模糊综合评判结合响应面优化杭胎菊复合饮

马晓丽，李晓丹，杨艳君，陈林晶，陈煜荧，冯 冰

（1.晋中学院生物科学与技术系，山西 晋中 030619；2.山西农业大学食品科学与工程学院，山西 太谷 030800）

杭白菊被记载于《中华人民共和国药典》中，具有抗氧化性、保护心血管等作用，对神经中枢有一定舒缓作用，还具有清肝明目、解热和抑菌等功效.与杭白菊相比，胎菊中含有的抗氧化作用的成分较多，能够延缓衰老，且胎菊中还含有对人体有益的18 种氨基酸及15 种微量元素，对高血脂、高血糖、冠心病等具有特殊疗效，对失眠、肠炎也具有一定的作用，而这些微量元素一般杭白菊、野菊花中是没有的.山茱萸中多为多糖和还原糖，加工制作时发生分解反应，形成独特风味以及药理功用.其在食品中的利用仍处于刚开始的阶段，其真正的营养功效、保健价值远没有被人们充分认识，亟待深入挖掘研究［1］.知母在发烧感冒、高热烦渴、肺热燥咳、肠燥便秘的时候能起到很好的疗效，但大多用于医药方面，在食品中的应用还很少.随着经济的发展，采用药食同源的植物和各种茶类作为原料，着重突出茶饮料的保健功效［2～4］，是当前的重点研究项目. 目前国内以菊花为主料的功能性饮品，大多以野菊花和杭白菊为原材料主料，使用杭胎菊的很少，并且以杭胎菊、知母、山茱萸等为原料制作混合饮料在国内尚未见到，因而研制这种新型复合饮料，具有一定的经济价值［5～7］.

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

杭胎菊：安国市忠义药材有限公司；知母：通化市三宝参茸商贸有限公司；山茱萸：深圳市得禾堂生物科技有限公司；食品级柠檬酸钠、食品级柠檬酸、食品级维生素C：优宝嘉食品旗舰店.

1.2 试验仪器

电子天平：上海上天精密仪器有限公司；超声波粉碎机：浙江红景天工贸有限公司.

1.3 试验方法

1.3.1 添加剂调配单因素试验设计［5，6］

柠檬酸添加量的影响：添加VC 0.1 %，蜂蜜13%，柠檬酸钠0.09%，柠檬酸分别为0.006%、0.008%、0.01%、0.012%、0.014%.设置随机编码依次为332、345、358、369、320.

蜂蜜添加量的影响：添加VC 0.1%，柠檬酸0.006%，柠檬酸钠0.09%，蜂蜜分别为3.3%、6.6%、10%、13%、16%. 设置随机编号依次为459、448、437、332、429.

柠檬酸钠添加量的影响：添加VC 0.1%，蜂蜜13%，柠檬酸0.006%，柠檬酸钠分别为0.07%、0.08%、0.09%、0.1%、0.11%.设置随机编号依次为225、201、332、230、249.

1.3.2 感官评价

选择100 个在色、香、味等感官上具有灵敏性的评估人员，依据本身的喜好和对于评价的各感官目标重要水平的心理预期对产品色泽、味道、气味、形态四项感官指标进行打分，并将产品编号打乱顺序进行评测.利用模糊矩阵得出综合评分［7～9］，评判论域U=｛u1（味道），u2（形态），u3（气味），u4（色泽）｝［10］.（见表1）

表1 感官评分表

1.3.3 杭胎菊饮料调配的响应面设计优化

在单因素试验的基础上采用Box-Behnken 中心组合试验设计，通过3 因素3 水平的RSM 分析试验，以综合评分为评价标准，分析柠檬酸添加量、蜂蜜添加量和柠檬酸钠添加量对复合饮料综合评分的影响［11～14］.（见表2）

表2 实验因素与水平表

1.4 数据分析

试验采用三组平行，用IBM SPSS 软件对数据进行统计学分析并且通过多重比较的方法分析其显著性，之后用Origin 2021 软件进行作图和方差分析.用Design-Exper 8.0.6.1 软件进行响应曲面分析方法.

2 结果与分析

2.1 添加剂配比综合模糊评分法评判饮料调配的单因素实验结果（见表3、表4）

表3 调配工艺的感官评价结果 单位：人

表4 各编号饮料的模糊综合评分及其权重

通过以上4 个表分析可知，编号为332～320 的饮料为柠檬酸添加量的影响，经过综合模糊评分法得出柠檬酸添加量为0.008%时状态为最好；编号为459～429，其中包括332 的饮料为蜂蜜添加量的影响，经过一系列计算可知百花蜂蜜添加量为10%时状态为最好；编号为225～249，其中包括332 的饮料为柠檬酸钠添加量的影响，通过模糊评分可知柠檬酸钠添加量为0.09%时状态为最好.

2.2 杭胎菊饮料调配的响应面结果（见表5）

通过表5 可知，响应面设计的整体模型是极显著的P=0.001 4，当P＜0.05 时模型为显著，P＜0.01为极显著.蜂蜜添加量为极显著P=0.001 4，交互项AC 为显著P=0.043 4，BC、A2、B2、C2为极显著P 值分别为0.005 7、0.003 0、0.006 9、0.000 9. 失拟向不显著P=0.079 2.影响杭胎菊复合饮的三个因素从大到小分别为B（蜂蜜添加量）、A（柠檬酸添加量）、C（柠檬酸钠添加量）.

表5 杭胎菊调配饮料模糊综合评分实验结果方差分析表

经Design-Expert.V.8 软件分析，三因素拟合后模糊综合评分的回归方程如下：

综合模糊评分回归方程的R2为0.943 2，接近1，说明实验与模型拟合度好，试验的响应值可以应用这个方程实行预测.

经响应面软件分析杭胎菊复合饮各添加剂的实际最佳添加量为：柠檬酸添加量为0.08‰，蜂蜜的添加量为9.80%，柠檬酸钠的添加量为0.09%，综合评分为6.133.

根据响应面软件中Numerical 调整综合评分中的大小值，输入不可达到的最大值和最小值.通过软件分析，预测柠檬酸添加量为0.08‰、蜂蜜添加量为6.60%、柠檬酸钠添加量为0.09 %时综合评分为最大值6.995 96.并对预测的最优条件进行验证，对其进行三次平行试验，并计算偏差.如果偏差≤5%则预测值可用.（见表6）

表6 实验验证结果

经过实际和预测值的综合评分比较，预测值中的偏差≤5%，故可以选择预测值中的添加剂量.

3 结论

本研究为调配出一种口感香甜、气味清新的新型复合饮.之后以感官评价结合综合模糊评分法在单因素试验的基础上结合响应面进行优化，最终得出的添加量为：柠檬酸添加量为0.008%、蜂蜜添加量为6.60%、柠檬酸钠添加量为0.09%、VC0.1%.本饮品色香味俱佳，具有清新独特的香气，是符合现代人追求的天然、安全、健康的保健饮品.