基于模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)價(jià)法的玫瑰紅曲希臘式酸奶的研制

鄭思凡，王恒，閆澤文，劉婕，姜竹茂

（煙臺(tái)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山東煙臺(tái)，264005）

0 引 言

玫瑰作為一種食藥兼優(yōu)的植物，既有珍貴的食用價(jià)值，又有優(yōu)良的保健功能，逐漸在人們?nèi)粘Ｉ詈蜕a(chǎn)中占據(jù)了一定的地位，主要包括蛋白質(zhì)、氨基酸等人體必需的營養(yǎng)成分，具有珍貴的營養(yǎng)價(jià)值和優(yōu)良的保健功效[1-3]。研究發(fā)現(xiàn)，儲(chǔ)存在玫瑰里的多酚類物質(zhì)的SOD 樣活性對(duì)清除自由基和色素有關(guān)鍵作用[4-5]。同時(shí)，邵大偉等[6]選取了24種不同的玫瑰類型進(jìn)行檢測(cè)，得出都含有明顯的抗氧化活性。周達(dá)等[7]以如何抑制糖尿病小鼠的血糖含量升高來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，通過采用玫瑰黃酮粗提取物灌喂的方法，最終測(cè)出小鼠的血糖含量有明顯降低趨勢(shì)。玫瑰內(nèi)服液能夠使血管擴(kuò)張，可以降低由冠狀動(dòng)脈梗塞而導(dǎo)致的心肌梗死癥狀。玫瑰的浸提物不僅能有助于減少各類病毒的產(chǎn)生，而且對(duì)各種細(xì)菌和真菌等十幾種人體腸道治病的抑制作用高達(dá)50%[8]，這充分的說明了玫瑰既有抗病毒也有抗菌的作用。紅曲米通過一系列特定工序制作而成的健康安全的食用色素，呈深紅色。近代醫(yī)學(xué)有研究報(bào)告發(fā)現(xiàn)，紅曲具有降血壓、降血脂、溫和養(yǎng)胃、促進(jìn)新陳代謝的作用；有抑制癌變，減少突變的作用[9-11]。紅曲提取物能有效地降低血漿中的膽固醇含量，將其調(diào)節(jié)到正常狀態(tài)[12]。并且紅曲色素對(duì)細(xì)菌、真菌和酵母的生長均有一定的抑制能力[13]。基于紅曲米的多種特性，以及玫瑰在市場(chǎng)上的流行，滿足市場(chǎng)需求，現(xiàn)將玫瑰和紅曲的營養(yǎng)以及保健功能相結(jié)合，開發(fā)出具有保健功能的玫瑰紅曲希臘式酸奶具有重要意義。

模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)價(jià)法是一種模擬人們判斷問題的邏輯思維方式，是評(píng)價(jià)具有“模糊性”事物的系統(tǒng)分析方法[14]。它是一種以模糊推理為主，定性和定量相結(jié)合、精確與非精確相統(tǒng)一，將模糊信息數(shù)值化以進(jìn)行定量評(píng)價(jià)的方法，能夠解決單一感官評(píng)價(jià)存在的主觀性和局限性的問題[15]。因此該試驗(yàn)應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)中的模糊關(guān)系對(duì)食品感官質(zhì)量的結(jié)果進(jìn)行綜合評(píng)判[16-17]，克服了感官評(píng)價(jià)的主觀性和片面性，從而能得到較科學(xué)、客觀的評(píng)價(jià)結(jié)果。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鮮牛乳，市售；紅曲米粉，武漢佳成生物制品有限公司；玫瑰花漿，山東中天玫瑰產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司；乳清蛋白，WPC-80 丹麥阿拉食品原料有限公司；木糖醇，山東龍力生物科技股份有限公司；白砂糖，市售。

1.2 儀器與設(shè)備

CRJ-0.03/60 高壓均質(zhì)機(jī)，廊坊市成瑞機(jī)械設(shè)備有限公司；FA1004 電子分析天平，上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司；SW-CJ-ID 型超凈工作臺(tái)，蘇州凈化設(shè)備有限公司；EMS-30磁力攪拌水浴鍋，常州市人和儀器廠；LDZM-50KBS 立式壓力蒸汽滅菌鍋，上海申安醫(yī)療器械廠；DNP-9082 電熱恒溫培養(yǎng)箱，上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；DJ1C-100 精密增力電動(dòng)攪拌器，金壇市大地自動(dòng)化儀器廠。

1.3 工藝流程

1.3.1 紅曲米粉的前處理

紅曲米粉5.0 g→加入100 mL 蒸餾水→超聲20 min→75 ℃下浸提2 h，不斷攪拌→抽濾→得到濾液

1.3.2 紅曲酸奶的制作流程

1.4 操作要點(diǎn)

1.4.1 紅曲米粉的前處理

紅曲米粉按照20∶1 的料液比加入蒸餾水，超聲處理20 min，充分提取紅曲米粉中的營養(yǎng)成分，在75 ℃下浸提2 h，整個(gè)過程不斷攪拌，將所得到的浸提液抽濾，得到紅曲米粉的濾液；玫瑰花漿前處理：按照玫瑰醬∶水=1∶2的比例對(duì)其進(jìn)行打漿處理，得到玫瑰花漿。

1.4.2 紅曲酸奶的發(fā)酵

向鮮牛乳中添加5%的紅曲米粉、8%的白砂糖、0.9%乳清蛋白和1%玫瑰花漿，充分溶解混勻，均質(zhì)（20-25 MPa），95 ℃殺菌5 min；冷卻至42 ℃左右，添加4%酸奶發(fā)酵劑，攪拌均勻，置于42 ℃恒溫發(fā)酵6 h，發(fā)酵結(jié)束后，攪拌破乳，4 ℃后熟12 h，最后得到成品。

1.5 工藝優(yōu)化試驗(yàn)

1.5.1 玫瑰紅曲希臘式酸奶正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在預(yù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用L9(34)的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案對(duì)玫瑰紅曲希臘式酸奶的配方進(jìn)行優(yōu)化，選擇紅曲米粉添加量、玫瑰花漿添加量、乳清蛋白添加量、木糖醇添加量為影響因素，以感官評(píng)價(jià)為評(píng)價(jià)指標(biāo)，利用Excel 軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，確定最佳的工藝條件。試驗(yàn)因素和水平見表1。

表1 正交試驗(yàn)因素水平表

1.5.2 感官評(píng)價(jià)方法

感官評(píng)定由12 名食品加工與安全專業(yè)學(xué)生（6 男6 女）組成感官評(píng)定小組，評(píng)價(jià)前，對(duì)評(píng)價(jià)組成員進(jìn)行評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)培訓(xùn)，使評(píng)價(jià)員能客觀地進(jìn)行評(píng)價(jià)，不摻雜個(gè)人情緒，增強(qiáng)評(píng)價(jià)一致性。所有樣品均采用3 位隨機(jī)數(shù)編碼，常溫下供評(píng)價(jià)員進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)定員在單獨(dú)的房間進(jìn)行評(píng)定，評(píng)定過程禁止相互討論，評(píng)定完每個(gè)樣品后以清水漱口，分別對(duì)試驗(yàn)樣品色澤、組織狀態(tài)、香氣、滋味四個(gè)指標(biāo)進(jìn)行感官評(píng)價(jià)[18-20]。玫瑰紅曲希臘式酸奶的感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表2。

1.5.3 建立模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)模型

以色澤、組織狀態(tài)、香氣、滋味4 個(gè)感官評(píng)價(jià)指標(biāo)為評(píng)價(jià)因素集，以優(yōu)、良、中、差4 個(gè)等級(jí)為評(píng)語集[21]，然后根據(jù)感官評(píng)價(jià)結(jié)果，建立4 個(gè)單因素評(píng)價(jià)矩陣，采用模糊評(píng)價(jià)模型對(duì)其進(jìn)行分析。

（1）評(píng)價(jià)因素集U 的確立：選擇酸奶的色澤（U1）、組織狀態(tài)（U2）、香氣（U3）、滋味（U4）構(gòu)成評(píng)價(jià)因素集，得到塔格糖酸奶的評(píng)價(jià)因素集U={U1，U2，U3，U4}。

（2）評(píng)價(jià)等級(jí)集V 的確立：評(píng)價(jià)等級(jí)集V 為對(duì)前述U 集中每個(gè)因素的評(píng)價(jià)，經(jīng)過感官評(píng)定人員的討論，確定評(píng)價(jià)等級(jí)為優(yōu)（V1）、良（V2）、中（V3）、差（V4），代表的分值分別為即塔格糖酸奶的評(píng)價(jià)等級(jí)集為V={V1，V2，V3，V4}。為了使感官評(píng)分表達(dá)更直接，可對(duì)等級(jí)進(jìn)行賦值，即本研究中V1～V4分別代表單項(xiàng)評(píng)分分別 為（100～90 分）、（89～80 分）、（79～70 分）、（69～60分），各取平均值即V={優(yōu)，良，中，差}={95，85，75，65}。

（3）確定評(píng)價(jià)對(duì)象集Y：評(píng)價(jià)對(duì)象集Y 是指研究過程中，需要進(jìn)行評(píng)價(jià)的產(chǎn)品的集合，即Y={Y1，Y2，…，Y9}。Y1～Y9分別代表本研究中9 中不同配比的產(chǎn)品，用Yj表示對(duì)9種產(chǎn)品的綜合評(píng)價(jià)，j=1,2…，9。

表2 玫瑰紅曲希臘式酸奶感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與分析

2.1 綜合評(píng)價(jià)中各感官指標(biāo)權(quán)重的確定

采用模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)價(jià)法進(jìn)行食品感官質(zhì)量評(píng)判是，首先需要合理確定食品各感官指標(biāo)所占權(quán)重，進(jìn)行權(quán)重分配，所謂權(quán)重，就是各因素的重要程度也就是說,顧客對(duì)各種因素的要求的滿足的急切程度[22]。本次采用強(qiáng)制決定法來確定玫瑰紅曲希臘式酸奶色澤、組織狀態(tài)、香氣、滋味各自的權(quán)重，請(qǐng)12 名評(píng)價(jià)員進(jìn)行權(quán)重的確定。首先對(duì)參加評(píng)價(jià)的因素的重要程度進(jìn)行一對(duì)一比較，當(dāng)一對(duì)一比較時(shí)，重要的得1 分，次要的得0分，自身相比一般記0分，但實(shí)際工作中，特別是主要因素作比較時(shí)，取消某個(gè)因素不太合理，則自身相比可按1 分記，表明它是必要的，但又是最次要的[15,23]。確定結(jié)果見表3。

表3 玫瑰紅曲希臘式酸奶感官指標(biāo)權(quán)重的確定

由表3 可知，玫瑰紅曲希臘式酸奶各感官指標(biāo)的權(quán)重分別為色澤0.194、組織狀態(tài)0.292、香氣0.236、滋味0.278，即權(quán)重集W={W1,W2,W3,W4}={0.194，0.292，0.236，0.278}，并且W1+W2+W3+W4=1。4個(gè)權(quán)重結(jié)果為組織狀態(tài)＞滋味＞香氣＞色澤。

2.2 模糊感官評(píng)價(jià)結(jié)果

由12 名評(píng)價(jià)員組成的評(píng)價(jià)小組，在專業(yè)的環(huán)境下對(duì)9 種樣品進(jìn)行客觀公正的感官評(píng)價(jià)，按色澤、組織狀態(tài)、香氣、滋味進(jìn)行逐一評(píng)價(jià)，最后將評(píng)價(jià)人員的評(píng)定結(jié)果收集到一起，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，分析結(jié)果見表4。

由表4 可以看出，感官評(píng)定的結(jié)果并不集中，評(píng)價(jià)結(jié)果存在差異。如果用簡單的平均法是不能區(qū)分各個(gè)配方之間的優(yōu)劣的。而模糊綜合評(píng)價(jià)是建立在模糊數(shù)學(xué)基礎(chǔ)上的一種定量評(píng)價(jià)模式，能夠有效地消除人為誤差[15]。

表4 玫瑰紅曲希臘式酸奶感官評(píng)價(jià)結(jié)果

2.3 建立模糊矩陣

由表4 可知，在12 名評(píng)價(jià)員對(duì)產(chǎn)品色澤的評(píng)價(jià)結(jié)果中，1 號(hào)樣品有0 人認(rèn)為是優(yōu)，6 人認(rèn)為良，4 人認(rèn)為中，2 人認(rèn)為是差，即能得到R色澤=（0 0.500 0.333 0.167），R組織狀態(tài)=（0 0.500 0.250 0.250），R香氣=（0.083 0.417 0.250 0.250），R滋味=（0.083 0.167 0.583 0.167）。把上面計(jì)算得到的4 個(gè)單因素的評(píng)價(jià)結(jié)果寫成一個(gè)矩陣的形式，即為

依據(jù)模糊變換原理：Y=W×R,則對(duì)第j 號(hào)樣品的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果為Yj=W×Rj，因此1 號(hào)樣品的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果為：

按照該計(jì)算方法對(duì)各個(gè)配方的樣品進(jìn)行綜合模糊評(píng)判，結(jié)果為：

2.4 模糊評(píng)價(jià)結(jié)論

2.4.1 模糊感官評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)1.5.3 中的模糊向量單值化的比較排序，給4個(gè)等級(jí)優(yōu)、良、中、差依次賦予分值95、85、75、65分。然后將綜合評(píng)價(jià)結(jié)果的各個(gè)量分別乘以以對(duì)應(yīng)的分值，并進(jìn)行加和，最后可得出每個(gè)樣品的最后總得分[24]。所得各樣品最終的感官評(píng)價(jià)得分結(jié)果見表5。最后將試驗(yàn)結(jié)果得分采用極差分析方法，對(duì)各個(gè)因素的均值和極差進(jìn)行分析。從表5 表明，各個(gè)因素影響的主次順序?yàn)槊倒寤{＞紅曲米粉＞乳清蛋白＞木糖醇。

從評(píng)分結(jié)果可以看出，試驗(yàn)4、5 的評(píng)分相對(duì)較高，均在86 分以上，可被消費(fèi)者喜歡和接受，其中試驗(yàn)4的評(píng)分最高為86.87 分。綜合考慮，可采用試驗(yàn)4 的配方設(shè)計(jì)作為玫瑰紅曲希臘式酸奶的最終生產(chǎn)配方，即玫瑰花漿添加量1%、乳清蛋白添加量0.9%、紅曲米粉添加量5%、木糖醇添加量8.5%，用此配方生產(chǎn)所得產(chǎn)品酸甜適中，口感細(xì)膩順滑，顏色呈淡紅色，均勻無沉淀，無乳清析出，乳香味濃，玫瑰香味與紅曲香味突出，香氣協(xié)調(diào)。

2.4.2 驗(yàn)證性試驗(yàn)

為了驗(yàn)證最終試驗(yàn)優(yōu)化結(jié)果的準(zhǔn)確性，對(duì)最佳工藝參數(shù)組合A2B1C2D3進(jìn)行3 次平行試驗(yàn)。得到玫瑰紅曲希臘式酸奶的最終感官評(píng)分為87.60 分，整體狀態(tài)良好，質(zhì)地均勻，細(xì)膩順滑，玫瑰與紅曲氣味協(xié)調(diào)。最后對(duì)希臘式酸奶進(jìn)行理化指標(biāo)的測(cè)定得到：酸度為96.65oT；脂肪含量為3.31 g/100 g；蛋白質(zhì)含量為3.24 g/100 g，乳酸菌數(shù)≥1×106cfu/mL，大腸桿菌＜5 MPN/100 mL，致病菌未檢出，各項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果均符合國家標(biāo)準(zhǔn)[25-28]。

表5 玫瑰紅曲希臘式酸奶正交試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié) 論

通過正交試驗(yàn)與模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)價(jià)法相結(jié)合的方法，對(duì)玫瑰紅曲希臘式酸奶的配方進(jìn)行研究，應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)中的模糊關(guān)系對(duì)食品感官質(zhì)量的結(jié)果進(jìn)行綜合評(píng)判，此方法能夠克服單一的感官評(píng)價(jià)的主觀性和片面性，解決感官評(píng)價(jià)中各項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)分差異以及感官評(píng)價(jià)人員之間的個(gè)人差異性，增強(qiáng)了結(jié)果的可靠性，從而得到較科學(xué)、客觀、全面綜合的評(píng)價(jià)結(jié)果[14]。從而確定了最佳的工藝條件，即最佳配方為：玫瑰花漿添加量1%、乳清蛋白添加量0.9%、紅曲米粉添加量5%、木糖醇添加量8.5%。在此條件下的產(chǎn)品色澤呈現(xiàn)淡紅色，酸甜適中，口感細(xì)膩順滑，乳香味濃，玫瑰香味與紅曲香味突出，香氣協(xié)調(diào)，可以應(yīng)用到中試生產(chǎn)中。