模糊评判法在猴头菇啤酒发酵工艺中的应用

黄小忠，许俊齐，洪文龙，宋刚，谢正林，刘亮

江苏农林职业技术学院（镇江 212400）

猴头菇（Hericium erinaceus），又名猴头菌，因外观形似猴头而得名。猴头菌是美味山珍，菌肉鲜嫩，味鲜美，有“素中荤”之称。中医学上普遍认为，猴头菇性平味甘，有利于脏腑、助消化、滋补身体等功效。20世纪70年代以来，现代医学相继证明猴头菌有较高的药用价值，临床研究表明，猴头菇可治疗消化不良、胃溃疡、胃窦炎、胃痛、胃胀及神经衰弱等病症。对于轻度神经衰弱患者，食用猴头菇是一种较好的辅助治疗，取得令人满意的药效[1-2]。

啤酒，又称“液体面包”，是一种营养丰富的含酒精饮料[3-4]。随着新科技的持续发展，人们生活水平的大大提高，对啤酒的要求除了感官享受，还愈来愈追求其附加的保健功能[5-6]。其中，黄琳等[7]以澳洲大麦芽、水晶麦芽、酒花和蜂蜜为原料，通过试验酿造出香气丰富，酒体醇厚、口感细腻的蜂蜜艾尔啤酒。潘彦睿等[8]利用蜂蜜、马铃薯、酒花等为原料，研制了松针蜂蜜保健型啤酒，该发酵啤酒感观指标和理化指标优于国家标准。

文献检索表明，相关食用菌类啤酒鲜有报道。本试验旨在研制出保健型猴菇啤酒，利用猴头菇菇粉发酵啤酒，在保证纯正爽口啤酒香气的同时，兼具猴头菇菌的保健价值。研究通过添加猴头菇粉直接加入麦芽汁中煮沸后发酵，在模糊评判感官基础上，比较不同猴头菇粉添加量、酒花、酵母添加量对啤酒品质的影响，旨在为相关啤酒的产品开发和生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

大麦芽（食品级，粤海永顺泰（宁波）麦芽有限公司）；颗粒酒花哇卡图（Waktu，食品级，山东淄博瑞源生物有限公司）；安琪啤酒活性干酵母（CS31，安琪酵母股份有限公司）；猴头菇粉（食品级，江苏食用菌研究所）；白砂糖（食品级，市售）。

1.2 仪器与设备

DBS304-01-30L保温糖化桶（烟台帝伯仕自酿酒有限公司）；WNY-11BF电子温度计（烟台帝伯仕自酿酒有限公司）；DBS-20M滤网（烟台帝伯仕自酿酒有限公司）；WY090R手持折光仪（上海淋誉贸易有限公司）；TMACS-02B分析天平（凯丰集团有限公司）；LHS-150SC型低温培养箱（上海一恒科学仪器有限公司）；JMF-3A粉碎机（上海鑫泰机电（集团）有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 工艺流程及操作要点

1.3.1.1 工艺流程

1.3.1.2 操作要点

麦芽汁的制备：麦芽破碎，将大麦芽放入容器中加入少量的冷水，拌匀，醒5 min，麦麸变软，粉碎机粉碎（粉碎程度达到麦麸破而不碎）[9]。

糖化工艺：按1∶4的料水比进行糖化，65～68 ℃糖化1 h。

麦芽洗糟：糖化完成后纱布过滤，用少许78 ℃热水冲淋，洗糟液和滤液混合[10]。

麦芽汁煮沸：麦芽汁煮沸前添加猴头菇粉，酒花分两次添加，煮沸40 min添加60%，煮沸30 min添加40%，再煮沸20 min完成煮沸过程[11]。

麦芽汁沉淀与冷却：将煮好的麦芽汁锅放入冷水中使麦汁静置沉淀并冷却，用手持折光仪测糖度，控制糖度为12 °Bx。

啤酒干酵母活化：取糖化后煮沸麦芽汁，冷却至30 ℃，按5%加入活性干酵母，培养箱内30 ℃保温活化，活化过程中每隔10 min充分摇动，使其充分活化，活化1 h后，用于接种发酵[12～14]。

发酵：将冷却麦芽汁过滤引入发酵器皿中，加入活化酵母液，放入培养箱中18～20 ℃发酵3～4 d。当麦芽汁上层泡沫消除并有淡淡酒味传出时，装瓶，添加0.6%白砂糖，封盖，置4 ℃冰箱后熟10 d，发酵结束，出成品[15]。

1.3.2 单因素试验

1.3.2.1 猴头菇粉添加量

将猴头菇粉添加量按照12.5%，15.0%，17.5%，20.0%，22.5%和25.0%与麦芽汁混合煮沸，加入0.14%酒花及1.25%酵母液按照啤酒发酵工艺进行制作，通过感官评定确定适合范围。

1.3.2.2 酒花添加量

前期准备结束后将猴头菇粉添加量按17.5%与麦芽汁混合煮沸，在煮沸过程中添加0.08%，0.10%，0.12%，0.14%，0.16%和0.18%酒花，后期加入1.25%酵母液进行发酵，根据制作流程开始酿造，通过感官评定确定适合范围。

1.3.2.3 酵母液添加量

1.3.3 正交试验在单因素试验结果基础上，以猴头菇粉添加量（与大麦芽的比例）、酒花添加量、酵母液添加量为影响因素，并设置1列空列建立猴头菇啤酒发酵工艺L9(34)正交试验因素和水平表，见表1，并以模糊数学评判方法为基准，并根据感官评定结果计算感官综合评分，优化其猴头菇发酵工艺参数。

表1 猴头菇啤酒发酵工艺L9(34)正交试验因素和水平

1.3.4 感官评定方法

感官指标参考GB/T 394.2—2008《酒精通用分析方法》规定方法进行评判。挑选10位经过培训的品评员组成评价小组，要求所有待评啤酒样品均以透明玻璃杯盛装，随机取样，评定啤酒样品后要漱口，间隔单位为10 min。

1.3.4.1 模糊数学模型的建立

参考啤酒的有关指标，选定猴头菇啤酒的外观、香气、口感、泡沫作为评价因素集U，并以优、良、差为评语集V，根据感官评定结果，建立4个单因素评价矩阵，并参考李超敏等[17]对于薏仁酸奶中的评价方法，采用模糊数学法对猴头菇啤酒感官其进行分析。

1.3.4.2 确定猴头菇啤酒因素集U、评语集V及确定权重

第四，“两童”制度、政策层面存在的其他问题。主要包括：1.家庭监护、家庭支持缺位，国家替代监护未能及时跟上，导致许多未成年人处于“失管”状态；2.对于犯罪未成年人的转处措施不足，受制于成人适用的刑罚种类和刑罚结构，过多适用成人的刑罚方法处理未成年人案件，对未成年人复归社会造成许多负面影响（如服刑期间交叉感染，有了犯罪标签影响以后的就学、就业等）；3.对于没有达到刑事责任年龄而实施危害行为的未成年人干预手段不足，且欠缺社会支持体系；4.针对问题未成年人进行心理疏导、行为干预等社会专业机构严重不足；5.相关工作人员缺乏必要培训，缺乏应有的保护意识，致使未能在成人社会中广泛形成保护未成年人的意识。

猴头菇啤酒的产品质量由外观、香气、口感、泡沫4个因素构成，即U=（外观、香气、口感、泡沫）；对每个因素的评价按优、良、差3个等级评定，即V={优（V1）、良（V2）、差（V3）}。采用调查法确定色泽、组织形态、滋味、香气各因素的权重[17]。确定各质量因素的权重分别为外观（0.2）、香气（0.2）、口感（0.4）、泡沫（0.2），即X=（0.2，0.2，0.4，0.2）。

1.3.4.3 模糊综合评判总分

模糊关系综合评判分Y=X×R，其中X为权重集，R为模糊矩阵[18]。给予评价等级赋分，其中优为90分，良为70分，差为50分，并以此建立感官特殊性数集Z=（90，70，50），则样品的模糊综合评判总分为T=Y×Z。

1.3.5 猴头菇啤酒微生物及理化指标测定方法

总酸、双乙酰、酒精度等的测定，按照GB/T 4928—2008《啤酒分析方法》中相关规定进行检测[16]；大肠杆菌的测定，采用GB 4789.3—2016《食品安全国家标准 食品微生物学检验 大肠菌群计数》中的计数法[20]。泡沫评价方法参照曹荣锟[21]关于啤酒泡沫的有关评价内容。

表2 感官评定标准

2 结果与分析

2.1 猴头菇啤酒发酵工艺单因素试验

2.1.1 猴头菇粉添加量对于猴头菇啤酒感官评价的影响

由图1分析可知，随着猴头菇粉添加量增加，啤酒的感官评分呈现先增大再减少趋势。猴头菇粉添加量20%时，感官评分值达到最高83.4分。分析原因在于，菇粉添加过少则相应降低啤酒液中猴头菇的功能性成分含量，使得啤酒口味过于单薄。加入过多菇粉，由于猴头菇菇柄及孢子存在苦味，猴头菇粉在煮沸状态下可能会融入麦芽汁中，进而影响成品的口感，改变啤酒的麦芽香和酒花香，增加苦涩味。

图1 猴头菇粉添加量对啤酒的影响

2.1.2 酒花添加量

酒花可以赋予啤酒良好的口感，但添加量的不适宜将对啤酒质量产生不良影响。图2为酒花添加量对猴头菇啤酒的感官品质的影响，分析可知，酒花添加量0.12%时，感官评分最高，而相对普通啤酒添加酒花量较高，可能是与猴头菇中的多糖有关，原因在于，酒花添加过少麦汁不易澄清，酒花香缺失，菇味凸显，酒花添加过多苦涩味增加。故分析认为猴头菇啤酒酒花的最佳添加量为0.12%。

图2 酒花添加量对啤酒的影响

2.1.3 酵母液添加量

酵母菌添加量对猴头菇啤酒的发酵产生较大影响[20-21]。加入17.5%猴头菇粉、0.14%酒花，分别按0.50%，0.75%，1.00%，1.25%，1.50%和1.75%的酵母液添加量接种发酵，最终制得猴头菇啤酒口感得分结果如图3。

酵母液添加量对啤酒口感的影响较大。酵母液添加量1%时，口感最佳，啤酒口感清爽，酒体协调，感官评分最高达83.4分，酵母液添加量大于1%时，感官评分逐渐减小，原因在于过大的接种量可以缩短发酵周期，但同时增加乙醇及杂醇含量。酵母液添加量小于1%，会延长发酵周期，减少泡沫形成等，故适宜的酵母液添加量为1%。

图3 酵母液添加量对啤酒的影响

2.2 猴头菇啤酒发酵工艺的优化

2.2.1 正交试验数学模糊评判结果

由表3可知，10名感官评定员对桑黄菌丝液啤酒的感官评价结果并不集中并且存在差异。

表3 猴头菇液啤酒的感官评定结果

2.2.2 模糊矩阵的建立

以表3的5号样品为例，猴头菇啤酒外观评价结果有3人选优，6人选良，1人选差，则R外观=（0.3，0.6，0.1），R香气=（0.4，0.5，0.1）、R口感=（0.5，0.4，0.1）、R泡沫=（0.3，0.5，0.2）。

将表3中4种评价结果写成矩阵形式：

根据模糊变换的原理，按照Y=X×R，其中X为权重集（其中优为90分，良为70分，差为50分），R为换算后的模糊矩阵。对1～9号样品进行综合模糊评判，结果见表4。

表4 各样品的综合评判结果

2.2.3 猴头菇啤酒发酵工艺正交试验结果

从表5猴头菇啤酒最佳发酵工艺的正交试验结果中的R值可知，影响其感官评分的因素主次顺序为A＞C＞B，即猴头菇粉添加量＞酵母液添加量＞酒花添加量。依据综合评分的结果分析可知，优化的工艺组合为A2B3C1，即20%猴头菇粉、0.14%酒花、0.75%酵母液添加量，制得的啤酒外观、口感及风味的综合值均保持在最高。

表5 猴头菇啤酒最佳发酵工艺L9(34)正交试验结果

对试验结果进行方差分析，表6数据显示，在该试验条件下，猴头菇粉添加量对猴头菇啤酒的综合口感影响极显著（p＜0.01），酒花添加量与酵母液添加量对猴头菇啤酒的综合口感影响显著（0.01＜p＜ 0.05）。

表6 猴头菇啤酒最佳发酵工艺方差分析

2.3 扩大性验证试验

获得的优化方案A2B3C1为试验第6组试验，为确认其在实际生产中的可靠性与可行性，以其为条件，即猴头菇啤酒发酵配方为20%猴头菇粉、0.14%酒花、0.75%酵母液，进行扩大性（中试）验证试验，试验重复3次，经品评后，综合得分（89.1±0.2）分，试验结果均优于正交试验的9组试验组，表明该配方为猴头菇啤酒的最佳发酵工艺条件。

2.4 感官指标

根据正交试验优化后的结果，制得猴头菇啤酒。

外观：酒液清亮透明，有些许灰色沉淀物。

泡沫：泡沫细腻，微黄，挂杯持久，持泡性3～4 min左右。

香气：有淡淡的麦芽香气及啤酒香气。

口味：整体口感无异味，杀口力强，略带苦涩。

表7 猴头菇啤酒理化、卫生指标检测结果

3 结论与讨论

采用单因素变量控制法，结合感官综合评分确定猴头菇粉添加量、酒花添加量及酵母液添加量3个因素最优控制量。在此基础上，通过模糊数学综合评判方法的建立及正交试验，在减少的主观影响因素的同时，通过确定权重、计算模糊评价分值来比较试验样品之间的感官差别，优化猴头菇啤酒发酵的工艺参数。通过试验研究可知，猴头菇啤酒的最佳生产工艺条件为，猴头菇粉添加量为20%，酒花添加量为0.14%，酵母液添加量为0.75%，感官综合得分达（89.1±0.2）分。

饶绍信[22]通过灵芝与猴头菇菌丝发酵醪液进行胶体磨后与处理后的大米、芽麦混合后发酵，得到营养丰富的发酵啤酒，但操作较为繁琐，在进行菌丝体发酵过程中易出现染菌现象。研究中将猴头菇粉与麦芽汁一同煮沸，将提取出其中的功能性物质融入麦芽汁中进行发酵，从而减少猴头菇粉的投入量，简化试验步骤，弥补制备猴头菇菌丝发酵液易染菌的缺陷，增加发酵的稳定性，提高最终成品的安全性。

猴头菇啤酒整体口感更协调，同时保留了猴头菇的保健功能，得到清香爽口，营养保健的功能性啤酒。