模糊数学评价法优化刺梨酸奶片工艺研究

赵胜娟，梁华，陈树兴，费鹏，徐云凤

（河南科技大学食品与生物工程学院，河南洛阳471023）

0 引 言

刺梨（Rosa roxbunghii）是我国云贵川特有的野生植物，以富含VC 著称，含超氧化物歧化酶、有机酸、多酚等多种具有抗氧化能力的活性物质[1-3]，具有抗氧化、降血脂、抗肿瘤、抗动脉粥样硬化、抗疲劳、调节机体免疫等功能[4-6]。目前我国刺梨的加工产品主要有刺梨汁、刺梨酒、刺梨干（果脯）、刺梨茶、刺梨糕、刺梨口服液等[7-12]，然而，由于刺梨的产量高且不宜贮藏，如何进一步开发刺梨产品仍是亟待解决的问题[13]。

本研究以刺梨粉、酸奶粉、复合甜味剂为原料，利用单因素和正交实验设计方法，通过模糊数学评价法[14]优化刺梨酸奶片的配方，旨在研制出集刺梨和酸奶营养于一体且携带方便的产品，为刺梨产品的开发提供新思路。

1 实 验

1.1 材料与仪器

野生刺梨果，贵州市售；食品级麦芽糊精，木糖醇，异麦芽酮糖醇，硬脂酸镁，郑州伟丰生物科技有限公司。

高速多功能粉碎机，上海超亿制药机械设备有限公司；真空冷冻干燥机，沈阳新阳速冻设备制造公司；WK-60-摇摆式颗粒机，上海超亿制药机械设备有限公司；GZX-9420 MBE 电热恒温鼓风干燥箱，上海博讯实业有限公司；TDP-O-单冲压片机，上海超亿制药机械设备有限公司。

1.2 方法

1.2.1 工艺流程

刺梨粉+酸奶粉+复合甜味剂+填充剂→混合→加入润湿剂→制软材→造粒→干燥→整粒→加入硬脂酸镁→压片→灭菌包装

刺梨粉的制备：将刺梨果自然干燥成刺梨干，放入粉碎机中粉碎，得到刺梨粉。

酸奶粉的制备：利用商业发酵剂发酵鲜牛乳得到酸度约为120 °T 的酸奶，并将利用真空冷冻干燥机对制的酸奶进行干燥，24 h后得酸奶粉备用。

将刺梨粉、酸奶粉、甜味剂和填充剂分别过100 目筛备用；将各种材料按一定比例混合均匀，过100 目筛，加入体积分数为95%的乙醇润湿剂制成手捏成团、压之则散的软材，放入摇摆颗粒剂中造粒，之后平铺放入45 ℃干燥箱中适度干燥，适时翻动以实现快速干燥，干燥后再过筛进行整粒，将物料分散均匀；加入5%的乙醇（体积分数95%）作为润滑剂混合均匀后压片，将成品紫外灭菌并进行密封包装。

1.2.2 单因素优化实验

在预实验的基础上分别对刺梨粉添加量（2%，4%，6%，8%），酸奶粉添加量（60%，65%，70%，75%），复合甜味剂添加量（5%，10%，15%，20%）三种原辅料进行四个水平配方单因素实验（上述添加量均为质量分数，下同）。以感官评分方法，确定各因素的最合适的添加量。

1.2.3 正交实验设计

在单因素实验基础上进行刺梨粉添加量、酸奶粉添加量、复合甜味剂添加量的三因素三水平的正交试验，以模糊数学感官评定分数为指标，确定刺梨酸奶片的最优配方。试验因素与水平设计如表1所示。

表1 正交试验因素水平 %

1.2.4 刺梨酸奶片质量测定

（1）颗粒溶解性测定[15]

取5 g 刺梨酸奶片成品固体颗粒，放入装有50 mL水温分别为30，50，70 ℃的烧杯中，观察颗粒在静置和搅拌不同情况下的溶解状况。

（2）奶片质量测定[16]

外观要求：奶片表面完整、颜色均匀，光滑，无粉末残留。

片剂重量：随机选取片剂30 片，称其总重，然后求平均值；再对每片单独进行称量。

含化时间：随机取一片放在装有37 ℃温水的烧杯中，用玻璃棒轻轻搅拌直至溶解或者崩解成小块，记录下时间，求10片的平均值。

表2 酸奶片感官质量评定标准

1.2.5 刺梨酸奶片感官评定

（1）感官评定标准。 选取10 名食品专业人员组成评审小组，根据表2 标准分别对产品的色泽、口感、风味、组织状态四个指标进行评定。

（2）模糊数学感官评定。

模糊数学感官评价以产品色泽（U1）、风味（U2）、口感（U3）、组织状态（U4）为四因素，即刺梨酸奶片的因素集U＝｛U1，U2，U3，U4｝；选择刺梨酸奶片产品的评价等级为优（V1）、良（V2）、中（V3）、差（V4），得到刺梨酸奶片的评价等级集V＝｛V1，V2，V3，V4｝，权重集为色泽（0.20）、风味（0.30）、口感（0.3）、组织状态（0.20），即权重集X＝｛X1，X2，X3，X4｝＝｛0.20，0.30，0.30，0.20｝。综合评价集Y=XR，R 为模糊矩阵[17-18]。

2 结果与分析

2.1 刺梨粉添加量对刺梨酸奶片感官评价的影响

由图1 所示，刺梨酸奶片的加工中刺梨果粉的添加量对成品的风味质量有明显的影响，添加量在从2%～4%时，感官评分随刺梨粉的添加量的增加而升高，产品的口感风味变好；而当刺梨粉添加量在高于4%时，成品的感官评分呈大幅度下降，可能是由于刺梨本身添加过多致使口感变差、色泽较深、感官评分较低。因而，在刺梨酸奶片加工中刺梨果粉添加量为4%时，成品的色泽口感等最佳。

图1 刺梨粉加入量对刺梨酸奶片感官评分的影响

2.2 酸奶粉添加量对刺梨酸奶片感官评价的影响

由图2 可知，酸奶粉加入量70%以下时，随着酸奶粉添加量的增多，感官评分也随之增加。酸奶粉添加量高于70%时，感官评分又随着酸奶粉添加量的增多而下降。因而将酸奶粉添加量确定为70%。

图2 酸奶粉添加量对刺梨酸奶片感官评价的影响

2.3 复合甜味剂添加量对刺梨酸奶片感官评价的影响

为满足酸奶片良好口感和风味的要求，本试验以具有低热量、抗龋齿、改善肠道功能的异麦芽酮糖醇和木糖醇1∶1 作为甜味载体。在预实验基础上，对该复合甜味剂的5%，10%，15%，20 %四个添加量水平进行优化研究，结果如表3 所示。结果表明，复合甜味剂添加量15%时酸奶风味突出、甜味适中、口感细腻。

表3 复合甜味剂加入量对感官评价的影响

2.4 模糊感官评定及正交实验

2.4.1 正交试验感官评定结果

由10 位食品评价员对9 组刺梨酸奶片样品的色泽、风味、口感以及组织状态进行感官评定，评定结果如表4所示。

表4 感官评价结果

2.4.2 模糊矩阵的建立

根据表4 中正交实验结果感官评定的统计结果，每一个正交组合的数据分别除以评审人数10，得到对应1～9 组的9个模糊矩阵，即：

2.4.3 综合隶属度计算

根据矩阵乘法公式和模糊数学原理，对样品的各因素数据进行综合隶属度计算，结果如下：

2.4.4 综合得分计算

根据表2 刺梨酸奶片感官评定标准，判定各个成品的感官评定综合得分。计算结果为

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。

根据感官评定得分，可知实验组号4 和7 均在3 分以上，得分相对突出，其中以实验组合为A3B1C3的实验号7得分最高为3.43，综合表现突出。

2.4.5 刺梨酸奶片的正交实验分析

根据模糊数学感官评定结果，正交试验各样品最终感官评价结果如表5所示。

表5 正交实验结果及极差分析

由表5 可以看出，3 个因素对指标的影响的顺序为B（刺梨添加量）＞A（酸奶粉添加量）＞C（复合甜味剂添加量），较优组合为A3B1C3，与试验优化组合A3B1C3结果一致，无需再做验证实验。因此，刺梨酸奶片最佳配方是刺梨粉添加量3%，酸奶粉添加量为75%，复合甜味剂添加量为18%（均为质量分数）。

2.4.6 指标测定

对最佳配方产品进行质量检验结果如表6 和表7所示。由表6 和表7 可以看出，静置时，颗粒在37 ℃以下溶解速度慢；在50～70 ℃之间，溶解速度较快，70 ℃以上溶解速度快。在搅拌情况下，奶片颗粒在50 ℃时，溶解速度快；70 ℃时速溶。因而在口腔温度37 ℃左右的食用环境下，本工艺刺梨酸奶片成品溶解慢，回味悠长，符合口含片类食品的品质特性。此外，对刺梨酸奶片成品进行外观质量指标和含化时间测定，重复实验3 次，3 次评价的外观结果一致，压片形态完整，表面光滑，色泽很好，有光泽，且颜色分布均匀一致。含化时间为5 min 左右，也是优良的口含片类食品的质量等次。

表7 奶片质量指标

3 结 论

本研究在单因素实验的基础上，采用正交试验和模糊数学感官评价法对刺梨酸奶片的配方进行了优化，以期得到一款具有刺梨和酸奶营养、酸甜可口、颜色分布均匀、含化时间适宜、携带方便的刺梨酸奶片。结果表明影响刺梨酸奶片感官品质的因素顺序为：刺梨粉＞酸奶粉＞复合甜味剂。刺梨酸奶片最佳配方组合为：刺梨粉加入量3%，酸奶粉加入量75%，甜味剂加入量18%，麦芽糊精加入量4%（均为质量分数）。上述结果为刺梨酸奶片的加工提供了有效的数据，并为刺梨产品的深度开发利用提供了理论依据。