基于模糊數(shù)學(xué)研究燕麥-玫瑰茄醬加工工藝

王亞蘭　賈杰

摘要：玫瑰茄是一種藥食同源一年生植物，具有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，在抗氧化、抗疲勞和預(yù)防人類心血管疾病方面具有明顯的功效。隨著人們消費(fèi)觀念的不斷改變，健康食品燕麥-玫瑰茄醬逐漸被消費(fèi)者重視。燕麥-玫瑰茄醬是玫瑰茄加工為調(diào)味品的一種重要方式，但燕麥-玫瑰茄醬加工工藝目前還相對(duì)滯后。該研究基于此，利用單因素試驗(yàn)和模糊數(shù)學(xué)方法，對(duì)影響燕麥-玫瑰茄醬感官評(píng)分的因素燕麥添加量、白砂糖添加量、玫瑰茄醬添加量和檸檬酸添加量進(jìn)行研究和分析。研究結(jié)果表明，最優(yōu)的燕麥-玫瑰茄醬加工工藝為燕麥添加量25%、白砂糖添加量16%、玫瑰茄醬添加量6%和檸檬酸添加量0.2%，此時(shí)燕麥-玫瑰茄醬的感官評(píng)分最高，為83.2。

關(guān)鍵詞：玫瑰茄醬；工藝；優(yōu)化；單因素；模糊數(shù)學(xué)

中圖分類號(hào)：TS264.24文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1000-9973（2023）06-0159-04

Abstract： Roselle is a kind of medicinal and edible homologous annual plant， which is rich in nutrients and has obvious effects in antioxidation， anti-fatigue and prevention of human cardiovascular disease. With the continuous change of people's consumption concept， healthy food oat-roselle sauce is gradually valued by consumers. Oat-roselle sauce is an important way to process roselle as a condiment， but the processing technology of oat-roselle sauce is still relatively lagging behind. Based on this， single factor test and fuzzy mathematics method are used to study and analyze the influencing factors of the sensory score of oat-roselle sauce such as oat addition amount， white granulated sugar addition amount， roselle sauce addition amount and citric acid addition amount. The research results show that the optimal processing technology of oat-roselle sauce is 25% oat， 16% white granulated sugar， 6% roselle sauce and 0.2% citric acid. At this time， the sensory score of oat-roselle sauce is the highest of 83.2.

Key words： roselle sauce; technology; optimization; single factor; fuzzy mathematics

收稿日期：2022-12-14

基金項(xiàng)目：河南省社會(huì)科學(xué)界聯(lián)合會(huì)調(diào)研課題（SKL-2018-2222）

作者簡(jiǎn)介：王亞蘭（1987－），女，河南信陽(yáng)人，講師，碩士，研究方向：模糊數(shù)學(xué)在食品中的應(yīng)用。

近些年，隨著消費(fèi)者對(duì)健康食品認(rèn)識(shí)的提升[1-2]，低能量、低脂肪和低糖的食品越來越受到人們的重視和青睞[3]。玫瑰茄是一種藥食同源的一年生草本植物，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富，具有抗炎、抗菌、抗氧化和預(yù)防人類心血管疾病等多種生物活性功效[4-5]。

玫瑰茄屬于錦葵科木槿屬多年生植物，其花萼為肉質(zhì)結(jié)構(gòu)[6]，富含多種人體需要的氨基酸、有機(jī)酸、維生素C和蛋白質(zhì)[7]。玫瑰茄中也富含礦物質(zhì)元素，主要包括鈣、鐵和磷等[8]。這些物質(zhì)具有潤(rùn)肺止咳、利尿、抗壞血病、解酒、降膽固醇、預(yù)防人類心血管疾病和減肥等生物學(xué)功效。燕麥中富含多種不飽和脂肪酸，其中含有的功能性化合物主要包括酚類和氨基酸類，這些物質(zhì)在預(yù)防人類心血管疾病和利膽解毒方面具有重要作用。燕麥和玫瑰茄中均含有多種不同的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和活性成分，將燕麥和玫瑰茄混合后制成醬類物質(zhì)能夠充分利用其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[9]。

燕麥-玫瑰茄醬的生產(chǎn)地較多，但是沒有統(tǒng)一的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致不同地區(qū)[10]甚至同一地區(qū)不同生產(chǎn)批次玫瑰茄醬的口感、風(fēng)味均不同，嚴(yán)重地制約著玫瑰茄醬的規(guī)模化和標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，消費(fèi)者健康也受到了影響[11]。

模糊數(shù)學(xué)是一種被廣泛用于研究模糊性現(xiàn)象的數(shù)學(xué)方法和理論，廣泛用于調(diào)味品、食品、醫(yī)藥和環(huán)境等方面[12]。通過模糊數(shù)學(xué)能夠更加準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的真實(shí)性、權(quán)重域和評(píng)價(jià)體系，將感官指標(biāo)通過模糊數(shù)學(xué)進(jìn)行數(shù)據(jù)化，從而減少感官評(píng)定人員的評(píng)定誤差，進(jìn)一步提高感官評(píng)定結(jié)果的客觀性和精確性[13-14]。

本研究利用單因素試驗(yàn)和模糊數(shù)學(xué)法對(duì)燕麥-玫瑰茄醬的加工工藝進(jìn)行優(yōu)化，為研究出更加具有保健功效和口感的燕麥-玫瑰茄醬提供了理論基礎(chǔ)。此外，相比傳統(tǒng)的感官評(píng)價(jià)，應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)獲取的數(shù)據(jù)更具有科學(xué)性。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

玫瑰茄醬、燕麥、白砂糖（可食用）和檸檬酸。

1.2 儀器和設(shè)備

電子天平、烘箱、分光光度計(jì)、多功能酶標(biāo)儀和分子儀器。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 感官評(píng)分

邀請(qǐng)5名參加過感官評(píng)價(jià)的專業(yè)人員，對(duì)燕麥-玫瑰茄醬的3個(gè)感官因素（顏色、氣味和口感）進(jìn)行評(píng)價(jià)，品嘗完樣品后需要漱口，間隔5 min再對(duì)下一個(gè)樣品進(jìn)行品嘗。具體的感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表1。

1.3.2 單因素試驗(yàn)

當(dāng)研究燕麥添加量對(duì)燕麥-玫瑰茄醬加工工藝的影響時(shí)，控制白砂糖添加量為16%、玫瑰茄醬添加量為9%和檸檬酸添加量為0.2%，研究燕麥添加量為15%、20%、25%、30%、35%對(duì)燕麥-玫瑰茄醬感官評(píng)分的影響。

當(dāng)研究白砂糖添加量對(duì)燕麥-玫瑰茄醬加工工藝的影響時(shí)，控制燕麥添加量為25%、玫瑰茄醬添加量為9%和檸檬酸添加量為0.2%，研究白砂糖添加量為12%、14%、16%、18%、20%對(duì)燕麥-玫瑰茄醬感官評(píng)分的影響。

當(dāng)研究玫瑰茄醬添加量對(duì)燕麥-玫瑰茄醬加工工藝的影響時(shí)，控制燕麥添加量為25%、白砂糖添加量為16%和檸檬酸添加量為0.2%，研究玫瑰茄醬添加量為4%、6%、8%、10%、12%對(duì)燕麥-玫瑰茄醬感官評(píng)分的影響。

當(dāng)研究檸檬酸添加量對(duì)燕麥-玫瑰茄醬加工工藝的影響時(shí)，控制燕麥添加量為25%、白砂糖添加量為16%和玫瑰茄醬添加量為9%，研究檸檬酸添加量為0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%對(duì)燕麥-玫瑰茄醬感官評(píng)分的影響。

1.3.3 正交試驗(yàn)優(yōu)化燕麥-玫瑰茄醬加工工藝

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果可得燕麥-玫瑰茄醬加工工藝條件范圍，以燕麥添加量、白砂糖添加量和玫瑰茄醬添加量作為變量因子，以感官評(píng)分結(jié)果作為指標(biāo)，對(duì)燕麥-玫瑰茄醬加工工藝進(jìn)行優(yōu)化。

1.3.4 模糊數(shù)學(xué)法建立

確定感官評(píng)分X=（X1，X2，X3）分別代表顏色、氣味和口感；根據(jù)優(yōu)、良和差確定燕麥-玫瑰茄醬的評(píng)價(jià)等級(jí)R=（R1，R2，R3），其中R1、R2和R3分別代表感官評(píng)分中的優(yōu)、良和差。顏色、氣味和口感所占的權(quán)重分別為0.3，0.3和0.4。

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 燕麥添加量對(duì)燕麥-玫瑰茄醬品質(zhì)的影響

由圖1可知，隨著燕麥添加量的增加，燕麥-玫瑰茄醬的感官評(píng)分呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，當(dāng)燕麥添加量小于25%時(shí)，燕麥-玫瑰茄醬的感官評(píng)分隨著燕麥添加量的增加而逐漸升高。當(dāng)燕麥添加量大于25%時(shí)，燕麥-玫瑰茄醬的感官評(píng)分隨著燕麥添加量的增加并無明顯變化，說明當(dāng)燕麥添加量超過一定量時(shí)，對(duì)感官評(píng)分的影響程度變小。添加燕麥能夠改善燕麥-玫瑰茄醬的組織形態(tài)和口感，所以，選擇燕麥的最佳添加量為25%。

2.1.2 白砂糖添加量對(duì)燕麥-玫瑰茄醬品質(zhì)的影響

白砂糖的添加能夠改善燕麥-玫瑰茄醬的風(fēng)味，從而對(duì)燕麥-玫瑰茄醬的品質(zhì)進(jìn)行改善[15]。由圖2可知，隨著白砂糖添加量的增加，燕麥-玫瑰茄醬的感官評(píng)分呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì)。當(dāng)白砂糖添加量為14%時(shí)，燕麥-玫瑰茄醬的感官評(píng)分最低，為70，隨著白砂糖添加量的逐漸增加，燕麥-玫瑰茄醬的感官評(píng)分呈現(xiàn)升高的趨勢(shì)，當(dāng)白砂糖添加量為16%～18%時(shí)，白砂糖添加量對(duì)燕麥-玫瑰茄醬感官評(píng)分的影響不明顯。白砂糖的添加在一定程度上能夠去除食物本身的腥味，也能夠有效改善食物本身的風(fēng)味，但是過多的白砂糖又會(huì)造成食物過于甜膩。綜合考慮，選擇白砂糖的最佳添加量為18%。

2.1.3 玫瑰茄醬添加量對(duì)燕麥-玫瑰茄醬品質(zhì)的影響

玫瑰茄醬的顏色為鮮紅色，能夠使燕麥-玫瑰茄醬呈現(xiàn)紅色，從而增大消費(fèi)者的食欲，還能夠增強(qiáng)燕麥-玫瑰茄醬本身的玫瑰茄花香味[16]。由圖3可知，隨著玫瑰茄醬添加量的增加，燕麥-玫瑰茄醬的感官評(píng)分呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，當(dāng)玫瑰茄醬添加量小于6%時(shí)，燕麥-玫瑰茄醬的感官評(píng)分呈現(xiàn)升高的趨勢(shì)。當(dāng)玫瑰茄醬添加量大于6%時(shí)，燕麥-玫瑰茄醬的感官評(píng)分隨著玫瑰茄醬添加量的增加呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)。玫瑰茄醬是燕麥-玫瑰茄醬制作過程中的主要材料，過少的玫瑰茄醬會(huì)導(dǎo)致燕麥-玫瑰茄醬的玫瑰茄風(fēng)味較低，過多的玫瑰茄醬又會(huì)影響、覆蓋燕麥-玫瑰茄醬中一些其他揮發(fā)性物質(zhì)的香味。綜合考慮，選擇玫瑰茄醬的最佳添加量為6%。

2.1.4 檸檬酸添加量對(duì)燕麥-玫瑰茄醬品質(zhì)的影響

添加一定濃度的檸檬酸不僅可以對(duì)燕麥-玫瑰茄醬的顏色起到保護(hù)作用，而且能降低燕麥-玫瑰茄醬的pH值，從而抑制燕麥-玫瑰茄醬中微生物的生長(zhǎng)和繁殖。隨著檸檬酸添加量的逐漸增加，燕麥-玫瑰茄醬的感官評(píng)分呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，當(dāng)檸檬酸添加量為0.2%時(shí)，感官評(píng)分為84。無論檸檬酸添加量高于0.2%還是低于0.2%，燕麥-玫瑰茄醬的感官評(píng)分均呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。綜合考慮，選擇檸檬酸的最佳添加量為0.2%。

2.2 模糊數(shù)學(xué)優(yōu)化燕麥-玫瑰茄醬加工工藝

通過對(duì)燕麥-玫瑰茄醬加工工藝進(jìn)行正交試驗(yàn)（見表3），之后對(duì)正交試驗(yàn)進(jìn)行感官評(píng)價(jià)和模糊矩陣統(tǒng)計(jì)。

由表3可知，3個(gè)影響因素的主次順序是燕麥添加量>玫瑰茄醬添加量>白砂糖添加量。由模糊數(shù)學(xué)結(jié)果可以看出，最優(yōu)的燕麥-玫瑰茄醬加工工藝為燕麥添加量25%、白砂糖添加量16%、玫瑰茄醬添加量6%和檸檬酸添加量0.2%，此時(shí)燕麥-玫瑰茄醬的感官評(píng)分最高，為83.2。

根據(jù)正交試驗(yàn)的感官結(jié)果，獲得的數(shù)學(xué)矩陣如下：

根據(jù)模糊數(shù)學(xué)原理，對(duì)影響燕麥-玫瑰茄醬的加工工藝進(jìn)行研究，獲得的感官評(píng)分結(jié)果為Y1=（0.3，0.34，0.33），Y2=（0.35，0.34，0.33），Y3=（0.34，0.34，0.33），Y4=（0.32，0.34，0.31），Y5=（0.34，0.32，0.33），Y6=（0.32，0.31，0.32），Y7=（0.34，0.33，0.32），Y8=（0.34，0.33，0.31）和Y9=（0.32，0.32，0.34）。將上述結(jié)果依次分別乘以90，60，40獲得感官評(píng)分（見表3）。

3 小結(jié)

本研究通過單因素試驗(yàn)和模糊數(shù)學(xué)法對(duì)影響燕麥-玫瑰茄醬的工藝進(jìn)行研究，以感官評(píng)分作為指標(biāo)，對(duì)燕麥-玫瑰茄醬的加工工藝進(jìn)行研究和優(yōu)化。研究結(jié)果表明，最佳的燕麥-玫瑰茄醬加工工藝為燕麥添加量25%、白砂糖添加量16%、玫瑰茄醬添加量6%和檸檬酸添加量0.2%，此時(shí)燕麥-玫瑰茄醬的感官評(píng)分最高，為83.2。

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