模糊數學法優化米露- 格瓦斯飲品加工工藝

歐陽思瑞，周 玥，劉 金

（1. 湖南農業大學食品科學技術學院，湖南 長沙 410128；2. 益陽職業技術學院，湖南 益陽 413055）

格瓦斯作為俄羅斯一款日常飲用的傳統飲料，具有豐富的營養與獨特的口感風味，在我國東三省地區也擁有較大的消費市場。但格瓦斯味道甜膩，有較重的氣泡感，使得其他地區消費者難以適應，制約著格瓦斯銷售市場[1]。而米露作為一款傳統飲品，口感清爽不厚重，營養豐富且適合日常飲用。通過將米露與格瓦斯調配后發酵，制成一種米露- 格瓦斯飲品，改善傳統格瓦斯風味與口感適應性，并解決其日常飲用營養過剩的問題，具有擴展格瓦斯銷售市場[2]及發展方向的意義。

1 材料與方法

1.1 原料

大米、全麥面粉、白砂糖、紅糖，市售；麥芽粉，青島天糧園食品加工廠提供；高筋面粉，湖南幸福廚食品有限公司提供；高活性干酵母，安琪酵母股份有限公司提供。

1.2 儀器與設備

電飯煲，浙江蘇泊爾股份有限公司產品；ST40DZR8 型蒸烤箱，深圳市凱度電器有限公司產品；電熱水壺，浙江紹興蘇泊爾生活電器有限公司產品；電磁灶，廣東美的生活電器制作有限公司產品；WGL-230B 型電熱鼓風干燥箱、DH6000BII 型恒溫培養箱，天津市泰斯特儀器有限公司產品；101A-3ET型電熱鼓風干燥箱，上海試驗儀器廠有限公司產品；AL204 型電子天平，梅特勒- 托利多儀器（上海） 有限公司產品；大容量低速多管離心機，上海安亭科學儀器廠產品。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程

大米→蒸煮→靜置→米露液

麥芽液↑

麥芽粉→浸泡→離心

麥芽渣↓

高筋面粉、全麥面粉、白砂糖、酵母→混合→發酵→面包烤制→泡制→格瓦斯前液→米露- 格瓦斯前液調配→發酵→過濾灌裝→殺菌→冷卻→米露-格瓦斯飲品。

1.3.2 操作要點與基礎配方

（1） 麥芽渣與麥芽液的制作。使用常溫飲用水1 L 浸泡100 g 麥芽粉，靜置30 min 后充分揉搓，再靜置30 min 后，以轉速3 000 r/min 離心5 min，得到麥芽液與麥芽渣，備用。

（2） 面團的制作與發酵。稱取全麥面粉100 g，高筋面粉100 g，4%蔗糖及2%活化后的高活性干酵母，與全部麥芽渣混合揉搓形成面團，靜置醒發1 h。

（3） 米露液的制備。稱量100 g 精制大米，淘洗、蒸煮，取出待冷卻，倒入1 L 麥芽液，分散米粒，于50 ℃下保溫6 h，得到米露液。

（4） 面包的烤制。將發酵好的面團分成約寬2 cm、長5~6 cm 的小段，蒸烤箱220 ℃預熱5 min，烤制20 min 后，取出，在面團表面刷糖水，繼續烤制約15~20 min，面包呈深焦褐色即烤制完成，備用。

（5） 面包段的泡制。取3 L 玻璃瓶，放入烤制好的面包300 g，按面包與沸水1∶10 的比例進行泡制。量取1 500 mL 沸水將其完全浸沒[3]，浸泡1 h后，過濾，再加入1 L 沸水進行二次浸泡1 h，2 次的過濾液混合得到格瓦斯前液，備用。

（6） 米露- 格瓦斯前液的調配與發酵。將所得米露液與格瓦斯前液全部混合，倒入玻璃器皿，加入0.1%酵母、蔗糖，于25 ℃溫度下發酵16 h，得到發酵液，備用。

（7） 殺菌。將500 mL 玻璃瓶中倒入300 mL 過濾后的發酵液，密封后放入沸水中，殺菌30 min。殺菌后放入室溫水中冷卻，制成米露- 格瓦斯飲品。

1.3.3 配方優化

（1） 單因素試驗中酵母接種量條件的確定。分別在米露- 格瓦斯前液中添加0.1%，0.2%，0.3%酵母，于25 ℃條件發酵16 h[4]，觀察酵母接種量對米露- 格瓦斯飲品色澤、口感、風味的影響。

（2） 米露- 格瓦斯前液發酵配方正交試驗。根據酵母接種量單因素試驗結果，確定最佳酵母接種量后進行正交試驗。選取蔗糖添加量、發酵溫度和發酵時間3 個因素，選用L9（34）正交表設計試驗[5]。試驗中以感官評價評分結果作為主要考核指標，優化米露- 格瓦斯飲品發酵配方。

正交試驗因素與水平設計見表1。

表1 正交試驗因素與水平設計

1.3.4 米露- 格瓦斯飲品品質測定

（1） 米露- 格瓦斯飲品感官品質的評價。感官評分是米露- 格瓦斯飲品的一個重要指標，以格瓦斯的色澤、組織狀態、口感、風味、對氣泡接受程度進行評價[6]，采用10 名評價員根據表2 的標準對發酵后的米露- 格瓦斯飲品進行感官評價。

米露- 格瓦斯飲品的感官評分標準見表2。

（2） 微生物指標檢測。菌落總數的測定參考國標參考GB 4789.2—2016 的方法。

（3） 模糊數學模型的建立。以正交試驗時的9 組米露- 格瓦斯飲品為評價對象集Y，Y1，Y2，Y3，Y4，Y5，Y6，Y7，Y8，Y9分別代表表4 中組別1，2，3，4，5，6，7，8，9。以格瓦斯的顏色、組織狀態、口感、對氣泡接受程度、香味與甜味為因素集U，因素集U={格瓦斯的顏色U1，組織狀態U2，口感U3，對氣泡接受程度U4，香味與甜味U5}。以差、中、優為等級的評價結果，對應的分值是70，80，90，評語得分集為V，V={差，中，優}={70，80，90}，根據格瓦斯的顏色，組織狀態，口感，對氣泡接受程度，香味與甜味在米露- 格瓦斯飲品感官評價中的作用，確定米露- 格瓦斯飲品各感官指標的權重為格瓦斯的顏色0.20，組織狀態0.15，口感0.25，對氣泡接受程度0.10，香味與甜味0.30，總和為1。權重集X={X1，X2，X3，X4，X5}={0.20，0.15，0.25，0.10，0.30}。米露- 格瓦斯飲品感官指標綜合評判集Y=XR，其中X為權重集，R為模糊矩陣。

2 結果與分析

2.1 發酵酵母接種量的確定

酵母接種量的確定見表3。

由表3 可知，酵母接種量0.1%時，米露- 格瓦斯飲品發酵口感爽口，色澤較好。酵母接種量過高，米露- 格瓦斯飲品飲用口感偏澀，色澤過淺。在酵母接種量為0.2%與0.3%時口感偏苦澀，有濃烈的酒精口感。因此，可確定酵母0.1%的添加量口感與色澤均相對最佳，是發酵過程中最佳接種量。

2.2 正交試驗優化結果

為了確定米露- 格瓦斯飲品的最佳發酵工藝條件，在酵母接種量0.1%的條件下，研究蔗糖添加量（%）、發酵溫度（℃）、發酵時間（h） 對發酵情況的影響。

發酵條件正交試驗結果見表4。

由表4 可知，根據R值可看出影響因素A>B>C，即蔗糖添加量>發酵溫度>發酵時間。對于A因素，A3>A2>A1，同理B3>B2>B1，C2>C3>C1，因此影響米露- 格瓦斯飲品品質的發酵條件的最佳組合為A3B3C2。即酵母接種量0.1%條件下，蔗糖添加量6%，發酵溫度30 ℃，發酵時間12 h。

10 名評價人員對正交試驗的9 組米露- 格瓦斯飲品進行感官評定。

米露- 格瓦斯飲品感官評分見表5。

表5 米露- 格瓦斯飲品感官評分/分

由表5 可知，10 名評價人員的評價結果存在差異，據此可建立模糊矩陣。模糊評定矩陣根據評定人員的評定結果（見表6） 確定。即將表6 中的數字除以評定人總數（10 人），就可得到模糊矩陣R1，R2，R3，R4，R5，R6，R7，R8，R9。其包含了所有的評定信息。把其整理寫成一個U×V上的模糊關系矩陣R，得到9 組樣品的評價矩陣為：

表6 米露- 格瓦斯飲品的模糊數學評價結果

根據模糊變換原理，用矩陣乘法計算9 組米露-格瓦斯飲品對各因素的綜合評判結果Y=XR（表6）。將表6 中綜合評價結果分別乘以其對應的分值（差70 分，中80 分，優90 分） 并進行加和，最后可得出每個樣品的最后總得分。

米露- 格瓦斯飲品的模糊數學評價結果見表6。

由表6 可知，模糊數學評價結果顯示Y9評價最高，即蔗糖添加量6%，發酵溫度30℃，發酵時間8 h。而正交試驗結果得出發酵的最佳條件為蔗糖添加量6%，發酵溫度30 ℃，發酵時間12 h，由于2 種方法在發酵時間存在差異，故選蔗糖添加量6%，發酵溫度30 ℃，發酵時間8 h，12 h 進行驗證試驗。

將發酵時間8 h 為序號1，12 h 為序號2，在蔗糖添加量6%，發酵溫度30 ℃的條件下發酵，然后讓10 名評價員對不同時間下發酵后的米露- 格瓦斯飲品進行評分。

米露- 格瓦斯飲品最佳條件驗證試驗見表7。

表7 米露- 格瓦斯飲品最佳條件驗證試驗/分

經過10 名評價員根據表2 的標準對米露- 格瓦斯飲品進行評分認為，在蔗糖添加量6%，發酵溫度30 ℃，發酵時間12 h 時，米露- 格瓦斯飲品液體呈橙黃色，整體澄清透亮、透明，有大量氣泡；飲料中有明顯米露麥香、醇香，無酵母氣味；飲用口感圓潤，有飲料特色的剎口感，同時酸甜適口，質地細膩；有均勻適量氣泡，刺激感合適。即蔗糖添加量6%，發酵溫度30 ℃，發酵時間12 h 為最佳條件。

2.3 米露- 格瓦斯飲品成品保質試驗

按照已知的最佳配比制成米露- 格瓦斯飲品后，對米露- 格瓦斯飲品進行殺菌試驗。由于該飲品屬于酸性飲料，考慮到方便性以及可行性，擬采取沸水浴加熱來對其進行殺菌試驗，通過采用不同的殺菌時間來研究對米露- 格瓦斯飲品的菌落影響。

不同殺菌時間對米露- 格瓦斯飲品的菌落總數的影響見表8。

表8 不同殺菌時間對米露- 格瓦斯飲品的菌落總數的影響

由表8 可知，隨著殺菌時間的增加，菌落數隨之減少。于25 ℃室溫下保存7 d 后，殺菌時間為10 min的米露- 格瓦斯飲品略有產氣。采用沸水浴加熱20 min 的殺菌工藝在使米露- 格瓦斯飲品原有的微生物數量減少到符合國家標準的較低水平的同時，又較30 min 殺菌節約了時間與能源。

3 結論

采用模糊數學法改進米露- 格瓦斯飲品的加工工藝，對發酵過程中發酵工藝參數酵母接種量、蔗糖添加量、發酵溫度和發酵時間進行研究。試驗結果表明，米露- 格瓦斯飲品發酵過程中酵母接種量為0.1%時，口感爽口，色澤較好；發酵的最佳條件為蔗糖添加量6%，發酵溫度30 ℃，發酵時間12 h，殺菌條件為沸水浴20 min。根據正交試驗分析與模糊數學計算所得最佳配方制成的米露- 格瓦斯飲品顏色澄清、透明，呈橙黃色，有大量氣泡；飲料里有米露麥香，無酵母氣味；飲用口感順滑細膩，酸甜適口，刺激感合適。

通過優化工序制得的米露- 格瓦斯飲品含有氨基酸、維Bl、維B2等營養成分，具有提神助興、消除疲勞的功效；此外，米露- 格瓦斯飲品在發酵過程中產生的復雜高分子絡合物與多種有益菌群，對改善人體腸胃消化吸收功能作用顯著，還可通過調節制備兩者原料配比及發酵時間等，制備高蛋白或高膳食纖維等類型的米露- 格瓦斯飲品，以滿足不同人群的需求，迎合當代消費者追求“個性化”“多樣化”“健康化”的消費心理，在飲品市場上開辟出一條新的道路。