葛靜微 張先茂

甘肅省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗研究院，甘肅，蘭州，730050

前言

苦水玫瑰（R.Setate×R.Rugosa）是鈍齒薔薇和我國傳統(tǒng)玫瑰的自然雜交品種[1]，在我國甘肅永登縣苦水鎮(zhèn)有大面積種植，廣泛應(yīng)用于食品、高檔化妝品及煙草中[2]。玫瑰具有和血散瘀、理氣解郁等功效[3]。目前苦水玫瑰主要加工為玫瑰精油、玫瑰干花蕾以及農(nóng)戶加工為自家食用的傳統(tǒng)糖漬玫瑰花，使苦水玫瑰花瓣的形態(tài)不能更好地呈現(xiàn)出來，將玫瑰花瓣直接用于飲料，類似應(yīng)用還未見報道。赤蘚糖醇為純天然發(fā)酵而成的甜味劑，甜味純正，能量值低、耐受性高、無毒副作用、非致齲齒性、糖尿病人可食用等優(yōu)越特性，極其適合應(yīng)用于食品中[4]。其代謝途徑不依賴于胰島素，適于糖尿病患者食用，80%的赤蘚糖醇在體內(nèi)進入血液循環(huán)經(jīng)尿液排出體外，少量直接進入大腸作為碳源發(fā)酵，其獨特的代謝特征，決定了它代謝后的低能量值[5-6]。赤蘚糖醇的這些優(yōu)良特性已經(jīng)引起人們越來越多的關(guān)注。本研究采用甘肅苦水玫瑰花瓣配合功能甜味劑赤蘚糖醇，研制無糖玫瑰花飲料，既能充分利用甘肅本土的特色產(chǎn)品苦水玫瑰，增加產(chǎn)品的附加值，又降低了飲料的熱量值。

模糊數(shù)學(xué)應(yīng)用于食品感官評價[7-8]，使感官評價過程中主觀性干擾減小，結(jié)果更科學(xué)準(zhǔn)確[9-10]。目前，模糊綜合評判法在食品感官評價中應(yīng)用也越來越多[11-13]。

1.材料與方法

1.1 材料

苦水玫瑰花瓣：甘肅省蘭州市永登縣苦水鎮(zhèn)；赤蘚糖醇：山東保齡寶生物股份有限公司；檸檬酸：山東濰坊英軒實業(yè)有限公司，均為食品級。

1.2 儀器與設(shè)備

HH-6電熱恒溫水浴鍋：常州市國華電器有限公司；MYP2011-100電動攪拌器：上海梅穎浦儀器儀表制造有限公司；TLE204E電子天平：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程

1.3.2 單因素試驗設(shè)計

以無糖玫瑰花飲料的感官評價為指標(biāo)，分別對赤蘚糖醇添加量、檸檬酸添加量、玫瑰花瓣添加量3個主要因素進行單因素試驗，每個因素取5個水平，赤蘚糖醇添加量為10、12、14、16、18g/100mL；檸檬酸添加量為0.06、0.07、0.08、0.09、0.10g/100mL；玫瑰花瓣添加量為0.3、0.4、0.5、0.6、0.7g/100mL進行單因素試驗，考察各因素對無糖玫瑰花飲料的品質(zhì)的影響。

1.3.3 響應(yīng)面試驗設(shè)計

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，根據(jù)Box-Behnken試驗設(shè)計原理，以赤蘚糖醇添加量、檸檬酸添加量和玫瑰花瓣添加量3個因素為自變量，感官評分為響應(yīng)值，采用軟件Design-Expert 8.0.6設(shè)計三因素三水平響應(yīng)面分析試驗[14]，確定無糖玫瑰花飲料的最佳配方，試驗因素水平見表1。

表1 試驗因素水平表Table 1 Factors and levels of Box-Behnken test

1.4 模糊數(shù)學(xué)評價方法

1.4.1 建立感官評定小組

由10名（5男5女）經(jīng)過培訓(xùn)的食品專業(yè)技術(shù)人員組成感官評定小組，根據(jù)制定的無糖玫瑰花飲料的評價標(biāo)準(zhǔn)，對每組無糖玫瑰花飲料進行感官評價[15]，評價結(jié)束后，匯總每個人的評分結(jié)果，列出矩陣，算出評分結(jié)果向量，再進行歸一化處理，并對處理結(jié)果進行加權(quán)求和，最后得出最優(yōu)產(chǎn)品[16-17]。要求品評人員在評價前12h內(nèi)禁止吸煙、喝酒，禁食辛辣刺激性食物，評價過程中不能溝通、交流。

1.4.2 因素集的確立

因素集U指產(chǎn)品感官質(zhì)量構(gòu)成的因素的集合，本研究中U={U1, U2, U3}，其中U1, U2,U3分別代表甜味、酸味和外觀。

1.4.3 評語集的確立

評語集V是對每個因素的評價，本研究中V={V1, V2, V3}，其中V1, V2, V3分別代表優(yōu)、良、差。感官評分表如表2所示。

表2 無糖玫瑰花飲料感官評價標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation standard for sugar-free rose beverage

1.4.4 權(quán)重集的確立

在采用模糊數(shù)學(xué)法對無糖玫瑰花飲料進行感官評價時，權(quán)重的分配會對評價結(jié)果準(zhǔn)確性造成一定的影響[18]。本研究將產(chǎn)品的甜味、酸味、外觀指標(biāo)的權(quán)重分別指定為0.35、0.35、0.30，總和為1，即權(quán)重集X={0.35, 0.35, 0.30}。

1.4.5 模糊矩陣的建立

10名感官評價人員根據(jù)評語集V對每個無糖玫瑰花飲料的甜味、酸味、外觀3個因素逐一進行評價，統(tǒng)計各因素所得評語次數(shù)，除以總?cè)藬?shù)，得到3個因素對3項評語的隸屬度。最后根據(jù)模糊變換原理，對每一個被評價的因素建立一個從U到V的模糊矩陣R[19]，用矩陣乘法計算樣品對各個因素的綜合隸屬度Y, Y=X·R[20]。

1.4.6 綜合評分計算

將綜合評定結(jié)果集中，各個向量分別乘以其對應(yīng)的分值后進行加和，最后得出每個產(chǎn)品的綜合評分。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計及分析

采用Design-Expert 8.0.6進行響應(yīng)面分析。

2.結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 赤蘚糖醇添加量對無糖玫瑰花飲料感官品質(zhì)的影響

不同赤蘚糖醇添加量對無糖玫瑰花飲料感官評分的影響見圖1。

圖1 赤蘚糖醇添加量對無糖玫瑰花飲料感官評分的影響Fig.1 Effects of erythritol addition on sensory evaluation of sugar-free rose beverage

隨著赤蘚糖醇添加量的增加，無糖玫瑰花飲料的感官評分呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，赤蘚糖醇添加量為16g/100mL時，感官評分最高。添加量過多甜膩感使感官評分降低，添加量少會使酸味增加，口感變差，感官評分降低。因此，赤蘚糖醇添加量為16g/100mL最佳。

2.1.2 檸檬酸添加量對無糖玫瑰花飲料感官品質(zhì)的影響

不同檸檬酸添加量對無糖玫瑰花飲料感官評分的影響見圖2。

圖2 檸檬酸添加量對無糖玫瑰花飲料感官評分的影響Fig.2 Effects of citric acid addition on sensory evaluation of sugar-free rose beverage

由圖2可知，在赤蘚糖醇添加量和玫瑰花瓣添加量一定的情況下，感官評分隨著檸檬酸添加量的增加先增大后減小，檸檬酸添加量少會使甜味突出，甜膩感使感官評分降低，添加量過多會使飲料過酸，口感下降，因此，檸檬酸的添加量為0.08g/100mL時，飲料酸甜口感最佳。

2.1.3 玫瑰花瓣添加量對無糖玫瑰花飲料感官品質(zhì)的影響

不同玫瑰花瓣添加量對無糖玫瑰花飲料感官評分的影響見圖3。

圖3 玫瑰花瓣添加量對無糖玫瑰花飲料感官評分的影響Fig.3 Effects of rose petals addition on sensory evaluation of sugar-free rose beverage

玫瑰花瓣添加量對無糖玫瑰花飲料的感官評分影響見表3。隨著玫瑰花瓣添加量的增加，無糖玫瑰花飲料的感官評分先增加后減少，玫瑰花添加量減少會使飲料中花瓣顯稀少，添加量過多會使飲料中花瓣過于緊湊，使感官評分下降。因此，玫瑰花瓣添加量為0.5g/100mL最佳。

2.2 模糊數(shù)學(xué)感官評價

2.2.1 模糊數(shù)學(xué)評定結(jié)果

根據(jù)響應(yīng)面試驗設(shè)計方案，制作出相應(yīng)的17個產(chǎn)品。10位感官評價人員分別對無糖玫瑰花飲料的甜味、酸味、外觀三個方面進行感官評價，評價結(jié)果見表3。

表2 無糖玫瑰花飲料感官評價標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation standard for sugar-free rose beverage

將表3中各因素不同等級得票數(shù)除以評定人數(shù)（10人），得到模糊矩陣R1～R17。

同理可得R2～R17。

2.2.2 模糊變換及綜合評價結(jié)果

第一個樣品綜合評價結(jié)果為：

同理可得其他樣品感官評分結(jié)果：

Y2={0.42,0.37,0.21}，Y3={0.7,0.3,0}，Y4={0.395,0.405,0.2}，Y5={0.42,0.405,0.175}，Y6={0.765,0.235,0.0}，Y7={0.24,0.27,0.49}，Y8={0.435,0.335,0.23}，Y9={0.73,0.27,0}，Y10={0.735,0.265,0}，Y11={0.735,0.265,0}，Y12={0.24,0.3,0.46}，Y13={0.565,0.37,0.065}，Y14={0.41,0.265,0.325}，Y15={0.53,0.435,0.035}，Y16={0.485,0.3,0.215}，Y17={0.345,0.27,0.385}。

將綜合評定結(jié)果中各個分量乘以相對應(yīng)的分值，并加和，得到每個樣品的最后得分，結(jié)果見表4。

表4 響應(yīng)面試驗設(shè)計及結(jié)果Table 4 Experimental design and results for response surface analysis

2.3 響應(yīng)面優(yōu)化試驗

2.3.1 響應(yīng)面優(yōu)化試驗結(jié)果與分析

利用Design-Expert軟件對模糊綜合評價結(jié)果進行回歸擬合分析，得到無糖玫瑰花飲料感官評分對表4三個因素多項回歸模型為：

無糖玫瑰花飲料感官評分

=2.73+0.19A-0.042B+0.17C-0.044AB+0.046AC+0.12BC-0.34A2-0.36B2-0.21C2

對該模型進行回歸方差分析及顯著性檢驗，結(jié)果見表5，回歸模型系數(shù)顯著性檢驗結(jié)果見表6。

表5 回歸模型方差分析Table 5 Variance analysis of regression model

表6 回歸模型顯著性檢驗Table 6 Significance test of regression model coefficient

由表5可知，p＜0.01，表明回歸模型極顯著；由表6結(jié)果可知，模型的一次項A、C極顯著，B顯著；二次項均極顯著；交互項AB、AC顯著，BC極顯著。這表明各種影響因素對于無糖玫瑰花飲料的感官評定結(jié)果的影響不是簡單的線性關(guān)系。失擬項p=0.1857，不顯著，相關(guān)系數(shù)R2=0.9968，說明模型擬合程度良好，可用此模型來分析無糖玫瑰花飲料的感官評定結(jié)果。

2.3.2 因素間交互作用

根據(jù)回歸方程利用Design-Expert軟件作不同因子的響應(yīng)面分析圖和等高線圖，赤蘚糖醇添加量、檸檬酸添加量、玫瑰花瓣添加量三個因素及其交互作用對無糖玫瑰花飲料感官評定的影響，結(jié)果通過圖4～6直接反映出來。等高線的形狀可以反映出因素間交互作用的強弱，圓形表示兩因素間交互作用不顯著；而橢圓形則表示顯著。由圖4～圖6的響應(yīng)面圖可知，赤蘚糖醇添加量在14g/100mL～18g/100mL時，無糖玫瑰花飲料感官評分先增大后減小，16.5g/100mL時最大；檸檬酸添加量在0.07g/100mL～0.08g/100mL時，感官評分先增大后減小，添加量為0.082g/100mL時最大；玫瑰花瓣添加量在0.4g/100mL～0.6g/100mL時，感官評分也是先增大后減小，添加量為0.54g/100mL最大。

圖4 赤蘚糖醇添加量、玫瑰花瓣添加量對無糖玫瑰花飲料感官評定影響的響應(yīng)面和等高線Fig.4 Response surface and contour line of effects on sensory evaluation of sugar-free rose beverage to erythritol addition and rose petals addition

圖5 赤蘚糖醇添加量、檸檬酸添加量對無糖玫瑰花飲料感官評定影響的響應(yīng)面和等高線Fig.5 Response surface and contour line of effects on sensory evaluation of sugar-free rose beverage to erythritol addition and citric acid addition

圖6 檸檬酸添加量、玫瑰花瓣添加量對無糖玫瑰花飲料感官評定影響的響應(yīng)面和等高線Fig.6 Response surface and contour line of effects on sensory evaluation of sugar-free rose beverage to citric acid addition and rose petals addition

2.3.3 驗證試驗

在最佳條件下（赤蘚糖醇添加量16.5g/100mL、檸檬酸添加量0.082g/100mL、玫瑰花瓣添加量0.54g/100mL），經(jīng)三次重復(fù)試驗，得出無糖玫瑰花飲料的感官評分分別為：2.735、2.765、2.700，95%置信區(qū)間為（2.655，2.811）。

3.結(jié)論

本文利用模糊數(shù)學(xué)感官評價法對無糖玫瑰花飲料進行感官評價，通過響應(yīng)面法建立了無糖玫瑰花飲料配方的二次多項數(shù)學(xué)模型，優(yōu)化配方并得到各成分最佳添加量：赤蘚糖醇添加量16.5g/100mL、檸檬酸添加量0.082g/100mL、玫瑰花瓣添加量0.54g/100mL。