论文部分内容阅读
摘 要：目的：基于模糊数学法综合评价苹果、杏复合饮料工艺配方，并对复合饮料稳定剂进行选择。方法：通过正交实验，结合模糊数学法综合评价苹果、杏复合饮料的工艺配方。结果：复合饮料最佳工艺配方为：苹果汁与杏汁配比为4∶3，白砂糖添加量为6%，柠檬酸添加量为0.12%。稳定剂最佳选择为：0.15%的CMC-Na。在此配方下复合饮料的感官评分为8.76，离心沉淀率为0.55%，具有良好的组织状态及苹果、杏的香气和滋味。
关键词：模糊数学;苹果;杏;复合饮料
苹果属于蔷薇科苹果属，是世界四大水果之一。苹果中含有多种营养成分和生物活性物质，主要包括多酚类、糖类、有机酸、矿物质、多纤维素、维生素类等，具有调节肠道功能、平衡人体内环境、补脑益血、预防癌症、抗氧化、消除疲劳和减肥等多种保健功能[1]。我国的苹果产量占全世界的40%以上，长期以来由于受到加工条件等多方面因素的限制，导致苹果资源的大量浪费，造成了巨大的经济损失[2]。杏属于蔷薇科李属，原产于我国。杏果实营养丰富，富含矿物质、维生素和人体必需氨基酸，其中β-胡萝卜素的含量为水果之冠[3]。由于杏成熟期早，不耐储运，常出现大量滞销现象。杏深加工产业，可以有效解决剩果现象，提高果品的附加值[4]。
目前食品加工工艺配方的确定，大部分以感官评分作为试验指标。但感官评分带有很高的主观性，其判定方法具有模糊性，因此存在一定的局限性。模糊綜合评判的方法通过对食品感官质量中多因素的制约关系进行数学化的抽象，可以消除一般评分法带来的主观性和片面性，获得较客观的检验结果[5]。本文以苹果和杏作为原料，利用正交设计并结合模糊数学法对复合饮料进行工艺配方的优化。为苹果和杏的综合利用提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
苹果、杏均购自当地超市，白砂糖、柠檬酸、果胶酶等均为食品级。
1.2 仪器与设备
高速离心机（上海安亭科技仪器有限公司）;JYZ-E25原汁机（九阳股份有限公司）;PRH60-70高压均质机（北京中西远大科技有限公司）;电子天平（上海精密仪器仪表有限公司）。
1.3 试验与方法
1.3.1 工艺流程
①苹果→挑选→清洗→去皮，去核→切块→护色→榨汁→酶处理→苹果汁;②杏→挑选→清洗→去核榨汁（护色）→酶处理→过滤取汁。将①②的果汁按照一定比例混合→调配→加入稳定剂→均质→灌装→封口→杀菌→冷却→成品包装。
1.3.2 操作要点
①原料挑选：选择形状饱满、无病虫害的新鲜产品;②护色：用0.1%NaCl，0.1%异Vc-Na配制护色液，护色10 min;③酶处理：添加0.05%的果胶酶，50 ℃下浸提
50 min，加热到85 ℃，3 min，果胶酶灭活后过筛取汁。
1.3.3 正交试验
正交设计是在单因素试验结果的基础上，对各因素的水平进行选择。因素水平设计如表1所示。以感官评分为指标，结合模糊数学法确定最佳工艺配方。
1.3.4 模糊数学评价法的建立
其中感官评价目标的等级分为4个等级，即：υ={υ1，υ2，υ3，υ4}={优，良，中，差}，分别赋予各自的分数为：优10分，良7分，中4分，差1分。评价指标要素为X={色泽，气味，滋味，组织状态}。采用专家打分法，请20名专家对评价要素进行权值确定。并挑选10名从事食品饮料相关领域的学生和老师组成专家评定小组。对复合饮料的感官评价确定隶属关系。其中感官评价的评判标准见表2
1.3.5 稳定剂筛选试验
在单因素基础上，对稳定剂选择进行试验，其中稳定剂包括黄原胶、卡拉胶、海藻酸钠、CMC-Na和明胶，以离心沉降率和复合果汁组织状态作为选择依据。
1.3.6 离心沉降率的测定
取复合饮料10.00 g（m1），3 000 r/min，离心15 min，称取上清液重量m2，利用式（1）计算离心沉淀率。
离心沉淀率（%）= （1）
2 结果与分析
2.1 模糊感官评价结果
通过20名专家打分，确定各评价要素的权值，分别为色泽0.21，气味0.25，滋味0.39，组织状态0.15，即A=（0.21，0.25，0.39，0.15）。
表3为10个专家对复合饮料感官评价的投票结果。通过投票结果建立隶属度矩阵Ri，将权重集合A乘以隶属度矩阵Ri，通过模糊矩阵合成运算得到隶属度向量Yi。其隶属度向量分别为：Y1=（0.39，0.33，0.18，0.10），Y2=（0.42，0.33，0.18，0.09），Y3=（0.39，0.33，0.20，0.09），Y4=（0.49，0.38，0.14，0.00），Y5=（0.26，0.48，0.22，0.04），Y6=（0.35，0.40，0.22，0.03），Y7=（0.29，0.35，0.24，0.13），Y8=（0.35，0.28，0.18，0.20），Y9=（0.22，0.30，0.22，0.26）。将该结果与评价等级（优10分，良7分，中4分，差1分）进行加权求和，得到评分结果见表4）。
由表4结果可知，影响感官评分的主次顺序为A>C>B，即果汁配比>柠檬酸添加量>白砂糖添加量。最优组合为A2B1C3，即苹果汁与杏汁配比为4∶3，白砂糖添加量为6%，柠檬酸添加量为0.12%。即试验号4，此时感官评分为8.76。
2.2 稳定剂的选择
复合饮料放置时间过长，会出现沉淀、分层等现象，为提高饮料的稳定性和组织状态，通过添加稳定剂可达到稳定的效果[6]。由表5可知，不同的稳定剂其稳定效果不同。当稳定剂增加的过程中，复合果汁沉降率降低，但随之复合果汁的组织状态会表现出透明度和流动性降低。因此稳定剂浓度并非越高越好。其中0.15%的CMC-Na能够达到较好的稳定效果，同时复合果汁的流动性和透明性比较好。0.15%的CMC-Na作为最终稳定剂的选择。
3 结论
本文以苹果和杏作为原料，通过正交试验，并结合模糊评价的方法，确定了复合饮料的最佳工艺配方。结果表明：复合饮料的最佳工艺配方为：苹果汁与杏汁比例配比为4∶3，白砂糖添加量为6%，柠檬酸添加量为0.12%，在该配方下感官评分为8.76。对不同稳定剂进行选择，试验表明，0.15%的CMC-Na稳定效果较好。最终得到的复合饮料具有良好的滋味和组织状态，协调的复合香气。
参考文献
[1]刘雅.苹果火龙果复合饮料制备及理化指标分析[J].食品研究与开发，2017，38（22）：116-120.
[2]程存刚，赵德英.新形势下我国苹果产业的发展定位与趋势[J].中国果树， 2019（1）：1-7.
[3]王春艳，田金强，王强.杏贮藏加工技术研究进展[J].果树学报，2010，27（6）：995-1001.
[4]孙健，沈艾彬.胡萝卜与杏复合果汁饮料的研究[J].农产品加工（学刊），2014（21）：16-19.
[5]汪倩，姜万舟，王瑞花，等.基于模糊数学综合评价法确定燕麦麸猪肉丸中的淀粉种类[J].食品与发酵工业，2016，42（3）：55-60.
[6]王秀梅，李群英，袁玉超，等.果汁饮料稳定剂在果浆饮料中的应用研究[J].中国食品添加剂，2011（3）：211-214.
关键词：模糊数学;苹果;杏;复合饮料
苹果属于蔷薇科苹果属，是世界四大水果之一。苹果中含有多种营养成分和生物活性物质，主要包括多酚类、糖类、有机酸、矿物质、多纤维素、维生素类等，具有调节肠道功能、平衡人体内环境、补脑益血、预防癌症、抗氧化、消除疲劳和减肥等多种保健功能[1]。我国的苹果产量占全世界的40%以上，长期以来由于受到加工条件等多方面因素的限制，导致苹果资源的大量浪费，造成了巨大的经济损失[2]。杏属于蔷薇科李属，原产于我国。杏果实营养丰富，富含矿物质、维生素和人体必需氨基酸，其中β-胡萝卜素的含量为水果之冠[3]。由于杏成熟期早，不耐储运，常出现大量滞销现象。杏深加工产业，可以有效解决剩果现象，提高果品的附加值[4]。
目前食品加工工艺配方的确定，大部分以感官评分作为试验指标。但感官评分带有很高的主观性，其判定方法具有模糊性，因此存在一定的局限性。模糊綜合评判的方法通过对食品感官质量中多因素的制约关系进行数学化的抽象，可以消除一般评分法带来的主观性和片面性，获得较客观的检验结果[5]。本文以苹果和杏作为原料，利用正交设计并结合模糊数学法对复合饮料进行工艺配方的优化。为苹果和杏的综合利用提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
苹果、杏均购自当地超市，白砂糖、柠檬酸、果胶酶等均为食品级。
1.2 仪器与设备
高速离心机（上海安亭科技仪器有限公司）;JYZ-E25原汁机（九阳股份有限公司）;PRH60-70高压均质机（北京中西远大科技有限公司）;电子天平（上海精密仪器仪表有限公司）。
1.3 试验与方法
1.3.1 工艺流程
①苹果→挑选→清洗→去皮，去核→切块→护色→榨汁→酶处理→苹果汁;②杏→挑选→清洗→去核榨汁（护色）→酶处理→过滤取汁。将①②的果汁按照一定比例混合→调配→加入稳定剂→均质→灌装→封口→杀菌→冷却→成品包装。
1.3.2 操作要点
①原料挑选：选择形状饱满、无病虫害的新鲜产品;②护色：用0.1%NaCl，0.1%异Vc-Na配制护色液，护色10 min;③酶处理：添加0.05%的果胶酶，50 ℃下浸提
50 min，加热到85 ℃，3 min，果胶酶灭活后过筛取汁。
1.3.3 正交试验
正交设计是在单因素试验结果的基础上，对各因素的水平进行选择。因素水平设计如表1所示。以感官评分为指标，结合模糊数学法确定最佳工艺配方。
1.3.4 模糊数学评价法的建立
其中感官评价目标的等级分为4个等级，即：υ={υ1，υ2，υ3，υ4}={优，良，中，差}，分别赋予各自的分数为：优10分，良7分，中4分，差1分。评价指标要素为X={色泽，气味，滋味，组织状态}。采用专家打分法，请20名专家对评价要素进行权值确定。并挑选10名从事食品饮料相关领域的学生和老师组成专家评定小组。对复合饮料的感官评价确定隶属关系。其中感官评价的评判标准见表2
1.3.5 稳定剂筛选试验
在单因素基础上，对稳定剂选择进行试验，其中稳定剂包括黄原胶、卡拉胶、海藻酸钠、CMC-Na和明胶，以离心沉降率和复合果汁组织状态作为选择依据。
1.3.6 离心沉降率的测定
取复合饮料10.00 g（m1），3 000 r/min，离心15 min，称取上清液重量m2，利用式（1）计算离心沉淀率。
离心沉淀率（%）= （1）
2 结果与分析
2.1 模糊感官评价结果
通过20名专家打分，确定各评价要素的权值，分别为色泽0.21，气味0.25，滋味0.39，组织状态0.15，即A=（0.21，0.25，0.39，0.15）。
表3为10个专家对复合饮料感官评价的投票结果。通过投票结果建立隶属度矩阵Ri，将权重集合A乘以隶属度矩阵Ri，通过模糊矩阵合成运算得到隶属度向量Yi。其隶属度向量分别为：Y1=（0.39，0.33，0.18，0.10），Y2=（0.42，0.33，0.18，0.09），Y3=（0.39，0.33，0.20，0.09），Y4=（0.49，0.38，0.14，0.00），Y5=（0.26，0.48，0.22，0.04），Y6=（0.35，0.40，0.22，0.03），Y7=（0.29，0.35，0.24，0.13），Y8=（0.35，0.28，0.18，0.20），Y9=（0.22，0.30，0.22，0.26）。将该结果与评价等级（优10分，良7分，中4分，差1分）进行加权求和，得到评分结果见表4）。
由表4结果可知，影响感官评分的主次顺序为A>C>B，即果汁配比>柠檬酸添加量>白砂糖添加量。最优组合为A2B1C3，即苹果汁与杏汁配比为4∶3，白砂糖添加量为6%，柠檬酸添加量为0.12%。即试验号4，此时感官评分为8.76。
2.2 稳定剂的选择
复合饮料放置时间过长，会出现沉淀、分层等现象，为提高饮料的稳定性和组织状态，通过添加稳定剂可达到稳定的效果[6]。由表5可知，不同的稳定剂其稳定效果不同。当稳定剂增加的过程中，复合果汁沉降率降低，但随之复合果汁的组织状态会表现出透明度和流动性降低。因此稳定剂浓度并非越高越好。其中0.15%的CMC-Na能够达到较好的稳定效果，同时复合果汁的流动性和透明性比较好。0.15%的CMC-Na作为最终稳定剂的选择。
3 结论
本文以苹果和杏作为原料，通过正交试验，并结合模糊评价的方法，确定了复合饮料的最佳工艺配方。结果表明：复合饮料的最佳工艺配方为：苹果汁与杏汁比例配比为4∶3，白砂糖添加量为6%，柠檬酸添加量为0.12%，在该配方下感官评分为8.76。对不同稳定剂进行选择，试验表明，0.15%的CMC-Na稳定效果较好。最终得到的复合饮料具有良好的滋味和组织状态，协调的复合香气。
参考文献
[1]刘雅.苹果火龙果复合饮料制备及理化指标分析[J].食品研究与开发，2017，38（22）：116-120.
[2]程存刚，赵德英.新形势下我国苹果产业的发展定位与趋势[J].中国果树， 2019（1）：1-7.
[3]王春艳，田金强，王强.杏贮藏加工技术研究进展[J].果树学报，2010，27（6）：995-1001.
[4]孙健，沈艾彬.胡萝卜与杏复合果汁饮料的研究[J].农产品加工（学刊），2014（21）：16-19.
[5]汪倩，姜万舟，王瑞花，等.基于模糊数学综合评价法确定燕麦麸猪肉丸中的淀粉种类[J].食品与发酵工业，2016，42（3）：55-60.
[6]王秀梅，李群英，袁玉超，等.果汁饮料稳定剂在果浆饮料中的应用研究[J].中国食品添加剂，2011（3）：211-214.