基于模糊數學感官評價法優化桑葚火龍果復合咀嚼片的制作研究

李 澆 覃韶華 張雪欣 賢觀妙 蔣 羽 袁 芳

基于模糊數學感官評價法優化桑葚火龍果復合咀嚼片的制作研究

李 澆 覃韶華 張雪欣 賢觀妙 蔣 羽 袁 芳

（廣西民族師范學院，廣西 崇左 532200）

以桑葚和火龍果為主要原料制作桑葚火龍果復合咀嚼片，采用模糊數學感官評價法，通過單因素試驗和正交試驗優化桑葚火龍果復合咀嚼片配方。結果表明：桑葚火龍果復合咀嚼片的最佳配方為果粉比例2∶8、低聚異麥芽糖添加量25%、山梨醇添加量1.5%、檸檬酸添加量1.6%、抗性淀粉添加量15%、微晶纖維素添加量15%、硬脂酸鎂添加量1.0%。在此條件下制作的桑葚火龍果復合咀嚼片色澤均勻，呈現淡紫色，具有較好的形態和組織狀態，口感細膩、酸甜適中，模糊感官綜合評分為90.0，與其驗證實驗得到的感官評分89.4基本一致。為桑葚火龍果復合咀嚼片的開發利用提供理論依據，具有一定的市場價值和前景。

桑葚；火龍果；咀嚼片；模糊數學；感官評價

引言

桑葚（）又稱桑實、葚子，為?？贫嗄晟颈局参锷涞墓麑?，被國家衛生部列為“藥食兼用”的水果之一，還具有多種保健功能[1-5]。火龍果（）是仙人掌科三角柱屬植物的果實，又稱仙蜜果、紅龍果、情人果等，它含有豐富的維生素及礦物質，并且具有糖分低、脂肪低等功效的保健水果[6,7]。研究現象表明，桑葚和火龍果對一些特定的自由基具有明顯的清除作用，具有抗氧化、抗疲勞、降血壓、抗糖尿病等多種生理活性功能[8]。桑葚火龍果復合咀嚼片利用了廣西本地來源極其豐富的桑葚和火龍果資源，將其轉化為經濟優勢，提高其利用價值，同時產品配方中添加了低聚異麥芽糖作為益生元，滿足了人們對營養價值和保健功能的需求[9]，提高了產品的開發價值和利用價值，使其具有一定的市場價值。

模糊數學綜合感官評價法是一種創建在模糊數學基礎上的綜合感官評價方法，即用模糊數學的方法對產品的品質評價指標做出綜合性的整體評價[10]。此方法具有結論清晰、系統概括性強的特點，可以較好地解決一些不清晰的、不利于量化以及各種不定性的問題，極大程度上消除了評價成員對主觀因素的影響，從而得出比較科學的、準確的評價結果，近年來被大量應用于食品的感官評價過程中[11]。

本研究通過預試驗初步探討桑葚火龍果復合咀嚼片的基本配方，以模糊綜合感官評分為指標，通過單因素試驗和正交試驗優化桑葚火龍果復合咀嚼片的配方，制作一款具有水果風味、營養豐富、升糖指數低、還能調節腸胃的功能性咀嚼片，為產品的開發利用提供理論依據以及一定的實際可操作性。

1 材料與方法

1.1 材料

桑葚，市售國產，實驗室自制成60目果粉；火龍果，市售國產，實驗室自制成60目果粉；山梨醇、檸檬酸、抗性淀粉、微晶纖維素、低聚異麥芽糖、硬脂酸鎂，均為食品級；蜂蜜，市售國產；無水乙醇、過氧化氫、1，1-二苯基-2-苦基肼（DPPH）（純度97%）、水楊酸（純度≥99.7%）、L（+）抗壞血酸（純度≥99.7%）、七水硫酸亞鐵，分析純，均為市售國產。

1.2 儀器與設備

FW-100高速萬能粉碎機（天津市泰斯特儀器有限公司）；WK-60微型顆粒機（吉首市中誠制藥機械有限公司）；DHG-9143BC恒溫（鼓風）干燥箱（寧波楊輝儀器有限公司）；TDP-1.5單沖式壓片機（吉首市中誠制藥機械有限公司）；TG16G離心機（湖南凱達科學儀器有限公司）；UV-1601紫外可見分光光度計（北京瑞利分析儀器公司）；TMS-Pilot250N質構儀（北京盈盛恒泰科技有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

工藝流程為：挑選新鮮的桑葚和火龍果→原料預處理→打粉→混合→制軟材→造?！！^篩→壓片→評價分析。

1.3.2 單因素試驗

通過考察果粉比例（1∶9、2∶8、3∶7、4∶6、5∶5）、低聚異麥芽糖添加量（20%、25%、30%、35%、40%）、山梨醇添加量（1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%）、檸檬酸添加量（1.0%、1.2%、1.4%、1.6%、1.8%）、抗性淀粉添加量（5%、10%、15%、20%、25%）、微晶纖維素添加量（5%、10%、15%、20%、25%）、硬脂酸鎂添加量（0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%）對桑葚火龍果復合咀嚼片模糊綜合感官評分的影響。

1.3.3 正交試驗因素水平設計

在單因素的基礎上，選取果粉比例、山梨醇添加量、檸檬酸添加量、微晶纖維素添加量為考察因素，以模糊綜合感官評分為指標，利用SPSS26軟件設計四因素三水平的正交試驗，正交試驗因素與水平設計表詳見表1。

表1 L9（34）正交試驗因素水平設計

1.3.4 感官評價標準

選取8名身體健康、無任何感官問題的食品科學與工程專業的學生組成評定小組，對桑葚火龍果復合咀嚼片的色澤、形態、組織狀態和滋氣味4個指標進行感官評價，每個評價指標分為優、良、中、差4個等級，按百分制進行評分，感官評價前不能吃有刺激性的食物，評價完之后要用漱口水漱口，再對下一個樣品進行評價。感官評價標準見表2。

表2 桑葚火龍果復合咀嚼片的感官評價標準

1.3.5 產品品質檢測

（1）硬度的測定。

取試樣10片，使用質構儀依次分別測量每片的硬度，以N計，取平均值[12]。

（2）片重差異的測定。

按《中華人民共和國藥典》（2020年版）標準[13]進行測定。取試樣25片，分別稱量出每片的重量，以g為計量單位，記錄下每片重量并求出平均重量，再對比每片重量與平均重量之間的差異。超出重量差異限度的小于3片，且重量限度不能超過1倍。

（3）崩解時限的測定。

取試樣6片，分別放置在崩解儀中的6個吊籃玻璃管內。將裝有樣品的吊籃玻璃管浸入裝有溫度已達到37±1℃水的玻璃燒杯中，上下浮動等到樣品完全崩解，然后記錄下每片所需的時間，以min為計量單位，取其平均值[14]。

（4）抗氧化活性的測定。

清除DPPH自由基的能力參照周巾英、周揚等[15,16]方法測定，以mg/mL計。

清除羥自由基（·OH）的能力參照吳俐等[17]方法測定，以mg/mL計。

1.3.6 建立模糊綜合感官評價模型

（1）確定評價因素集。

參照何欣等[18]的方法建立模糊綜合感官評價模型，以色澤（U1）、形態（U2）、組織形態（U3）、滋氣味（U4）作為桑葚火龍果復合咀嚼片的評價指標，即評價因素集U={U1，U2，U3，U4}。

（2）確定評語集及評價等級集。

評語集是指每個評價因素的評語集合，由評價小組得出桑葚火龍果復合咀嚼片的4個評價等級，即優（V1）、良（V2）、中（V3）、差（V4），評語集V={V1，V2，V3，V4}。試驗過程中優、良、中和差4個等級分別對應其范圍的中間值，即90、75、65、30，則評價等級集A={A1，A2，A3，A4}={90，75，65，30}。

（3）確定權重集。

總體先采用住戶調查法，并在此基礎上由評價小組人員采用隨機投票法決定對桑葚火龍果咀嚼片的色澤、形態、組織狀態和滋氣味4個因素的重要性程度進行評分，確定權重集X={X1，X2，X3，X4}={0.2，0.3，0.2，0.3}，且權重總和為1。

（4）建立模糊綜合感官評判。

模糊感官綜合評價結果為bk=X×Rk，其中X表示權重集，Rk表示模糊矩陣；模糊綜合評價得分Y=bk×A。

2 結果與分析

2.1 模糊數學綜合感官評價結果

由8位評價人員對單因素試驗中的35個樣品逐一進行評價，然后將評價小組得出的評價結果收集匯總后進行統計并分析，統計結果見表3。

表3 單因素試驗中桑葚火龍果復合咀嚼片不同配方的感官評價結果統計

2.2 模糊矩陣模型建立的結果

模糊矩陣是根據感官評價中各評語的票數比上評價總人數，則根據感官評價結果得到35個模糊矩陣Rk，其中k代表第k個樣品。例如以1號樣品為例，其感官評價結果如表4所示。

表4 配方組成樣品1的感官評價結果

則樣品1的矩陣為：

同理可得R2～R35。為了避免評價結果所帶來的誤差，采用先相乘再加和的方法計算綜合評分。將權重系數X乘以模糊矩陣R就可得到各個樣品的模糊數學綜合感官評價結果，即bk=X×Rk。例如以樣品1為例，其模糊感官評價結果：

={0.4125，0.5875，0，0}

同理可的b2～b35樣品的模糊數學感官綜合評價結果。

模糊綜合評價得分Y=bk×A，評價等級A={90，75，65，30}，b1={0.4125，0.5875，0，0}，因此樣品1的模糊綜合感官評價總分：

同理可以得到單因素試驗中2～35號樣品及正交試驗中1～9號樣品的模糊綜合感官評價總分。

2.3 單因素試驗結果與分析

2.3.1 果粉比例添加量對桑葚火龍果復合咀嚼片模糊綜合感官評分的影響

桑葚粉和火龍果粉是咀嚼片的主要原料，賦予其特有的營養和風味。由圖1所示，隨著果粉比例添加量的增加，桑葚火龍果復合咀嚼片的模糊綜合感官評分先升高后開始逐漸降低。果粉比例中桑葚粉過少，咀嚼片中桑葚特有的風味不足；過多，色澤較深，偏紫黑色，會掩蓋了火龍果本身的風味，且粘度較高。果粉比例添加量為2∶8時，咀嚼片模糊綜合感官評分最高，口感良好，組織狀態最佳。因此綜合考慮，選擇果粉比例添加量為1∶9、2∶8、3∶7作為正交試驗的因素水平。

圖1 果粉比例添加量對桑葚火龍果復合咀嚼片模糊綜合感官評分的影響

2.3.2 低聚異麥芽糖添加量對桑葚火龍果復合咀嚼片模糊綜合感官評分的影響

低聚異麥芽糖作為輔料，由圖2可看出，添加量逐漸增加，桑葚火龍果復合咀嚼片的模糊綜合感官評分先出現快速升高后降低的趨勢。低聚異麥芽糖添加量為25%時模糊綜合感官評分為88.3，此時口感極佳。隨著其添加量的增加會導致咀嚼片口感偏甜，伴有顆粒感和厚重的粉層感。所以，選擇低聚異麥芽糖最佳添加量為25%。

圖2 低聚異麥芽糖添加量對桑葚火龍果復合咀嚼片模糊綜合感官評分的影響

2.3.3 山梨醇添加量對桑葚火龍果復合咀嚼片模糊綜合感官評分的影響

山梨醇作為甜味劑，可預防齲齒，控制血糖水平，降低糖尿病的風險[19]，主要是用于矯正咀嚼片的口感和風味。由圖3可看出，山梨醇添加量的逐漸增加，桑葚火龍果復合咀嚼片的模糊綜合感官評分呈現先快速升高然后降低的趨勢。添加量為1.5%時桑葚火龍果模糊綜合感官評分最高，甜度適中，口感細致；隨著山梨醇添加量逐漸過多，會使咀嚼片出現口感齁甜和輕微的顆粒感，導致感官評分偏低，從而影響咀嚼片的口感。因此，選擇山梨醇添加量為1.0%、1.5%、2.0%作為正交試驗的因素水平。

圖3 山梨醇添加量對桑葚火龍果復合咀嚼片模糊綜合感官評分的影響

2.3.4 檸檬酸添加量對桑葚火龍果復合咀嚼片模糊綜合感官評分的影響

檸檬酸作為桑葚火龍果復合咀嚼片的主要酸味來源，可使咀嚼片具有一定的酸甜口感。由圖4可得，隨著檸檬酸添加量的增加，桑葚火龍果復合咀嚼片的模糊綜合感官評分呈現先快速升高后慢慢下降的趨勢。檸檬酸添加量不足，酸味不明顯；添加量達到1.6%時，酸甜適中，滋味可口；添加量過多，會掩蓋咀嚼片本身的甜味，導致口感偏酸，風味失調。因此，選擇檸檬酸添加量為1.2%、1.4%、1.6%作為正交試驗的因素水平。

圖4 檸檬酸添加量對桑葚火龍果復合咀嚼片模糊綜合感官評分的影響

2.3.5 抗性淀粉添加量對桑葚火龍果復合咀嚼片模糊綜合感官評分的影響

由圖5可知，隨著抗性淀粉添加量的增加，桑葚火龍果復合咀嚼片的模糊綜合感官評分先出現快速升高后下降的趨勢?？剐缘矸厶砑恿繛?5%時，咀嚼片的模糊綜合感官評分達到最高，組織結構緊密，口感細膩；而隨著添加量的逐漸增加，會導致咀嚼片產生磣質感，影響口感。因此，選擇抗性淀粉最佳添加量為15%。

圖5 抗性淀粉添加量對桑葚火龍果復合咀嚼片模糊綜合感官評分的影響

2.3.6 微晶纖維素加量對桑葚火龍果復合咀嚼片模糊綜合感官評分的影響

微晶纖維素作為填充劑會影響咀嚼片的性能，提高咀嚼片的硬度。由圖6可知，隨著微晶纖維素的添加量逐漸增加，桑葚火龍果復合咀嚼片的模糊綜合感官評分呈現出先升高后降低的趨勢。微晶纖維素添加量不足，斷面結構過于疏松，影響整體的感官評分；添加量為15%時咀嚼片硬度適中，崩解效果好；添加量過多，會導致咀嚼片的硬度較大，難以崩解，而且會有顆粒感，口感欠缺。因此，選擇微晶纖維素添加量為10%、15%、20%作為正交試驗的因素水平。

圖6 微晶纖維素添加量對桑葚火龍果復合咀嚼片模糊綜合感官評分的影響

2.3.7 硬脂酸鎂添加量對桑葚火龍果復合咀嚼片模糊綜合感官評分的影響

硬脂酸鎂作為咀嚼片中的潤滑劑，可使顆粒混合后分布均勻，提高顆粒間的流動性和咀嚼片表面的光滑性[20]。由圖7可知，隨著硬脂酸鎂的添加量逐漸增加，桑葚火龍果復合咀嚼片的模糊綜合感官評分先快速升高后下降。硬脂酸鎂添加量不足，顆粒的流動性較差，斷面結構過于疏松，不利于咀嚼片的成型；添加量達到1.0%時，組織形態緊湊，與顆粒混合后組織分布均勻，且有利于咀嚼片脫模；添加量過多，脫模效果極差，有輕微顆粒感，導致口感變差。因此，選擇硬脂酸鎂添加量為1.0%。

2.4 正交試驗結果分析

2.4.1 正交試驗結果

正交試驗設計及結果詳見表5。以模糊綜合感官評分為指標，通過極差分析可得，桑葚火龍果復合咀嚼片各因素主次關系為D＞C＞A＞B，再通過比較各個因素各個水平的值，從而得出最優水平的組合為A2B2C3D2，即果粉比例2∶8、山梨醇添加量1.5%、檸檬酸添加量1.6%、微晶纖維素添加量15%。

表5 正交試驗設計及結果

2.4.2 驗證實驗

根據正交優化的配方，即試驗結果優化可得桑葚火龍果復合咀嚼片最優配方為果粉比例2∶8、低聚異麥芽糖添加量25%、山梨醇添加量1.5%、檸檬酸添加量1.6%、抗性淀粉添加量15%、微晶纖維素添加量15%和硬脂酸鎂添加量1.0%。并在此條件下進行3次平行驗證實驗，得到桑葚火龍果復合咀嚼片的模糊感官綜合評分為89.4，因此該配方具有一定的可實用性。

2.5 產品質量指標

2.5.1 感官指標

咀嚼片色澤分布均勻，呈淡紫色，片形外觀完整，大小、厚度均勻一致，表面光滑平整，硬度適中，酸甜可口。

2.5.2 理化指標

桑葚火龍果復合咀嚼片平均片重0.36 g，片重差異限度±5%；平均硬度16.94 N；崩解平均時限25 min；桑葚火龍果復合咀嚼片提取液的DPPH和羥基自由基清除能力的IC50值分別為9.59 mg/mL、32.53 mg/mL。

3 結論

經過單因素試驗和正交試驗，得到桑葚火龍果復合咀嚼片的最優配方為果粉比例添加量2∶8、低聚異麥芽糖的添加量為25%、山梨醇的添加量為1.5%、檸檬酸的添加量為1.6%、抗性淀粉的添加量為15%、微晶纖維素的添加量為15%和硬脂酸鎂的添加量為1.0%。根據此配方制作出的產品色澤均勻，片形完整，硬度適中，酸甜可口，是一款具有水果風味、營養豐富、升糖指數低、調節腸胃的功能性咀嚼片，為產品的開發和應用提供理論基礎，具有一定的市場價值。

[1] 王晗，朱華平，李文釗，等. 桑葚提取物中花青素分析及其體外抗氧化活性研究[J]. 食品與發酵工業，2019，45(15): 170-175.

[2] Ajay P K, Sivakuma R T R, Jin C, et al. Antioxidant and hemolysis protective effects of polyphenol-rich extract from mulberry fruits[J]. Pharmacognosy Magazine, 2018, 14(53): 103-109.

[3] 滕亞然，趙樂鳳，張喆，等. 桑葚的抗氧化和抗疲勞活性研究[J]. 人參研究，2016(6): 29-30.

[4] 駱新，王忠，朱虎虎，等. 桑葚多糖對環磷酰胺誘導小鼠免疫功能低下的調節作用[J]. 新疆醫科大學學報，2018，41(1): 76-78.

[5] 欒琳琳，盧紅梅，陳莉. 桑葚花青素提取純化研究進展[J]. 中國調味品，2019，44(3): 156-160，164.

[6] 楚文靖，盛丹梅，張楠，等. 紅心火龍果熱風干燥動力學模型及品質變化[J]. 食品科學，2019，40(17): 150-155.

[7] 朱春華，李進學，龔琪，等. 火龍果加工綜合利用狀況[J]. 保鮮與加工，2014，14(1): 57-61，64.

[8] Esquivel P, Stintzing F C, Carle R. Phenolie compoundprofiles and their corresponding antioxidant Capacity of purple pitaya (Hylocereuss sp.) genotypes[J]. Journal of Bioscienes, 2007, 62(9-10): 636-644.

[9] 李蕊，王一然，劉一鳴，等. 不同益生元對酸奶游離氨基酸及風味的影響[J]. 食品科學，2020，41(20): 83-89.

[10] 康莉，李敏，龍銀晴. 模糊數學在食品感官分析中的應用現狀分析[J]. 農產品加工，2019(10): 89-91.

[11] 李玉珍，肖懷秋. 模糊數學評價法在食品感官評價中的應用[J]. 中國釀造，2016，35(5): 16-19.

[12] 湯葆莎，賴譜富，吳俐，等. 麥麩膳食纖維咀嚼片配方優化及其體外抗氧化能力[J]. 食品科學，2017，38(24): 171-176.

[13] 國家藥典委員會. 中華人民共和國藥典(四部)[M]. 北京: 中國醫藥科技出版社，2020.

[14] 賴譜富，陳君琛，湯葆莎，等. 杏鮑菇秋葵咀嚼片配方優化與質量標準研究[J]. 核農學報，2017，31(7): 1374-1380.

[15] 周巾英，歐陽玲花，王麗，等. 白藜蘆醇清除DPPH自由基反應的動力學[J]. 食品工業，2020，41(6): 222-226.

[16] 周揚，龍成，許子楊，等. 石斛粉葛咀嚼片的制備及其抗氧化活性[J]. 食品工業科技，2020，41(8): 163-169.

[17] 吳俐，沈恒勝，湯葆莎，等. Fenton法測定茶薪菇發酵產物的抗氧化活性[J]. 福建農業學報，2018，33(6): 638-643.

[18] 何欣，俞彭欣，張玲瑜，等. 模糊數學綜合評價法優化紅棗奶飲料的生產配方[J]. 中國釀造，2019，38(6): 165-170.

[19] 王錫茂，黎彧，何妙銀，等. 甜味劑開發的研究進展[J]. 廣東微量元素科學，2012，19(5): 27-30.

[20] 郭仁庭，覃忠富，傅長明，等. 硬脂酸鎂的性質、應用及市場前景綜述[J]. 企業科技與發展，2011(7): 15-17.

Study on Optimization of Mulberry Pitaya Compound Chewable Tablets Based on the Fuzzy Mathematical Sensory Evaluation Method

Using mulberry and pitaya as main raw materials, the mulberry pitaya compound chewable tablets were prepared. The formula of mulberry pitaya compound chewable tablets was optimized by single factor test and orthogonal test using fuzzy mathematics sensory evaluation method. The results showed that the best formula of mulberry pitaya compound chewable tablets was fruit powder ratio 2:8, isomaltooligosaccharide 25%, sorbitol 1.5%, citric acid 1.6%, resistant starch 15%, microcrystalline cellulose 15% and magnesium stearate 1.0%. The mulberry pitaya compound chewable tablets prepared under these conditions have uniform color, light purple, good morphology and organizational state, delicate taste, moderate acidity and sweetness, and the fuzzy sensory comprehensive score was 90.0, which was basically consistent with the sensory score of 89.4 obtained from the validation experiment. It provides a theoretical basis for the development and utilization of mulberry pitaya compound chewable tablets, and has a certain market value and prospect.

mulberry; pitaya; chewable tablets; fuzzy mathematics; sensory evaluation

TS255

A

1008-1151(2022)08-0030-06

2022-06-13

廣西自然科學基金項目（2020JJB130043）。

李澆（2000－），女，廣西民族師范學院學生，研究方向為食品加工與保鮮。

袁芳（1986－），女，廣西民族師范學院講師，碩士，研究方向為農產品加工與貯藏。