奶粉＞復(fù)合甜味劑。刺梨酸奶片最佳配方組合為：刺梨粉加入量3%，酸奶粉加入量75%，甜味劑加入量18%，麥芽糊精加入量4%（均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。上述結(jié)果為刺梨酸奶片的加工提供了有效的數(shù)據(jù)，并為刺梨產(chǎn)品的深度開發(fā)利用提供了理論依據(jù)。