模糊數學感官評價法優化枸杞菊花復合飲料制作工藝

蔡蘇川，凡信，許海，何融藝，趙力，王兆丹*

重慶三峽學院生物與食品工程學院（萬州 404020）

枸杞（Lycium barbarum）屬于茄科枸杞屬，主要分布于我國的西北地區，是亞洲國家傳統的家喻戶曉的民間草藥之一，已有幾千年的歷史[1]。研究表明枸杞的有效成分為枸杞多糖、甜菜堿和枸杞色素，具有抗疲勞[2]、美容養顏、減慢人體衰老速度、平衡人體磷脂數量、維持酸堿平衡、預防高血壓等作用。菊花屬菊科植物菊（Chrysanthmum）的頭狀花序[3]，主產于安徽、浙江、河南等地，是我國傳統藥食兩用類植物。現代藥理學研究表明，菊花具有良好的生物活性，主要成分為黃酮類化合物，具有抗氧化、抗炎、抗菌、保肝、降血壓等作用[4-6]。

我國枸杞、菊花種植歷史悠久，產量位于世界第一，將兩者結合可以研制出一款既具有枸杞和菊花香氣，又口味回甘的風味飲料，且具有一定的保健功能，市場開發潛力較大。

感官評價在加工食品評價體系中起主導作用[7]，但容易受到主觀因素的影響，不能使產品的感官評價結果更加接近于真實值，而模糊數學感官評價法綜合考慮所有評定因素，使評價結果更加科學、客觀和合理[8-9]。因此，此試驗以枸杞和菊花為原料，通過單因素試驗和正交試驗結合模糊數學感官評價法對其復合飲料的制作工藝進行優化，旨在研制出一種適合大眾消費者口味的枸杞菊花復合飲料，對促進枸杞菊花資源開發、豐富飲料市場、助推鄉村振興都具有重要的現實意義。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

枸杞、菊花、蜂蜜（市售）；檸檬酸、白砂糖（本地食化超市）。

FA2004電子天平（上海津平科學儀器有限公司）；SB-2116小霸王電磁爐（中山市小霸王衛廚電器有限公司）；JRJ300-SH均質機（上海滬析實業有限公司）；WBL2501B美的榨汁機（蕪湖市美的電器有限公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 基礎配方

以50 mL飲用水為標準，枸杞汁、菊花汁、白砂糖、檸檬酸、蜂蜜的添加量占比分別為15.0%，50.0%，4.0%，0.2%和3.0%，水適量。

1.2.2 飲料的工藝流程

1.2.3 操作要點

1.2.3.1 干菊花制汁以40倍水（2 L）浸泡干菊花7 min，保持水溫90℃，提取2次后濾液，即為干菊花汁，留作備用。

1.2.3.2 干枸杞制汁

以20倍水（1 L）浸泡干枸杞30 min，保持水溫100 ℃，共提取2次，將枸杞與水一起置于打漿機破碎，粗濾制得枸杞原汁。

1.2.3.3 枸杞菊花汁調配將枸杞汁、菊花汁、白砂糖、檸檬酸、蜂蜜、水按一定比例加入，并攪拌均勻。

1.2.3.4 均質將調配的物料加入25 MPa、70 ℃高壓均質機中處理15 min[10]。

1.2.3.5 灌裝

將均質后的飲料分裝至玻璃瓶中。

1.2.3.6 殺菌

采用超高溫瞬時滅菌技術，溫度136～138 ℃，持續5 s[11]。

1.2.4 模糊感官評價

1.2.4.1 確定評價因素集合

設U為飲料的評價要素集合，U=（u1，u2，u3），其中u1，u2和u3分別代表飲料的色澤、香氣和滋味。

1.2.4.2 確定質量因素權重集

權重是指每個要素的重要程度，要素重要程度越高，占比越大，根據歸一化原則，所有因素占比總和為1。設K為質量因素權重集合，隨機選擇10名評價人員，讓評價人員根據自己的喜好對飲料的色澤、香氣、滋味3個要素重要程度占比按百分制打分，分別將3個要素的權重相加，各自求平均值，可以得到K=（k1，k2，k3）=（0.18，0.265，0.555）。

1.2.4.3 確定評價評語集合

設V為飲料的評價評語集合，V=（v1，v2，v3）=（90，80，70），其中v1，v2和v3分別代表優、良和中3個等級，分別對應90，80和70分。表1為枸杞原液的感官評分標準，表2為菊花原液的感官評分標準，表3為枸杞菊花復合飲料的感官評分標準。

表1 枸杞原液的感官評分標準

表2 菊花原液的感官評分標準

表3 枸杞菊花飲料的感官評分標準

1.2.4.4 建立模糊感官評價矩陣

隨機選擇10名評價人員，按表3標準對飲料進行感官評價[12]，假設飲料得分情況如表4所示。

表4 產品感官評價得分情況匯總表

1.2.4.5 矩陣變換及模糊感官綜合評價

設R為飲料的模糊感官評價得分矩陣，根據評價人員的評分進行轉化，可以得到R。

設Y為綜合評分集合，根據模糊變換原理Y=K×R。

產品的模糊數學感官綜合評分M為綜合評分集合Y與評價評語U的乘積，即M=Y×U。

1.2.5 單因素試驗

在大量預試驗基礎上，分別選取枸杞的浸泡時間、浸泡溫度、浸泡次數進行單因素試驗，以研究不同的提取工藝對其產品的模糊感官評分的影響。另外，改變枸杞汁、菊花汁、白砂糖、檸檬酸其中任一成分的添加比例用以研究該組分對枸杞菊花復合飲料的模糊感官評分的影響[13]。

1.2.5.1 枸杞浸泡時間對枸杞汁原液感官評分的影響

在保持枸杞浸泡溫度90 ℃，枸杞浸泡次數1次的情況下，對比研究枸杞浸泡時間（0.5，1.0，1.5，2.0和2.5 h）對其原液模糊感官評分的影響。

1.2.5.2 枸杞浸泡溫度對枸杞汁原液感官評分的影響

在保持枸杞浸泡1.0 h不變，枸杞浸泡次數1次的情況下，對比研究枸杞浸泡溫度（60，70，80，90和100 ℃）對枸杞汁原液模糊感官評分的變化。

1.2.5.3 枸杞浸泡次數對枸杞汁原液感官評分的影響

在保持枸杞浸泡溫度90 ℃，枸杞浸泡時間1.0 h的情況下，對比研究枸杞浸泡次數（1，2，3，4和5次）對枸杞汁原液模糊感官評分的影響

1.2.5.4 菊花浸泡時間對菊花汁原液感官評分的影響

在保持菊花浸泡次數1次，菊花浸泡溫度90 ℃的情況下，研究菊花浸泡時間（5，10，15，20和25 min）對菊花汁原液模糊感官評分的影響。

1.2.5.5 菊花浸泡溫度對菊花汁原液感官評分的影響

在保持菊花浸泡時間15 min，菊花浸泡次數1次的情況下，對比研究菊花浸泡溫度（60，70，80，90和100 ℃）對菊花汁原液模糊感官評分的影響。

1.2.5.6 菊花浸泡次數對菊花汁原液感官評分的影響

在保持菊花浸泡溫度90 ℃，菊花浸泡時間1.0 h的情況下，對比研究菊花浸泡次數（1，2，3，4和5次）對菊花汁原液模糊感官評分的影響

1.2.5.7 復合飲料中枸杞汁添加量對產品模糊感官評分的影響

在保持菊花汁添加量、白砂糖添加量、檸檬酸添加量分別為17%，5%和0.1%的情況下，考察枸杞汁添加量（3%，10%，17%，24%和31%）對產品模糊感官評分的影響。

1.2.5.8 復合飲料中菊花汁添加量對產品模糊感官評分的影響

在保持枸杞汁添加量、白砂糖添加量、檸檬酸添加量分別為20%，5%和0.1%的情況下，考察菊花汁添加量（16%，33%，50%，67%和84%）對產品模糊感官評分的影響。

1.2.5.9 復合飲料中白砂糖添加量對產品模糊感官評分的影響

在保持枸杞汁添加量、菊花汁添加量、檸檬酸添加量分別為20%，50%和0.1%的情況下，考察白砂糖添加量（3%，5%，7%，9%和11%）對產品模糊感官評分的影響。

1.2.5.10 復合飲料中檸檬酸占比對產品模糊感官評分的影響

在保持枸杞汁添加量、菊花汁添加量、白砂糖添加量分別為20%，50%和5%的情況下，考察檸檬酸添加量（0.05%，0.10%，0.15%，0.20%和0.25%）對產品模糊感官評分的影響。

1.2.6 正交試驗

隨機選擇10名評分人員，以評分人員對飲料在不同配方和生產工藝的模糊感官評分為基礎，對飲料的單因素試驗評分進行轉化計算，得到較優配方大致范圍。根據較優配方確定各因素正交試驗水平（表5）[14]。

表5 正交試驗因素水平表 單位：%

表6 正交試驗樣品模糊感官評分

根據模糊變換原理Y=K×R，Y1=K×R1=（0.18，0.265，0.555）×R1=（2.54，4.085，3.375），Y2=K×R2=（0.18，0.265，0.555）×R2=（1.805，2.89，5.305），Y3=K×R3=（0.18，0.265，0.555）×R3=（1.735，3.29，4.975），Y4=K×R4=（0.18，0.265，0.555）×R4=（1.72，1.445，6.835），Y5=K×R5=（0.18，0.265，0.555）×R5=（2.47，5.555，1.975），Y6=K×R6=（0.18，0.265，0.555）×R6=（1.265，3.35，5.385），Y7=K×R7=（0.18，0.265，0.555）×R7=（0.36，1.735，7.905），Y8=K×R8=（0.18，0.265，0.555）×R8=（1.265，1.71，7.025），Y9=K×R9=（0.18，0.265，0.555）×R9=（0.53，1.795，7.675）。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

單因素試驗結果如圖2～圖11所示。

圖1 工藝流程圖

圖2表示枸杞浸泡時間對枸杞汁原液感官評分的影響。隨著枸杞浸泡時間增加，枸杞汁的模糊感官評分緩慢上升后趨于平穩，并在浸泡時間1.0 h時達到最大。在枸杞浸泡超過1.0 h后，枸杞汁的模糊感官評分沒有太大改變。因此，枸杞適宜的浸泡時間為1 h。

圖2 浸泡時間對枸杞原液感官評分的影響

圖3表示浸泡溫度對枸杞汁感官評分的影響。隨著浸泡溫度上升，其風味物質浸泡越來越充分，枸杞汁的口感越來越醇厚，在100 ℃時達到頂峰。因此，枸杞適宜浸泡溫度為100 ℃。

圖3 浸泡溫度對枸杞原液感官評分的影響

圖4表示枸杞浸泡次數對枸杞汁感官評分的影響。隨著浸泡次數增多，提取干枸杞中的風味物質也越多，然而在浸泡次數2次時評分最高，表明此時干枸杞中風味物質全部提取，再次提取也不會提升枸杞汁的風味。因此，枸杞適宜浸泡次數為2次。

圖4 浸泡次數對枸杞原液感官評分的影響

圖5表示菊花浸泡時間對菊花汁原液感官評分的影響。隨著菊花浸泡時間增加，菊花汁的模糊感官評分呈現先上升后下降趨勢，并在浸泡時間15 min達到最大。菊花的浸泡時間超過15 min后，菊花汁開始出現一些腐敗和苦澀味，導致菊花汁感官評分降低。因此，菊花適宜的浸泡時間為15 min。

圖5 浸泡時間對菊花原液感官評分的影響

圖6表示不同浸泡溫度對菊花汁原液感官評分的影響。隨著溫度升高，菊花中的芳香物質迅速浸出，而溫度過高（＞90 ℃）時則會使黃酮類等物質分解，導致菊花汁的顏色和口感變差。因此，菊花汁適宜的浸泡溫度為90 ℃。

圖6 浸泡溫度對菊花汁感官評分的影響

圖7表示菊花浸泡次數對菊花汁原液感官評分的影響。隨著菊花浸泡次數增加，菊花汁的模糊感官評分總體呈先升后降趨勢。分析原因主要是多次浸泡能更好地提取菊花的風味物質，但隨著浸泡次數繼續增加，風味物質幾乎沒有。因此，菊花適宜的浸泡次數為2次。

圖7 浸泡次數對菊花汁感官評分的影響

圖8表示復合飲料中枸杞汁添加量對飲料感官評分的影響。枸杞汁添加量17.0%時感官評分達到最高，而在枸杞汁添加量低于17.0%時，枸杞汁添加量的增加能改善產品的口感。一旦枸杞汁添加量超過17.0%時，隨著枸杞汁添加量增加，產品中的色澤越變越暗，其菊花的味道也會逐漸被掩蓋。因此，適宜的枸杞汁添加量為17.0%。

圖8 復合飲料中枸杞汁添加量對產品感官評分的影響

圖9表示復合飲料中菊花汁添加量對飲料感官評分的影響。隨著菊花汁加入，產品口感逐漸變好，其菊花的風味越來越濃，而菊花汁添加量50.0%時枸杞和風味最為協調。菊花汁添加量超過50.0%時，產品的口感會變澀，其枸杞的味道變淡，色澤也會慢慢變暗，因而其感官評分下降。因此，適宜的菊花汁添加量為50.0%。

圖9 復合飲料中菊花汁添加量對產品感官評分的影響

圖10表示復合飲料中白砂糖添加量對飲料感官評分的影響。隨著白砂糖加入，產品口感逐漸增強，甜度逐漸變協調，同時菊花枸杞中不愉快的苦澀滋味逐漸變淡；白砂糖加入超過5.0%，枸杞菊花滋味反而慢慢被甜味掩蓋，其甜度快速失調，從而產品感官評分隨著白砂糖添加量增大而迅速下降。因此，適宜的白砂糖添加量為5.0%。

圖10 復合飲料中白砂糖添加量對產品感官評分的影響

圖11表示復合飲料中檸檬酸添加量對飲料感官評分的影響。隨著檸檬酸添加量增加，飲料的酸甜比例逐漸變協調，枸杞菊花中的苦澀滋味逐漸變淡，且由于能調節pH，能有效延長保存期；檸檬酸添加量高于0.10%時，隨著檸檬酸添加量增加，產品的酸甜度會嚴重失調。因此，適宜的檸檬酸添加量為0.10%。

圖11 復合飲料中檸檬酸添加量對產品感官評分的影響

2.2 正交試驗結果

由表7極差分析結果可知，RA＞RD＞RB＞RC，表明各因素對枸杞菊花復合飲料的模糊感官評價的影響程度依次為菊花汁添加量＞檸檬酸添加量＞枸杞汁添加量＞白砂糖添加量。產品的最優配方為枸杞汁添加量16.0%、菊花汁添加量43.0%、白砂糖添加量5.0%、檸檬酸添加量0.05%、蜂蜜添加量3.0%。配方中菊花汁添加量占飲料大部分比例，而菊花汁中芳香類物質豐富，隨著菊花汁增加，其菊花獨特的口感和香味逐漸濃郁；檸檬酸的添加能迅速調節復合飲料的酸甜比例，均衡飲料的甜酸口味；枸杞汁的味道較為平淡，不如菊花汁提升模糊感官評分那么明顯，但枸杞汁和菊花汁復合后卻能帶來明顯的回甜口感；白砂糖的增加，提升的只是飲料的甜度，對飲料的色澤影響則極小。

表7 正交試驗樣品模糊感官評分

3 結論

以枸杞、菊花為主要原料，選用檸檬酸和白砂糖為調味劑，以模糊數學感官評價法評分為標準，通過單因素試驗得到枸杞菊花復合飲料各成分影響感官程度：菊花汁添加量＞檸檬酸添加量＞枸杞汁添加量＞白砂糖添加量。利用正交試驗法得到枸杞菊花復合飲料的優配方：以50 mL飲用水為標準，枸杞汁、菊花汁添、白砂糖、檸檬酸、蜂蜜的添加量占比分別為16.0%，43.0%，5.0%，0.05%和3.0%。該復合飲料顏色亮黃、透亮，有光澤，味感強烈，具有明顯的枸杞、菊花香氣，枸杞菊花滋味協調濃郁，口感醇厚，酸甜適宜。試驗為枸杞與菊花的開發應用提供理論依據，對推動枸杞菊花復合飲料市場化發展具有重要意義。