模糊數(shù)學在菠蘿果乳固體飲料制備中的應用

徐慧詮，鄭為完，高媛媛

（1.福建師范大學福清分校，福建福清350300；2.南昌大學食品科學與技術國家重點實驗室，江西南昌330047）

模糊數(shù)學在菠蘿果乳固體飲料制備中的應用

徐慧詮1，鄭為完2，高媛媛2

（1.福建師范大學福清分校，福建福清350300；2.南昌大學食品科學與技術國家重點實驗室，江西南昌330047）

以大豆油為芯材，菠蘿果汁及其他材料為壁材，結合微膠囊技術采用噴霧干燥制備新型的菠蘿果汁粉末油脂，并以菠蘿果汁粉末油脂為原料，添加乳粉、白砂糖及檸檬酸以模糊數(shù)學感官評價法采用正交實驗配制新型的菠蘿果乳固體飲料。結果表明，菠蘿果汁固體飲料較優(yōu)的配方為：菠蘿果汁粉末油脂20g、乳粉12g、白砂糖16g、檸檬酸0.1g，熱水沖融后為均勻細膩乳狀液，氣味宜人，酸甜可口。

菠蘿果汁，粉末油脂，模糊數(shù)學，感官評價，固體飲料

菠蘿原名鳳梨，原產(chǎn)巴西，南洋稱鳳梨。菠蘿果實營養(yǎng)豐富，果肉中除含有還原糖、蔗糖、蛋白質、粗纖維和有機酸外，還含有人體必需的維生素C、胡蘿卜素、硫胺素、尼克酸等維生素。以及易為人體吸收的鈣、鐵、鎂等微量元素[1-2]。果乳為果汁和牛奶混合調制成的飲料，又稱為果奶。果乳既具有牛奶中蛋白質的營養(yǎng)，又具有果汁的芳香、色澤及其他礦物質營養(yǎng)，兩者相互協(xié)調，起到營養(yǎng)互補、風味及口感相互協(xié)調等作用[3]。但現(xiàn)在的果乳多為液態(tài)飲料，是乳濁液、懸浮液和真溶液混合成的一種復雜的不穩(wěn)定體系，很容易因為外界環(huán)境或者時間的延長引起體系的不穩(wěn)定[4]。本實驗以大豆油為芯材，菠蘿果汁及其他材料為壁材，經(jīng)過噴霧干燥制備菠蘿果汁粉末油脂，能夠有效地將菠蘿的營養(yǎng)保留在微膠囊的壁材中，添加乳粉、白砂糖，以模糊數(shù)學評價法配制的菠蘿果乳固體飲料能夠有效地解決液態(tài)果乳乳化體系不穩(wěn)定、保質期較短等問題，是一種富有營養(yǎng)、新型的固體飲料。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

新鮮菠蘿、白砂糖 市售；大豆油（市售） 中糧集團；淡奶粉 雀巢食品有限公司；辛烯基琥珀酸淀粉酯 實驗室自制；糊精 上海青析化工科技有限公司；藻酸丙二醇酯（Propylene Glycol Alginate，PGA） 青島明月海藻集團有限公司；羧甲基纖維素鈉（CMCNa） 國藥集團化學試劑有限公司；聚甘油脂肪酸酯金華市南山食品添加劑有限公司；檸檬酸 上海焱晨化工實業(yè)有限公司；其他試劑 均為分析純。

食品料理機 山東九陽股份有限公司；SLS高壓均質機 上海東華高壓均質機廠；MDRP-5型離心機、壓力二流體噴霧干燥機 錫山市現(xiàn)代噴霧干燥機廠；GKC可控硅恒溫水浴鍋 上海錦屏儀器儀表有限公司；FA1604電子天平 上海精天電子儀器廠。

表1 飲料感官質量評定標準Table 1 Beverage sensory quality evaluation standard

1.2 實驗方法

1.2.1 菠蘿果乳固體飲料制備工藝流程

1.2.2 操作要點 a.榨汁后的菠蘿汁先用200目紗布過濾，再用400目過濾。

b.根據(jù)實驗室成熟經(jīng)驗，菠蘿果汁粉末油脂制備配方為：大豆油30%，乳化劑（聚甘油脂肪酸酯）0.5%，辛烯基琥珀酸淀粉酯12%，穩(wěn)定劑：PGA 0.5%、CMC-Na 0.5%，菠蘿果汁添加量（以固形物計算）25%，其余為糊精。

c.辛烯基琥珀酸淀粉酯、糊精、穩(wěn)定劑先添加到濾液中作為水相，乳化劑與大豆油作為油相，水相劇烈攪拌下加入油相，之后高壓均質、噴霧干燥[5]。

d.高壓均質壓力為30MPa，采用二次均質法。

e.噴霧干燥進風溫度120℃，出風溫度88～92℃，進樣流速20mL/min，空氣壓力0.1MPa[6]。

f.以菠蘿果汁粉末油脂、乳粉、白砂糖、檸檬酸為考察因素，進行正交實驗，實驗結果以模糊數(shù)學感官評定分數(shù)為依據(jù)。

g.菠蘿固體飲料制備：白砂糖粉碎過60目篩后，按要求稱取粉末油脂、乳粉、白砂糖及檸檬酸，混勻。

h.沖調：以70℃左右的熱水沖調，攪拌均勻，冷卻后進行感官評價。

1.2.3 模糊數(shù)學感官評定法簡介 食品的感官屬性—色、香、味、形難以明確劃分優(yōu)劣界限，而是常常處在優(yōu)與劣之間的中間過渡狀態(tài)。因此，感官檢驗的評判員在判斷食品優(yōu)劣時，由于帶有主觀性，而致使各個評判員對同一樣品的評判結果不一致，采用統(tǒng)計方法處理檢驗數(shù)據(jù)，其結果往往不準確[7]。

對于飲料配方的研究，感官質量評分的離散度較大，很難獲得較一致的結果。僅用一個平均數(shù)也很難準確地表示出某一指標應得的分值，會使結果出現(xiàn)誤差。如果評定的樣品數(shù)較多，最后的平均數(shù)若出現(xiàn)相同，很難排列它們的名次。采用模糊數(shù)學的方法，就可以解決上述問題，獲得一個綜合且較客觀的結果[8]。

1.2.4 感官評定方法 由10名食品專業(yè)的學生組成評定小組，對飲料的色澤、香氣、味道以及綜合質感四個因素作為因素集進行感官評定，分設五個等級，優(yōu)等、良好、中等、較差、劣等為評語集。要求評定人員在品評前30min內不可喝酒、吸煙、吃糖、喝咖啡或品嘗其他味道較重的食物。評定一個樣品后，要求評定人員以清水漱口，間隔10min再評定下一個樣品[9]。全部品評結束后，收集評定人員的評定表，進行統(tǒng)計分析。評定標準見表1。

1.2.5 評定論域的確定 根據(jù)飲料感官質量的指標內容，設定：

固體飲料的因素集，即感官質量的指標集U=﹛u1，u2，u3，u4﹜，其中，u1表示色澤，u2表示香氣，u3表示口味，u4表示綜合質感。

固體飲料的評語集，即感官質量的評語集V=﹛v1，v2，v3，v4，v5﹜，其中v1表示優(yōu)等，v2表示良好，v3表示中等，v4表示較差，v5表示劣等。

1.2.6 權重的確定 權重分配方案，實際上就是各因素的重要程度。一般來說，飲料的色澤、香氣、口味和綜合質感這四個因素在飲料的質量上所占的權重是不同，根據(jù)各因素的權重值確定一個權重向量，記為A=（a1，a2，a3，a4）=（0.2，0.1，0.2，0.5），并且a1+a2+a3+a4=1。

1.2.7 固體飲料配方的確定 根據(jù)預先實驗結果與實驗室的經(jīng)驗，一份固體飲料要用約200mL熱水沖調，因此以菠蘿果汁粉末油脂添加量、乳粉添加量、白砂糖添加量、檸檬酸添加量為考察因素，其中添加量以質量計算，總質量約為一份固體飲料的質量。以模糊數(shù)學感官評定分數(shù)為考察指標，采用L9（34）正交表進行實驗，確定最佳的組合配方，因素水平見表2。

表2 固體飲料配方L9（34）因素水平表（g）Table 2 Factors and levels of orthogonal experiments（g）

2 結果與討論

2.1 模糊感官評定結果

由10人組成的評定小組，其中5名男生，5名女生，在專門的實驗環(huán)境中對9個樣品按色澤、香氣、口味以及綜合質感四個因素進行逐一評價，將評定人員的評定結果收集起來，進行統(tǒng)計分析，結果見表3。

由表3可以看出，感官評定的結果并不集中，存在差異。如果用平均法來確定感官級別會存在明顯誤差，而模糊綜合評判是建立在模糊數(shù)學基礎上的一種定量評價模式，可有效地消除人為誤差[10]。

表3 感官評定實驗結果Table 3 Result of sensory evaluation

2.2 模糊評判矩陣的確定

將表3中每一個實驗組合的數(shù)據(jù)分別除以品評總人數(shù)10，得到9個模糊評判矩陣，分別對應1～9號實驗。

矩陣中的rij表示飲料的各項評價指標到該指標評價結果的隸屬程度。

2.3 計算綜合隸屬度

根據(jù)模糊數(shù)學原理，用矩陣乘法計算樣品對各類因素的綜合隸屬度Y=A×R，固體飲料感官質量綜合評判的結果向量計算如下：

同理可得，Y2=A×R2=（0.53，0.31，0.15，0.01，0）

Y3=A×R3=（0.45，0.43，0.10，0.02，0）

Y4=A×R4=（0.59，0.28，0.13，0，0）

Y5=A×R5=（0.47，0.29，0.22，0.22，0）

Y6=A×R6=（0.56，0.26，0.16，0.02.0）

Y7=A×R7=（0.27，0.36，0.33，0.04，0）

Y8=A×R8=（0.23，0.33，0.30，0.14，0）

Y9=A×R9=（0.34，0.52，0.14，0，0）

2.4 綜合得分

H1=0.33×5+0.42×4+0.24×3+0.01×2+0×1=4.07

同理，H2=0.53×5+0.31×4+0.15×3+0.01×2+0×1=4.36

H3=0.45×5+0.43×4+0.10×3+0.02×2+0×1=4.31

H4=0.59×5+0.28×4+0.13×3+0×2+0×1=4.46

H5=0.47×5+0.29×4+0.22×3+0.22×2+0×1=4.61

H6=0.56×5+0.26×4+0.16×3+0.02×2+0×1=4.36

H7=0.27×5+0.36×4+0.33×3+0.04×2+0×1=3.86

H8=0.23×5+0.33×4+0.30×3+0.14×2+0×1=3.65

H9=0.34×5+0.52×4+0.14×3+0×2+0×1=4.20

2.5 正交實驗結果

根據(jù)模糊數(shù)學評定法對1～9個樣品進行感官評價，結果見表4。

表4 正交實驗結果表Table 4 Results of orthogonal experiments

由表4中的極差大小可知，配方中的考察因素對飲料的色香味及綜合得分影響順序為A（菠蘿果汁粉末油脂）＞C（白砂糖）＞B（乳粉）＞D（檸檬酸）。通過正交實驗得到的固體飲料配方為A2B3C2D1，經(jīng)過驗證實驗及評定小組的感官評定，該配方得到的綜合得分為4.63，比表4中的最大得分要高，因此可判定菠蘿果乳固體飲料的最優(yōu)配方為A2B3C2D1，即配方：菠蘿果汁粉末油脂20g、乳粉12g、白砂糖16g、檸檬酸0.1g。

3 結論

通過正交實驗，以模糊感官評價法評定，調配出菠蘿果汁固體飲料較優(yōu)的配方為：菠蘿果汁粉末油脂20g、乳粉12g、白砂糖16g、檸檬酸0.1g。

調配出的菠蘿果汁固體飲料經(jīng)200mL熱水沖溶后為均勻細膩乳濁液，無分層，濃稠合適。仔細觀察溶液無色素顆粒，色澤均勻，明亮，呈乳黃色；且香味濃郁，果香與乳香協(xié)調，氣味宜人；品嘗后味道酸甜可口，別具風味。這說明所調配出菠蘿果乳固體飲料是能夠符合要求的一種新型固體飲料，為固體飲料添加了新的品種。

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Application of fuzzy mathematics in the preparation of pineapple fruit milk solid beverage

XU Hui-quan1，ZHENG Wei-wan2，GAO Yuan-yuan2
（1.Fuqing Branch，F(xiàn)ujian Normal University，F(xiàn)uzhou 350300，China；2.State Key Laboratory of Food Science and Technology，Nanchang University，Nanchang 330047，China）

Pineapple juice powder oil was prepared by spray drying，with the soybean oil as core material，pineapple fruit juice and other materials as wall materials.A new type of pineapple fruit milk solid beverage was prepared through orthogonal test by sensory evaluation method of fuzzy mathematics，with pineapple juice powder oil，milk powder，sugar and citric acid as the major materials.The experimental results indicated that the best formula of the solid beverage was as follows：20g pineapple juice powder oil，12g milk powder，16g sugar and 0.1g citric acid.The dissolution of the solid beverage was homogeneous，delicious and had pleasant aroma. Key words：pineapple juice；powder oil；fuzzy mathematics；sensory evaluation；solid beverage

TS275.4

A

1002-0306（2012）01-0308-04

2011－01－17

徐慧詮（1964-），男，教授，碩士，主要從事微膠囊技術和食品新資源開發(fā)。