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        模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)法優(yōu)化刺梨酸奶片工藝研究

        2020-04-07 01:59:22趙勝娟梁華陳樹(shù)興費(fèi)鵬徐云鳳
        中國(guó)乳品工業(yè) 2020年2期
        關(guān)鍵詞:刺梨甜味劑成品

        趙勝娟,梁華,陳樹(shù)興,費(fèi)鵬,徐云鳳

        (河南科技大學(xué)食品與生物工程學(xué)院,河南洛陽(yáng)471023)

        0 引 言

        刺梨(Rosa roxbunghii)是我國(guó)云貴川特有的野生植物,以富含VC 著稱(chēng),含超氧化物歧化酶、有機(jī)酸、多酚等多種具有抗氧化能力的活性物質(zhì)[1-3],具有抗氧化、降血脂、抗腫瘤、抗動(dòng)脈粥樣硬化、抗疲勞、調(diào)節(jié)機(jī)體免疫等功能[4-6]。目前我國(guó)刺梨的加工產(chǎn)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,由于刺梨的產(chǎn)量高且不宜貯藏,如何進(jìn)一步開(kāi)發(fā)刺梨產(chǎn)品仍是亟待解決的問(wèn)題[13]。

        本研究以刺梨粉、酸奶粉、復(fù)合甜味劑為原料,利用單因素和正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法,通過(guò)模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)法[14]優(yōu)化刺梨酸奶片的配方,旨在研制出集刺梨和酸奶營(yíng)養(yǎng)于一體且攜帶方便的產(chǎn)品,為刺梨產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)提供新思路。

        1 實(shí) 驗(yàn)

        1.1 材料與儀器

        野生刺梨果,貴州市售;食品級(jí)麥芽糊精,木糖醇,異麥芽酮糖醇,硬脂酸鎂,鄭州偉豐生物科技有限公司。

        高速多功能粉碎機(jī),上海超億制藥機(jī)械設(shè)備有限公司;真空冷凍干燥機(jī),沈陽(yáng)新陽(yáng)速凍設(shè)備制造公司;WK-60-搖擺式顆粒機(jī),上海超億制藥機(jī)械設(shè)備有限公司;GZX-9420 MBE 電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱,上海博訊實(shí)業(yè)有限公司;TDP-O-單沖壓片機(jī),上海超億制藥機(jī)械設(shè)備有限公司。

        1.2 方法

        1.2.1 工藝流程

        刺梨粉+酸奶粉+復(fù)合甜味劑+填充劑→混合→加入潤(rùn)濕劑→制軟材→造?!稍铩!尤胗仓徭V→壓片→滅菌包裝

        刺梨粉的制備:將刺梨果自然干燥成刺梨干,放入粉碎機(jī)中粉碎,得到刺梨粉。

        酸奶粉的制備:利用商業(yè)發(fā)酵劑發(fā)酵鮮牛乳得到酸度約為120 °T 的酸奶,并將利用真空冷凍干燥機(jī)對(duì)制的酸奶進(jìn)行干燥,24 h后得酸奶粉備用。

        將刺梨粉、酸奶粉、甜味劑和填充劑分別過(guò)100 目篩備用;將各種材料按一定比例混合均勻,過(guò)100 目篩,加入體積分?jǐn)?shù)為95%的乙醇潤(rùn)濕劑制成手捏成團(tuán)、壓之則散的軟材,放入搖擺顆粒劑中造粒,之后平鋪放入45 ℃干燥箱中適度干燥,適時(shí)翻動(dòng)以實(shí)現(xiàn)快速干燥,干燥后再過(guò)篩進(jìn)行整粒,將物料分散均勻;加入5%的乙醇(體積分?jǐn)?shù)95%)作為潤(rùn)滑劑混合均勻后壓片,將成品紫外滅菌并進(jìn)行密封包裝。

        1.2.2 單因素優(yōu)化實(shí)驗(yàn)

        在預(yù)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上分別對(duì)刺梨粉添加量(2%,4%,6%,8%),酸奶粉添加量(60%,65%,70%,75%),復(fù)合甜味劑添加量(5%,10%,15%,20%)三種原輔料進(jìn)行四個(gè)水平配方單因素實(shí)驗(yàn)(上述添加量均為質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同)。以感官評(píng)分方法,確定各因素的最合適的添加量。

        1.2.3 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

        在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行刺梨粉添加量、酸奶粉添加量、復(fù)合甜味劑添加量的三因素三水平的正交試驗(yàn),以模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)定分?jǐn)?shù)為指標(biāo),確定刺梨酸奶片的最優(yōu)配方。試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)如表1所示。

        表1 正交試驗(yàn)因素水平 %

        1.2.4 刺梨酸奶片質(zhì)量測(cè)定

        (1)顆粒溶解性測(cè)定[15]

        取5 g 刺梨酸奶片成品固體顆粒,放入裝有50 mL水溫分別為30,50,70 ℃的燒杯中,觀(guān)察顆粒在靜置和攪拌不同情況下的溶解狀況。

        (2)奶片質(zhì)量測(cè)定[16]

        外觀(guān)要求:奶片表面完整、顏色均勻,光滑,無(wú)粉末殘留。

        片劑重量:隨機(jī)選取片劑30 片,稱(chēng)其總重,然后求平均值;再對(duì)每片單獨(dú)進(jìn)行稱(chēng)量。

        含化時(shí)間:隨機(jī)取一片放在裝有37 ℃溫水的燒杯中,用玻璃棒輕輕攪拌直至溶解或者崩解成小塊,記錄下時(shí)間,求10片的平均值。

        表2 酸奶片感官質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

        1.2.5 刺梨酸奶片感官評(píng)定

        (1)感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。 選取10 名食品專(zhuān)業(yè)人員組成評(píng)審小組,根據(jù)表2 標(biāo)準(zhǔn)分別對(duì)產(chǎn)品的色澤、口感、風(fēng)味、組織狀態(tài)四個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)定。

        (2)模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)定。

        模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)價(jià)以產(chǎn)品色澤(U1)、風(fēng)味(U2)、口感(U3)、組織狀態(tài)(U4)為四因素,即刺梨酸奶片的因素集U={U1,U2,U3,U4};選擇刺梨酸奶片產(chǎn)品的評(píng)價(jià)等級(jí)為優(yōu)(V1)、良(V2)、中(V3)、差(V4),得到刺梨酸奶片的評(píng)價(jià)等級(jí)集V={V1,V2,V3,V4},權(quán)重集為色澤(0.20)、風(fēng)味(0.30)、口感(0.3)、組織狀態(tài)(0.20),即權(quán)重集X={X1,X2,X3,X4}={0.20,0.30,0.30,0.20}。綜合評(píng)價(jià)集Y=XR,R 為模糊矩陣[17-18]。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 刺梨粉添加量對(duì)刺梨酸奶片感官評(píng)價(jià)的影響

        由圖1 所示,刺梨酸奶片的加工中刺梨果粉的添加量對(duì)成品的風(fēng)味質(zhì)量有明顯的影響,添加量在從2%~4%時(shí),感官評(píng)分隨刺梨粉的添加量的增加而升高,產(chǎn)品的口感風(fēng)味變好;而當(dāng)刺梨粉添加量在高于4%時(shí),成品的感官評(píng)分呈大幅度下降,可能是由于刺梨本身添加過(guò)多致使口感變差、色澤較深、感官評(píng)分較低。因而,在刺梨酸奶片加工中刺梨果粉添加量為4%時(shí),成品的色澤口感等最佳。

        圖1 刺梨粉加入量對(duì)刺梨酸奶片感官評(píng)分的影響

        2.2 酸奶粉添加量對(duì)刺梨酸奶片感官評(píng)價(jià)的影響

        由圖2 可知,酸奶粉加入量70%以下時(shí),隨著酸奶粉添加量的增多,感官評(píng)分也隨之增加。酸奶粉添加量高于70%時(shí),感官評(píng)分又隨著酸奶粉添加量的增多而下降。因而將酸奶粉添加量確定為70%。

        圖2 酸奶粉添加量對(duì)刺梨酸奶片感官評(píng)價(jià)的影響

        2.3 復(fù)合甜味劑添加量對(duì)刺梨酸奶片感官評(píng)價(jià)的影響

        為滿(mǎn)足酸奶片良好口感和風(fēng)味的要求,本試驗(yàn)以具有低熱量、抗齲齒、改善腸道功能的異麥芽酮糖醇和木糖醇1∶1 作為甜味載體。在預(yù)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,對(duì)該復(fù)合甜味劑的5%,10%,15%,20 %四個(gè)添加量水平進(jìn)行優(yōu)化研究,結(jié)果如表3 所示。結(jié)果表明,復(fù)合甜味劑添加量15%時(shí)酸奶風(fēng)味突出、甜味適中、口感細(xì)膩。

        表3 復(fù)合甜味劑加入量對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響

        2.4 模糊感官評(píng)定及正交實(shí)驗(yàn)

        2.4.1 正交試驗(yàn)感官評(píng)定結(jié)果

        由10 位食品評(píng)價(jià)員對(duì)9 組刺梨酸奶片樣品的色澤、風(fēng)味、口感以及組織狀態(tài)進(jìn)行感官評(píng)定,評(píng)定結(jié)果如表4所示。

        表4 感官評(píng)價(jià)結(jié)果

        2.4.2 模糊矩陣的建立

        根據(jù)表4 中正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果感官評(píng)定的統(tǒng)計(jì)結(jié)果,每一個(gè)正交組合的數(shù)據(jù)分別除以評(píng)審人數(shù)10,得到對(duì)應(yīng)1~9 組的9個(gè)模糊矩陣,即:

        2.4.3 綜合隸屬度計(jì)算

        根據(jù)矩陣乘法公式和模糊數(shù)學(xué)原理,對(duì)樣品的各因素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行綜合隸屬度計(jì)算,結(jié)果如下:

        2.4.4 綜合得分計(jì)算

        根據(jù)表2 刺梨酸奶片感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn),判定各個(gè)成品的感官評(píng)定綜合得分。計(jì)算結(jié)果為

        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。

        根據(jù)感官評(píng)定得分,可知實(shí)驗(yàn)組號(hào)4 和7 均在3 分以上,得分相對(duì)突出,其中以實(shí)驗(yàn)組合為A3B1C3的實(shí)驗(yàn)號(hào)7得分最高為3.43,綜合表現(xiàn)突出。

        2.4.5 刺梨酸奶片的正交實(shí)驗(yàn)分析

        根據(jù)模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)定結(jié)果,正交試驗(yàn)各樣品最終感官評(píng)價(jià)結(jié)果如表5所示。

        表5 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果及極差分析

        由表5 可以看出,3 個(gè)因素對(duì)指標(biāo)的影響的順序?yàn)锽(刺梨添加量)>A(酸奶粉添加量)>C(復(fù)合甜味劑添加量),較優(yōu)組合為A3B1C3,與試驗(yàn)優(yōu)化組合A3B1C3結(jié)果一致,無(wú)需再做驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。因此,刺梨酸奶片最佳配方是刺梨粉添加量3%,酸奶粉添加量為75%,復(fù)合甜味劑添加量為18%(均為質(zhì)量分?jǐn)?shù))。

        2.4.6 指標(biāo)測(cè)定

        對(duì)最佳配方產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)結(jié)果如表6 和表7所示。由表6 和表7 可以看出,靜置時(shí),顆粒在37 ℃以下溶解速度慢;在50~70 ℃之間,溶解速度較快,70 ℃以上溶解速度快。在攪拌情況下,奶片顆粒在50 ℃時(shí),溶解速度快;70 ℃時(shí)速溶。因而在口腔溫度37 ℃左右的食用環(huán)境下,本工藝刺梨酸奶片成品溶解慢,回味悠長(zhǎng),符合口含片類(lèi)食品的品質(zhì)特性。此外,對(duì)刺梨酸奶片成品進(jìn)行外觀(guān)質(zhì)量指標(biāo)和含化時(shí)間測(cè)定,重復(fù)實(shí)驗(yàn)3 次,3 次評(píng)價(jià)的外觀(guān)結(jié)果一致,壓片形態(tài)完整,表面光滑,色澤很好,有光澤,且顏色分布均勻一致。含化時(shí)間為5 min 左右,也是優(yōu)良的口含片類(lèi)食品的質(zhì)量等次。

        表7 奶片質(zhì)量指標(biāo)

        3 結(jié) 論

        本研究在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,采用正交試驗(yàn)和模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)價(jià)法對(duì)刺梨酸奶片的配方進(jìn)行了優(yōu)化,以期得到一款具有刺梨和酸奶營(yíng)養(yǎng)、酸甜可口、顏色分布均勻、含化時(shí)間適宜、攜帶方便的刺梨酸奶片。結(jié)果表明影響刺梨酸奶片感官品質(zhì)的因素順序?yàn)椋捍汤娣郏舅崮谭郏緩?fù)合甜味劑。刺梨酸奶片最佳配方組合為:刺梨粉加入量3%,酸奶粉加入量75%,甜味劑加入量18%,麥芽糊精加入量4%(均為質(zhì)量分?jǐn)?shù))。上述結(jié)果為刺梨酸奶片的加工提供了有效的數(shù)據(jù),并為刺梨產(chǎn)品的深度開(kāi)發(fā)利用提供了理論依據(jù)。

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