模糊數學感官評價法優化苦蕎茶紅棗汁復合飲料制作工藝

薛寶玲，宋曉彬

1.內蒙古農業大學職業技術學院食品工程技術系（包頭 014109）；2.內蒙古烏蘭察布市食品藥品檢驗所（烏蘭察布 012000）

我國苦蕎種植面積和產量均為世界第一，苦蕎種植面積在30萬 hm2左右[1]。苦蕎即苦蕎麥，含有七大營養素[2]，苦蕎中的蘆丁、微量元素和半胱氨酸等物質，具有強化血管、降低血脂、預防“三高”和心腦血管疾病等作用[3-4]。苦蕎中的硒元素是重要的抗衰老元素，也被稱為抗癌之王[5]。在我國，苦蕎種植優勢產區主要分布在內蒙古、寧夏、山西、四川、貴州等地，秦嶺往北生產甜蕎為主，秦嶺以南生產苦蕎為主[6]。紅棗起源于中國，又被稱為中華大棗[7]，紅棗含有碳水化合物、蛋白質、脂肪、維生素、礦物質等多種營養元素，以及環磷酸腺苷（cAMP）、環磷酸鳥苷（cGMP）、皂苷、生物堿和酚類化合物等多種特殊營養成分[8-9]，可被選為食療的原輔料。

隨著物質文化生活的改善，保健食品及其食療作用越來越被重視，苦蕎麥及其制品與相關資源的開發利用逐漸受到青睞。有關苦蕎茶紅棗復合飲料在國內外少有研究，我國對苦蕎及其產品的開發和研究還處在不斷探索階段[10]。試驗以苦蕎茶和紅棗汁為主要原料，在單因素試驗基礎上進行正交試驗，并結合模糊數學感官評定法，探索苦蕎茶紅棗汁復合飲料的最佳制作工藝，旨在獲得一種新型茶飲料，從而提升苦蕎茶的產品類型。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

苦蕎茶（采用君珍苦蕎茶，購自呼和浩特市維多利摩爾城超市）；紅棗（購自呼和浩特市華潤萬家超市）；檸檬酸、羧甲基纖維素鈉（CMC）、綿白糖、純凈水（均為食品級）。

1.2 儀器與設備

PE-180S破碎機（旭朗機械制造有限公司）；美的RT2171電磁爐（美的電器）；循環水真空泵（天津市科盟化工工貿有限公司）；OLABO分析天平（濟南程騰生物技術有限公司）；EDI 500超純水器（樂楓生物科技有限公司）；BKQ-B50II立式壓力蒸汽滅菌鍋（博科醫療生物儀器股份有限公司）；UV5紫外可見分光光度計[讓奇（上海）儀器科技有限公司]。

1.3 方法

1.3.1 苦蕎茶汁的制備（浸提法）

挑選整粒、無需變的苦蕎籽粒，進行清洗、去雜等預處理，苦蕎破碎后0.150 mm孔徑（100目）過篩；用45倍體積的純凈水于80 ℃下浸提7～10 min，抽濾完全；低溫保存后續備用。

1.3.2 紅棗汁的制備（提取法）

紅棗清洗并去除棗核；紅棗切塊；紅棗塊干燥；按1∶6紅棗與水的體積比進行混合；80 ℃下抽濾90 min；低溫下保存備用；苦蕎原汁與紅棗原汁進行混合配比進行調配。

1.4 苦蕎茶紅棗汁復合茶飲料的工藝流程

苦蕎原汁+紅棗原汁→過濾→調配（白砂糖+檸檬酸+羧甲基纖維素鈉）→最佳配方（通過單因素試驗與正交試驗并結合感官評定）→灌裝→密封→殺菌→冷卻→成品

1.4.1 單因素試驗

對不同苦蕎原汁（60%，65%，70%，75%，80%，85%和90%）、紅棗原汁（10%，15%，20%，25%，30%，35%和40%）、綿白糖（5%，6%，7%，8%，9%，10%和11%）、羧甲基纖維素鈉（0.3%，0.4%，0.5%，0.6%，0.7%，0.8%和0.9%）、檸檬酸（0.20%，0.25%，0.30%，0.35%，0.40%，0.45%和0.50%）的含量進行單因素試驗，并結合感官評定確定對苦蕎茶紅棗復合茶飲料影響較為顯著的因素及最佳單因素條件。

1.4.2 正交試驗

通過單因素試驗后，進行五因素三水平L9(35)的正交試驗，以感官評分為依據，確定苦蕎茶紅棗復合茶飲料的最佳工藝配方。

1.4.3 感官評定

在模糊數學感官綜合評價法基礎上對苦蕎茶紅棗復合茶飲料進行綜合評分。模糊數學感官綜合評價法可以克服難以解決的多樣本問題，并且能夠獲得考慮到所有因素綜合客觀的結果[10]。感官評定小組由10名經過培訓的身心健康并且味覺嗅覺靈敏的成員組成，男生女生各占一半。選5名評分員通過直接打分法對苦蕎茶紅棗復合茶飲料進行打分，評分標準如表1所示。

表1 感官質量評定標準

2 結果與分析

2.1 單因素結果

2.1.1 紅棗原汁含量對苦蕎茶紅棗復合茶飲料感官評分的影響

紅棗原汁含量對苦蕎茶紅棗復合茶飲料感官評分的單因素試驗結果如圖1所示。15%紅棗原汁的感官評分較低，隨著紅棗原汁含量增加，感官評分先增加后降低，通過單因素試驗結果得知紅棗原汁含量太少時口感清淡，原汁含量太多時口感太重，導致評分偏低，通過圖1得知紅棗原汁含量30%用于正交試驗的研究。

圖1 紅棗原汁含量對苦蕎茶紅棗復合茶飲料感官評分的影響

2.1.2 苦蕎原汁含量對苦蕎茶紅棗復合茶飲料感官評分的影響

苦蕎原汁含量對苦蕎茶紅棗復合茶飲料感官評分的單因素試驗結果如圖2所示。75%苦蕎原汁感官評分最高，隨著苦蕎原汁含量增加，感官評定得分先增加后降低，通過單因素試驗結果得知苦蕎原汁含量太少時茶味口感清淡，原汁含量太多時茶味口感太重，導致評分偏低，通過圖2得知苦蕎原汁含量75%用于正交試驗的研究。

圖2 苦蕎原汁含量對苦蕎茶紅棗復合茶飲料感官評分的影響

2.1.3 羧甲基纖維素鈉含量對苦蕎茶紅棗復合茶飲料感官評分的影響

羧甲基纖維素鈉含量對苦蕎茶紅棗復合茶飲料感官評分的單因素試驗結果如圖3所示。隨著羧甲基纖維素鈉含量的增加，感官評分先增加后降低，羧甲基纖維素鈉含量0.6%時感官評分最高，通過單因素試驗結果得知羧甲基纖維素鈉含量太少時飲料口感稀薄，羧甲基纖維素鈉含量太多時飲料濃稠甚至出現結塊，以至于口感下降，導致評分偏低，通過圖3得知羧甲基纖維素鈉含量0.6%用于正交試驗的研究。

圖3 羧甲基纖維素鈉含量對苦蕎茶紅棗復合茶飲料感官評分的影響

2.1.4 綿白糖對苦蕎茶紅棗復合茶飲料感官評分的影響

綿白糖含量對苦蕎茶紅棗復合茶飲料感官評分的單因素試驗結果如圖4所示。隨著綿白糖含量的增加，感官評分先增加后降低，綿白糖含量8%時感官評分最高，通過單因素試驗結果得知綿白糖含量太少時飲料口感較差，甜度不夠，綿白糖含量太多時飲料口感太甜甚至出現苦澀味道，導致評分偏低，通過圖4得知綿白糖含量8%用于正交試驗的研究。

圖4 綿白糖含量對苦蕎茶紅棗復合茶飲料感官評分的影響

2.1.5 檸檬酸含量對苦蕎茶紅棗復合茶飲料感官評分的影響

檸檬酸含量對苦蕎茶紅棗復合茶飲料感官評分的單因素試驗結果如圖5所示。隨著檸檬酸含量增加，感官評分呈現先增加后降低趨勢，檸檬酸含量0.35%時感官評分最高，通過單因素試驗結果得知檸檬酸含量太多時飲料口感酸澀，檸檬酸含量太少時飲料口感太甜，導致評分偏低，通過圖5得知檸檬酸含量0.35%用于正交試驗的研究。

圖5 檸檬酸含量對苦蕎茶紅棗復合茶飲料感官評分的影響

2.2 正交試驗結果

2.2.1 正交試驗設計

通過單因素試驗后，選擇苦蕎原汁含量、紅棗原汁含量、羧甲基纖維素鈉含量、綿白糖含量、檸檬酸含量進行五因素三水平L9(35)的正交試驗，如表2所示，通過正交試驗結果依據，結合模糊數學感官評定法，確定苦蕎茶紅棗汁復合飲料的最佳制作工藝。

表2 苦蕎茶紅棗汁復合飲料正交試驗因素與水平表 單位：%

2.2.2 模糊數學感官評定

2.2.2.1 確定評定論域

評定論域是一個集合，能夠反映苦蕎茶紅棗汁復合飲料的質量，記為M，M中有5個元素，在苦蕎茶紅棗汁復合飲料試驗過程中，5個元素分別為m1苦蕎茶紅棗汁復合飲料的甜度，m2苦蕎茶紅棗汁復合飲料的酸度，m3苦蕎茶紅棗汁復合飲料的香味，m4苦蕎茶紅棗汁復合飲料的口感，m5苦蕎茶紅棗汁復合飲料的色澤。

2.2.2.2 確定評語論域

評語論域是可以用數字表示，也可用文字或等級表示的評定等級，試驗中的評語論域為一個集合P，P中有5個元素，其中p1表示好，p2表示較好，p3表示一般，p4表示較差，p5表示差，是根據試驗中表1的結果所確定的。

2.2.2.3 確定權重向量

試驗權重因素為一個集合B，集合中有5個元素，權重的確定是根據每個影響因素的具體指標，B的因素是評定論域集合中的一個模糊子集，評定論域與權重向量相互獨立對應，可得到各指標的權重向量，B1=0.35，B2=0.15，B3=0.1，B4= 0.35，B5=0.05。

2.2.2.4 確定模糊評定矩陣

10名感官評價人員對12個不同配方的評定結果數據都分別除以品評總數10，得到12個模糊評定矩陣：

2.2.2.5 綜合隸屬度的計算

在評定結果計算中，需要避免取值結果帶來的實際誤差，需要引入一個向量集合——綜合隸屬度。已知苦蕎茶紅棗復合茶飲料的各項指標及權重，W=B×C=（w1,w2,w3,...,wn），苦蕎茶紅棗復合茶飲料綜合感官評價W1=B×C1=（0.35，0.15，0.1，0.35，

w11=0.35×3/10+0.15×1/10+0.1×2/10+0.35×3/10+0.05×0=0.245；w12=0.43；w13=0.435；w14=0.0；w15=0.035。即：W1=（0.245，0.43，0.435；0.05；0.035）；W2=（0.175，0.455，0.235，0.135，0）；W3=（0.15，0.465，0.235，0.1，0.5）；W4=（0.12，0.465，0.2，0.094，0.05）；W5=（0.05，0.465，0.23，0.17，0.085）；W6=（0.65，0.4，0.315，0.18，0.04）；W7=（0.04，0.39，0.33，0.205，0.035）；W8=（0.15，0.455，0.225，0.12，0.05）；W9=（0.171，0.455，0.26，0.155，0.05）；W10=（0.045，0.455，0.26，0.155，0.085）；W11=（0.095，0.42，0.295，0.155，0.035）；W12=（0.035，0.415，0.295，0.22，0.035）。

計算12個苦蕎茶紅棗復合茶飲料樣品的綜合評分，得W1=1×0.245+2×0.43+3×0.435+4×0.05+5×0.035=2.785，同理可得：W2=2.33；W3=4.685；W4=2.274；W5=2.775；W6=2.73；W7=2.805；W8=2.465；W9=2.731；W10=2.78；W11=2.615；W12=2.805。1號、2號、4號、5號、6號、7號（12號）、8號、9號、10號和11號樣品評分在2～3之間，表明苦蕎茶紅棗汁復合茶飲料的品質等級在好和一般之間，2號、4號和8號偏向好，其余偏向一般。12個正交試驗配方的感官品質從差到好分別為3號＜7號（12號）＜1號＜10號＜5號＜9號＜6號＜11號＜8號＜2號＜4號。最優配方為紅棗原汁30%、苦蕎茶汁75%、綿白糖8%、檸檬酸0.35%、羧甲基纖維素鈉0.6%，即為4號樣品配方。

2.3 驗證試驗

對4號配方為標準，重復3次試驗，所得的感官綜合評定結果分別為2.31，2.47和2.46分，評分比較穩定，與正交試驗最佳配方感官評分相近，表明苦蕎茶紅棗汁復合茶飲料正交試驗所得的最佳配方可信度較高。

3 結論

對各個因素進行單因素試驗，對所得單因素試驗結果進行正交試驗并且結合模糊數學感官評定方法進行綜合評定，最終得出苦蕎茶紅棗汁復合茶飲料的最佳配方：紅棗原汁30%、苦蕎茶汁75%、綿白糖8%、檸檬酸0.35%、羧甲基纖維素鈉0.6%。此時苦蕎茶紅棗汁復合茶飲料色澤及風味最佳，穩定性良好并且均勻無沉淀，具有明顯的苦蕎茶風味，以及紅棗特有的滋氣味。