李運(yùn)冉，朱科學(xué)，周惠明

（江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇無錫214122）

模糊數(shù)學(xué)評(píng)判蘋果汁豆奶飲料的生產(chǎn)配方

李運(yùn)冉，朱科學(xué)，周惠明*

（江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇無錫214122）

以大豆、蘋果汁為主要原料，添加適量的甜味劑、酸度調(diào)節(jié)劑、乳化穩(wěn)定劑，配制出營養(yǎng)豐富，風(fēng)味良好的蘋果汁豆奶飲料；探討了蘋果汁豆奶飲料的生產(chǎn)工藝流程和操作要點(diǎn)；通過正交實(shí)驗(yàn)和模糊數(shù)學(xué)評(píng)判得到該飲料的最佳配方。結(jié)果表明，蘋果汁豆奶飲料的最佳配方為：豆奶40%，蘋果汁10%，蔗糖10%，檸檬酸0.1%。所得產(chǎn)品色澤均勻，香味協(xié)調(diào)，組織細(xì)膩，酸甜可口。

蘋果汁，豆奶，加工工藝，配方，模糊評(píng)價(jià)

豆奶是以大豆等為主要原料的優(yōu)質(zhì)植物蛋白飲料。豆奶營養(yǎng)豐富，蛋白質(zhì)含量高且氨基酸組成合理，具有較高的消化率，是一種理想的蛋白質(zhì)補(bǔ)充源［1］；豆奶中的油脂多為不飽和脂肪酸（亞油酸含量在50%左右），并且不含膽固醇，可起到降低血液中膽固醇含量，防止動(dòng)脈粥樣硬化的作用；豆奶含有鈣、磷、鐵等多種礦物質(zhì)和大豆異黃酮，特別適合老年人和婦女飲用［2］。但是用傳統(tǒng)方法制作的豆奶有較濃的豆腥味、苦澀味，風(fēng)味上有很大的缺陷，導(dǎo)致部分消費(fèi)者不喜歡飲用，限制了豆奶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展［3］。蘋果汁含有人體必需的多種維生素及銅、鐵、鋅等微量元素，營養(yǎng)價(jià)值極高，被人們公認(rèn)為一種口感好、營養(yǎng)豐富的首選飲品。蘋果汁由于其口味溫和、風(fēng)味宜人、營養(yǎng)豐富，被廣泛用作飲料的基礎(chǔ)配料［4］。以豆奶、蘋果汁為主要原料，輔以一定的甜味劑、酸度調(diào)節(jié)劑、乳化穩(wěn)定劑等配制出的蘋果汁豆奶飲料，兼有兩者長處：既有良好風(fēng)味、較高營養(yǎng)價(jià)值，又符合一般的消費(fèi)水平，推向市場將受到人們的廣泛歡迎。2005年，美國豆奶飲料的銷售額比2000年增長了兩倍多，其中，果汁豆奶飲料的年銷售額在億元以上［3］。在飲料食品的質(zhì)量評(píng)價(jià)中，感官評(píng)價(jià)起著主導(dǎo)作用，而理化檢測則處于從屬地位。感官評(píng)價(jià)由于受主觀因素的影響較大，致使結(jié)果存在一定的局限性，從而影響了準(zhǔn)確客觀地評(píng)價(jià)食品質(zhì)量。利用模糊數(shù)學(xué)這一工具，對(duì)蘋果汁豆奶飲料感官評(píng)價(jià)的結(jié)果進(jìn)行綜合評(píng)判，可獲得較客觀的檢驗(yàn)結(jié)果［5-6］。本文通過正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化篩選蘋果汁豆奶飲料的配方，應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)方法，對(duì)蘋果汁豆奶飲料的感官品質(zhì)進(jìn)行了綜合評(píng)判，篩選出品質(zhì)較好的配方，為后續(xù)穩(wěn)定劑的復(fù)配和生產(chǎn)工藝的改進(jìn)打下基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

黃豆 徐州維維集團(tuán)提供；濃縮蘋果汁 市售；蔗糖、檸檬酸、乳化穩(wěn)定劑（單甘脂、蔗糖酯、耐酸羧甲基纖維素鈉）、檸檬酸鈉、食用香精 均為食品級(jí)。

APV-1000實(shí)驗(yàn)型高壓均質(zhì)機(jī) 美國APV公司；HR2027型飛利浦?jǐn)嚢铏C(jī)、81-2型恒溫磁力攪拌器、FA25高剪切分散乳化機(jī)、HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋金壇市榮華儀器制造有限公司；YXQ-SG41型高溫殺菌鍋 無錫市第二醫(yī)療器械廠。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 工藝流程 大豆→除雜→清洗→浸泡→脫皮→熱燙→磨漿→漿渣分離→煮漿→均質(zhì)→調(diào)配→均質(zhì)→灌裝→殺菌→冷卻→成品

1.2.2 操作要點(diǎn)

1.2.2.1 選料 原料大豆的品質(zhì)很大程度上決定著豆奶的品質(zhì)。首先對(duì)大豆進(jìn)行挑選，去掉有蟲蛀、破損、成熟度不夠的大豆，選取粒籽飽滿，光滑圓整的優(yōu)質(zhì)大豆為實(shí)驗(yàn)原料。將挑選的優(yōu)質(zhì)大豆用清水沖洗以除去大豆粘附的泥土等雜質(zhì)。

1.2.2.2 浸泡 為軟化大豆組織結(jié)構(gòu)、降低能耗和磨損、提高膠體分散程度和懸浮性，要對(duì)大豆進(jìn)行浸泡處理。通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)，用0.1%NaHCO3溶液常溫浸泡10～12h，大豆與浸泡水的比例為1∶3（m/v），可得到口感較好的豆奶。NaHCO3溶液濃度太低則蛋白質(zhì)溶出率較低，濃度太高則制得豆奶有堿味。

1.2.2.3 脫皮 豆皮中含有的營養(yǎng)成分含量很少，卻含有較多的酚酸成分，易增加產(chǎn)品的澀味，而且使豆奶產(chǎn)生較多的泡沫。因此，通常脫去豆皮再加工豆奶［8］。本實(shí)驗(yàn)采用濕法脫皮，大豆浸泡后，用手將豆皮搓去。

1.2.2.4 熱燙 90℃溫水浸泡10min，以鈍化脂肪氧化酶［2］。否則大豆在磨碎后，其含有的脂肪氧化酶在一定溫度、含水量和氧氣的存在條件下會(huì)促使大豆中不飽和脂肪酸的氧化，產(chǎn)生很濃的豆腥味，影響產(chǎn)品的風(fēng)味。

1.2.2.5 磨漿 磨漿時(shí)豆水比1∶8，采用30～40℃溫水磨漿。

1.2.2.6 漿渣分離 采用四層紗布過濾，棄去豆渣。1.2.2.7 煮漿 煮漿的主要目的是除去豆奶中的抗?fàn)I養(yǎng)因子，如脂肪氧化酶、脲酶、胰蛋白酶抑制劑和血球凝集素等；此外，煮漿能使豆奶產(chǎn)生良好的風(fēng)味、殺滅細(xì)菌和延長產(chǎn)品的貨架期。具體方法是在電磁爐上小火將豆奶煮沸，并維持15min。

1.2.2.8 均質(zhì) 均質(zhì)是為了改善豆奶的口感和穩(wěn)定性。豆奶預(yù)熱到 50～60℃進(jìn)行均質(zhì)，均質(zhì)壓力20MPa，均質(zhì)兩次。

1.2.2.9 調(diào)配 將穩(wěn)定劑、乳化劑、白砂糖在60℃左右的熱水中均勻攪拌使其溶解，一邊攪拌一邊加入到豆奶中。在快速攪拌的條件下慢慢滴加果汁，并加入檸檬酸（檸檬酸配成溶液添加），添加檸檬酸的同時(shí)，加入檸檬酸用量20%的檸檬酸鈉可使飲料具有緩沖性，減弱酸的刺激和澀味達(dá)到口味圓潤的目的［9］。

1.2.2.10 灌裝及殺菌 均質(zhì)后的樣品灌裝后，對(duì)其進(jìn)行90℃，25min殺菌處理。殺菌后冷卻至室溫即為營養(yǎng)豐富、口味佳的蘋果汁豆奶飲料。

1.2.3 蘋果汁豆奶飲料配方優(yōu)化實(shí)驗(yàn) 蘋果汁豆奶飲料的風(fēng)味與豆奶、蘋果汁、蔗糖、檸檬酸的配比有密切關(guān)系。在預(yù)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，實(shí)驗(yàn)固定豆奶用量為40%（最終產(chǎn)品中蛋白質(zhì)含量約為1.2g/100mL，符合QB/T2132-2008規(guī)定）［10］，采用L9（33）正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案對(duì)蘋果汁、蔗糖和檸檬酸添加量進(jìn)行篩選確定。因素水平見表1，余量加水補(bǔ)足。按照工藝流程進(jìn)行加工。對(duì)完成加工的飲料進(jìn)行色澤、香味、口感等方面感官評(píng)定。

表1 蘋果汁豆奶飲料配方正交實(shí)驗(yàn)因素水平表

1.2.4 模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)判蘋果汁豆奶飲料的生產(chǎn)配方

1.2.4.1 評(píng)定人員的選擇和評(píng)定方法 評(píng)定小組由10名本實(shí)驗(yàn)室成員組成，男女各5人，小組成員身體健康，無吸煙、酗酒等不良嗜好，對(duì)色、香、味有較強(qiáng)的分辨力和較高的靈敏度。所有樣品均采用三位隨機(jī)數(shù)編碼，室溫下進(jìn)行品評(píng)［11］。在感官評(píng)定前用溫水漱口以保持口腔清爽，當(dāng)有情緒影響時(shí)不要進(jìn)行品評(píng)。

產(chǎn)品評(píng)價(jià)論域：在對(duì)食品進(jìn)行感官評(píng)價(jià)時(shí)，常選擇幾個(gè)最能反映該食品質(zhì)量的指標(biāo)設(shè)為論域U。本實(shí)驗(yàn)確定產(chǎn)品質(zhì)量由色澤、香味、口感三個(gè)因素構(gòu)成，即評(píng)價(jià)對(duì)象的指標(biāo)論域U=（色澤，香味，口感）。

評(píng)語等級(jí)論域：對(duì)每個(gè)因素的評(píng)價(jià)按優(yōu)、良、中、差四個(gè)等級(jí)評(píng)定，即評(píng)語等級(jí)論域V=（優(yōu)、良、中、差）。

感官評(píng)定參考標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 感官評(píng)定參考標(biāo)準(zhǔn)

1.2.4.2 模糊感官評(píng)價(jià)法權(quán)重的確定 根據(jù)色澤，香味，口感在果汁豆奶飲料感官評(píng)價(jià)中的作用，采用強(qiáng)制決定法確定各質(zhì)量因素的權(quán)重［12］，分別為色澤（0.35），香味（0.20），口感（0.45），記為A=（a1，a2，a3）=（0.35，0.20，0.45），且a1+a2+a3=1。

2 結(jié)果與分析

2.1 模糊感官評(píng)價(jià)結(jié)果

由10人組成的評(píng)定小組，在專門的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中對(duì)9個(gè)樣品按色澤、香味、口感3個(gè)因素進(jìn)行逐一評(píng)價(jià)，最后將評(píng)定人員的評(píng)定結(jié)果收集起來，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果見表3。

從表3可知，評(píng)價(jià)人員對(duì)豆奶飲料的感官評(píng)價(jià)結(jié)果并不集中，存在差異。因此，不能簡單地以平均法來確定各種產(chǎn)品感官級(jí)別［13］。模糊綜合評(píng)判是建立在模糊數(shù)學(xué)基礎(chǔ)上的一種定量評(píng)價(jià)模式，可有效地消除人為誤差。

表3 感官評(píng)定實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表4 模糊變換結(jié)果

2.2 建立模糊矩陣

由表3可知，在10人對(duì)產(chǎn)品色澤的評(píng)價(jià)結(jié)果中，1號(hào)樣品有1人認(rèn)為優(yōu)，6人認(rèn)為良，3人認(rèn)為中，0人認(rèn)為差，則得到A色澤=［0.1 0.6 0.3 0］。同理得到A香味=［0.2 0.5 0.2 0.1］，A口感=［0.2 0.5 0.3 0］。把上面得到的三個(gè)單因素的評(píng)價(jià)結(jié)果寫成一個(gè)矩陣，為：

同理可得，

依據(jù)模糊變換原理［5-7］：Y=A·R，

則對(duì)第j號(hào)樣品的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果為：Yj=A·Rj。

因此1號(hào)樣品的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果為Y1=A·R1=（0.35，0.20，0.45）

按此方法對(duì)各配方樣品的綜合模糊評(píng)判結(jié)果見表4。

2.3 評(píng)定結(jié)論

將模糊向量單值化進(jìn)行比較排序［7］，給四個(gè)等級(jí)優(yōu)、良、中、差依次賦予分值90、80、70、60。將綜合評(píng)價(jià)結(jié)果集中各個(gè)量分別乘以其對(duì)應(yīng)的分值，并進(jìn)行加和，最后可得出每個(gè)樣品的最后總得分。例如，實(shí)驗(yàn)1樣品的最終感官得分=0.165×90+0.535×80+ 0.280×70+0.020×60=76.35。各樣品最終感官得分見表5。

表5 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

本實(shí)驗(yàn)采用極差分析法，對(duì)各因素均值及極差的大小進(jìn)行分析。從表5可以看出，影響因素大小順序?yàn)檎崽翘砑恿浚緳幟仕崽砑恿浚咎O果汁添加量。從感官得分結(jié)果看出，實(shí)驗(yàn)2、6、8的得分相對(duì)較高，均在80分以上，處于優(yōu)、良等級(jí)之間，可為消費(fèi)者所接受，其中實(shí)驗(yàn)2的得分最高。綜合考慮可采用正交表中實(shí)驗(yàn)2的配方設(shè)計(jì)作為產(chǎn)品的生產(chǎn)配方，即蘋果汁添加量10%，蔗糖添加量10%，檸檬酸添加量為0.1%，產(chǎn)品酸甜可口，感官評(píng)分最高。

3 結(jié)論

正交實(shí)驗(yàn)與模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)綜合應(yīng)用于蘋果汁豆奶飲料配方的研制中，有效地解決了感官評(píng)定中各種指標(biāo)的評(píng)分差異和評(píng)定人員之間評(píng)價(jià)結(jié)果差異的復(fù)雜問題，評(píng)價(jià)結(jié)果比較客觀、可靠。得到產(chǎn)品的最佳配方為：豆奶添加量40%，蘋果汁添加量10%，蔗糖添加量10%，檸檬酸添加量0.1%。按此配方制得的產(chǎn)品色澤均勻，組織細(xì)膩，酸甜可口，香味協(xié)調(diào)。

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Comprehensive evaluation of formula of apple juice-soymilk beverage based on fuzzy math

LI Yun-ran，ZHU Ke-xue，ZHOU Hui-ming*
（School of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China）

A soy milk beverage characterized by rich nutrients and good flavour were developed from soybean and apple juice as the major materials，with the addition of sweeteners，acidity regulator，emulsifiers and stabilizers.The processing flow and key operation points were studied.Orthogonal design and fuzzy mathematical comprehensive evaluation were applied together to obtain the best formula.The experimental results indicated that the best formula of the beverage was as follows：40%of soymilk，10%of apple juice，10%of sucrose and 0.1%of citric acid.The products with uniform color，mild aroma，fine smooth tissue，pleasant sweetness and sourness were obtained.

apple juice；soy milk；processing technic；formula；fuzzy mathematical comprehensive evaluation

TS275.5

B

1002-0306（2010）11-0239-04

2009-11-13 *通訊聯(lián)系人

李運(yùn)冉（1986-），男，碩士研究生，研究方向：方便食品及品質(zhì)改良。

國家科技部農(nóng)業(yè)成果轉(zhuǎn)化基金項(xiàng)目（2007C50040）。