模糊感官評定與響應面法結合優(yōu)化鐵皮石斛原漿飲品配方

摘要［目的］優(yōu)化鐵皮石斛原漿飲品配方，使其外觀口感更佳。［方法］采用模糊感官評定與響應面法結合的方法，對鐵皮石斛原漿飲品配方進行優(yōu)化研究。［結果］最佳配方是以石斛原漿飲品的質(zhì)量指標為基準，赤蘚糖醇添加量6.00%、檸檬酸添加量0.01%、黃原膠添加量0.03%。在此配方下，可得到色澤黃綠色、特有的清香味、酸甜適中、口感柔和細膩、組織狀態(tài)均勻、無沉淀分層現(xiàn)象的鐵皮石斛原漿飲品，感官評分為84.78分。［結論］該研究為鐵皮石斛健康產(chǎn)業(yè)深度開發(fā)提供科學依據(jù)。

關鍵詞鐵皮石斛；響應面法；模糊感官評定法；原漿飲品；配方優(yōu)化

中圖分類號TS275.4"文獻標識碼A"文章編號0517-6611（2025）02-0187-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2025.02.037

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

FormulationOptimizationofDendrobiumofficinalebyFuzzySensoryEvaluationMethodandResponseSurfaceMethodology

CHENJian-cheng，LUShao-ji，GUOZhi-huangetal

（XiamenTasmanBioengineeringCo.，Ltd.，Xiamen，F(xiàn)ujian361000）

Abstract［Objective］TooptimizetheformulaofDendrobiumofficinalepureedrinkandimproveitsappearanceandtaste.［Method］ThecombinationoffuzzysensoryevaluationandresponsesurfacemethodologywasusedtooptimizetheformulaofDendrobiumofficinalepureedrink.［Result］TheoptimalformulawasbasedonthequalityindicatorsofDendrobiumofficinalepureedrink，withanadditiveamountof6.00%erythritol，0.01%citricacidand0.03%xanthangum.Underthisformula，aDendrobiumofficinalepureedrinkwithayellowgreencolor，uniquefragrance，moderatesweetnessandsourness，softanddelicatetaste，uniformtissuestate，andnosedimentationorlayeringphenomenoncouldbeobtained，withasensoryscoreof84.78points.［Conclusion］ThisstudyprovidesascientificbasisforthedeepdevelopmentofthehealthindustryofDendrobiumofficinale.

KeywordsDendrobiumofficinale;Responsesurfacemethodology;Fuzzysensoryevaluationmethod;Pureedrink;Formulationoptimization

鐵皮石斛（Dendrobium officinale），有著特殊的藥用價值，是我國珍貴的藥食同源的中草藥之一，被稱為植物界大熊貓^［1-2］?，F(xiàn)在藥理研究證明，鐵皮石斛具有抗衰老、抗疲勞、抗腫瘤、滋養(yǎng)肺陰、提高免疫力、提高心腦血管功能、降血糖、降血脂、輔助降血壓、防輻射護眼等功效^［3-4］，適合開發(fā)相關的保健茶飲及復合飲品^［5-6］；除此之外，在緩解糖尿病、調(diào)理腸胃不適癥、急慢性咽炎、焦慮抑郁等疾病及調(diào)理亞健康狀態(tài)上有很好的療效^［7-8］。鐵皮石斛是石斛中上品，作為九大仙草之首，自古被稱為“滋陰圣品”，是開發(fā)中醫(yī)藥和保健食品的重要原材料^［9］。

鐵皮石斛可單獨制成飲料，也可以搭配其他的原輔料制成復合原漿飲品。高原等^［10］將鐵皮石斛根據(jù)開發(fā)工藝制成飲料，例如將鐵皮石斛經(jīng)過清洗、打漿、過濾、調(diào)配、均質(zhì)等制成鐵皮石斛飲料；張平^［11］將鐵皮石斛切斷、打漿、膠體磨處理、過濾、濃縮石斛汁、調(diào)配、脫氣等制成鮮榨鐵皮石斛飲料；何超紅等^［12］將鐵皮石斛與枳椇（干果）、葛根（干品）、枸杞（干果）熱水浸提后，不同提取液按比例混合調(diào)配，經(jīng)過罐裝殺菌等技術制成鐵皮石斛復合飲料，具有良好的酸甜度。綜合以上制備工藝研究，總結出鐵皮石斛原漿基本制作工藝為切段、打漿、膠體磨處理、過濾、離心、調(diào)配、勻質(zhì)、脫氣、罐裝及殺菌等。該試驗以鐵皮石斛為試驗材料，采用模糊數(shù)學感官評價法對鐵皮石斛原漿風味進行感官評價，同時結合響應面法優(yōu)化鐵皮石斛原漿飲品的配方，以期獲得最佳鐵皮石斛原漿飲品的品質(zhì)。

1材料與方法

1.1試驗材料

1.1.1試材。鐵皮石斛，3年限，采自廈門塔斯曼生物工程有限公司的GAP種植基地；赤蘚糖醇、檸檬酸、維生素C、黃原膠，均為食品級，購自廈門圣爾康食品有限公司；30mL異形袋，材質(zhì)PET/AL/PA/RCPP，購自廈門坤桀塑膠工業(yè)有限公司。

1.1.2

儀器設備。恒溫水浴鍋（型號DF-101S，上海力辰邦西儀器有限公司）；電子天平（型號PMK224ZH，奧豪斯儀器有限公司）；pH計（型號PB-10，賽多利斯科學儀器有限公司）；手持式糖度計（型號LB32T，廣州市速為電子科技有限公司）；破壁機（型號JYL-Y99，廣東美的生活電器制造有限公司）；電磁爐（型號C21-IH02E6，浙江蘇泊爾家電制造有限公司）；膠體磨（型號JM-F65，江蘇班德瑞不銹鋼有限公司）；離心機（型號TG16-WS，湖南湘儀實驗室儀器開發(fā)有限公司）；超純水機（型號AXLC1810，重慶阿修羅科技發(fā)展有限公司）；可調(diào)式高速勻漿機（型號FSH-2，常州國華電器有限公司）；蒸汽式殺菌鍋（型號R20，諸誠鼎力機械有限公司）。

1.2試驗方法

1.2.1工藝流程及操作要點。

1.2.1.1

工藝流程。鐵皮石斛原漿飲品的工藝流程為鐵皮石斛—挑揀—除雜清洗—切斷—打漿—過濾—膠體磨處理—離心—調(diào)配—勻漿—加熱—滅菌—灌裝—成品。

1.2.1.2

操作要點。

（1）原料的挑揀與除雜清洗。對鐵皮石斛鮮條進行挑揀表皮無霉變的，用流動清水充分洗凈瀝干，除去夾帶泥沙和雜質(zhì)。

（2）打漿、過濾及膠體磨處理。取鐵皮石斛切段1～2cm，加入去離子水，以不同料液比進行打漿后，分別采用100目濾網(wǎng)進行過濾，棄去濾渣取濾液待用。對濾液重復“加水打漿—煮沸—過濾”3次過濾，取濾渣按5倍體積的水，打漿獲得漿液；過濾，取濾液；合并所有濾液，并過膠體磨處理，再用離心機以4000r/min重復離心1遍，所得上清液為鐵皮石斛原漿。

（3）輔料調(diào)配。在鐵皮石斛原漿中按配方比例進行添加輔料和添加劑，依次添加黃原膠、檸檬酸、赤蘚糖醇，不斷攪拌，使其配料能夠充分溶解。黃原膠先與部分赤蘚糖醇充分混合均勻，緩慢加入熱水使其充分溶解后加入鐵皮石斛原漿中。

（4）均質(zhì)、脫氣。將提前配制好的料液，設置高速勻漿（FSH-2）2.0萬r/min，均勻1～2次，預熱至70～75℃進行脫氣，保持5min，使料液中氣體脫出，保證品質(zhì)。

（5）灌裝。將鐵皮石斛原漿裝入已滅好菌的異形袋，異型袋用紫外臭氧消毒。

（6）高溫殺菌及檢驗。將罐裝好的鐵皮石斛原漿異形袋（高溫蒸煮級）移至殺菌釜95℃條件下保持30min殺菌。殺菌完畢的異形袋，用流動水進行冷卻處理，目的是防止爆袋，再用冷風進行散熱，并對滅菌的產(chǎn)品進行理化。

1.2.2鐵皮石斛打漿料液比的確定。取瀝干后鐵皮石斛切段加入一定比例純凈水，分別以15∶1000、25∶1000、35∶1000（g∶mL）的料液比打漿進行比較，綜合以鐵皮石斛原漿液體的色澤、組織形態(tài)、香氣、滋味和氣味的感官評分為評價指標確定石斛打漿最佳料液比。

1.2.3鐵皮石斛原漿飲品制作配方研究。

1.2.3.1

單因素試驗。單因素試驗設計以赤蘚糖醇添加量、檸檬酸添加量、穩(wěn)定劑添加量（均以復合飲品質(zhì)量為基準）3個主要因素對鐵皮石斛原漿飲品的口味影響較為顯著，運用模糊感官評定法，對3個因素分別進行單因素試驗，每個因素5水平。其單因素試驗具體如下：固定工藝過程中其他2個因素，赤蘚糖醇添加量（3%、4%、5%、6%、7%）、檸檬酸添加量（0.005%、0.010%、0.020%、0.040%、0.080%）、黃原膠添加量（0.005%、0.010%、0.020%、0.040%、0.080%）分別進行單因素試驗分析，確定鐵皮石斛原漿中各因素較優(yōu)的用量，考察分析各因素對原漿飲品的品質(zhì)影響，為響應面試驗篩選各因素水平^［13-14］。

1.2.3.2 模糊感官評定。模糊綜合評定小組由10名經(jīng)過培訓的食品專業(yè)技術員組成，男女各半，評定標準如表1所示。分別從色澤、香味、口感和組織狀態(tài)4個方面對鐵皮石斛原漿飲品進行評審，分設優(yōu)（90）、良（80）、中（70）、差（60）4個級別，即評價因素集U=（U U2，U U4），其中U1、U2、U3、U4分別代表色澤、香味、滋味、組織狀態(tài)；評語集X=（X X2，X X4），其中X1、X2、X3、X4分別代表優(yōu)、良、中、差。采用用戶調(diào)查法，參照相關文獻^［15-18］，根據(jù)各指標在復合飲料評價中的作用，設定權重集A=（A A2，A A4），此次評價中色澤、香味、口味、組織狀態(tài)4個因素的權重分別為0.15、0.25、0.35、0.25，即A=（0.15，0.25，0.35，0.25），總和為 將綜合評定結果集中，各個向量分別乘以其對應的分值后進行加和，用矩陣乘法計算樣品對各個因素的綜合隸屬度（Y）：Y=X·R^［19］，最后計算每個產(chǎn)品的綜合評分^［20］。

1.2.3.3 響應面試驗。在單因素試驗的基礎上，設計赤蘚糖醇添加量、檸檬酸添加量、黃原膠添加量3因素3水平的響應面試驗^［21-22］。采用Design-Expert 13.0進行分析，以模糊感官評分為響應值，確定鐵皮石斛原漿飲品的最佳配方。

2結果與分析

2.1打漿料液比的確定以不同料液比打漿后對鐵皮石斛原漿飲品進行感官評分，結果發(fā)現(xiàn)（表2），當打漿料液比為15∶1000時，飲品的組織狀態(tài)過稀，口感略稀薄，整體沒有黏稠感，且呈現(xiàn)水樣狀態(tài)，沒有石斛香味且較淡，綜合評分為65分；當料液比為35∶1000時，溶液組織狀態(tài)濃稠，很難過濾，綜合評分為70分；當料液比為25∶1000時，綜合各項指標均較理想，綜合評分75分。

2.2鐵皮石斛原漿飲品各原輔料單因素試驗

2.2.1赤蘚糖醇添加量的確定。赤蘚糖醇是新一代健康代糖產(chǎn)品，能量值為0，人體攝入不增加脂肪。赤蘚糖醇添加量對石斛原漿飲品的色澤、香氣、口感、組織形態(tài)指標綜合評分的影響見圖1。由圖1可知，當赤蘚糖醇添加量在6%以下時，隨著赤蘚糖醇添加量的增加，鐵皮石斛原漿飲品的甜度適中、口感較好，赤蘚糖醇具有良好的甜味調(diào)和作用，因而感官評分也隨之增高；當赤蘚糖醇添加量超過6%時，影響原漿飲品口感，感官評分逐漸降低。因此，赤蘚糖醇最佳添加量為6%。

2.2.2

檸檬酸添加量的確定。檸檬酸添加量對鐵皮石斛飲品的色澤、香氣、口感、組織形態(tài)綜合評分的影響見圖2。由圖2可知，當檸檬酸添加量在0.01%以下時，隨著檸檬酸添加量的增加，感官評分逐漸增高；當檸檬酸添加量為0.01%時，感官評分最高，為88分；當檸檬酸添加量超過0.01%時，感官評分逐漸降低。因此，檸檬酸最佳添加量為0.01%。

2.2.3

黃原膠添加量的確定。黃原膠添加量對鐵皮石斛原漿飲品的色澤、香氣、口感、組織形態(tài)綜合評分的影響見圖3。由圖3可知，當黃原膠添加量在0.02%以下時，隨著黃原膠添加量的增加，感官評分逐漸增高；當黃原膠添加量為0.02%時，感官評分最高，為85分；當黃原膠添加量超過0.02%時，感官評分逐漸降低。因此，黃原膠最佳添加量為0.02%。

2.3響應面試驗中模糊感官評定

通過評定小組各成員對響應面17組試驗分別進行評定，將評價結果綜合起來進行統(tǒng)計分析，其結果見表3。

由感官評價結果（表3）可知，以試驗組合1號為試驗結果為例，將其評價結果寫成矩陣形式：

R1=0.10.70.20

00.70.30

00.30.70

0.10.80.10

模糊關系綜合評判集：

Y1=A×R1=（0.15，0.25，0.35，0.25）×

0.10.70.20

00.70.30

00.30.70

0.10.80.10=（0.040，0.585，0.375，0）

感官評分：Z1=0.040×90+0.585×80+0.375×70+0×60=76.65。

同理可得其余試驗組合的感官評分：Z2=79.70，Z3=78.20，Z4=84.95，Z5=81.37，Z6=80.76，Z7=90.95，Z8=79.24，Z9=86.70，Z10=85.0Z11=80.25，Z12=86.85，Z13=83.25，Z14=87.97，Z15=81.8Z16=80.25，Z17=82.59。

2.4鐵皮石斛原漿飲品配方優(yōu)化試驗

2.4.1響應面試驗模型建立與結果分析。在前期預試驗的基礎上，結合單因素試驗設計，以赤蘚糖醇添加量（A）、檸檬酸添加量（B）、黃原膠添加量（C）為自變量，模糊感官總評分（Y）為響應值，優(yōu)化鐵皮石斛原漿飲品配方，響應面試驗共設計17組，試驗設計與評分結果具體如表4所示，方差分析結果如表5所示。分析表4和表5得出回歸方程：Y=87.48-1.37A+0.30B+0.70C+1.9750AB+0.6975AC-0.7625BC-1.81A2-4.21B2-4.06C2，其回歸模型的F值為7.44，P值為0.0074（P＜0.01），極顯著；模型失擬項P值為0.9058（P＞0.05），不顯著，表明該二次回歸模型是顯著，可用該模型預測鐵皮石斛原漿飲品配方優(yōu)化的試驗結果。該回歸模型的相關系數(shù)（R2）=0.9054，變異系數(shù)（CV）=2.16%，說明該模型的擬合程度良好，模型預測值與實測值間差異較小，可以用此模型對鐵皮石斛原漿飲品進行預測。由表5可知，交互項AC、AB、BC對響應值影響不顯著，一次項A、B、C對響應值影響不顯著，二次項A2對響應值影響不顯著，二次項B2、C2對響應值影響顯著。各因素對原漿飲品感官評分的影響順序為A（赤蘚糖醇添加量）＞C（黃原膠添加量）＞B（檸檬酸添加量）。

2.4.2

響應面圖分析。從赤蘚糖醇添加量（A）與檸檬酸添加量（B）交互作用的響應面和等高線圖（圖4）可以看出，赤蘚糖醇添加量（A）與檸檬酸添加量（B）交互作用對鐵皮石斛原漿飲品感官評分影響最為顯著，總體呈先上升后下降的趨勢，其添加量較低時，隨著赤蘚糖醇添加量（A）與檸檬酸添加量（B）的增加，鐵皮石斛原漿飲品口感和風味感官評分均表現(xiàn)為上升趨勢；當超過最佳添加量時，隨著各因素添加量的增加，鐵皮石斛原漿飲品感官評分指標呈逐漸下降趨勢。

經(jīng)過軟件DesignExpen13.0分析得出鐵皮石斛原漿飲品的最佳配方：鐵皮石斛原漿飲品中赤蘚糖醇添加量（A）為5.95%，檸檬酸添加量（B）為0.01%，黃原膠添加量（C）為0.03%，其制得的鐵皮石斛原漿飲品的感官評分為84.91分。結合實際操作問題將工藝條件修正為赤蘚糖醇添加量6.00%、檸檬酸添加量0.01%、黃原膠添加量0.03%，根據(jù)該配方進行了3組驗證試驗，制得原漿飲品的平均感官評分為84.78分，與模型預測值基本一致，結果真實可靠。

3結論

通過響應面法結合模糊感官評定結果對以鐵皮石斛原漿飲品進行優(yōu)化配方基礎上，得到其最佳配方為赤蘚糖醇添加量5.95%、檸檬酸添加量0.01%、黃原膠添加量0.03%，結合實際操作問題將工藝條件修正為赤蘚糖醇添加量6.00%、檸檬酸添加量0.01%、黃原膠添加量0.03%，在此條件下制得的鐵皮石斛原漿飲品感官得分是84.78分。在此時鐵皮石斛原漿飲品呈黃綠色，色澤自然，無明顯沉淀分層現(xiàn)象，酸甜適中，既有明顯的鐵皮石斛草本香味，又保留了鐵皮石斛原漿固有的細膩爽口感。

參考文獻

［1］國家藥典委員會.中華人民共和國藥典［S］.北京：中國醫(yī)藥科技出版社，2010：265-266.

［2］劉煥蘭，尚子乂，曲衛(wèi)玲.鐵皮石斛保健產(chǎn)品的研究開發(fā)價值［J］.中國民族民間醫(yī)藥，2010，19（18）：29.

［3］FANYJ，HEXJ，ZHOUSD，etal.CompositionanalysisandantioxidantactivityofpolysaccharidefromDendrobiumdenneanum［J］.Internationaljournalofbiologicalmacromolecules，2009，45（2）：169-173.

［4］陳曉梅，郭順星.石斛屬植物化學成分和藥理作用的研究進展［J］.天然產(chǎn)物研究與開發(fā)，20013（1）：70-75.

［5］"ZHAXQ，LUOJP，WEIP.IdentificationandclassificationofDendrobiumcandidumspeciesbyfingerprinttechnologywithcapillaryelectrophoresis［J］.SouthAfricanjournalofbotany，2009，75（2）：276-282.

［6］"CHENXM，WANGFF，WANGYQ，etal.DiscriminationoftheraremedicinalplantDendrobiumofficinalebasedonnaringenin，bibenzyl，andpolysaccharides［J］.ScienceChina（Lifesciences），2012，55（12）：1092-1099.

［7］XINGXH，CUISW，NIESP，etal.Areviewofisolationprocess，structuralcharacteristics，andbioactivitiesofwater-solublepolysaccharidesfromDendrobiumplants［J］.Bioactivecarbohydratesanddietaryfibre，2011（2）：131-147.

［8］姜寧，范琳犀，楊玉潔，等.金釵石斛提取物對慢性不可預見應激模型小鼠的抗抑郁作用［J］.生理學報，2017，69（2）：159-166.

［9］陳素紅，顏美秋，呂圭源，等.鐵皮石斛保健食品開發(fā)現(xiàn)狀與進展［J］.中國藥學雜志，20148（19）：1625-1628.

［10］高原，何儒衷，方所紅，等.鐵皮石斛飲料的開發(fā)工藝研究［J］.食品工業(yè)，2015，36（1）：137-140.

［11］張平.鮮榨鐵皮石斛飲料的加工工藝研究［J］.安徽農(nóng)學通報，2019，25（22）：113-116.

［12］何超紅，魏丕偉，胡告，等.鐵皮石斛復合飲料的研制［J］.保鮮與加工，2018，18（1）：52-58.

［13］孟秀梅，李明華，張?zhí)m，等.響應面優(yōu)化雪蓮果銀耳飲料配方的研究［J］.食品工業(yè)，2016，37（5）：141-144.

［14］邢慧雅，陳樹俊，白寶清.基于模糊數(shù)學法和響應面法優(yōu)化藜麥發(fā)酵濃漿發(fā)酵工藝［J］.食品安全質(zhì)量檢測學報，2019，10（7）：1934-1943.

［15］孔祥佳，蘇婉瑩，吳水生.模糊數(shù)學感官評價法結合響應面法優(yōu)化即食蓮子片的工藝研究［J］.食品工業(yè)科技，2020，41（1）：158-164.

［16］余疾風.在食品感官質(zhì)量的模糊綜合評價中如何正確的制定權重分配方案［J］.食品科學，1990，11（1）：15-16.

［17］朱金堯，郭志瑞.應用模糊綜合評判進行食品感官質(zhì)量評價的實施報告［J］.食品科學，1987（10）：11-15.

［18］姬長英.感官模糊綜合評價中權重分配的正確制定［J］.食品科學，1991（3）：9-11.

［19］曹琳，譚佳，何竹筠，等.模糊數(shù)學法優(yōu)化復合型無花果飲料配方的研究［J］.糧食與油脂，2018，31（4）：85-88.

［20］"葛靜微，張先茂.模糊數(shù)學評價結合響應面法優(yōu)化無糖玫瑰花飲料［J］.中國食品工業(yè)，2018（8）：62-68.

［21］左麗麗，安婷，戢美嬌，等.基于模糊數(shù)學評價法優(yōu)化軟棗獼猴桃果汁工藝［J］.食品研究與開發(fā)，2018，39（2）：127-131.

［22］柳旭光，楊洋，王峰，等.響應面優(yōu)化酶法提取青錢柳黃酮的工藝［J］.食品工業(yè)科技，2012，33（5）：250-253.