模糊數學評判蘋果汁豆奶飲料的生產配方

李運冉，朱科學，周惠明

（江南大學食品學院，江蘇無錫214122）

模糊數學評判蘋果汁豆奶飲料的生產配方

李運冉，朱科學，周惠明*

（江南大學食品學院，江蘇無錫214122）

以大豆、蘋果汁為主要原料，添加適量的甜味劑、酸度調節劑、乳化穩定劑，配制出營養豐富，風味良好的蘋果汁豆奶飲料；探討了蘋果汁豆奶飲料的生產工藝流程和操作要點；通過正交實驗和模糊數學評判得到該飲料的最佳配方。結果表明，蘋果汁豆奶飲料的最佳配方為：豆奶40%，蘋果汁10%，蔗糖10%，檸檬酸0.1%。所得產品色澤均勻，香味協調，組織細膩，酸甜可口。

蘋果汁，豆奶，加工工藝，配方，模糊評價

豆奶是以大豆等為主要原料的優質植物蛋白飲料。豆奶營養豐富，蛋白質含量高且氨基酸組成合理，具有較高的消化率，是一種理想的蛋白質補充源［1］；豆奶中的油脂多為不飽和脂肪酸（亞油酸含量在50%左右），并且不含膽固醇，可起到降低血液中膽固醇含量，防止動脈粥樣硬化的作用；豆奶含有鈣、磷、鐵等多種礦物質和大豆異黃酮，特別適合老年人和婦女飲用［2］。但是用傳統方法制作的豆奶有較濃的豆腥味、苦澀味，風味上有很大的缺陷，導致部分消費者不喜歡飲用，限制了豆奶產業的發展［3］。蘋果汁含有人體必需的多種維生素及銅、鐵、鋅等微量元素，營養價值極高，被人們公認為一種口感好、營養豐富的首選飲品。蘋果汁由于其口味溫和、風味宜人、營養豐富，被廣泛用作飲料的基礎配料［4］。以豆奶、蘋果汁為主要原料，輔以一定的甜味劑、酸度調節劑、乳化穩定劑等配制出的蘋果汁豆奶飲料，兼有兩者長處：既有良好風味、較高營養價值，又符合一般的消費水平，推向市場將受到人們的廣泛歡迎。2005年，美國豆奶飲料的銷售額比2000年增長了兩倍多，其中，果汁豆奶飲料的年銷售額在億元以上［3］。在飲料食品的質量評價中，感官評價起著主導作用，而理化檢測則處于從屬地位。感官評價由于受主觀因素的影響較大，致使結果存在一定的局限性，從而影響了準確客觀地評價食品質量。利用模糊數學這一工具，對蘋果汁豆奶飲料感官評價的結果進行綜合評判，可獲得較客觀的檢驗結果［5-6］。本文通過正交實驗優化篩選蘋果汁豆奶飲料的配方，應用模糊數學方法，對蘋果汁豆奶飲料的感官品質進行了綜合評判，篩選出品質較好的配方，為后續穩定劑的復配和生產工藝的改進打下基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

黃豆 徐州維維集團提供；濃縮蘋果汁 市售；蔗糖、檸檬酸、乳化穩定劑（單甘脂、蔗糖酯、耐酸羧甲基纖維素鈉）、檸檬酸鈉、食用香精 均為食品級。

APV-1000實驗型高壓均質機 美國APV公司；HR2027型飛利浦攪拌機、81-2型恒溫磁力攪拌器、FA25高剪切分散乳化機、HH-4數顯恒溫水浴鍋金壇市榮華儀器制造有限公司；YXQ-SG41型高溫殺菌鍋 無錫市第二醫療器械廠。

1.2 實驗方法

1.2.1 工藝流程 大豆→除雜→清洗→浸泡→脫皮→熱燙→磨漿→漿渣分離→煮漿→均質→調配→均質→灌裝→殺菌→冷卻→成品

1.2.2 操作要點

1.2.2.1 選料 原料大豆的品質很大程度上決定著豆奶的品質。首先對大豆進行挑選，去掉有蟲蛀、破損、成熟度不夠的大豆，選取粒籽飽滿，光滑圓整的優質大豆為實驗原料。將挑選的優質大豆用清水沖洗以除去大豆粘附的泥土等雜質。

1.2.2.2 浸泡 為軟化大豆組織結構、降低能耗和磨損、提高膠體分散程度和懸浮性，要對大豆進行浸泡處理。通過實驗證實，用0.1%NaHCO3溶液常溫浸泡10～12h，大豆與浸泡水的比例為1∶3（m/v），可得到口感較好的豆奶。NaHCO3溶液濃度太低則蛋白質溶出率較低，濃度太高則制得豆奶有堿味。

1.2.2.3 脫皮 豆皮中含有的營養成分含量很少，卻含有較多的酚酸成分，易增加產品的澀味，而且使豆奶產生較多的泡沫。因此，通常脫去豆皮再加工豆奶［8］。本實驗采用濕法脫皮，大豆浸泡后，用手將豆皮搓去。

1.2.2.4 熱燙 90℃溫水浸泡10min，以鈍化脂肪氧化酶［2］。否則大豆在磨碎后，其含有的脂肪氧化酶在一定溫度、含水量和氧氣的存在條件下會促使大豆中不飽和脂肪酸的氧化，產生很濃的豆腥味，影響產品的風味。

1.2.2.5 磨漿 磨漿時豆水比1∶8，采用30～40℃溫水磨漿。

1.2.2.6 漿渣分離 采用四層紗布過濾，棄去豆渣。1.2.2.7 煮漿 煮漿的主要目的是除去豆奶中的抗營養因子，如脂肪氧化酶、脲酶、胰蛋白酶抑制劑和血球凝集素等；此外，煮漿能使豆奶產生良好的風味、殺滅細菌和延長產品的貨架期。具體方法是在電磁爐上小火將豆奶煮沸，并維持15min。

1.2.2.8 均質 均質是為了改善豆奶的口感和穩定性。豆奶預熱到 50～60℃進行均質，均質壓力20MPa，均質兩次。

1.2.2.9 調配 將穩定劑、乳化劑、白砂糖在60℃左右的熱水中均勻攪拌使其溶解，一邊攪拌一邊加入到豆奶中。在快速攪拌的條件下慢慢滴加果汁，并加入檸檬酸（檸檬酸配成溶液添加），添加檸檬酸的同時，加入檸檬酸用量20%的檸檬酸鈉可使飲料具有緩沖性，減弱酸的刺激和澀味達到口味圓潤的目的［9］。

1.2.2.10 灌裝及殺菌 均質后的樣品灌裝后，對其進行90℃，25min殺菌處理。殺菌后冷卻至室溫即為營養豐富、口味佳的蘋果汁豆奶飲料。

1.2.3 蘋果汁豆奶飲料配方優化實驗 蘋果汁豆奶飲料的風味與豆奶、蘋果汁、蔗糖、檸檬酸的配比有密切關系。在預實驗的基礎上，實驗固定豆奶用量為40%（最終產品中蛋白質含量約為1.2g/100mL，符合QB/T2132-2008規定）［10］，采用L9（33）正交實驗設計方案對蘋果汁、蔗糖和檸檬酸添加量進行篩選確定。因素水平見表1，余量加水補足。按照工藝流程進行加工。對完成加工的飲料進行色澤、香味、口感等方面感官評定。

表1 蘋果汁豆奶飲料配方正交實驗因素水平表

1.2.4 模糊數學綜合評判蘋果汁豆奶飲料的生產配方

1.2.4.1 評定人員的選擇和評定方法 評定小組由10名本實驗室成員組成，男女各5人，小組成員身體健康，無吸煙、酗酒等不良嗜好，對色、香、味有較強的分辨力和較高的靈敏度。所有樣品均采用三位隨機數編碼，室溫下進行品評［11］。在感官評定前用溫水漱口以保持口腔清爽，當有情緒影響時不要進行品評。

產品評價論域：在對食品進行感官評價時，常選擇幾個最能反映該食品質量的指標設為論域U。本實驗確定產品質量由色澤、香味、口感三個因素構成，即評價對象的指標論域U=（色澤，香味，口感）。

評語等級論域：對每個因素的評價按優、良、中、差四個等級評定，即評語等級論域V=（優、良、中、差）。

感官評定參考標準見表2。

表2 感官評定參考標準

1.2.4.2 模糊感官評價法權重的確定 根據色澤，香味，口感在果汁豆奶飲料感官評價中的作用，采用強制決定法確定各質量因素的權重［12］，分別為色澤（0.35），香味（0.20），口感（0.45），記為A=（a1，a2，a3）=（0.35，0.20，0.45），且a1+a2+a3=1。

2 結果與分析

2.1 模糊感官評價結果

由10人組成的評定小組，在專門的實驗環境中對9個樣品按色澤、香味、口感3個因素進行逐一評價，最后將評定人員的評定結果收集起來，進行統計分析，結果見表3。

從表3可知，評價人員對豆奶飲料的感官評價結果并不集中，存在差異。因此，不能簡單地以平均法來確定各種產品感官級別［13］。模糊綜合評判是建立在模糊數學基礎上的一種定量評價模式，可有效地消除人為誤差。

表3 感官評定實驗結果

表4 模糊變換結果

2.2 建立模糊矩陣

由表3可知，在10人對產品色澤的評價結果中，1號樣品有1人認為優，6人認為良，3人認為中，0人認為差，則得到A色澤=［0.1 0.6 0.3 0］。同理得到A香味=［0.2 0.5 0.2 0.1］，A口感=［0.2 0.5 0.3 0］。把上面得到的三個單因素的評價結果寫成一個矩陣，為：

同理可得，

依據模糊變換原理［5-7］：Y=A·R，

則對第j號樣品的綜合評價結果為：Yj=A·Rj。

因此1號樣品的綜合評價結果為Y1=A·R1=（0.35，0.20，0.45）

按此方法對各配方樣品的綜合模糊評判結果見表4。

2.3 評定結論

將模糊向量單值化進行比較排序［7］，給四個等級優、良、中、差依次賦予分值90、80、70、60。將綜合評價結果集中各個量分別乘以其對應的分值，并進行加和，最后可得出每個樣品的最后總得分。例如，實驗1樣品的最終感官得分=0.165×90+0.535×80+ 0.280×70+0.020×60=76.35。各樣品最終感官得分見表5。

表5 正交實驗結果

本實驗采用極差分析法，對各因素均值及極差的大小進行分析。從表5可以看出，影響因素大小順序為蔗糖添加量＞檸檬酸添加量＞蘋果汁添加量。從感官得分結果看出，實驗2、6、8的得分相對較高，均在80分以上，處于優、良等級之間，可為消費者所接受，其中實驗2的得分最高。綜合考慮可采用正交表中實驗2的配方設計作為產品的生產配方，即蘋果汁添加量10%，蔗糖添加量10%，檸檬酸添加量為0.1%，產品酸甜可口，感官評分最高。

3 結論

正交實驗與模糊數學評價綜合應用于蘋果汁豆奶飲料配方的研制中，有效地解決了感官評定中各種指標的評分差異和評定人員之間評價結果差異的復雜問題，評價結果比較客觀、可靠。得到產品的最佳配方為：豆奶添加量40%，蘋果汁添加量10%，蔗糖添加量10%，檸檬酸添加量0.1%。按此配方制得的產品色澤均勻，組織細膩，酸甜可口，香味協調。

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Comprehensive evaluation of formula of apple juice-soymilk beverage based on fuzzy math

LI Yun-ran，ZHU Ke-xue，ZHOU Hui-ming*
（School of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China）

A soy milk beverage characterized by rich nutrients and good flavour were developed from soybean and apple juice as the major materials，with the addition of sweeteners，acidity regulator，emulsifiers and stabilizers.The processing flow and key operation points were studied.Orthogonal design and fuzzy mathematical comprehensive evaluation were applied together to obtain the best formula.The experimental results indicated that the best formula of the beverage was as follows：40%of soymilk，10%of apple juice，10%of sucrose and 0.1%of citric acid.The products with uniform color，mild aroma，fine smooth tissue，pleasant sweetness and sourness were obtained.

apple juice；soy milk；processing technic；formula；fuzzy mathematical comprehensive evaluation

TS275.5

B

1002-0306（2010）11-0239-04

2009-11-13 *通訊聯系人

李運冉（1986-），男，碩士研究生，研究方向：方便食品及品質改良。

國家科技部農業成果轉化基金項目（2007C50040）。