李 欣,陳劍成,江正星,黃瑞文,陳 紅,林一心,盧紹基,2,4*

(1.廈門塔斯曼生物工程有限公司,福建廈門 361000;2.廈門塔斯曼生物工程有限公司院士工作站,福建廈門 361000;3.福建省工業(yè)原料作物學(xué)會(huì),福建福州 350000;4.福建省道地藥材生物工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室成果應(yīng)用推廣基地,福建廈門 361000)

紅曲(Fermentumrubrum)為曲霉科真菌紫色紅曲霉接種于稻米(去皮種仁)上,經(jīng)人工培養(yǎng)制成,始載于《飲膳正要》,在我國有近千年的應(yīng)用歷史。紅曲在我國的應(yīng)用源遠(yuǎn)流長,是具有藥用和食用價(jià)值的典型代表[1]?！侗静菥V目》記載:“紅曲主治:消食活血、健脾燥胃、治赤白痢下水谷、釀酒破血行藥勢及產(chǎn)后惡血不盡”。2010版藥典上記載:紅曲,甘,性微溫。歸脾、大腸、肝經(jīng),具有活血祛瘀、健脾消食、化濁降脂等功效[2]?，F(xiàn)代研究表明,紅曲含有多種生物活性物質(zhì)(如他汀類、脂肪酸、甾醇、生物堿、黃銅等),具有降血脂、降血壓、降血糖、提高免疫力、抗腫瘤、抗疲勞等廣泛的藥理作用[3-5]。目前,紅曲霉研究主要集中于通過紅曲與谷物、肉制品、調(diào)味品和傳統(tǒng)乳制品的相互作用,開發(fā)功能性酒、醬油、奶酪等產(chǎn)品[6-9],并在市場上銷售;但是利用紅曲霉發(fā)酵的普洱茶、綠茶、苦蕎茶等研究仍處于起始階段,相關(guān)功能性茶產(chǎn)品的研發(fā)可以作為紅曲霉發(fā)酵食品的一大突破口[10]。

模糊數(shù)學(xué)法還可稱為Fuzzy數(shù)學(xué),是一種對模糊性的現(xiàn)象進(jìn)行處理以及研究的數(shù)學(xué)理論和方法。其應(yīng)用廣泛,包含醫(yī)藥、環(huán)境、建筑和食品等方面[11-16]。應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)法可以依據(jù)多種客觀條件進(jìn)行感官綜合評(píng)定,如真實(shí)的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)、評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建和權(quán)重域等,使用感官指標(biāo)進(jìn)行定量,同時(shí)采用數(shù)學(xué)方法科學(xué)處理數(shù)據(jù),從而降低感官評(píng)審員的主觀性評(píng)價(jià)誤差,使感官評(píng)價(jià)結(jié)果更加客觀、合理和準(zhǔn)確。筆者采用模糊數(shù)學(xué)法對紅曲苦蕎茶配方進(jìn)行優(yōu)化,目的是研制出天然健康且具有保健功能的飲品。與傳統(tǒng)感官評(píng)價(jià)試驗(yàn)相比,采用模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)價(jià)法篩選紅曲苦蕎茶的配方及沖泡條件,會(huì)更加客觀和科學(xué)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑紅曲米:廈門塔斯曼生物工程有限公司;苦蕎麥:亳州颯楓藥業(yè)銷售有限公司;白茶(白牡丹):廈門茶葉進(jìn)出口有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備電子天平(PR124ZH/E型,奧豪斯儀器(常州)有限公司);V型混合機(jī)(VH-250L型,南靖耀天干燥設(shè)備有限公司);不銹鋼破碎機(jī)(RS-200T型,廣州雷邁機(jī)械設(shè)備有限公司);袋泡飲品包裝機(jī)(DXDC8IVS型,凱邁機(jī)電有限公司);電熱恒溫干燥箱(KYX-100AL型,康恒儀器有限公司)。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1紅曲苦蕎茶制備工藝流程。紅曲米、苦蕎麥和白茶原料挑剔→粉碎→配料混合→干燥→包裝→成品。

1.3.2操作要點(diǎn)。粉碎:將挑剔好的原料,置于不銹鋼破碎機(jī)破碎過篩;混合:按配方比例配料,置V型混合機(jī)混合15 min;干燥:混合均勻后,置于電熱恒溫干燥箱80 ℃烘干2 h,水分≤7.0%;內(nèi)包:投料于袋泡飲品包裝機(jī),包裝每袋凈含量為2 g進(jìn)行內(nèi)包,得到成品。

1.3.3紅曲苦蕎茶品評(píng)標(biāo)準(zhǔn)。選擇10名有感官評(píng)價(jià)經(jīng)驗(yàn)的評(píng)審員組成1個(gè)評(píng)審小組,對紅曲苦蕎茶的3個(gè)因素進(jìn)行感官品評(píng),共有5個(gè)樣品供品嘗,各樣品每次品嘗間隔3 min。每次品嘗前都用溫水漱口,以此來減少試驗(yàn)誤差[17],感官評(píng)價(jià)指標(biāo)共分為4個(gè)等級(jí)(表1)。

感官評(píng)價(jià)得分為:

A=a1×0.3+a2×0.3+a3×0.4

式中:a1為紅曲苦蕎茶茶湯評(píng)分;a2為紅曲苦蕎茶香氣評(píng)分;a3為紅曲苦蕎茶滋味評(píng)分。

1.3.4單因素試驗(yàn)。以紅曲與苦蕎麥比例、白茶添加量、粉碎度、沖泡溫度、浸泡時(shí)間、加水量6個(gè)因素作為紅曲苦蕎茶工藝優(yōu)化單因素試驗(yàn)變量,以感官評(píng)價(jià)為指標(biāo)設(shè)計(jì)單因素試驗(yàn)。試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見表2。

1.3.5正交試驗(yàn)優(yōu)化紅曲苦蕎茶配方。選擇紅曲與苦蕎比例、白茶添加量、粉碎度進(jìn)行3因素3水平正交試驗(yàn),以模糊感官評(píng)價(jià)結(jié)果為試驗(yàn)指標(biāo),對紅曲苦蕎茶配方進(jìn)行優(yōu)化。試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表3。

表3 正交試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)

1.3.6模糊數(shù)學(xué)法的建立。確定評(píng)價(jià)對象集合U={U1,U2,U3},其中U1代表湯色,U2代表香氣,U3代表滋味;確定評(píng)價(jià)等級(jí)集合I={I1,I2,I3,I4},其中I1、I2、I3、I4分別代表優(yōu)、良、中、差;權(quán)重集a={a1,a2,a3},其中a1,a2,a3分別代表湯色、香氣、滋味,a為指標(biāo)項(xiàng)目結(jié)果所占的比重,試驗(yàn)中a1、a2、a3所占比重分別為0.3、0.3、0.4。全部進(jìn)行試驗(yàn)的樣品組成一個(gè)集合,即綜合評(píng)判集A。A=a·R,其中a為權(quán)重集,R為模糊矩陣[18]。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果從圖1～6可以看出,當(dāng)紅曲與苦蕎麥的比例為1.0∶1.0,白茶添加量為8%,粉碎度為10～20目,沖泡溫度為90 ℃,浸泡時(shí)間為5 min,加水量為150 mL時(shí),感官評(píng)價(jià)最優(yōu)。因此,最終選擇紅曲與苦蕎麥的比例為1.0∶1.0,白茶添加量為8%,粉碎度為10～20目為水平設(shè)計(jì)正交試驗(yàn),沖泡條件選擇加水量為150 mL,浸泡溫度90 ℃,浸泡時(shí)間5 min。

圖1 紅曲與苦蕎麥比例對產(chǎn)品品質(zhì)的影響Fig.1 Effect of the ratio and tartary buckwheat on product quality of Fermentum rubrum

圖2 白茶添加量對產(chǎn)品品質(zhì)的影響Fig.2 Effect of white tea addition on product quality

圖3 粉碎度對產(chǎn)品品質(zhì)的影響Fig.3 Effect of degree of pulverization on product quality

圖4 沖泡溫度對產(chǎn)品品質(zhì)的影響Fig.4 Effect of brewing temperature on product quality

圖5 浸泡時(shí)間對產(chǎn)品品質(zhì)的影響Fig.5 Effect of soaking time on product quality

圖6 加水量對產(chǎn)品品質(zhì)的影響Fig.6 Effect of water addition on product quality

2.2 模糊數(shù)學(xué)法優(yōu)化產(chǎn)品配方與感官評(píng)價(jià)對比結(jié)果

2.2.1正交試驗(yàn)。正交試驗(yàn)因素及水平設(shè)計(jì)如表4所示。

表4 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.2.2模糊感官評(píng)定結(jié)果。正交試驗(yàn)?zāi)：泄僭u(píng)定結(jié)果如表5所示。

表5 正交試驗(yàn)?zāi)：泄僭u(píng)定結(jié)果

2.2.3模糊矩陣的建立結(jié)果。由表5可知,在10人對紅曲苦蕎茶湯色的評(píng)價(jià)結(jié)果中,樣品1有0人認(rèn)為優(yōu),4人認(rèn)為良,4人認(rèn)為中,2人認(rèn)為差,則得到U1=(0,0.4,0.4,0.2),同理得到U2=(0.4,0.6,0,0),U3=(0.4,0.4,0.2,0),把上述得到的3個(gè)因素的評(píng)價(jià)結(jié)果寫成一個(gè)矩陣為:

同理可得,

2.2.4模糊綜合評(píng)判集的計(jì)算。根據(jù)模糊矩陣變換原理,綜合評(píng)判集為權(quán)重集×模糊矩陣A=a·R,紅曲苦蕎茶模糊感官綜合評(píng)判的結(jié)果向量計(jì)算如下:

=(0.28,0.46,0.20,0.06)

同理可得,

A2=a·R2=(0.50,0.44,0.06,0)

A3=a·R3=(0.18,0.38,0.36,0.08)

A4=a·R4=(0.62,0.32,0.06,0)

A5=a·R5=(0.44,0.42,0.14,0)

A6=a·R6=(0.42,0.38,0.14,0.06)

A7=a·R7=(0.18,0.54,0.20,0.08)

A8=a·R8=(0.32,0.54,0.14,0)

A9=a·R9=(0.32,0.48,0.20,0)

2.2.5模糊數(shù)學(xué)綜合感官評(píng)價(jià)法與感官評(píng)價(jià)結(jié)果比較。如圖7,橫坐標(biāo)為評(píng)價(jià)等級(jí),縱坐標(biāo)為評(píng)價(jià)人數(shù)占比,比較各樣品之間評(píng)價(jià)等級(jí)峰值和評(píng)價(jià)人數(shù)占比。9組樣品的模糊評(píng)價(jià)結(jié)果排序?yàn)锳4>A2>A5>A6>A8>A9>A1>A7>A3,同時(shí)根據(jù)每組樣品的感官評(píng)價(jià)得分結(jié)果進(jìn)行排序A4(86.41)>A5(85.11)>A2(81.98)>A6(80.63)>A9(78.79)>A8(78.57)>A1(75.84)>A7(75.48)>A3(72.38),并根據(jù)排序結(jié)果作出圖8進(jìn)行直觀比較。

圖7 模糊曲線Fig.7 Fuzzy curve

圖8 紅曲苦蕎茶綜合品評(píng)比較Fig.8 Comparison of comprehensive evaluation of Fermentum rubrum and tartary buckwheat

將2種排序結(jié)果結(jié)合圖8進(jìn)行對比可知,模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)法得到的結(jié)果與感官評(píng)價(jià)結(jié)果具有一致性,其他排序結(jié)果的圖形走向也是一致的,即使它們不在同一個(gè)點(diǎn)上,也說明紅曲苦蕎茶采用模糊數(shù)學(xué)法進(jìn)行感官評(píng)價(jià)是可行的,這2種方法的結(jié)果中最優(yōu)樣品都是A4,樣品A4的工藝參數(shù)為紅曲∶苦蕎麥=1.0∶1.0,白茶添加量為6.0%,粉碎度為10～20目。

3 結(jié)論

以紅曲、苦蕎麥和白茶為原料,通過復(fù)配加工得到紅曲苦蕎茶。采用單因素試驗(yàn),以感官評(píng)價(jià)為指標(biāo)篩選最優(yōu)的紅曲苦蕎茶配方及其沖泡條件,在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,選用正交試驗(yàn)與模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)價(jià)法進(jìn)一步優(yōu)化紅曲苦蕎茶配方,確定感官品質(zhì)最佳的紅曲苦蕎茶配方為紅曲∶苦蕎麥=1.0∶1.0,白茶添加量為每包茶袋凈含量的6.0%,選擇的最佳沖泡條件為用150 mL、90 ℃的水,沖泡5 min。沖泡后的紅曲苦蕎茶湯色紅潤澄澈,鮮艷明亮,氣味上不僅有發(fā)酵紅曲的曲香味、苦蕎麥的麥香,復(fù)配還添加了白茶的清香,口感醇爽。通過復(fù)配提高了紅曲經(jīng)濟(jì)附加值,為紅曲精深加工和綜合開發(fā)利用奠定了基礎(chǔ)。