模糊綜合評定結(jié)合正交試驗優(yōu)化梨汁玫瑰飲料

劉艷紅，季春艷，程 璐，王振杰，劉生杰

（1.阜陽師范大學(xué)信息工程學(xué)院，安徽 阜陽 236037；2.寧波大學(xué)食品與藥學(xué)學(xué)院，浙江 寧波 315000）

皇冠梨具有較高的營養(yǎng)價值，含有單寧酸、蘋果酸、VC、VB2、果糖和天冬酰胺等營養(yǎng)物質(zhì)，易被人體吸收，具有清熱解毒、祛痰止咳、清心潤肺的功效[1-3]。此外，皇冠梨中還含有微量元素和大量的膳食纖維，具有刺激腸道、利于排泄、預(yù)防便秘等功效[4-5]。但是皇冠梨因果皮偏薄，貯藏或運輸過程中易發(fā)生腐爛變質(zhì)，這在一定程度上制約了皇冠梨深加工的發(fā)展，且貯藏性能較差，造成一定的經(jīng)濟損失[6-7]。

玫瑰花中含有300 多種化學(xué)成分，包括槲皮甙、香茅醇、香葉醇、精油、有機酸和維生素等物質(zhì)，并含有多種必需氨基酸和微量元素[8-10]，具有抗氧化、活血、健脾理氣、調(diào)節(jié)月經(jīng)失調(diào)、滋補美顏等功效[11-15]，同時具有較高的食物和藥用價值，廣泛應(yīng)用于保健食品中。

本研究以皇冠梨、玫瑰花為主要原料，研發(fā)一款口味清新的水果花茶保健飲料。一方面，梨汁中添加玫瑰花茶浸提液，可提高梨汁飲料的營養(yǎng)價值和保健功能，也可利用梨汁和玫瑰花的天然色素使果茶飲料呈透明淡黃色，減少著色劑的使用，滿足人們對營養(yǎng)、健康、綠色的需求；另一方面，以皇冠梨為主要原料，通過適當(dāng)?shù)募庸すに?，制成梨汁果茶飲品，不僅可以有效避免貯藏和保鮮梨果的商業(yè)損失，還可以提高皇冠梨的產(chǎn)品附加值，有利于推動梨產(chǎn)品深加工的發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 材料與試劑皇冠梨、玫瑰花茶、白砂糖、抗壞血酸均為普通市售；果膠酶：購于南寧龐博生物工程有限公司。

1.1.2 儀器與設(shè)備JA2003 型電子分析天平：上海越平科學(xué)儀器有限公司；HH-4J 型恒溫水浴鍋：常州榮華儀器制造有限公司；HR1833 型榨汁機：飛利浦（中國）投資有限公司。

1.2 方法

1.2.1 工藝流程

1.2.2 操作要點

1.2.2.1 選果

挑選無腐爛、無機械損傷的皇冠梨果實。

1.2.2.2 洗果

用自來水沖洗梨果皮表面的污漬，晾干后備用。

1.2.2.3 去皮、去核、切塊

將表皮削掉，然后進行切塊，果塊的長、寬、高均為2～3 cm 為宜，切塊時棄去果核。

1.2.2.4 護色將切好的水果塊浸泡在質(zhì)量濃度為0.4%的抗壞血酸溶液中，并靜置10 min 以起到護色的作用[16]。

1.2.2.5 酶解

將質(zhì)量濃度為0.15%的果膠酶（30 000 U/g）稱重，并加入到鮮榨梨汁中充分?jǐn)嚢?，然后?5 ℃水浴中水解1 h[17]。

1.2.2.6 花茶浸提

將適度破碎的花瓣置于玻璃容器中并加入不同質(zhì)量的純凈水，在60 ℃恒溫水浴鍋中浸提30 min[18]。

1.2.2.7 過濾

使用四層紗布過濾除去花瓣，得到較為純凈的玫瑰花茶提取液。

1.2.3 梨汁玫瑰飲料的試驗設(shè)計

本研究結(jié)合感官評定和模糊評定法建立模糊感官評定方法，通過單因素試驗研究各單因素對梨汁玫瑰飲料品質(zhì)的影響，采用正交試驗對各單因素指標(biāo)進行優(yōu)化，最終確定梨汁玫瑰飲料的最佳工藝參數(shù)。

1.2.3.1 單因素試驗設(shè)計

選取梨汁添加量、玫瑰花茶浸提料液比、白砂糖添加量和檸檬酸添加量為單因素試驗的因素變量[18-21]。根據(jù)預(yù)試驗結(jié)果，確定梨汁添加量占玫瑰花浸提液的百分比分別取10%、20%、30%、40%、50%；玫瑰花浸提料液比分別取1∶100、2∶100、3∶100、4∶100、5 ∶100（g/mL）；抗壞血酸的添加量分別取0、0.02、0.04、0.06、0.08g/100 mL；白砂糖添加量占玫瑰花浸提液的百分比分別取1%、2%、3%、4%、5%。通過感官評定結(jié)合模糊評定分別討論各因素對梨汁玫瑰飲料品質(zhì)的影響。

1.2.3.2 正交試驗設(shè)計

在模糊綜合評判單因素試驗的基礎(chǔ)上，以感官評分為評價指標(biāo)，以梨汁添加量（A）、玫瑰花浸提料液比（B）、抗壞血酸添加量（C）和白砂糖添加量（D）為正交試驗的變量因素，進行L9(34)正交試驗[18-22]。正交試驗因素與水平設(shè)計見表1。

表1 梨汁玫瑰飲料正交試驗因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment for pear-rose beverage

1.2.4 模糊綜合評定

模糊數(shù)學(xué)評價是運用模糊數(shù)學(xué)的原理，將“模糊性”的因素數(shù)量化，科學(xué)合理地分析和評價事物的分析方法[23-24]，它能客觀全面地反映食品的感官信息，減少人為的主觀性和片面性[24]。

1.2.4.1 評定人員及方式的選擇

選擇10 名食品專業(yè)的老師和學(xué)生，男女各5 名，身體健康，無不良嗜好，分辨色香味的能力較強，評定的過程采用獨立評定[24]。

1.2.4.2 因素集U、評語集V 及權(quán)重集X 的確定[24-26]

決定梨汁玫瑰飲料品質(zhì)的有色澤、透明度、氣味和口感4 個評價指標(biāo)，因此因素集U={色澤u1、透明度u2、氣味u3、口感u4}，其中ui為第i 個因素[24]。

對于每個評價指標(biāo)有好、較好、一般、較差、差5個評定等級，因此評語集V={好v1、較好v2、一般v3、較差v4、差v5}，其中vi為第i 個因素[25]。參照曾惠琴等[22]方法，制定梨汁玫瑰飲料感官評分標(biāo)準(zhǔn)，如表2所示，采用百分制打分。

由表2 可知：19 分以下為差，23～40 分為較差，44～60 分為一般，64～80 分為較好，84 分以上為好[24]。

表2 梨汁玫瑰飲料感官評價標(biāo)準(zhǔn)表Table 2 Sensory evaluation criteria for pear-rose beverage

參考晉圣坤等[25]方法，根據(jù)各因素對梨汁玫瑰飲料感官評定的影響作用，確定各因素的權(quán)重分別為：色澤（0.15）、透明度（0.30）、氣味（0.20）、味道（0.35），即X=（0.15，0.30，0.20，0.35），且0.15+0.30+0.20+0.35=1。

1.2.4.3 模糊綜合評判數(shù)學(xué)模型選取以及模糊矩陣的確定

參考李新旺等[24]研究，假設(shè)食品感官因素綜合評判結(jié)果向量為Y，對10 位評定人員的各項評語等級次數(shù)進行統(tǒng)計，各評語等級次數(shù)除以10 即為各因素對4 項評語等級的隸屬度，得到的隸屬度矩陣即構(gòu)成模糊評定矩陣M，該矩陣M 與權(quán)重集X 合成模糊感官評定結(jié)果向量Y，即Y=X·M。

設(shè)梨汁玫瑰飲料飲料的感官因素綜合評定的結(jié)果向量為Y=X·M。

“∧”代表兩者相比較時取最小值，“∨”表示兩者相比較后取較大值[24,26]。將計算結(jié)果除以評定人員總數(shù)10 人，得到5 組數(shù)據(jù)關(guān)系M1、M2、M3、M4、M5。

1.2.5 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Office Excel 2007 對試驗數(shù)據(jù)進行相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 模糊綜合評定對單因素試驗結(jié)果分析

2.1.1 梨汁添加量對飲料品質(zhì)的影響

在白砂糖添加量為4%，抗壞血酸添加量為0.04 g/100 mL，玫瑰花茶浸提液料液比為3∶100（g/mL）條件下，對梨汁添加量分別為10%、20%、30%、40%、50%時的梨汁玫瑰花飲料進行感官評定，得到評價矩陣分別為M1、M2、M3、M4、M5，評定結(jié)果如表3 所示。

表3 梨汁添加量的感官評定結(jié)果Table 3 Sensory evaluation results according to pear juice addition

其中：y1=（0.15∧0.1）∨（0.30∧0.1）∨（0.20∧0.2）∨（0.35∧0.1）=0.2；同理可得：y2=0.3；y3=0.3；y4=0.2；y5=0.15。

歸一化處理后可得：

Y1=（0.174，0.261，0.261，0.174，0.130）

同理得：

根據(jù)最大隸屬原則[26]，梨汁添加量為10%的評定結(jié)果向量中的最大值為0.261，位于“較差”和“一般”附近，即對應(yīng)的質(zhì)量等級是“較差”和“一般”；梨汁添加量為20%的評定結(jié)果向量中的最大值為0.304，位于“較好”附近，即對應(yīng)的質(zhì)量等級是“較好”；梨汁添加量為30%的評定結(jié)果為0.304，位于“一般”附近，即對應(yīng)的質(zhì)量等級是“一般”；梨汁添加量為40%的評定結(jié)果向量中的最大值為0.27，位于“較差”附近，即對應(yīng)的質(zhì)量等級是“較差”；梨汁添加量為50%的評定結(jié)果向量中的最大值為0.29，位于“差”附近，即對應(yīng)的質(zhì)量等級是“差”。因此，梨汁添加量分別為10%、20%、30%、40%、50%時，梨汁玫瑰飲料的質(zhì)量等級依次為“一般”、“較好”、“一般”、“較差”、“差”，即當(dāng)梨汁的添加量為20%時，梨汁玫瑰飲料的感官評定結(jié)果最好。

造成上述結(jié)果可能有以下幾個原因：梨汁經(jīng)過濾澄清處理后，果汁中含有較多的顆粒物質(zhì)，使梨汁的透明度不如玫瑰花茶浸提液；當(dāng)梨汁添加量過多或過少時，會導(dǎo)致飲料的色澤和透明度發(fā)生明顯的變化，同時梨汁本身的含糖量和梨汁固有的芳香物質(zhì)會影響飲料整體的口感和氣味。因此，當(dāng)梨汁添加量適宜時，梨汁與玫瑰花茶浸提液混合，飲料的透明度趨于中和，既能使飲料的色澤和透明度均勻明亮，又能使飲料清香甘甜。

2.1.2 玫瑰花浸提料液比對飲料品質(zhì)的影響

在白砂糖添加量為4%，抗壞血酸添加量為0.04 g/100 mL，梨汁添加量為20%的條件下，對玫瑰花浸提液料液比為1∶100、2∶100、3∶100、4∶100、5∶100（g/mL）時的梨汁玫瑰花飲料進行模糊感官評定。分析得出：玫瑰花浸提料液比為1∶100（g/mL）的模糊感官評定結(jié)果向量中的最大值為0.270，位于“較差”附近；玫瑰花浸提料液比為2∶100（g/mL）的模糊感官評定結(jié)果向量中的最大值為0.261，位于“一般”附近；玫瑰花浸提料液比為3∶100（g/mL）的模糊感官評定結(jié)果向量中的最大值為0.304，位于“較好”附近；玫瑰花浸提料液比為4∶100（g/mL）的模糊感官評定結(jié)果向量中的最大值為0.27，位于“較差”附近；玫瑰花浸提料液比為5∶100（g/mL）的模糊感官評定結(jié)果向量中的最大值為0.29，位于“差”附近。因此，玫瑰花浸提料液比分別為1∶100、2∶100、3∶100、4∶100、5∶100（g/mL）時，梨汁玫瑰飲料的質(zhì)量等級依次為“較差”、“一般”、“較好”、“較差”、“差”，即玫瑰花浸提料液比為3∶100（g/mL）時，梨汁玫瑰飲料的感官評定結(jié)果最好。

隨著玫瑰花添加量的增加，浸提液的顏色加深，芳香氣味增加，但同時也使玫瑰花浸提液的口感更加苦澀。因此，玫瑰花浸液濃度的高低，不僅影響飲料的色澤，而且會影響飲料的口感和果茶香氣的協(xié)調(diào)程度。當(dāng)玫瑰花浸提料液比為3∶100（g/mL）時，此時玫瑰花浸提液的顏色和口感均較好，梨汁玫瑰飲料的感官評分較高。

2.1.3 抗壞血酸添加量對飲料品質(zhì)的影響

在白砂糖添加量為4%，玫瑰花浸提液料液比為3∶100（g/mL），梨汁添加量為20%的條件下，對抗壞血酸添加量為0、0.02、0.04、0.06、0.08 g/100 mL 時的梨汁玫瑰花飲料進行模糊感官評定。分析得出：未添加抗壞血酸的梨汁玫瑰花飲料模糊感官評定結(jié)果向量中的最大值為0.270，位于“較差”附近；抗壞血酸添加量為0.02 g/100 mL 的梨汁玫瑰花飲料模糊感官評定結(jié)果向量中的最大值為0.261，位于“一般”附近；抗壞血酸添加量為0.04 g/100 mL 的模糊感官評定結(jié)果向量中的最大值為0.304，位于“較好”附近；抗壞血酸添加量為0.06 g/100 mL 的梨汁玫瑰花飲料模糊感官評定結(jié)果向量中的最大值為0.270，位于“較差”附近；抗壞血酸添加量為0.08 g/100 mL 的梨汁玫瑰花飲料模糊感官評定結(jié)果向量中的最大值為0.290，位于“差”附近。因此，抗壞血酸添加量分別為0、0.02、0.04、0.06、0.08 g/100 mL 時，梨汁玫瑰飲料的質(zhì)量等級依次為“較差”、“一般”、“較好”、“較差”、“差”，即抗壞血酸添加量為0.04 g/100 mL 時，梨汁玫瑰飲料的感官品質(zhì)最好。

抗壞血酸不僅可以作為飲料中的抗氧化劑和穩(wěn)定劑，還能增加飲料的酸度，使飲料的酸甜口感協(xié)調(diào)柔和。隨著抗壞血酸添加量的增加，其對飲料的透明度和色澤的影響較小，但對飲料的酸甜口感和清甜氣味影響明顯。由于GB 2760—2014[27]中規(guī)定抗壞血酸在果蔬汁飲料中的最大添加量為1.5 g/kg，因此抗壞血酸的添加量應(yīng)在保證達到較為穩(wěn)定的作用的同時，盡可能減小其添加量。

2.1.4 白砂糖添加量對飲料品質(zhì)的影響

在玫瑰花浸提液料液比3∶100（g/mL），梨汁添加量20%，抗壞血酸添加量0.04 g/100 mL 的條件下，對白砂糖添加量為1%、2%、3%、4%、5%時的梨汁玫瑰花飲料進行模糊感官評定。分析得出：白砂糖添加量為1%的飲料模糊感官評價結(jié)果向量中的最大值為0.270，位于“較差”附近；白砂糖添加量為2%的飲料模糊感官評價結(jié)果向量中的最大值為0.261，位于“一般”附近；白砂糖添加量為3%的飲料模糊感官評價結(jié)果向量中的最大值為0.304，位于“較好”附近；白砂糖添加量為4%的飲料模糊感官評價結(jié)果向量中的最大值為0.304，位于“好”的附近；白砂糖添加量為5%的飲料模糊感官評價結(jié)果向量中的最大值為0.261，位于“一般”附近。因此，白砂糖添加量分別為1%、2%、3%、4%、5%時，梨汁玫瑰飲料的質(zhì)量等級依次為“較差”、“一般”、“較好”、“好”、“一般”。即當(dāng)白砂糖添加量為4%時，梨汁玫瑰飲料的感官評定結(jié)果最好。

白砂糖的主要作用是增加飲料的甜味，調(diào)節(jié)飲料的甜度和滋味。白砂糖添加過多會增加飲料整體的含糖量，不利于消費者的身體健康；添加量過少會降低飲料的甘甜滋味，使飲料的口感變差。因此，應(yīng)在保證飲料感官品質(zhì)的同時盡可能減少白砂糖的添加量。

2.2 正交試驗結(jié)果分析

基于單因素試驗和模糊感官評定，對梨汁添加量、玫瑰花浸提料液比、抗壞血酸添加量和白砂糖添加量4 個因素進行正交試驗。正交試驗結(jié)果及分析見表4。

表4 梨汁玫瑰飲料正交試驗結(jié)果Table 4 Results of orthogonal experiment for pear-rose beverage

由表4 可知：梨汁玫瑰花飲料的最佳工藝配方為A3B3C2D3，即梨汁添加量30%，玫瑰花浸提料液比4∶100（g/mL），抗壞血酸添加量0.04 g/100 mL，白砂糖添加量5%。極差分析結(jié)果表明，各因素對梨汁玫瑰飲料感官評分影響的主次順序為：B（玫瑰花浸提料液比）＞A（梨汁添加量）＞D（白砂糖添加量）＞C（抗壞血酸添加量），即玫瑰花浸提料液比對梨汁玫瑰飲料品質(zhì)影響最大，其次依次是梨汁添加量和白砂糖，抗壞血酸添加量的影響最小。

2.3 驗證試驗結(jié)果分析

根據(jù)模糊數(shù)學(xué)綜合評價分析，對正交試驗的最佳工藝組合進行驗證試驗，得到產(chǎn)品的感官綜合評分為87 分，高于正交試驗的最優(yōu)組，即驗證試驗與正交試驗結(jié)果吻合。

3 結(jié)論

通過模糊綜合評定方法，以感官評分為指標(biāo)，在單因素試驗的基礎(chǔ)上結(jié)合正交試驗設(shè)計分析，得到梨汁玫瑰飲料的最佳配方為：梨汁添加量30%，玫瑰花浸提料液比4∶100（g/mL），白砂糖添加量5%，抗壞血酸添加量0.04 g/100 mL。在此配方下制作的梨汁玫瑰飲料顏色淺黃清亮，清香甘甜，同時具備玫瑰的芳香和梨汁的甘甜，感官品質(zhì)最好。