基于模糊數學評價法優化軟棗獼猴桃果汁工藝

左麗麗，安婷，戢美嬌，涂思蘭，張迪，李文爽，富校軼

（吉林醫藥學院公共衛生學院，吉林吉林132013）

軟棗獼猴桃（Actinidia arguta）又名圓棗子，是獼猴桃科、獼猴桃屬野生漿果，分布廣泛，其中黑龍江大興安嶺以及吉林長白山地區資源豐富，生長均勻集中且質量好[1-2]。軟棗獼猴桃含有豐富的維生素C、多酚、黃酮、礦物質、氨基酸等營養成分，顯著高于市售美味獼猴桃的營養成分，尤其是維生素C含量是其他水果的幾十倍至上百倍，且在人體中的利用率極高，可以達到94%[3-4]。軟棗獼猴桃果實直接鮮食美味可口，同時由于含有豐富的抗氧化物質，營養保健作用顯著，還可加工成果脯、果汁等產品[5-7]，具有防止視網膜黃斑病變，抗癌，抗氧化，保護紅細胞，排鉛，降血脂，護肝，通便等多種保健功能[8-13]。目前市售的軟棗獼猴桃都是野生品種，收獲季節產量大，以鮮食為主，而對果實加工方面的研究相對較少[14-15]。因此，本試驗以軟棗獼猴桃為研究對象，通過單因素試驗和正交試驗設計，并結合模糊數學感官評定分析，優化出軟棗獼猴桃飲料加工工藝的最佳配方，旨在為軟棗獼猴桃野生資源的開發利用提供新途徑和依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

軟棗獼猴桃，吉林省長白山野生品種，購于吉林市農貿市場。果膠酶（酶活力：5萬U/g）、白砂糖、檸檬酸、羧甲基纖維素鈉（Caboxy Methyl Cellulose，CMC）、氯化鈉等均為食品級。

JYL-C020E果蔬料理機：九陽股份有限公司；C21-DH2101電磁爐：廣東美的生活電器制造有限公司；TD5A-ws離心機：湖南湘儀實驗室儀器開發有限公司；FA1104B分析天平：上海越平科學儀器有限公司；TU1080紫外可見分光光度計：北京普析通用儀器有限責任公司。

1.2 方法

1.2.1 果汁加工的工藝流程

軟棗獼猴桃預處理→榨汁→過濾→調配（單因素、正交試驗結合感官評定）→最佳配方→果汁滅菌→測定果汁VC保存率

1.2.2 操作要點

1）軟棗獼猴桃的預處理

挑選沒有病蟲害、表面光滑、沒有磕碰的軟棗獼猴桃果實，清洗，去雜等預處理。試驗前軟棗獼猴桃用1%的NaCl溶液浸泡30 min進行護色處理。

2）軟棗獼猴桃果汁原汁的制備

對比了不同加工工藝對果汁出汁率和品質的影響證明了酶法液化法出汁率最高果汁品質最好[16]。故本試驗選用酶法液化法榨汁，得到濃度50%果汁在1 000 r/min條件下高速離心10 min并取上清液。

3）調配：將不同含量的軟棗獼猴桃果汁與白砂糖、檸檬酸、CMC進行調節果汁的的風味。

4）均質：將調配好的果汁使用高壓均質機均質，均質壓力20 MPa，均質時間10 min。

5）滅菌：將均質好的果汁采用高溫瞬時殺菌機進行滅菌，115℃，30 s。

6）灌裝：將滅菌好的果汁迅速裝到已經滅菌的潔凈玻璃瓶中，封口。

1.2.3 單因素試驗

在果汁調配過程中添加不同含量（10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%）的軟棗獼猴桃原汁以及不同濃度的白砂糖（6%、8%、10%、12%、14%、16%、18%、20%）、檸檬酸（0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%、0.35%、0.40%）、CMC（0.06%、0.08%、0.10%、0.12%、0.14%、0.16%、0.18%、0.20%）進行單因素分析，結合感官評定篩選出對果汁影響顯著的因素以及最佳單因素條件。

1.2.4 正交試驗

在單因素試驗的基礎上，每個因素設置3個水平，進行四因素三水平L9（34）正交試驗，以感官評分為指標，優化軟棗獼猴桃果汁的最佳配方。

1.2.5 感官評定

應用模糊數學綜合感官評價方法對飲料進行綜合評分。模糊數學法可以解決加權評分法很難解決的多個樣品問題，并綜合考慮到所有因素，獲得的是綜合且客觀的結果[17]。評定小組由10名食品工藝實驗室成員組成，男女各5人，小組成員身體健康，無不良嗜好，味覺靈敏，在正式評定前進行培訓。在進行單因素試驗時選擇5名評分員對飲料用直接打分法進行感官評價，評分標準如表1所示。

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

1.2.6 果汁中VC含量的測定

采用2，4-二硝基苯肼法測定果汁和原果中的維生素C含量[18]，分析果汁中維生素C的保留率。

2 結果與分析

2.1 單因素分析

2.1.1 軟棗獼猴桃原汁添加量對飲料感官品質的影響

軟棗獼猴桃原汁含量對飲料感官評分的影響如圖1所示。

隨著軟棗獼猴桃原汁含量的增加，感官評分呈現上升趨勢，當原汁含量為40%時感官評分最高，此后又呈現下降趨勢。即原汁含量過少時味道寡淡，而過多時又太濃郁，都會導致綜合口感下降。因此選擇原汁含量40%用于后續的試驗研究。

圖1 軟棗獼猴桃原汁含量對軟棗獼猴桃飲料感官評分的影響Fig.1 Effect of concentration of Actinidia arguta juice on sensory score of beverage

2.1.2 白砂糖添加量對軟棗獼猴桃飲料感官品質的影響

白砂糖含量對軟棗獼猴桃飲料感官評分的影響如圖2所示。

圖2 白砂糖含量對軟棗獼猴桃飲料感官評分的影響Fig.2 Effect of concentration of sugar on sensory score of beverage

隨著白砂糖含量的增加，感官評分呈現上升趨勢，當白砂糖含量較低時飲料味道酸澀，感官評分較低，當白砂糖含量為14%時感官評分最高，繼續增加白砂糖的含量由于飲料味道太甜，綜合口感下降，使得評分呈現下降趨勢。因此選擇白砂糖含量14%用于后續試驗研究。

2.1.3 檸檬酸添加量對軟棗獼猴桃飲料感官品質的影響

檸檬酸含量對軟棗獼猴桃飲料感官評分的影響如圖3所示。

圖3 檸檬酸含量對軟棗獼猴桃飲料感官評分的影響Fig.3 Effect of concentration of citric acid on sensory score of beverage

當檸檬酸含量較少時，飲料味道過于甘甜，感官評分不高，隨著檸檬酸含量的增加，感官評分呈現上升趨勢，當檸檬酸含量為0.30%時感官評分最高，繼續增加檸檬酸含量又呈現下降趨勢，可能由于檸檬酸過多，飲料味道太酸澀，導致綜合口感下降。因此，選擇檸檬酸含量0.3%用于后續試驗研究。

2.1.4 CMC添加量對軟棗獼猴桃飲料感官品質的影響

CMC含量對軟棗獼猴桃飲料感官評分的影響如圖4所示。

圖4 CMC含量對軟棗獼猴桃飲料感官評分的影響Fig.4 Effect of concentration of CMC on sensory score of beverage

CMC含量較低時，飲料口感稀薄，感官評分較低，隨著CMC含量的增加，感官評分呈現上升趨勢，當CMC含量為0.12%時感官評分最高，繼續增加CMC含量，由于飲料過于濃稠，甚至出現CMC結塊的現象，導致飲料外觀以及綜合口感的下降，感官評分逐漸降低。因此，選擇CMC的含量為0.12%用于后續試驗研究。

2.2 正交試驗感官評定結果分析

2.2.1 正交設計

在單因素基礎上，篩選出對感官評分影響顯著的因素原汁含量、白砂糖含量、檸檬酸含量、CMC含量，以感官評定為考察指標設計L9（34）正交試驗（見表2），再結合模糊數學模型確定軟棗獼猴桃飲料的最佳配方。

表2 軟棗獼猴桃飲料正交試驗因素與水平表Table 2 Factors and levels of orthogonal experiment of Actinidia arguta Beverage

2.2.2 基于模糊數學的感官評定分析

2.2.2.1 確定評定論域

評定論域是指最能反映產品質量與特點的指標集合，計為 M={m1，m2，m3，m4，m5}，在本試驗中，m1=甜度，m2=酸度，m3=香味，m4=口感，m5=色澤。

2.2.2.2 確定評語論域

評語論域是根據具體品評食品參評者反饋回來的信息確定的評定等級，可以用數字表示也可以用文字或等級表示，本試驗根據表1的評定標準確定評語論域為 P={p1，p2，p3，p4，p5}，其中 p1表示很好，p2表示好，p3表示一般，p4表示差，p5表示很差。

2.2.2.3 確定權重向量

因為每個因素對食品感官品質的影響不同，所以每個影響因素可以根據具體指標確定一個權重，本試驗權重因素為 X=（X1，X2，X3，X4，X5），X 的因素是 M 中的一個模糊子集，兩者相互對應，根據權重得到各指標的權重向量，其中 X=（X1=0.3，X2=0.2，X3=0.1，X4=0.3，X5=0.1）。

2.2.2.4 確定模糊評定矩陣

對感官評價人員對9個不同的正交配方的評定結果數據都分別除以品評總數10，得到9個如下所示模糊評定矩陣：

2.2.2.5 綜合隸屬度的計算

用普通矩陣乘法計算綜合隸屬度可以避免取大取小法給評定結果帶來的誤差。已知軟棗獼猴桃飲料的各項指標和權重則綜合隸屬度為G=X×K=（g1，g2，g3，...，gn），可得軟棗獼猴桃飲料綜合感官評價的結果向量如下：

式中：g11=0.3×4/10+0+0.1×2/10+0.3×3/10+0=0.23；g12=0.51；g13=0.2；g14=0.06；g15=0

即：G1=（0.23，0.51，0.2，0.06，0）

同理可得：

G2=（0.33，0.54，0.08，0.05，0）；

G3=（0.25，0.53，0.17，0.05，0）；

G4=（0.41，0.86，0.22，0.02，0）；

G5=（0.35，0.41，0.24，0，0）；

G6=（0.44，0.42，0.08，0.03，0）；

G7=（0.32，0.54，0.14，0，0）；

G8=（0.35，0.4，0.22，0.03，0）；

G9=（0.27，0.54，0.17，0.02，0）

2.2.2.6 綜合評分

由綜合評分公式（1）計算每個樣品的綜合評分

即：W1=1×0.23+2×0.51+3×0.2+4×0.06+5×0=2.09，同理可得：W2=1.85；W3=2.02；W4=2.87；W5=1.89；W6=1.64；W7=1.82；W8=1.93；W9=1.94

2號、5號、6號、7號、8號、9號樣品配方的綜合評分在1和2之間，說明這些配方的軟棗獼猴桃飲料品質等級在好和很好之間，偏向于好；1號、3號、4號樣品配方的綜合評分在2和3之間，說明這些配方的軟棗獼猴桃飲料品質等級在好和一般之間，1號和3號偏向于好，4號偏向于一般。9個正交試驗配方的感官品質從好到差依次為：6號>7號>2號>5號>8號>9號>3號>1號>4號。即最優配方為6號樣品配方：原汁含量40%，白砂糖含量16%，檸檬酸含量0.25%，CMC含量0.12%。

2.3 驗證試驗

對最優配方重復3次試驗的感官評定結果分別為1.61，1.67，1.56，評分比較穩定，與正交試驗最佳配方感官評分相近，證明正交試驗所得的最佳配方穩定。

2.4 軟棗獼猴桃飲料維生素C保存率分析

以抗壞血酸為標準對照品，采用2，4-二硝基苯肼法測定軟棗獼猴桃飲料中的維生素C含量，以吸光度值和抗壞血酸含量得標準曲線方程y=0.022x+0.02，R2=0.996，標準曲線如圖5所示。

圖5 抗壞血酸的標準曲線Fig.5 Standard curve of ascorbic acid

抗壞血酸標準對照品在試驗濃度范圍內線性良好，該方法可用于樣品中維生素C含量的測定。通過標準曲線計算軟棗獼猴桃果實以及飲料中維生素C的含量分別為（111.31±0.71）mg/100 g鮮果和（84.05±0.41）mg/100 mL，即軟棗獼猴桃飲料的維生素C能夠得到較好的保留。

3 結論

通過單因素和正交試驗結合模糊數學感官評定分析獲得軟棗獼猴桃飲料的最佳配方為：原汁含量40%，白砂糖含量16%，檸檬酸含量0.25%，CMC含0.12%，該配方飲料維生素C保存率達到75.5%。成品飲料顏色為嫩黃綠色，口感細膩，酸甜可口，無雜質，流動性較好，具有明顯的軟棗獼猴桃果香，同時又沒有新鮮軟棗獼猴桃的酸澀感，酸甜適宜，適合廣大消費者飲用。

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