模糊数学评价法优化桑葚露酒制备工艺及其香气成分分析

杨 璐，范少丽，李 宏，程 平，张志刚

(新疆林业科学院，新疆林木资源与利用国家林草局重点实验室，新疆林果树种选育与栽培重点实验室，乌鲁木齐830054)

杨璐，范少丽，李宏，等.模糊数学评价法优化桑葚露酒制备工艺及其香气成分分析[J].上海农业学报，2020，36(4)：108-113

桑葚作为独特的药食两用新疆特色林果之一，自古以来就备受当地少数民族的推崇，不仅是可口营养的水果[1-2]，也是维吾尔族民间特有的药材[3]。 桑葚是维吾尔族民间安神助眠的良药，民间依旧保留着常年备存桑葚制膏的习惯。 大量现有研究显示，桑葚可以有效预防高血压、高血脂、动脉硬化等心血管疾病，提高人体免疫力，对于人体特殊疾病的预防和治疗有重要的意义[4-5]。

随着农业经济的发展，食品加工技术的提高，桑葚主要产品依旧以鲜果鲜食为主，资源利用率低，桑葚种植面积与产量逐年递增，但是桑葚产品开发技术滞后、没有配套加工机械，深度加工方面还需要进一步加强[6-7]。 充分利用食品加工科技创新技术、加深桑葚产品的开发深度，从全方面加强桑葚综合开发利用并提高创新能力，制得更加迎合现代人群需求与爱好的桑葚创意产品，不仅可以提高新疆桑葚资源的利用率，同时可以使居民对桑葚这种健康食品有更多的产品选择[8-10]。 在桑葚露酒品质评价中，感官品质十分重要[11-12]。 但是感官品质的评定，不够客观、清晰，仅通过感官评分得到平均值无法正确显示出受试样品之间的差异性[13]。 利用模糊数学感官综合评定能够根据评价数据的真实性、评价体系的构建以及权重域等客观条件，将感官指标进行定量同时利用数学方法进行处理，减少感官评定员对评价指标以及桑葚露酒的主观评定误差，进一步提高感官评价结果的客观性、合理性和准确性[14]。 本研究以新疆特色林果——桑葚鲜果为基础原料，优化桑葚露酒工艺流程，利用气相色谱质谱联用仪(GC-MS)对最优工艺制得的桑葚露酒进行挥发性香气成分分析，同时应用模糊综合评判模型从外观、香气、滋味和风格四个方面评价露酒成品，以期为高品质桑葚露酒的推广应用提供试验依据，为桑葚产品的综合开发提供基础数据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

桑葚鲜果(黑桑)：采自新疆吐鲁番地区三堡乡；原浆酒：由新疆吐鲁番酒厂提供。

氢氧化钠(分析纯)：天津市致远化学试剂有限公司；酚酞(分析纯)：上海山浦化工有限公司。

1.2 仪器与设备

7890A-5975C 气相色谱质谱联用仪：美国安捷伦公司；65 μm[PDMS∕DVB]聚二甲基硅氧烷∕二乙烯基苯萃取纤维头：美国SUPELCO 公司；WZS-I 型测糖仪：上海光学仪器厂；PB-10 pH 计：丹佛仪器(北京)有限公司；BSA224S 分析天平：北京赛多利斯科学仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 桑葚露酒制作流程

桑葚鲜果→去除杂质及坏果、清洗→加入一定比例原浆酒→加入一定添加量蔗糖→静置浸泡→过滤、装瓶。

样品处理：挑选出成熟完好的桑葚果，将未成熟的和腐烂的果实筛出，然后用流动水充分漂洗，除去沙子、泥土等物，同时剔除霉烂、有病虫害的果子和一切杂质。

调整成分：按一定料液比加入一定酒精度的原浆酒。

静置浸泡：在25 ℃条件下浸泡20 d，过滤装瓶无菌密封。

1.3.2 指标测定

糖度：手持糖度计；酒精度、总酸、总糖：按照《GB∕T 27588—2011 露酒》方法测定；pH：参考《GB 5009.237—2016 食品安全国家标准食品pH 的测定》；总酸：参考《GB∕T 12456—2008 食品中总酸的测定》。

1.3.3 GC-MS 条件

萃取方法：在常温下，准确称取10 mL 桑葚酒于20 mL 固相微萃取瓶，向瓶中放入磁子，盖紧样品瓶盖，将固相微萃取器的萃取头插入样品瓶中，推出纤维头同时注意不要接触样品溶液及瓶壁)。 65 μm PDMS∕DVB 萃取头，于80 ℃下平衡10 min，萃取40 min，吸附后将纤维头缩回，再将萃取头从样品瓶中取出，然后将萃取头直接插入气相色谱质谱联用仪的进样口，推出纤维头，进样口温度250 ℃下解析5 min，同时开启仪器并采集数据。

色谱条件：色谱柱毛细柱HP 5-MS(30 m × 0.25 mm × 0.25 μm)，载气：He(99.999%)，流速1.00 mL∕min；进样方式：无分流手动进样；进样口温度：250 ℃；升温程序见表1，采用峰面积归一化法定量。

质谱条件：电离方式EI，电子能量70 eV，离子源温度230 ℃，四级杆温度150 ℃，传输线温度250 ℃。扫描质荷比范围30—550 m∕z。

表1 色谱条件的升温程序Table 1 Chromatographic conditions：temperature programmed

数据处理：试验所得谱图的检索及桑果露酒挥发性组分中的化学成分鉴定由SPME-GC∕MS 操作得到各处理样品的质谱相对丰度图及总离子流图(Total ion current，TIC)。 对TIC 图中各有效峰代表的化学信息，标准谱库NIST 11.0，桑葚露酒挥发物组分中化合物的鉴定是通过查阅文献，结合相关化学经验，结合典型气相色谱保留时间，同时用峰面积归一化算法，计算不同化合物在桑葚露酒总挥发性组分中的相对百分含量。

1.3.4 感官评价方法

选择10 位经过专业培训的感官评定员(男女比例1∶1)，成立感官评价小组，根据表2 配方设计表，分别对9 组不同处理样品的外观、香气、滋味、风格4 个指标进行感官评价[15]，感官评定员分别在独立的空间进行评定，根据随机数表分别将各处理样品编码为3 位随机数，并使样品保持常温，评价员评定每份样品前后均用清水漱口，评定全程中禁止感官评定员互相讨论[16]。

表2 配方试验设计Table 2 Experimental design of formula

1.3.5 建立模糊综合评价模型

评价因素集U的确立：选择桑葚露酒的外观(u1)、香气(u2)、滋味(u3)、风格(u4)构成评价因素集，得到桑葚露酒的评价因素集U=(u1，u2，u3，u4)。

评价等级集V的确立：经过查阅文献和评定员的研究讨论，确定对上述评价因素集U中各个因素的评定，得出桑葚露酒的评价为优(v1)、良(v2)、中(v3)、差(v4)，即桑葚露酒的评价等级集为V=(v1，v2，v3，v4)[16]。 桑葚露酒的感官评价标准见表3。

表3 桑葚露酒感官评定标准Table 3 Sensory evaluation standards for mulberry wine

评价权重集A的确立：各评价因素对桑葚露酒感官品质的重要程度即为评价权重。 根据感官评定小组成员分别对桑葚露酒的外观、香气、滋味、风格进行权重的确定，按照刘俊艳等[17]的方法对评价各个因素的重要程度进行评分，首先根据对桑葚露酒感官品质影响的关键程度将各因素作一对一比较，重要因素得1 分，次要因素得0 分，自身比较一般得0 分，但是在实际应用中，当比较某个主要因素时，因为取消此因素不具有合理性，所以自身比较得1 分，说明其某个因素为必要的，同时也是最次要的[16，18]。 感官权重即为不同评价因素取得的分数与总分的比值，桑葚露酒感官权重确定结果见表4。

表4 感官权重的确定Table 4 Sensory evaluation weights of mulberry wine

由表3 可知，桑葚露酒各因素的权重分别为外观0.25、香气0.25、滋味0.35、风格0.15。 权重集A=(0.25，0.25，0.35，0.15)。

2 结果与分析

2.1 桑葚露酒GCMS 挥发性香气成分分析

最优工艺制得的桑葚露酒挥发性香气成分主要由酯类、醇类、烷类化合物组成。 从表5 可以看出，桑葚露酒香气成分中，最高的是乙醇、己酸乙酯、苯乙酸和棕榈酸乙酯，说明这些化合物在桑葚露酒典型性香气形成中起着非常重要的作用。

表5 黑桑浸泡酒香气成分Table 5 Aroma components of black mulberry wine

2.2 模糊矩阵评价结果

感官评定小组根据桑葚露酒感官评定标准(表2)，对根据表2 进行不同设计配方的9 组酒样的外观、香气、滋味、风格进行感官评价。 根据V集(评价等级集)分别确定其评价等级，同时记录在每个等级中各个因素的得分分布(表6)，根据每个因素各级的得分与感官评定小组人数计算赞成比率(得分与人数的比值)，有序排列赞成比率即可得出模糊评判矩阵Rj[19]。 其中j代表正交试验样品的编号(1—9)，Rj则代表第j个样品的模糊关系矩阵。i表示感官品质评价因素，ri1—ri4分别代表第i个评价因素对应不同评价等级的赞成比率。

表6 桑葚露酒感官评价结果Table 6 Sensory evaluation results of for mulberry wine

由表6 可得到1—9 号桑葚露酒样品的模糊矩阵为：

2.3 模糊数学综合评价结果

根据模糊变换原理，用权重A 乘以评判关系矩阵Rj，得到模糊数学综合评价结果Yj。

Y1=(0.325，0.365，0.275，0.035)即为1 号试验桑葚露酒样品的综合评价结果，该结果表示利用料液比1：1、蔗糖添加量10%和酒精度45%的工艺参数制得的桑葚露酒，认为其感官品质为优的人占比32.5%，认为其感官品质为良的人占比36.5%，认为其感官品质为中的人占比27.5%，认为其感官品质为差的人占比3.5%。

同理可得，其余8 组正交试验条件下得到的酒样模糊数学综合评定结果为：

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)。

上述综合评价的结果显示，69.5%的人认为4 号试验制得桑葚露酒感官品质为优，并且认为优和良的占比人数总和为88.7%，认为品质为中的人只占比11.5%。 由此可得，通过4 号试验浸提条件的桑葚露酒感官品质综合评价最优，因此确定料液比1∶1.5、蔗糖添加量10%和酒基酒精度50%为桑葚露酒的最佳浸提条件。

3 结论

本研究以新疆特色林果——桑葚鲜果为基础原料，开发浸泡型桑葚露酒产品，应用模糊综合评判模型确定最佳浸提条件，得到桑葚露酒产品清亮透明无沉淀及悬浮物，桑葚香气和酒香诸香和谐，滋味醇和，舒顺协调，酒体完整，感官评分为97 分、酒精度25%、总糖208 g∕L、总酸5.01 g∕L(乙酸计)，符合《GB∕T 27588—2011 露酒》标准。 利用气相色谱质谱联用仪分析最优工艺制得的桑葚露酒，其挥发性香气成分中相对含量最高为乙醇、己酸乙酯、苯乙酸和棕榈酸乙酯，暗示这些化合物在桑葚酒典型性香气形成中起着非常重要的作用。

应用模糊综合评判法对桑葚露酒进行感官品质评价，可避免以往感官品质评价过程中因评定员带有一些主观感情因素而导致的错误判断，提高了评价结果的准确性，使评判结果更具有合理性和科学性[20-21]。 本研究为桑葚露酒制作优化提供更为可靠的工艺参数，同时也为高品质桑葚露酒的推广应用提供试验依据，为新疆桑葚产品的综合开发提供基础数据和技术支撑。