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        基于模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)法優(yōu)化軟棗獼猴桃果汁工藝

        2018-01-17 08:35:02左麗麗安婷戢美嬌涂思蘭張迪李文爽富校軼
        食品研究與開(kāi)發(fā) 2018年2期
        關(guān)鍵詞:軟棗白砂糖檸檬酸

        左麗麗,安婷,戢美嬌,涂思蘭,張迪,李文爽,富校軼

        (吉林醫(yī)藥學(xué)院公共衛(wèi)生學(xué)院,吉林吉林132013)

        軟棗獼猴桃(Actinidia arguta)又名圓棗子,是獼猴桃科、獼猴桃屬野生漿果,分布廣泛,其中黑龍江大興安嶺以及吉林長(zhǎng)白山地區(qū)資源豐富,生長(zhǎng)均勻集中且質(zhì)量好[1-2]。軟棗獼猴桃含有豐富的維生素C、多酚、黃酮、礦物質(zhì)、氨基酸等營(yíng)養(yǎng)成分,顯著高于市售美味獼猴桃的營(yíng)養(yǎng)成分,尤其是維生素C含量是其他水果的幾十倍至上百倍,且在人體中的利用率極高,可以達(dá)到94%[3-4]。軟棗獼猴桃果實(shí)直接鮮食美味可口,同時(shí)由于含有豐富的抗氧化物質(zhì),營(yíng)養(yǎng)保健作用顯著,還可加工成果脯、果汁等產(chǎn)品[5-7],具有防止視網(wǎng)膜黃斑病變,抗癌,抗氧化,保護(hù)紅細(xì)胞,排鉛,降血脂,護(hù)肝,通便等多種保健功能[8-13]。目前市售的軟棗獼猴桃都是野生品種,收獲季節(jié)產(chǎn)量大,以鮮食為主,而對(duì)果實(shí)加工方面的研究相對(duì)較少[14-15]。因此,本試驗(yàn)以軟棗獼猴桃為研究對(duì)象,通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)設(shè)計(jì),并結(jié)合模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)定分析,優(yōu)化出軟棗獼猴桃飲料加工工藝的最佳配方,旨在為軟棗獼猴桃野生資源的開(kāi)發(fā)利用提供新途徑和依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 材料與儀器

        軟棗獼猴桃,吉林省長(zhǎng)白山野生品種,購(gòu)于吉林市農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)。果膠酶(酶活力:5萬(wàn)U/g)、白砂糖、檸檬酸、羧甲基纖維素鈉(Caboxy Methyl Cellulose,CMC)、氯化鈉等均為食品級(jí)。

        JYL-C020E果蔬料理機(jī):九陽(yáng)股份有限公司;C21-DH2101電磁爐:廣東美的生活電器制造有限公司;TD5A-ws離心機(jī):湖南湘儀實(shí)驗(yàn)室儀器開(kāi)發(fā)有限公司;FA1104B分析天平:上海越平科學(xué)儀器有限公司;TU1080紫外可見(jiàn)分光光度計(jì):北京普析通用儀器有限責(zé)任公司。

        1.2 方法

        1.2.1 果汁加工的工藝流程

        軟棗獼猴桃預(yù)處理→榨汁→過(guò)濾→調(diào)配(單因素、正交試驗(yàn)結(jié)合感官評(píng)定)→最佳配方→果汁滅菌→測(cè)定果汁VC保存率

        1.2.2 操作要點(diǎn)

        1)軟棗獼猴桃的預(yù)處理

        挑選沒(méi)有病蟲(chóng)害、表面光滑、沒(méi)有磕碰的軟棗獼猴桃果實(shí),清洗,去雜等預(yù)處理。試驗(yàn)前軟棗獼猴桃用1%的NaCl溶液浸泡30 min進(jìn)行護(hù)色處理。

        2)軟棗獼猴桃果汁原汁的制備

        對(duì)比了不同加工工藝對(duì)果汁出汁率和品質(zhì)的影響證明了酶法液化法出汁率最高果汁品質(zhì)最好[16]。故本試驗(yàn)選用酶法液化法榨汁,得到濃度50%果汁在1 000 r/min條件下高速離心10 min并取上清液。

        3)調(diào)配:將不同含量的軟棗獼猴桃果汁與白砂糖、檸檬酸、CMC進(jìn)行調(diào)節(jié)果汁的的風(fēng)味。

        4)均質(zhì):將調(diào)配好的果汁使用高壓均質(zhì)機(jī)均質(zhì),均質(zhì)壓力20 MPa,均質(zhì)時(shí)間10 min。

        5)滅菌:將均質(zhì)好的果汁采用高溫瞬時(shí)殺菌機(jī)進(jìn)行滅菌,115℃,30 s。

        6)灌裝:將滅菌好的果汁迅速裝到已經(jīng)滅菌的潔凈玻璃瓶中,封口。

        1.2.3 單因素試驗(yàn)

        在果汁調(diào)配過(guò)程中添加不同含量(10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%)的軟棗獼猴桃原汁以及不同濃度的白砂糖(6%、8%、10%、12%、14%、16%、18%、20%)、檸檬酸(0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%、0.35%、0.40%)、CMC(0.06%、0.08%、0.10%、0.12%、0.14%、0.16%、0.18%、0.20%)進(jìn)行單因素分析,結(jié)合感官評(píng)定篩選出對(duì)果汁影響顯著的因素以及最佳單因素條件。

        1.2.4 正交試驗(yàn)

        在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,每個(gè)因素設(shè)置3個(gè)水平,進(jìn)行四因素三水平L9(34)正交試驗(yàn),以感官評(píng)分為指標(biāo),優(yōu)化軟棗獼猴桃果汁的最佳配方。

        1.2.5 感官評(píng)定

        應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)綜合感官評(píng)價(jià)方法對(duì)飲料進(jìn)行綜合評(píng)分。模糊數(shù)學(xué)法可以解決加權(quán)評(píng)分法很難解決的多個(gè)樣品問(wèn)題,并綜合考慮到所有因素,獲得的是綜合且客觀的結(jié)果[17]。評(píng)定小組由10名食品工藝實(shí)驗(yàn)室成員組成,男女各5人,小組成員身體健康,無(wú)不良嗜好,味覺(jué)靈敏,在正式評(píng)定前進(jìn)行培訓(xùn)。在進(jìn)行單因素試驗(yàn)時(shí)選擇5名評(píng)分員對(duì)飲料用直接打分法進(jìn)行感官評(píng)價(jià),評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

        表1 感官質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Beverage sensory quality evaluation standard

        1.2.6 果汁中VC含量的測(cè)定

        采用2,4-二硝基苯肼法測(cè)定果汁和原果中的維生素C含量[18],分析果汁中維生素C的保留率。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 單因素分析

        2.1.1 軟棗獼猴桃原汁添加量對(duì)飲料感官品質(zhì)的影響

        軟棗獼猴桃原汁含量對(duì)飲料感官評(píng)分的影響如圖1所示。

        隨著軟棗獼猴桃原汁含量的增加,感官評(píng)分呈現(xiàn)上升趨勢(shì),當(dāng)原汁含量為40%時(shí)感官評(píng)分最高,此后又呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。即原汁含量過(guò)少時(shí)味道寡淡,而過(guò)多時(shí)又太濃郁,都會(huì)導(dǎo)致綜合口感下降。因此選擇原汁含量40%用于后續(xù)的試驗(yàn)研究。

        圖1 軟棗獼猴桃原汁含量對(duì)軟棗獼猴桃飲料感官評(píng)分的影響Fig.1 Effect of concentration of Actinidia arguta juice on sensory score of beverage

        2.1.2 白砂糖添加量對(duì)軟棗獼猴桃飲料感官品質(zhì)的影響

        白砂糖含量對(duì)軟棗獼猴桃飲料感官評(píng)分的影響如圖2所示。

        圖2 白砂糖含量對(duì)軟棗獼猴桃飲料感官評(píng)分的影響Fig.2 Effect of concentration of sugar on sensory score of beverage

        隨著白砂糖含量的增加,感官評(píng)分呈現(xiàn)上升趨勢(shì),當(dāng)白砂糖含量較低時(shí)飲料味道酸澀,感官評(píng)分較低,當(dāng)白砂糖含量為14%時(shí)感官評(píng)分最高,繼續(xù)增加白砂糖的含量由于飲料味道太甜,綜合口感下降,使得評(píng)分呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。因此選擇白砂糖含量14%用于后續(xù)試驗(yàn)研究。

        2.1.3 檸檬酸添加量對(duì)軟棗獼猴桃飲料感官品質(zhì)的影響

        檸檬酸含量對(duì)軟棗獼猴桃飲料感官評(píng)分的影響如圖3所示。

        圖3 檸檬酸含量對(duì)軟棗獼猴桃飲料感官評(píng)分的影響Fig.3 Effect of concentration of citric acid on sensory score of beverage

        當(dāng)檸檬酸含量較少時(shí),飲料味道過(guò)于甘甜,感官評(píng)分不高,隨著檸檬酸含量的增加,感官評(píng)分呈現(xiàn)上升趨勢(shì),當(dāng)檸檬酸含量為0.30%時(shí)感官評(píng)分最高,繼續(xù)增加檸檬酸含量又呈現(xiàn)下降趨勢(shì),可能由于檸檬酸過(guò)多,飲料味道太酸澀,導(dǎo)致綜合口感下降。因此,選擇檸檬酸含量0.3%用于后續(xù)試驗(yàn)研究。

        2.1.4 CMC添加量對(duì)軟棗獼猴桃飲料感官品質(zhì)的影響

        CMC含量對(duì)軟棗獼猴桃飲料感官評(píng)分的影響如圖4所示。

        圖4 CMC含量對(duì)軟棗獼猴桃飲料感官評(píng)分的影響Fig.4 Effect of concentration of CMC on sensory score of beverage

        CMC含量較低時(shí),飲料口感稀薄,感官評(píng)分較低,隨著CMC含量的增加,感官評(píng)分呈現(xiàn)上升趨勢(shì),當(dāng)CMC含量為0.12%時(shí)感官評(píng)分最高,繼續(xù)增加CMC含量,由于飲料過(guò)于濃稠,甚至出現(xiàn)CMC結(jié)塊的現(xiàn)象,導(dǎo)致飲料外觀以及綜合口感的下降,感官評(píng)分逐漸降低。因此,選擇CMC的含量為0.12%用于后續(xù)試驗(yàn)研究。

        2.2 正交試驗(yàn)感官評(píng)定結(jié)果分析

        2.2.1 正交設(shè)計(jì)

        在單因素基礎(chǔ)上,篩選出對(duì)感官評(píng)分影響顯著的因素原汁含量、白砂糖含量、檸檬酸含量、CMC含量,以感官評(píng)定為考察指標(biāo)設(shè)計(jì)L9(34)正交試驗(yàn)(見(jiàn)表2),再結(jié)合模糊數(shù)學(xué)模型確定軟棗獼猴桃飲料的最佳配方。

        表2 軟棗獼猴桃飲料正交試驗(yàn)因素與水平表Table 2 Factors and levels of orthogonal experiment of Actinidia arguta Beverage

        2.2.2 基于模糊數(shù)學(xué)的感官評(píng)定分析

        2.2.2.1 確定評(píng)定論域

        評(píng)定論域是指最能反映產(chǎn)品質(zhì)量與特點(diǎn)的指標(biāo)集合,計(jì)為 M={m1,m2,m3,m4,m5},在本試驗(yàn)中,m1=甜度,m2=酸度,m3=香味,m4=口感,m5=色澤。

        2.2.2.2 確定評(píng)語(yǔ)論域

        評(píng)語(yǔ)論域是根據(jù)具體品評(píng)食品參評(píng)者反饋回來(lái)的信息確定的評(píng)定等級(jí),可以用數(shù)字表示也可以用文字或等級(jí)表示,本試驗(yàn)根據(jù)表1的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)確定評(píng)語(yǔ)論域?yàn)?P={p1,p2,p3,p4,p5},其中 p1表示很好,p2表示好,p3表示一般,p4表示差,p5表示很差。

        2.2.2.3 確定權(quán)重向量

        因?yàn)槊總€(gè)因素對(duì)食品感官品質(zhì)的影響不同,所以每個(gè)影響因素可以根據(jù)具體指標(biāo)確定一個(gè)權(quán)重,本試驗(yàn)權(quán)重因素為 X=(X1,X2,X3,X4,X5),X 的因素是 M 中的一個(gè)模糊子集,兩者相互對(duì)應(yīng),根據(jù)權(quán)重得到各指標(biāo)的權(quán)重向量,其中 X=(X1=0.3,X2=0.2,X3=0.1,X4=0.3,X5=0.1)。

        2.2.2.4 確定模糊評(píng)定矩陣

        對(duì)感官評(píng)價(jià)人員對(duì)9個(gè)不同的正交配方的評(píng)定結(jié)果數(shù)據(jù)都分別除以品評(píng)總數(shù)10,得到9個(gè)如下所示模糊評(píng)定矩陣:

        2.2.2.5 綜合隸屬度的計(jì)算

        用普通矩陣乘法計(jì)算綜合隸屬度可以避免取大取小法給評(píng)定結(jié)果帶來(lái)的誤差。已知軟棗獼猴桃飲料的各項(xiàng)指標(biāo)和權(quán)重則綜合隸屬度為G=X×K=(g1,g2,g3,...,gn),可得軟棗獼猴桃飲料綜合感官評(píng)價(jià)的結(jié)果向量如下:

        式中:g11=0.3×4/10+0+0.1×2/10+0.3×3/10+0=0.23;g12=0.51;g13=0.2;g14=0.06;g15=0

        即:G1=(0.23,0.51,0.2,0.06,0)

        同理可得:

        G2=(0.33,0.54,0.08,0.05,0);

        G3=(0.25,0.53,0.17,0.05,0);

        G4=(0.41,0.86,0.22,0.02,0);

        G5=(0.35,0.41,0.24,0,0);

        G6=(0.44,0.42,0.08,0.03,0);

        G7=(0.32,0.54,0.14,0,0);

        G8=(0.35,0.4,0.22,0.03,0);

        G9=(0.27,0.54,0.17,0.02,0)

        2.2.2.6 綜合評(píng)分

        由綜合評(píng)分公式(1)計(jì)算每個(gè)樣品的綜合評(píng)分

        即:W1=1×0.23+2×0.51+3×0.2+4×0.06+5×0=2.09,同理可得:W2=1.85;W3=2.02;W4=2.87;W5=1.89;W6=1.64;W7=1.82;W8=1.93;W9=1.94

        2號(hào)、5號(hào)、6號(hào)、7號(hào)、8號(hào)、9號(hào)樣品配方的綜合評(píng)分在1和2之間,說(shuō)明這些配方的軟棗獼猴桃飲料品質(zhì)等級(jí)在好和很好之間,偏向于好;1號(hào)、3號(hào)、4號(hào)樣品配方的綜合評(píng)分在2和3之間,說(shuō)明這些配方的軟棗獼猴桃飲料品質(zhì)等級(jí)在好和一般之間,1號(hào)和3號(hào)偏向于好,4號(hào)偏向于一般。9個(gè)正交試驗(yàn)配方的感官品質(zhì)從好到差依次為:6號(hào)>7號(hào)>2號(hào)>5號(hào)>8號(hào)>9號(hào)>3號(hào)>1號(hào)>4號(hào)。即最優(yōu)配方為6號(hào)樣品配方:原汁含量40%,白砂糖含量16%,檸檬酸含量0.25%,CMC含量0.12%。

        2.3 驗(yàn)證試驗(yàn)

        對(duì)最優(yōu)配方重復(fù)3次試驗(yàn)的感官評(píng)定結(jié)果分別為1.61,1.67,1.56,評(píng)分比較穩(wěn)定,與正交試驗(yàn)最佳配方感官評(píng)分相近,證明正交試驗(yàn)所得的最佳配方穩(wěn)定。

        2.4 軟棗獼猴桃飲料維生素C保存率分析

        以抗壞血酸為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照品,采用2,4-二硝基苯肼法測(cè)定軟棗獼猴桃飲料中的維生素C含量,以吸光度值和抗壞血酸含量得標(biāo)準(zhǔn)曲線方程y=0.022x+0.02,R2=0.996,標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖5所示。

        圖5 抗壞血酸的標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.5 Standard curve of ascorbic acid

        抗壞血酸標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照品在試驗(yàn)濃度范圍內(nèi)線性良好,該方法可用于樣品中維生素C含量的測(cè)定。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算軟棗獼猴桃果實(shí)以及飲料中維生素C的含量分別為(111.31±0.71)mg/100 g鮮果和(84.05±0.41)mg/100 mL,即軟棗獼猴桃飲料的維生素C能夠得到較好的保留。

        3 結(jié)論

        通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)結(jié)合模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)定分析獲得軟棗獼猴桃飲料的最佳配方為:原汁含量40%,白砂糖含量16%,檸檬酸含量0.25%,CMC含0.12%,該配方飲料維生素C保存率達(dá)到75.5%。成品飲料顏色為嫩黃綠色,口感細(xì)膩,酸甜可口,無(wú)雜質(zhì),流動(dòng)性較好,具有明顯的軟棗獼猴桃果香,同時(shí)又沒(méi)有新鮮軟棗獼猴桃的酸澀感,酸甜適宜,適合廣大消費(fèi)者飲用。

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