模糊數學評價法優化桑葚露酒制備工藝及其香氣成分分析

楊 璐，范少麗，李 宏，程 平，張志剛

(新疆林業科學院，新疆林木資源與利用國家林草局重點實驗室，新疆林果樹種選育與栽培重點實驗室，烏魯木齊830054)

楊璐，范少麗，李宏，等.模糊數學評價法優化桑葚露酒制備工藝及其香氣成分分析[J].上海農業學報，2020，36(4)：108-113

桑葚作為獨特的藥食兩用新疆特色林果之一，自古以來就備受當地少數民族的推崇，不僅是可口營養的水果[1-2]，也是維吾爾族民間特有的藥材[3]。 桑葚是維吾爾族民間安神助眠的良藥，民間依舊保留著常年備存桑葚制膏的習慣。 大量現有研究顯示，桑葚可以有效預防高血壓、高血脂、動脈硬化等心血管疾病，提高人體免疫力，對于人體特殊疾病的預防和治療有重要的意義[4-5]。

隨著農業經濟的發展，食品加工技術的提高，桑葚主要產品依舊以鮮果鮮食為主，資源利用率低，桑葚種植面積與產量逐年遞增，但是桑葚產品開發技術滯后、沒有配套加工機械，深度加工方面還需要進一步加強[6-7]。 充分利用食品加工科技創新技術、加深桑葚產品的開發深度，從全方面加強桑葚綜合開發利用并提高創新能力，制得更加迎合現代人群需求與愛好的桑葚創意產品，不僅可以提高新疆桑葚資源的利用率，同時可以使居民對桑葚這種健康食品有更多的產品選擇[8-10]。 在桑葚露酒品質評價中，感官品質十分重要[11-12]。 但是感官品質的評定，不夠客觀、清晰，僅通過感官評分得到平均值無法正確顯示出受試樣品之間的差異性[13]。 利用模糊數學感官綜合評定能夠根據評價數據的真實性、評價體系的構建以及權重域等客觀條件，將感官指標進行定量同時利用數學方法進行處理，減少感官評定員對評價指標以及桑葚露酒的主觀評定誤差，進一步提高感官評價結果的客觀性、合理性和準確性[14]。 本研究以新疆特色林果——桑葚鮮果為基礎原料，優化桑葚露酒工藝流程，利用氣相色譜質譜聯用儀(GC-MS)對最優工藝制得的桑葚露酒進行揮發性香氣成分分析，同時應用模糊綜合評判模型從外觀、香氣、滋味和風格四個方面評價露酒成品，以期為高品質桑葚露酒的推廣應用提供試驗依據，為桑葚產品的綜合開發提供基礎數據和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

桑葚鮮果(黑桑)：采自新疆吐魯番地區三堡鄉；原漿酒：由新疆吐魯番酒廠提供。

氫氧化鈉(分析純)：天津市致遠化學試劑有限公司；酚酞(分析純)：上海山浦化工有限公司。

1.2 儀器與設備

7890A-5975C 氣相色譜質譜聯用儀：美國安捷倫公司；65 μm[PDMS∕DVB]聚二甲基硅氧烷∕二乙烯基苯萃取纖維頭：美國SUPELCO 公司；WZS-I 型測糖儀：上海光學儀器廠；PB-10 pH 計：丹佛儀器(北京)有限公司；BSA224S 分析天平：北京賽多利斯科學儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 桑葚露酒制作流程

桑葚鮮果→去除雜質及壞果、清洗→加入一定比例原漿酒→加入一定添加量蔗糖→靜置浸泡→過濾、裝瓶。

樣品處理：挑選出成熟完好的桑葚果，將未成熟的和腐爛的果實篩出，然后用流動水充分漂洗，除去沙子、泥土等物，同時剔除霉爛、有病蟲害的果子和一切雜質。

調整成分：按一定料液比加入一定酒精度的原漿酒。

靜置浸泡：在25 ℃條件下浸泡20 d，過濾裝瓶無菌密封。

1.3.2 指標測定

糖度：手持糖度計；酒精度、總酸、總糖：按照《GB∕T 27588—2011 露酒》方法測定；pH：參考《GB 5009.237—2016 食品安全國家標準食品pH 的測定》；總酸：參考《GB∕T 12456—2008 食品中總酸的測定》。

1.3.3 GC-MS 條件

萃取方法：在常溫下，準確稱取10 mL 桑葚酒于20 mL 固相微萃取瓶，向瓶中放入磁子，蓋緊樣品瓶蓋，將固相微萃取器的萃取頭插入樣品瓶中，推出纖維頭同時注意不要接觸樣品溶液及瓶壁)。 65 μm PDMS∕DVB 萃取頭，于80 ℃下平衡10 min，萃取40 min，吸附后將纖維頭縮回，再將萃取頭從樣品瓶中取出，然后將萃取頭直接插入氣相色譜質譜聯用儀的進樣口，推出纖維頭，進樣口溫度250 ℃下解析5 min，同時開啟儀器并采集數據。

色譜條件：色譜柱毛細柱HP 5-MS(30 m × 0.25 mm × 0.25 μm)，載氣：He(99.999%)，流速1.00 mL∕min；進樣方式：無分流手動進樣；進樣口溫度：250 ℃；升溫程序見表1，采用峰面積歸一化法定量。

質譜條件：電離方式EI，電子能量70 eV，離子源溫度230 ℃，四級桿溫度150 ℃，傳輸線溫度250 ℃。掃描質荷比范圍30—550 m∕z。

表1 色譜條件的升溫程序Table 1 Chromatographic conditions：temperature programmed

數據處理：試驗所得譜圖的檢索及桑果露酒揮發性組分中的化學成分鑒定由SPME-GC∕MS 操作得到各處理樣品的質譜相對豐度圖及總離子流圖(Total ion current，TIC)。 對TIC 圖中各有效峰代表的化學信息，標準譜庫NIST 11.0，桑葚露酒揮發物組分中化合物的鑒定是通過查閱文獻，結合相關化學經驗，結合典型氣相色譜保留時間，同時用峰面積歸一化算法，計算不同化合物在桑葚露酒總揮發性組分中的相對百分含量。

1.3.4 感官評價方法

選擇10 位經過專業培訓的感官評定員(男女比例1∶1)，成立感官評價小組，根據表2 配方設計表，分別對9 組不同處理樣品的外觀、香氣、滋味、風格4 個指標進行感官評價[15]，感官評定員分別在獨立的空間進行評定，根據隨機數表分別將各處理樣品編碼為3 位隨機數，并使樣品保持常溫，評價員評定每份樣品前后均用清水漱口，評定全程中禁止感官評定員互相討論[16]。

表2 配方試驗設計Table 2 Experimental design of formula

1.3.5 建立模糊綜合評價模型

評價因素集U的確立：選擇桑葚露酒的外觀(u1)、香氣(u2)、滋味(u3)、風格(u4)構成評價因素集，得到桑葚露酒的評價因素集U=(u1，u2，u3，u4)。

評價等級集V的確立：經過查閱文獻和評定員的研究討論，確定對上述評價因素集U中各個因素的評定，得出桑葚露酒的評價為優(v1)、良(v2)、中(v3)、差(v4)，即桑葚露酒的評價等級集為V=(v1，v2，v3，v4)[16]。 桑葚露酒的感官評價標準見表3。

表3 桑葚露酒感官評定標準Table 3 Sensory evaluation standards for mulberry wine

評價權重集A的確立：各評價因素對桑葚露酒感官品質的重要程度即為評價權重。 根據感官評定小組成員分別對桑葚露酒的外觀、香氣、滋味、風格進行權重的確定，按照劉俊艷等[17]的方法對評價各個因素的重要程度進行評分，首先根據對桑葚露酒感官品質影響的關鍵程度將各因素作一對一比較，重要因素得1 分，次要因素得0 分，自身比較一般得0 分，但是在實際應用中，當比較某個主要因素時，因為取消此因素不具有合理性，所以自身比較得1 分，說明其某個因素為必要的，同時也是最次要的[16，18]。 感官權重即為不同評價因素取得的分數與總分的比值，桑葚露酒感官權重確定結果見表4。

表4 感官權重的確定Table 4 Sensory evaluation weights of mulberry wine

由表3 可知，桑葚露酒各因素的權重分別為外觀0.25、香氣0.25、滋味0.35、風格0.15。 權重集A=(0.25，0.25，0.35，0.15)。

2 結果與分析

2.1 桑葚露酒GCMS 揮發性香氣成分分析

最優工藝制得的桑葚露酒揮發性香氣成分主要由酯類、醇類、烷類化合物組成。 從表5 可以看出，桑葚露酒香氣成分中，最高的是乙醇、己酸乙酯、苯乙酸和棕櫚酸乙酯，說明這些化合物在桑葚露酒典型性香氣形成中起著非常重要的作用。

表5 黑桑浸泡酒香氣成分Table 5 Aroma components of black mulberry wine

2.2 模糊矩陣評價結果

感官評定小組根據桑葚露酒感官評定標準(表2)，對根據表2 進行不同設計配方的9 組酒樣的外觀、香氣、滋味、風格進行感官評價。 根據V集(評價等級集)分別確定其評價等級，同時記錄在每個等級中各個因素的得分分布(表6)，根據每個因素各級的得分與感官評定小組人數計算贊成比率(得分與人數的比值)，有序排列贊成比率即可得出模糊評判矩陣Rj[19]。 其中j代表正交試驗樣品的編號(1—9)，Rj則代表第j個樣品的模糊關系矩陣。i表示感官品質評價因素，ri1—ri4分別代表第i個評價因素對應不同評價等級的贊成比率。

表6 桑葚露酒感官評價結果Table 6 Sensory evaluation results of for mulberry wine

由表6 可得到1—9 號桑葚露酒樣品的模糊矩陣為：

2.3 模糊數學綜合評價結果

根據模糊變換原理，用權重A 乘以評判關系矩陣Rj，得到模糊數學綜合評價結果Yj。

Y1=(0.325，0.365，0.275，0.035)即為1 號試驗桑葚露酒樣品的綜合評價結果，該結果表示利用料液比1：1、蔗糖添加量10%和酒精度45%的工藝參數制得的桑葚露酒，認為其感官品質為優的人占比32.5%，認為其感官品質為良的人占比36.5%，認為其感官品質為中的人占比27.5%，認為其感官品質為差的人占比3.5%。

同理可得，其余8 組正交試驗條件下得到的酒樣模糊數學綜合評定結果為：

Y2=(0.445，0.305，0.225，0.025)；Y3=(0.285，0.450，0.240，0.025)；Y4=(0.695，0.190，0.115，0)；Y5=(0.460，0.355，0.185，0)；Y6= (0.560，0.275，0.165，0)；Y7= (0.175，0.290，0.425，0.11)；Y8=(0.275，0.305，0.360，0.06)；Y9=(0.160，0.195，0.460，0.185)。

上述綜合評價的結果顯示，69.5%的人認為4 號試驗制得桑葚露酒感官品質為優，并且認為優和良的占比人數總和為88.7%，認為品質為中的人只占比11.5%。 由此可得，通過4 號試驗浸提條件的桑葚露酒感官品質綜合評價最優，因此確定料液比1∶1.5、蔗糖添加量10%和酒基酒精度50%為桑葚露酒的最佳浸提條件。

3 結論

本研究以新疆特色林果——桑葚鮮果為基礎原料，開發浸泡型桑葚露酒產品，應用模糊綜合評判模型確定最佳浸提條件，得到桑葚露酒產品清亮透明無沉淀及懸浮物，桑葚香氣和酒香諸香和諧，滋味醇和，舒順協調，酒體完整，感官評分為97 分、酒精度25%、總糖208 g∕L、總酸5.01 g∕L(乙酸計)，符合《GB∕T 27588—2011 露酒》標準。 利用氣相色譜質譜聯用儀分析最優工藝制得的桑葚露酒，其揮發性香氣成分中相對含量最高為乙醇、己酸乙酯、苯乙酸和棕櫚酸乙酯，暗示這些化合物在桑葚酒典型性香氣形成中起著非常重要的作用。

應用模糊綜合評判法對桑葚露酒進行感官品質評價，可避免以往感官品質評價過程中因評定員帶有一些主觀感情因素而導致的錯誤判斷，提高了評價結果的準確性，使評判結果更具有合理性和科學性[20-21]。 本研究為桑葚露酒制作優化提供更為可靠的工藝參數，同時也為高品質桑葚露酒的推廣應用提供試驗依據，為新疆桑葚產品的綜合開發提供基礎數據和技術支撐。