模糊評判法在猴頭菇啤酒發酵工藝中的應用

黃小忠，許俊齊，洪文龍，宋剛，謝正林，劉亮

江蘇農林職業技術學院（鎮江 212400）

猴頭菇（Hericium erinaceus），又名猴頭菌，因外觀形似猴頭而得名。猴頭菌是美味山珍，菌肉鮮嫩，味鮮美，有“素中葷”之稱。中醫學上普遍認為，猴頭菇性平味甘，有利于臟腑、助消化、滋補身體等功效。20世紀70年代以來，現代醫學相繼證明猴頭菌有較高的藥用價值，臨床研究表明，猴頭菇可治療消化不良、胃潰瘍、胃竇炎、胃痛、胃脹及神經衰弱等病癥。對于輕度神經衰弱患者，食用猴頭菇是一種較好的輔助治療，取得令人滿意的藥效[1-2]。

啤酒，又稱“液體面包”，是一種營養豐富的含酒精飲料[3-4]。隨著新科技的持續發展，人們生活水平的大大提高，對啤酒的要求除了感官享受，還愈來愈追求其附加的保健功能[5-6]。其中，黃琳等[7]以澳洲大麥芽、水晶麥芽、酒花和蜂蜜為原料，通過試驗釀造出香氣豐富，酒體醇厚、口感細膩的蜂蜜艾爾啤酒。潘彥睿等[8]利用蜂蜜、馬鈴薯、酒花等為原料，研制了松針蜂蜜保健型啤酒，該發酵啤酒感觀指標和理化指標優于國家標準。

文獻檢索表明，相關食用菌類啤酒鮮有報道。本試驗旨在研制出保健型猴菇啤酒，利用猴頭菇菇粉發酵啤酒，在保證純正爽口啤酒香氣的同時，兼具猴頭菇菌的保健價值。研究通過添加猴頭菇粉直接加入麥芽汁中煮沸后發酵，在模糊評判感官基礎上，比較不同猴頭菇粉添加量、酒花、酵母添加量對啤酒品質的影響，旨在為相關啤酒的產品開發和生產提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大麥芽（食品級，粵海永順泰（寧波）麥芽有限公司）；顆粒酒花哇卡圖（Waktu，食品級，山東淄博瑞源生物有限公司）；安琪啤酒活性干酵母（CS31，安琪酵母股份有限公司）；猴頭菇粉（食品級，江蘇食用菌研究所）；白砂糖（食品級，市售）。

1.2 儀器與設備

DBS304-01-30L保溫糖化桶（煙臺帝伯仕自釀酒有限公司）；WNY-11BF電子溫度計（煙臺帝伯仕自釀酒有限公司）；DBS-20M濾網（煙臺帝伯仕自釀酒有限公司）；WY090R手持折光儀（上海淋譽貿易有限公司）；TMACS-02B分析天平（凱豐集團有限公司）；LHS-150SC型低溫培養箱（上海一恒科學儀器有限公司）；JMF-3A粉碎機（上海鑫泰機電（集團）有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程及操作要點

1.3.1.1 工藝流程

1.3.1.2 操作要點

麥芽汁的制備：麥芽破碎，將大麥芽放入容器中加入少量的冷水，拌勻，醒5 min，麥麩變軟，粉碎機粉碎（粉碎程度達到麥麩破而不碎）[9]。

糖化工藝：按1∶4的料水比進行糖化，65～68 ℃糖化1 h。

麥芽洗糟：糖化完成后紗布過濾，用少許78 ℃熱水沖淋，洗糟液和濾液混合[10]。

麥芽汁煮沸：麥芽汁煮沸前添加猴頭菇粉，酒花分兩次添加，煮沸40 min添加60%，煮沸30 min添加40%，再煮沸20 min完成煮沸過程[11]。

麥芽汁沉淀與冷卻：將煮好的麥芽汁鍋放入冷水中使麥汁靜置沉淀并冷卻，用手持折光儀測糖度，控制糖度為12 °Bx。

啤酒干酵母活化：取糖化后煮沸麥芽汁，冷卻至30 ℃，按5%加入活性干酵母，培養箱內30 ℃保溫活化，活化過程中每隔10 min充分搖動，使其充分活化，活化1 h后，用于接種發酵[12～14]。

發酵：將冷卻麥芽汁過濾引入發酵器皿中，加入活化酵母液，放入培養箱中18～20 ℃發酵3～4 d。當麥芽汁上層泡沫消除并有淡淡酒味傳出時，裝瓶，添加0.6%白砂糖，封蓋，置4 ℃冰箱后熟10 d，發酵結束，出成品[15]。

1.3.2 單因素試驗

1.3.2.1 猴頭菇粉添加量

將猴頭菇粉添加量按照12.5%，15.0%，17.5%，20.0%，22.5%和25.0%與麥芽汁混合煮沸，加入0.14%酒花及1.25%酵母液按照啤酒發酵工藝進行制作，通過感官評定確定適合范圍。

1.3.2.2 酒花添加量

前期準備結束后將猴頭菇粉添加量按17.5%與麥芽汁混合煮沸，在煮沸過程中添加0.08%，0.10%，0.12%，0.14%，0.16%和0.18%酒花，后期加入1.25%酵母液進行發酵，根據制作流程開始釀造，通過感官評定確定適合范圍。

1.3.2.3 酵母液添加量

1.3.3 正交試驗在單因素試驗結果基礎上，以猴頭菇粉添加量（與大麥芽的比例）、酒花添加量、酵母液添加量為影響因素，并設置1列空列建立猴頭菇啤酒發酵工藝L9(34)正交試驗因素和水平表，見表1，并以模糊數學評判方法為基準，并根據感官評定結果計算感官綜合評分，優化其猴頭菇發酵工藝參數。

表1 猴頭菇啤酒發酵工藝L9(34)正交試驗因素和水平

1.3.4 感官評定方法

感官指標參考GB/T 394.2—2008《酒精通用分析方法》規定方法進行評判。挑選10位經過培訓的品評員組成評價小組，要求所有待評啤酒樣品均以透明玻璃杯盛裝，隨機取樣，評定啤酒樣品后要漱口，間隔單位為10 min。

1.3.4.1 模糊數學模型的建立

參考啤酒的有關指標，選定猴頭菇啤酒的外觀、香氣、口感、泡沫作為評價因素集U，并以優、良、差為評語集V，根據感官評定結果，建立4個單因素評價矩陣，并參考李超敏等[17]對于薏仁酸奶中的評價方法，采用模糊數學法對猴頭菇啤酒感官其進行分析。

1.3.4.2 確定猴頭菇啤酒因素集U、評語集V及確定權重

第四，“兩童”制度、政策層面存在的其他問題。主要包括：1.家庭監護、家庭支持缺位，國家替代監護未能及時跟上，導致許多未成年人處于“失管”狀態；2.對于犯罪未成年人的轉處措施不足，受制于成人適用的刑罰種類和刑罰結構，過多適用成人的刑罰方法處理未成年人案件，對未成年人復歸社會造成許多負面影響（如服刑期間交叉感染，有了犯罪標簽影響以后的就學、就業等）；3.對于沒有達到刑事責任年齡而實施危害行為的未成年人干預手段不足，且欠缺社會支持體系；4.針對問題未成年人進行心理疏導、行為干預等社會專業機構嚴重不足；5.相關工作人員缺乏必要培訓，缺乏應有的保護意識，致使未能在成人社會中廣泛形成保護未成年人的意識。

猴頭菇啤酒的產品質量由外觀、香氣、口感、泡沫4個因素構成，即U=（外觀、香氣、口感、泡沫）；對每個因素的評價按優、良、差3個等級評定，即V={優（V1）、良（V2）、差（V3）}。采用調查法確定色澤、組織形態、滋味、香氣各因素的權重[17]。確定各質量因素的權重分別為外觀（0.2）、香氣（0.2）、口感（0.4）、泡沫（0.2），即X=（0.2，0.2，0.4，0.2）。

1.3.4.3 模糊綜合評判總分

模糊關系綜合評判分Y=X×R，其中X為權重集，R為模糊矩陣[18]。給予評價等級賦分，其中優為90分，良為70分，差為50分，并以此建立感官特殊性數集Z=（90，70，50），則樣品的模糊綜合評判總分為T=Y×Z。

1.3.5 猴頭菇啤酒微生物及理化指標測定方法

總酸、雙乙酰、酒精度等的測定，按照GB/T 4928—2008《啤酒分析方法》中相關規定進行檢測[16]；大腸桿菌的測定，采用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》中的計數法[20]。泡沫評價方法參照曹榮錕[21]關于啤酒泡沫的有關評價內容。

表2 感官評定標準

2 結果與分析

2.1 猴頭菇啤酒發酵工藝單因素試驗

2.1.1 猴頭菇粉添加量對于猴頭菇啤酒感官評價的影響

由圖1分析可知，隨著猴頭菇粉添加量增加，啤酒的感官評分呈現先增大再減少趨勢。猴頭菇粉添加量20%時，感官評分值達到最高83.4分。分析原因在于，菇粉添加過少則相應降低啤酒液中猴頭菇的功能性成分含量，使得啤酒口味過于單薄。加入過多菇粉，由于猴頭菇菇柄及孢子存在苦味，猴頭菇粉在煮沸狀態下可能會融入麥芽汁中，進而影響成品的口感，改變啤酒的麥芽香和酒花香，增加苦澀味。

圖1 猴頭菇粉添加量對啤酒的影響

2.1.2 酒花添加量

酒花可以賦予啤酒良好的口感，但添加量的不適宜將對啤酒質量產生不良影響。圖2為酒花添加量對猴頭菇啤酒的感官品質的影響，分析可知，酒花添加量0.12%時，感官評分最高，而相對普通啤酒添加酒花量較高，可能是與猴頭菇中的多糖有關，原因在于，酒花添加過少麥汁不易澄清，酒花香缺失，菇味凸顯，酒花添加過多苦澀味增加。故分析認為猴頭菇啤酒酒花的最佳添加量為0.12%。

圖2 酒花添加量對啤酒的影響

2.1.3 酵母液添加量

酵母菌添加量對猴頭菇啤酒的發酵產生較大影響[20-21]。加入17.5%猴頭菇粉、0.14%酒花，分別按0.50%，0.75%，1.00%，1.25%，1.50%和1.75%的酵母液添加量接種發酵，最終制得猴頭菇啤酒口感得分結果如圖3。

酵母液添加量對啤酒口感的影響較大。酵母液添加量1%時，口感最佳，啤酒口感清爽，酒體協調，感官評分最高達83.4分，酵母液添加量大于1%時，感官評分逐漸減小，原因在于過大的接種量可以縮短發酵周期，但同時增加乙醇及雜醇含量。酵母液添加量小于1%，會延長發酵周期，減少泡沫形成等，故適宜的酵母液添加量為1%。

圖3 酵母液添加量對啤酒的影響

2.2 猴頭菇啤酒發酵工藝的優化

2.2.1 正交試驗數學模糊評判結果

由表3可知，10名感官評定員對桑黃菌絲液啤酒的感官評價結果并不集中并且存在差異。

表3 猴頭菇液啤酒的感官評定結果

2.2.2 模糊矩陣的建立

以表3的5號樣品為例，猴頭菇啤酒外觀評價結果有3人選優，6人選良，1人選差，則R外觀=（0.3，0.6，0.1），R香氣=（0.4，0.5，0.1）、R口感=（0.5，0.4，0.1）、R泡沫=（0.3，0.5，0.2）。

將表3中4種評價結果寫成矩陣形式：

根據模糊變換的原理，按照Y=X×R，其中X為權重集（其中優為90分，良為70分，差為50分），R為換算后的模糊矩陣。對1～9號樣品進行綜合模糊評判，結果見表4。

表4 各樣品的綜合評判結果

2.2.3 猴頭菇啤酒發酵工藝正交試驗結果

從表5猴頭菇啤酒最佳發酵工藝的正交試驗結果中的R值可知，影響其感官評分的因素主次順序為A＞C＞B，即猴頭菇粉添加量＞酵母液添加量＞酒花添加量。依據綜合評分的結果分析可知，優化的工藝組合為A2B3C1，即20%猴頭菇粉、0.14%酒花、0.75%酵母液添加量，制得的啤酒外觀、口感及風味的綜合值均保持在最高。

表5 猴頭菇啤酒最佳發酵工藝L9(34)正交試驗結果

對試驗結果進行方差分析，表6數據顯示，在該試驗條件下，猴頭菇粉添加量對猴頭菇啤酒的綜合口感影響極顯著（p＜0.01），酒花添加量與酵母液添加量對猴頭菇啤酒的綜合口感影響顯著（0.01＜p＜ 0.05）。

表6 猴頭菇啤酒最佳發酵工藝方差分析

2.3 擴大性驗證試驗

獲得的優化方案A2B3C1為試驗第6組試驗，為確認其在實際生產中的可靠性與可行性，以其為條件，即猴頭菇啤酒發酵配方為20%猴頭菇粉、0.14%酒花、0.75%酵母液，進行擴大性（中試）驗證試驗，試驗重復3次，經品評后，綜合得分（89.1±0.2）分，試驗結果均優于正交試驗的9組試驗組，表明該配方為猴頭菇啤酒的最佳發酵工藝條件。

2.4 感官指標

根據正交試驗優化后的結果，制得猴頭菇啤酒。

外觀：酒液清亮透明，有些許灰色沉淀物。

泡沫：泡沫細膩，微黃，掛杯持久，持泡性3～4 min左右。

香氣：有淡淡的麥芽香氣及啤酒香氣。

口味：整體口感無異味，殺口力強，略帶苦澀。

表7 猴頭菇啤酒理化、衛生指標檢測結果

3 結論與討論

采用單因素變量控制法，結合感官綜合評分確定猴頭菇粉添加量、酒花添加量及酵母液添加量3個因素最優控制量。在此基礎上，通過模糊數學綜合評判方法的建立及正交試驗，在減少的主觀影響因素的同時，通過確定權重、計算模糊評價分值來比較試驗樣品之間的感官差別，優化猴頭菇啤酒發酵的工藝參數。通過試驗研究可知，猴頭菇啤酒的最佳生產工藝條件為，猴頭菇粉添加量為20%，酒花添加量為0.14%，酵母液添加量為0.75%，感官綜合得分達（89.1±0.2）分。

饒紹信[22]通過靈芝與猴頭菇菌絲發酵醪液進行膠體磨后與處理后的大米、芽麥混合后發酵，得到營養豐富的發酵啤酒，但操作較為繁瑣，在進行菌絲體發酵過程中易出現染菌現象。研究中將猴頭菇粉與麥芽汁一同煮沸，將提取出其中的功能性物質融入麥芽汁中進行發酵，從而減少猴頭菇粉的投入量，簡化試驗步驟，彌補制備猴頭菇菌絲發酵液易染菌的缺陷，增加發酵的穩定性，提高最終成品的安全性。

猴頭菇啤酒整體口感更協調，同時保留了猴頭菇的保健功能，得到清香爽口，營養保健的功能性啤酒。