模糊数学评判苹果汁豆奶饮料的生产配方

李运冉，朱科学，周惠明

（江南大学食品学院，江苏无锡214122）

模糊数学评判苹果汁豆奶饮料的生产配方

李运冉，朱科学，周惠明*

（江南大学食品学院，江苏无锡214122）

以大豆、苹果汁为主要原料，添加适量的甜味剂、酸度调节剂、乳化稳定剂，配制出营养丰富，风味良好的苹果汁豆奶饮料；探讨了苹果汁豆奶饮料的生产工艺流程和操作要点；通过正交实验和模糊数学评判得到该饮料的最佳配方。结果表明，苹果汁豆奶饮料的最佳配方为：豆奶40%，苹果汁10%，蔗糖10%，柠檬酸0.1%。所得产品色泽均匀，香味协调，组织细腻，酸甜可口。

苹果汁，豆奶，加工工艺，配方，模糊评价

豆奶是以大豆等为主要原料的优质植物蛋白饮料。豆奶营养丰富，蛋白质含量高且氨基酸组成合理，具有较高的消化率，是一种理想的蛋白质补充源［1］；豆奶中的油脂多为不饱和脂肪酸（亚油酸含量在50%左右），并且不含胆固醇，可起到降低血液中胆固醇含量，防止动脉粥样硬化的作用；豆奶含有钙、磷、铁等多种矿物质和大豆异黄酮，特别适合老年人和妇女饮用［2］。但是用传统方法制作的豆奶有较浓的豆腥味、苦涩味，风味上有很大的缺陷，导致部分消费者不喜欢饮用，限制了豆奶产业的发展［3］。苹果汁含有人体必需的多种维生素及铜、铁、锌等微量元素，营养价值极高，被人们公认为一种口感好、营养丰富的首选饮品。苹果汁由于其口味温和、风味宜人、营养丰富，被广泛用作饮料的基础配料［4］。以豆奶、苹果汁为主要原料，辅以一定的甜味剂、酸度调节剂、乳化稳定剂等配制出的苹果汁豆奶饮料，兼有两者长处：既有良好风味、较高营养价值，又符合一般的消费水平，推向市场将受到人们的广泛欢迎。2005年，美国豆奶饮料的销售额比2000年增长了两倍多，其中，果汁豆奶饮料的年销售额在亿元以上［3］。在饮料食品的质量评价中，感官评价起着主导作用，而理化检测则处于从属地位。感官评价由于受主观因素的影响较大，致使结果存在一定的局限性，从而影响了准确客观地评价食品质量。利用模糊数学这一工具，对苹果汁豆奶饮料感官评价的结果进行综合评判，可获得较客观的检验结果［5-6］。本文通过正交实验优化筛选苹果汁豆奶饮料的配方，应用模糊数学方法，对苹果汁豆奶饮料的感官品质进行了综合评判，筛选出品质较好的配方，为后续稳定剂的复配和生产工艺的改进打下基础。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

黄豆 徐州维维集团提供；浓缩苹果汁 市售；蔗糖、柠檬酸、乳化稳定剂（单甘脂、蔗糖酯、耐酸羧甲基纤维素钠）、柠檬酸钠、食用香精 均为食品级。

APV-1000实验型高压均质机 美国APV公司；HR2027型飞利浦搅拌机、81-2型恒温磁力搅拌器、FA25高剪切分散乳化机、HH-4数显恒温水浴锅金坛市荣华仪器制造有限公司；YXQ-SG41型高温杀菌锅 无锡市第二医疗器械厂。

1.2 实验方法

1.2.1 工艺流程 大豆→除杂→清洗→浸泡→脱皮→热烫→磨浆→浆渣分离→煮浆→均质→调配→均质→灌装→杀菌→冷却→成品

1.2.2 操作要点

1.2.2.1 选料 原料大豆的品质很大程度上决定着豆奶的品质。首先对大豆进行挑选，去掉有虫蛀、破损、成熟度不够的大豆，选取粒籽饱满，光滑圆整的优质大豆为实验原料。将挑选的优质大豆用清水冲洗以除去大豆粘附的泥土等杂质。

1.2.2.2 浸泡 为软化大豆组织结构、降低能耗和磨损、提高胶体分散程度和悬浮性，要对大豆进行浸泡处理。通过实验证实，用0.1%NaHCO3溶液常温浸泡10～12h，大豆与浸泡水的比例为1∶3（m/v），可得到口感较好的豆奶。NaHCO3溶液浓度太低则蛋白质溶出率较低，浓度太高则制得豆奶有碱味。

1.2.2.3 脱皮 豆皮中含有的营养成分含量很少，却含有较多的酚酸成分，易增加产品的涩味，而且使豆奶产生较多的泡沫。因此，通常脱去豆皮再加工豆奶［8］。本实验采用湿法脱皮，大豆浸泡后，用手将豆皮搓去。

1.2.2.4 热烫 90℃温水浸泡10min，以钝化脂肪氧化酶［2］。否则大豆在磨碎后，其含有的脂肪氧化酶在一定温度、含水量和氧气的存在条件下会促使大豆中不饱和脂肪酸的氧化，产生很浓的豆腥味，影响产品的风味。

1.2.2.5 磨浆 磨浆时豆水比1∶8，采用30～40℃温水磨浆。

1.2.2.6 浆渣分离 采用四层纱布过滤，弃去豆渣。1.2.2.7 煮浆 煮浆的主要目的是除去豆奶中的抗营养因子，如脂肪氧化酶、脲酶、胰蛋白酶抑制剂和血球凝集素等；此外，煮浆能使豆奶产生良好的风味、杀灭细菌和延长产品的货架期。具体方法是在电磁炉上小火将豆奶煮沸，并维持15min。

1.2.2.8 均质 均质是为了改善豆奶的口感和稳定性。豆奶预热到 50～60℃进行均质，均质压力20MPa，均质两次。

1.2.2.9 调配 将稳定剂、乳化剂、白砂糖在60℃左右的热水中均匀搅拌使其溶解，一边搅拌一边加入到豆奶中。在快速搅拌的条件下慢慢滴加果汁，并加入柠檬酸（柠檬酸配成溶液添加），添加柠檬酸的同时，加入柠檬酸用量20%的柠檬酸钠可使饮料具有缓冲性，减弱酸的刺激和涩味达到口味圆润的目的［9］。

1.2.2.10 灌装及杀菌 均质后的样品灌装后，对其进行90℃，25min杀菌处理。杀菌后冷却至室温即为营养丰富、口味佳的苹果汁豆奶饮料。

1.2.3 苹果汁豆奶饮料配方优化实验 苹果汁豆奶饮料的风味与豆奶、苹果汁、蔗糖、柠檬酸的配比有密切关系。在预实验的基础上，实验固定豆奶用量为40%（最终产品中蛋白质含量约为1.2g/100mL，符合QB/T2132-2008规定）［10］，采用L9（33）正交实验设计方案对苹果汁、蔗糖和柠檬酸添加量进行筛选确定。因素水平见表1，余量加水补足。按照工艺流程进行加工。对完成加工的饮料进行色泽、香味、口感等方面感官评定。

表1 苹果汁豆奶饮料配方正交实验因素水平表

1.2.4 模糊数学综合评判苹果汁豆奶饮料的生产配方

1.2.4.1 评定人员的选择和评定方法 评定小组由10名本实验室成员组成，男女各5人，小组成员身体健康，无吸烟、酗酒等不良嗜好，对色、香、味有较强的分辨力和较高的灵敏度。所有样品均采用三位随机数编码，室温下进行品评［11］。在感官评定前用温水漱口以保持口腔清爽，当有情绪影响时不要进行品评。

产品评价论域：在对食品进行感官评价时，常选择几个最能反映该食品质量的指标设为论域U。本实验确定产品质量由色泽、香味、口感三个因素构成，即评价对象的指标论域U=（色泽，香味，口感）。

评语等级论域：对每个因素的评价按优、良、中、差四个等级评定，即评语等级论域V=（优、良、中、差）。

感官评定参考标准见表2。

表2 感官评定参考标准

1.2.4.2 模糊感官评价法权重的确定 根据色泽，香味，口感在果汁豆奶饮料感官评价中的作用，采用强制决定法确定各质量因素的权重［12］，分别为色泽（0.35），香味（0.20），口感（0.45），记为A=（a1，a2，a3）=（0.35，0.20，0.45），且a1+a2+a3=1。

2 结果与分析

2.1 模糊感官评价结果

由10人组成的评定小组，在专门的实验环境中对9个样品按色泽、香味、口感3个因素进行逐一评价，最后将评定人员的评定结果收集起来，进行统计分析，结果见表3。

从表3可知，评价人员对豆奶饮料的感官评价结果并不集中，存在差异。因此，不能简单地以平均法来确定各种产品感官级别［13］。模糊综合评判是建立在模糊数学基础上的一种定量评价模式，可有效地消除人为误差。

表3 感官评定实验结果

表4 模糊变换结果

2.2 建立模糊矩阵

由表3可知，在10人对产品色泽的评价结果中，1号样品有1人认为优，6人认为良，3人认为中，0人认为差，则得到A色泽=［0.1 0.6 0.3 0］。同理得到A香味=［0.2 0.5 0.2 0.1］，A口感=［0.2 0.5 0.3 0］。把上面得到的三个单因素的评价结果写成一个矩阵，为：

同理可得，

依据模糊变换原理［5-7］：Y=A·R，

则对第j号样品的综合评价结果为：Yj=A·Rj。

因此1号样品的综合评价结果为Y1=A·R1=（0.35，0.20，0.45）

按此方法对各配方样品的综合模糊评判结果见表4。

2.3 评定结论

将模糊向量单值化进行比较排序［7］，给四个等级优、良、中、差依次赋予分值90、80、70、60。将综合评价结果集中各个量分别乘以其对应的分值，并进行加和，最后可得出每个样品的最后总得分。例如，实验1样品的最终感官得分=0.165×90+0.535×80+ 0.280×70+0.020×60=76.35。各样品最终感官得分见表5。

表5 正交实验结果

本实验采用极差分析法，对各因素均值及极差的大小进行分析。从表5可以看出，影响因素大小顺序为蔗糖添加量＞柠檬酸添加量＞苹果汁添加量。从感官得分结果看出，实验2、6、8的得分相对较高，均在80分以上，处于优、良等级之间，可为消费者所接受，其中实验2的得分最高。综合考虑可采用正交表中实验2的配方设计作为产品的生产配方，即苹果汁添加量10%，蔗糖添加量10%，柠檬酸添加量为0.1%，产品酸甜可口，感官评分最高。

3 结论

正交实验与模糊数学评价综合应用于苹果汁豆奶饮料配方的研制中，有效地解决了感官评定中各种指标的评分差异和评定人员之间评价结果差异的复杂问题，评价结果比较客观、可靠。得到产品的最佳配方为：豆奶添加量40%，苹果汁添加量10%，蔗糖添加量10%，柠檬酸添加量0.1%。按此配方制得的产品色泽均匀，组织细腻，酸甜可口，香味协调。

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Comprehensive evaluation of formula of apple juice-soymilk beverage based on fuzzy math

LI Yun-ran，ZHU Ke-xue，ZHOU Hui-ming*
（School of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China）

A soy milk beverage characterized by rich nutrients and good flavour were developed from soybean and apple juice as the major materials，with the addition of sweeteners，acidity regulator，emulsifiers and stabilizers.The processing flow and key operation points were studied.Orthogonal design and fuzzy mathematical comprehensive evaluation were applied together to obtain the best formula.The experimental results indicated that the best formula of the beverage was as follows：40%of soymilk，10%of apple juice，10%of sucrose and 0.1%of citric acid.The products with uniform color，mild aroma，fine smooth tissue，pleasant sweetness and sourness were obtained.

apple juice；soy milk；processing technic；formula；fuzzy mathematical comprehensive evaluation

TS275.5

B

1002-0306（2010）11-0239-04

2009-11-13 *通讯联系人

李运冉（1986-），男，硕士研究生，研究方向：方便食品及品质改良。

国家科技部农业成果转化基金项目（2007C50040）。