叢懿潔，張慧云

（1.威海海洋職業(yè)學院，山東 榮成 264300；2.石家莊君樂寶乳業(yè)有限公司，河北 石家莊 050221）

酸奶因含有活性益生菌，具有營養(yǎng)美味、緩解便秘等特點，被消費者所喜愛[1]。目前國內(nèi)酸奶口味層出不窮。無花果含有大量膳食纖維及果膠等成分[2]，桑葚中活性成分具有降血脂、助消化、健脾胃的功效[3]。關于無花果和桑葚結(jié)合制作果粒酸奶國內(nèi)尚未見報道。

模糊數(shù)學綜合感官評價法，是通過模糊數(shù)學法和感官分析對食品進行邏輯系統(tǒng)分析從而進行評判的方法[4]，目前已有模糊數(shù)學綜合感官評價法應用于肉類、酒類、飲料、面包[5-8]等產(chǎn)品的報道。

響應面優(yōu)化法通過響應曲面及等高線的分析確定最優(yōu)工藝參數(shù)，在一定區(qū)域內(nèi)建立多項式模型來擬合因素與響應值之間的函數(shù)關系[9]，目前廣泛應用于食品研究領域。

本研究通過在酸奶中添加無花果、桑葚，并以木糖醇替代蔗糖，以感官評分為指標，通過模糊數(shù)學法結(jié)合響應面法優(yōu)化發(fā)酵工藝，研制出營養(yǎng)、健康、味美的攪拌型果粒酸奶。這既為消費者購買酸奶提供一種新的口味選擇，同時有利于當?shù)厮a(chǎn)業(yè)的發(fā)展，具有實際的研究價值。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料

牛奶：榮成奶牛飼養(yǎng)基地；木糖醇：山東福田藥業(yè)有限公司；無花果：榮成市售綠皮無花果；預膠化淀粉：鄭州裕和食品添加劑有限公司；桑葚：市售。

發(fā)酵菌種（保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌混合菌粉）：北京川秀科技有限公司；菊粉、羧甲基纖維素鈉（sodium carboxy-methylcellulose，CMC）：河南萬邦實業(yè)有限公司。

1.1.2 儀器設備

1.2 方法

1.2.1 無花果和桑葚的處理

將新鮮無花果洗凈去皮，置于鼓風干燥箱中，60℃下干燥24 h，烘干后切粒備用。

新鮮桑葚果，置于0.3%的鹽水浸泡12 h，清洗后加入0.1%的檸檬酸和0.1%的VC混合溶液護色，之后用80℃以上熱水燙10 min，得到桑葚果粒。

1.2.2 木糖醇無花果桑葚果粒酸奶的工藝流程及操作要點

操作要點如下：

新鮮牛奶：乳白色，具有牛奶自身的香氣，無異味。將牛奶加熱至90℃殺菌后冷卻備用。

混料：將預膠化淀粉和CMC加入一定量的95℃以上熱水進行溶膠，將稱量好的木糖醇、菊粉和溶膠好的穩(wěn)定劑置于高速攪拌器以800 r/min連續(xù)攪拌15 min。輔料添加量分別為：預膠化淀粉1%，CMC 0.5%，菊粉3%（均為質(zhì)量分數(shù)）。

均質(zhì)：將攪拌好的輔料和牛奶混合后預熱至60℃，在20 MPa壓力下進行均質(zhì)。

殺菌：均質(zhì)后的物料迅速置于蒸汽鍋中，95℃滅菌5 min。

接種：將物料冷卻至42℃，進行接種。

發(fā)酵：置于42℃恒溫培養(yǎng)箱中發(fā)酵一定時間，發(fā)酵后冷卻至室溫25℃左右。

混料：將處理好的無花果和桑葚果粒按照一定比例與發(fā)酵好的酸奶進行攪拌混合。

后熟：將制作的產(chǎn)品置于4℃冰箱中，放置24 h。

1.2.3 感官評價標準

由10名評價員組成感官評價小組，感官評價指標和評分標準見表1。

1.2.4 單因素及響應面試驗

在1.2.2工藝條件下，對各因素進行單因素試驗：發(fā)酵劑接種量選擇0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%，發(fā)酵時間選擇 6、7、8、9、10、11 h，無花果桑葚果粒（質(zhì)量比為1∶1）添加量選擇2%、4%、6%、8%、10%、12%，木糖醇添加量選擇1%、2%、3%、4%、5%。以感官評分作為測定指標，確定各因素的最佳水平。

表1 木糖醇無花果桑葚果粒酸奶感官評分標準Table 1 Sensory evaluation standard of xylitol fig mulberry fruit yogurt

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，確定響應面試驗的因素和水平，根據(jù)Box-Behnken試驗設計原理，以感官評分為響應值，優(yōu)化酸奶發(fā)酵工藝[10]。

1.2.5 模糊數(shù)學綜合感官評價法

采用模糊數(shù)學法對響應面優(yōu)化試驗中的樣品進行綜合感官評判。分別確定因素集U，評語集V，權重集X，根據(jù)模糊數(shù)學評判模型Y=X×R，式中：Y為模糊數(shù)學綜合評判結(jié)果，X為權重集，R為單因素評判的模糊矩陣[11]。對等級因素賦值[12]，得到賦值矩陣G，產(chǎn)品的模糊綜合評分集合Y與評語集合G的乘積，即模糊感官評分T=Y×G。

1.2.6 理化及微生物指標的測定

酸度的測定：參照GB 5009.239—2016《食品安全國家標準食品酸度的測定》；可溶性固形物測定：參照GB/T 12143—2008《飲料通用分析方法》；蛋白質(zhì)測定：參照GB 5009.5—2016《食品安全國家標準食品中蛋白質(zhì)的測定》；乳酸菌菌落總數(shù)的測定：參照GB4789.35—2016《食品安全國家標準食品微生物學檢驗乳酸菌檢驗》；大腸菌群數(shù)測定：參照GB 4789.3—2016《食品安全國家標準食品微生物學檢驗大腸菌群計數(shù)》[13]。

1.2.7 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 17.0統(tǒng)計分析，采用Origin 8.0作圖，響應面分析結(jié)果用Design Expert V8.0.6進行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗結(jié)果

單因素試驗結(jié)果見圖1。

圖1 各因素對酸奶感官品質(zhì)的影響Fig.1 Effects of infactors on the sensory quality of yogurt

由圖1可知，固定其它條件，改變其中任何一個單因素，產(chǎn)品的感官評分變化趨勢基本一致。隨著各單因素值的增加，產(chǎn)品的感官評分均呈現(xiàn)先增加后降低或趨于平緩的趨勢。申暢等研究山藥核桃蓮子酸奶，其發(fā)酵劑添加量對感官得分的影響與本試驗結(jié)果一致[14]。譚屬瓊等利用響應面法優(yōu)化山楂薏仁復合攪拌型酸奶，研究發(fā)酵時間對感官評分的影響與本試驗結(jié)果一致[15]。分析確定，木糖醇無花果桑葚果粒酸奶的發(fā)酵劑接種量、發(fā)酵時間、果粒添加量、木糖醇添加量的最佳水平分別為0.2%、9 h、8%、3%。

2.2 響應面試驗分析

2.2.1 響應面試驗結(jié)果

利用Box-Benhnken中心組合設計原理，以發(fā)酵劑接種量、發(fā)酵時間、果粒添加量、木糖醇添加量為自變量，以感官評分為因變量，設計四因素三水平的響應面試驗，試驗方案及結(jié)果見表2和表3。

表2 木糖醇無花果桑葚果粒酸奶工藝條件響應面試驗因素水平設計Table 2 Factor level design of response surface experiments for xylitol fig mulberry fruit yogurt

表3 響應面試驗結(jié)果Table 3 The results of response surface experiments

續(xù)表3 響應面試驗結(jié)果Continue table 3 The results of response surface experiments

2.2.2 回歸模型建立及方差分析

利用Design Expert對響應面試驗結(jié)果進行回歸擬合，得到回歸方程：感官評分Y=1.05A+0.75B+1.28C+0.30D+1.15AB+1.57AC-1.57AD+1.65BC+1.45BD+1.07CD-0.96A2-2.59B2-4.91C2-4.96D2+92.70。試驗結(jié)果的方差分析見表4。

表4 木糖醇無花果桑葚果粒酸奶響應面試驗方差分析Table 4 Variance analysis of response surface experiments for xylitol fig mulberry fruit yogurt

由表4中數(shù)據(jù)可知，模型F值為33.78，P<0.000 1表明此模型差異極顯著，擬合程度良好，試驗誤差小[16]。失擬項：F＝3.7，P=0.109 6＞0.05，失擬項不顯著，說明方程與實際擬合中非正常誤差占比小，可采用該回歸方程進行試驗結(jié)果的估算。同時回歸方程的相關系數(shù)R2＝0.971 2，調(diào)整確定系數(shù)R2Adj=0.942 5，這表明方程和實際試驗的擬合度較好，自變量與響應值之間線性關系顯著，可用于木糖醇無花果桑葚果粒酸奶感官評分預測。

離散系數(shù)CV值為1.01%，說明試驗的可靠性和精密度較高。綜合來看，回歸模型擬合度好，試驗操作可信度高，能夠較準確地預測木糖醇無花果桑葚果粒酸奶的感官評分，具備一定的實踐指導意義[17]。

同時一次項A、C極顯著，B顯著，D不顯著；交互項 AC、AD、BC、BD 極顯著，AB、CD 顯著；二次項 B2、C2、D2極顯著，A2顯著[18]；由 F 值可知，各因素對響應值感官評分的影響大小排序為：C>A>B>D，即果粒添加量影響最大，其次是發(fā)酵劑接種量、發(fā)酵時間，木糖醇添加量對樣品的感官品質(zhì)影響最小。

2.2.3 響應面交互影響分析

各因素的交互響應曲面圖見圖2。

圖2 兩兩交互因素對感官評分影響的響應面及等高線圖Fig.2 Response surface and contour plot of the effect of two interacting factors on sensory evaluation score

由圖2可知，當其它條件固定時，隨著各因素添加量的增加或發(fā)酵時間的延長，產(chǎn)品的感官評分均呈現(xiàn)先增加后降低趨勢。且從各個曲面圖分析來看，各三維曲面的傾斜程度明顯，等高線呈橢圓形，即各交互因素之間的交互作用較明顯。分析各個曲面投影圖可知，當發(fā)酵劑接種量在0.20%～0.30%，發(fā)酵時間在9 h～11 h，果粒添加量在8%～9%，木糖醇添加量在3%～4%時，各曲面的感官評分較高，處于投影的中心位置。

2.2.4 最佳工藝參數(shù)的確定及回歸模型驗證

根據(jù)回歸模型預測各因素的最優(yōu)水平為：發(fā)酵劑接種量0.3%，發(fā)酵時間9.96 h，果粒添加量8.74%，木糖醇添加量2.98%，此時感官評分為93.78。結(jié)合實際生產(chǎn)要求，調(diào)整工藝參數(shù)為：發(fā)酵劑接種量0.3%，發(fā)酵時間10 h，果粒添加量9%，木糖醇添加量3%，做3次平行試驗，得到最終的木糖醇無花果桑葚果粒酸奶的感官評分為90.75，與回歸模型預測的結(jié)果相差不大。

2.3 模糊數(shù)學綜合感官評價分析

2.3.1 模糊數(shù)學綜合感官評價結(jié)果

選取10名評價員對響應面優(yōu)化試驗中29個樣品的感官指標進行“優(yōu)、中、差”評級，結(jié)果見表5。

表5 木糖醇無花果桑葚果粒酸奶模糊數(shù)學綜合感官評價結(jié)果Table 5 Fuzzy mathematics sensory evaluation results of xylitol fig mulberry fruit yogurt

2.3.2 模糊數(shù)學法分析

1）建立樣品的因素集U：因素即樣品的被評價的指標。產(chǎn)品因素集為：U=（u1，u2，u3，u4，u5）=（色澤，組織狀態(tài)，香氣，味道，果粒感）。

2）給出評語集V：評語集由若干個最能反映酸奶質(zhì)量的等級或分數(shù)構(gòu)成，本次分析設定：V=（v1，v2，v3）=（優(yōu)，中，差）=（90，70，50）。

3）建立權重集X：權重是指每個因素在被評價所有因素中的影響力，可以用所占比例表示。酸奶各因素的權重為：X=（x1，x2，x3，x4，x5）=（0.10，0.25，0.20，0.25，0.20）。

根據(jù)模糊數(shù)學法得出29個樣品的感官評分排序為：3號>12號>6號>11號=26號>14號>15號>29號>10號=8號>23號>18號=22號>13號>24號>1號=5號>19號>25號>20號>9號>27號>17號>4號>28號>16號>21號>2號>7號。由響應面法優(yōu)化試驗結(jié)果得到29個樣品的普通感官評分排序為：11號=26號>3號>12號>6號>14號>15號>29號>10號>8號>13號=18號=22號>23號>19號>1號>5號>25號>24號>20號>27號>9號>17號>4號>28號>21號>16號>2號>7號。分析可知，兩種感官評價方法得到的29個樣品的感官評分綜合排序基本一致，部分樣品可能有較小的差異。因此，模糊數(shù)學綜合感官評價法能夠應用于評價木糖醇無花果桑葚果粒酸奶的感官品質(zhì)。

2.4 理化及微生物指標檢驗結(jié)果

針對所制作酸奶的各項理化及微生物指標進行檢驗，結(jié)果見表6，木糖醇無花果桑葚果粒酸奶的各項指標均符合GB 19302—2010《食品安全國家標準發(fā)酵乳》和GB 4789.35—2016《食品安全國家標準食品微生物學檢驗乳酸菌檢驗》的要求。

表6 木糖醇無花果桑葚果粒酸奶理化及微生物指標Table 6 Physicochemical and microbiological indexes of xylitol fig mulberry fruit yogurt

3 結(jié)論

研究響應面優(yōu)化木糖醇無花果桑葚果粒酸奶的工藝條件，通過回歸模型、響應曲面對酸奶工藝條件進行分析，得到最優(yōu)工藝條件為：發(fā)酵劑接種量0.3%，發(fā)酵時間10 h，無花果桑葚果粒添加量9%，木糖醇添加量3%，感官評分為90.75。經(jīng)測定，該酸奶的蛋白質(zhì)含量為2.8 g/100 g，可溶性固形物含量為18.2 g/100 g，酸度為73.6°T，乳酸菌菌落總數(shù)為3.9×108CFU/g，大腸菌群未檢出。通過對木糖醇無花果桑葚果粒酸奶建立模糊數(shù)學綜合感官評價模型，得到的感官評價結(jié)果與響應面優(yōu)化時普通感官評價方法的評價結(jié)果基本一致。