利用模糊評(píng)價(jià)法優(yōu)化大棗風(fēng)味啤酒生產(chǎn)工藝

韓蕓嬌，張媛媛，夏雪芬，董施彬，張 彬

（石家莊學(xué)院，河北石家莊 050035）

隨著消費(fèi)者生活水平的提高和消費(fèi)需求的轉(zhuǎn)型升級(jí)，傳統(tǒng)工業(yè)啤酒量販?zhǔn)降摹我坏钠贩N特點(diǎn)已很難滿足消費(fèi)者的需求，而以多元化、個(gè)性化、高端化為特點(diǎn)的風(fēng)味啤酒逐漸走入消費(fèi)者的視野，成為啤酒市場(chǎng)的新貴[1-2]。大棗含有極其豐富的維生素，具有極高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和保健價(jià)值，在美容美白、祛斑、延緩衰老、提高人體免疫力，抑制癌細(xì)胞等方面亦有顯著效果[3]。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于大棗風(fēng)味啤酒的研制和開(kāi)發(fā)相對(duì)較少，但在民間早已有“大棗煮啤酒”的食用方法，不僅可以補(bǔ)氣生精，滋陰補(bǔ)陽(yáng)，活血提神，更能明顯提高人體的免疫力。

模糊評(píng)價(jià)法[4-6]是用數(shù)學(xué)方法研究和處理具有“模糊性”現(xiàn)象的數(shù)學(xué)。所謂的模糊性主要是指客觀事物差異的中間過(guò)渡界線的“不分明性”。在感官評(píng)價(jià)中，運(yùn)用傳統(tǒng)的計(jì)票法會(huì)因很多的主觀因素而導(dǎo)致數(shù)據(jù)失去其準(zhǔn)確性。模糊數(shù)學(xué)運(yùn)用其科學(xué)的計(jì)算方法有效的避免了眾多主觀因素對(duì)感官鑒評(píng)結(jié)果的影響，使結(jié)果更科學(xué)準(zhǔn)確，更具說(shuō)服力。

本試驗(yàn)采用熱水浸法[7-8]對(duì)大棗中的活性成分進(jìn)行提取，利用模糊評(píng)價(jià)的分析方法對(duì)所得到的風(fēng)味啤酒進(jìn)行感官質(zhì)量評(píng)定，優(yōu)化了棗汁風(fēng)味啤酒的制作工藝。本研究為棗類(lèi)作物的綜合利用及風(fēng)味啤酒的開(kāi)發(fā)提供了新的思路和新方法。

1 材料與方法

1.1 材料、儀器

材料：大棗，市售；麥芽、啤酒香花、啤酒苦花，市售。

菌種：啤酒高活性干酵母，湖北安琪酵母股份有限公司。

儀器設(shè)備：多功能電磁爐（C21-RT2110），廣東美的生活電器制造有限公司；智能恒溫電熱套（ZNHW），上海一科儀器有限公司；電子天平（YP6001N），上海精密科學(xué)儀器有限公司；電熱恒溫水浴鍋（DK-98-HA），天津市泰斯特儀器有限公司；臺(tái)式低速大容量離心機(jī)（L550），湖南湘儀實(shí)驗(yàn)室儀器開(kāi)發(fā)有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 棗汁的制備[9]

挑選大棗1000 g，用清水洗干凈，剪碎，加入5 L水，100 ℃熱水浸提6 h，浸提結(jié)束后，使用8 層紗布過(guò)濾，靜置，放入冰箱中備用。

1.2.2 風(fēng)味啤酒的制作

取發(fā)酵瓶9 個(gè)，分別編號(hào)101、102、103、201、202、203、301、302、303，按照傳統(tǒng)啤酒發(fā)酵生產(chǎn)藝進(jìn)行啤酒的釀造[10-13]。

不同棗汁的添加時(shí)間的比較：

（1）編號(hào)為101、201、301 的麥汁，按照1∶8、1∶4、1∶2.5的比例將棗汁在煮沸開(kāi)始時(shí)加入。

（2）編號(hào)為102、202、302 的麥汁，按照1∶8、1∶4、1∶2.5的比例將棗汁與苦花同時(shí)加入。

（3）編號(hào)為103、203、303 的麥汁，按照1∶8、1∶4、1∶2.5的比例將棗汁與香花同時(shí)加入。

1.2.3 模糊評(píng)定模型的建立[14-18]

由10 位品評(píng)員組成感官評(píng)價(jià)小組，依據(jù)感官鑒評(píng)標(biāo)準(zhǔn)[19-21]對(duì)風(fēng)味啤酒進(jìn)行評(píng)價(jià)（見(jiàn)表1），評(píng)價(jià)結(jié)果分為：優(yōu)（3分），良（2分），中（1分），差（0分）。

1.2.3.1 模糊評(píng)價(jià)因素集的確定

以色澤、泡沫、香氣、口味為因素集，用U 表示，則U＝｛u1，u2，u3，u4｝，式中u1=色澤，u2=泡沫，u3=香氣，u4=口味。

1.2.3.2 模糊評(píng)價(jià)評(píng)語(yǔ)集的確定

評(píng)語(yǔ)集是評(píng)價(jià)者對(duì)被評(píng)價(jià)對(duì)象可能做出的各種總的評(píng)價(jià)結(jié)果組成的評(píng)語(yǔ)等級(jí)的集合V={v1，v2，……，vn}。根據(jù)表1 啤酒的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，得到風(fēng)味啤酒的評(píng)語(yǔ)集V=｛v1，v2，v3，v4｝，式中v1=“優(yōu)”，v2=“良”，v3=“中”，v4=“差”。

表1 感官鑒評(píng)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1.2.3.3 模糊評(píng)價(jià)權(quán)重向量的確定

10位品評(píng)員根據(jù)風(fēng)味啤酒的色澤、泡沫、香氣、口味4 種因素對(duì)風(fēng)味啤酒感官評(píng)價(jià)的影響程度進(jìn)行評(píng)分，影響程度越大分?jǐn)?shù)越高，4 項(xiàng)總分為100分。根據(jù)各因素的得分情況確定各因素的權(quán)重xi，且有∑xi=1。

1.2.3.4 模糊矩陣和模糊評(píng)價(jià)評(píng)定

根據(jù)感官評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)，經(jīng)歸一化建立綜合評(píng)價(jià)模糊矩陣，由模糊數(shù)學(xué)矩陣和權(quán)重向量的線性關(guān)系原理計(jì)算隸屬度，得到隸屬度的模糊評(píng)價(jià)評(píng)定的結(jié)果向量Y，Y=X×R。式中X 為因素集U 所對(duì)應(yīng)的權(quán)重，R 為評(píng)定結(jié)果經(jīng)歸一化后得到的模糊關(guān)系矩陣。然后對(duì)Y 運(yùn)用加權(quán)平均原則，使其連續(xù)化，得到模糊數(shù)學(xué)評(píng)定的綜合得分H，對(duì)比模糊數(shù)學(xué)評(píng)定的綜合得分H 與評(píng)語(yǔ)集標(biāo)準(zhǔn)，選出棗汁風(fēng)味啤酒制作的最佳工藝方案。

2 結(jié)果與分析

2.1 權(quán)重向量的確定

產(chǎn)品的各項(xiàng)指標(biāo)感官評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表2，根據(jù)各因素的得分情況確定各因素的權(quán)重xi，∑xi=1。

表2 因素重要性評(píng)分表

因素U的重要性評(píng)分對(duì)應(yīng)為A

權(quán)重x=A平均∕∑ui=因素平均分?jǐn)?shù)∕總分。根據(jù)表3可以得到因素集所對(duì)應(yīng)的權(quán)重向量。

色澤權(quán)重x1=9.5 ∕100=0.095；泡沫權(quán)重x2=8 ∕100=0.08。

香氣權(quán)重x3=12.5∕100=0.125；口味權(quán)重x4=70∕100=0.7。

權(quán)重向量X=｛x1，x2，x3，x4｝=｛0.095，0.08，0.125，0.7｝，式中x1為“色澤權(quán)重”，x2為“泡沫權(quán)重”，x3為“香氣權(quán)重”，x4為“口味權(quán)重”，權(quán)重總和為1。

2.2 感官鑒評(píng)結(jié)果

10 名品評(píng)員根據(jù)表1 的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)分方法，對(duì)風(fēng)味啤酒進(jìn)行感官鑒評(píng)，結(jié)果見(jiàn)表3。

根據(jù)表3 可知，以編號(hào)為101 的風(fēng)味啤酒為例，在對(duì)其色澤的評(píng)價(jià)中，2 人評(píng)價(jià)為優(yōu)，5 人評(píng)價(jià)為良，2 人評(píng)價(jià)為中，1 人評(píng)價(jià)為差；在對(duì)其泡沫的評(píng)價(jià)中，8 人評(píng)價(jià)為優(yōu)，1 人評(píng)價(jià)為良，1 人評(píng)價(jià)為中，0人評(píng)價(jià)為差；在對(duì)其香氣的評(píng)價(jià)中，2 人評(píng)價(jià)為優(yōu)，5 人評(píng)價(jià)為良，2 人評(píng)價(jià)為中，1 人評(píng)價(jià)為差；在對(duì)其口味的評(píng)價(jià)中，1 人評(píng)價(jià)為優(yōu)，1 人評(píng)價(jià)為良，6 人評(píng)價(jià)為中，2人評(píng)價(jià)為差。

2.3 歸一化模糊矩陣

將表3 中的數(shù)據(jù)歸一化，經(jīng)模糊數(shù)學(xué)線性轉(zhuǎn)化可以得到9 個(gè)歸一化后的模糊數(shù)學(xué)矩陣，見(jiàn)表4。分別用R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9表示，其對(duì)應(yīng)的風(fēng)味啤酒的編號(hào)分別為101、102、103、201、202、203、301、302、303。

表3 感官評(píng)價(jià)結(jié)果

表4 模糊數(shù)學(xué)矩陣對(duì)應(yīng)啤酒編號(hào)

2.4 綜合評(píng)價(jià)向量的確定

根據(jù)公式Y(jié)=X×R，用權(quán)重向量X 乘以每個(gè)樣品對(duì)應(yīng)的模糊數(shù)學(xué)矩陣Ri，得到每個(gè)風(fēng)味啤酒的綜合評(píng)價(jià)向量Yi。

2.5 模糊評(píng)定綜合評(píng)分結(jié)果

利用加權(quán)平均原則，用綜合評(píng)價(jià)向量乘以其對(duì)應(yīng)的“秩”，使綜合評(píng)價(jià)向量數(shù)據(jù)連續(xù)化，計(jì)算出風(fēng)味啤酒的綜合評(píng)分：

H1=（0.178×1+0.188×2+0.472×3+0.162×4）∕1=2.618；

H2=（0.1715×1+0.2055×2+0.458×3+0.165×4）∕1=2.6165；

H3=（0.1655×1+0.247×2+0.575×3+0.0125×4）∕1=2.4345；

H4=（0.14×1+0.2565×2+0.384×3+0.2195×4）∕1=2.683；

H5=（0.119×1+0.597×2+0.2015×3+0.0825×4）∕1=2.2475；

H6=（0.0445×1+0.5075×2+0.3685×3+0.0795×4）∕1=2.483；

H7=（0.1845×1+0.4665×2+0.249×3+0.1×4）∕1=2.2645；

H8=（0.102×1+0.46×2+0.4095×3+0.0285×4）∕1=2.3645；

H9=（0.281×1+0.4555×2+0.165×3+0.0985×4）∕1=2.081。

由模糊評(píng)價(jià)評(píng)分可以看出，9 個(gè)大棗風(fēng)味啤酒樣品的綜合評(píng)分均介于2～3 之間，即在優(yōu)和良之間，越接近于3，就越接近于優(yōu)。根據(jù)模糊評(píng)價(jià)得分H 從高到低將樣品排序?yàn)椋篐4＞H7＞H1＞H2＞H6＞H5＞H3＞H8＞H9。即相應(yīng)編號(hào)風(fēng)味啤酒的排序：201＞301＞101＞102＞203＞202＞103＞302＞303。其中，標(biāo)號(hào)為201 的大棗風(fēng)味啤酒的制作工藝最佳，即棗汁的添加時(shí)機(jī)應(yīng)在麥汁初沸時(shí)，棗汁加入量與麥汁的比例應(yīng)為1∶4。

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)運(yùn)用模糊評(píng)價(jià)評(píng)定的方法對(duì)大棗風(fēng)味啤酒制作工藝的研究，避免了傳統(tǒng)品評(píng)方法由于主觀因素帶來(lái)的不確定性，以及數(shù)據(jù)連續(xù)性差等問(wèn)題，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加科學(xué)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在傳統(tǒng)啤酒釀造工藝的基礎(chǔ)上加入棗汁，從而得到大棗風(fēng)味啤酒，棗汁的最佳添加時(shí)機(jī)為麥汁初沸時(shí)，加入量為麥汁量的25%，此時(shí)口感最佳。