模糊数学感官评价法优化苦荞茶红枣汁复合饮料制作工艺

薛宝玲，宋晓彬

1.内蒙古农业大学职业技术学院食品工程技术系（包头 014109）；2.内蒙古乌兰察布市食品药品检验所（乌兰察布 012000）

我国苦荞种植面积和产量均为世界第一，苦荞种植面积在30万 hm2左右[1]。苦荞即苦荞麦，含有七大营养素[2]，苦荞中的芦丁、微量元素和半胱氨酸等物质，具有强化血管、降低血脂、预防“三高”和心脑血管疾病等作用[3-4]。苦荞中的硒元素是重要的抗衰老元素，也被称为抗癌之王[5]。在我国，苦荞种植优势产区主要分布在内蒙古、宁夏、山西、四川、贵州等地，秦岭往北生产甜荞为主，秦岭以南生产苦荞为主[6]。红枣起源于中国，又被称为中华大枣[7]，红枣含有碳水化合物、蛋白质、脂肪、维生素、矿物质等多种营养元素，以及环磷酸腺苷（cAMP）、环磷酸鸟苷（cGMP）、皂苷、生物碱和酚类化合物等多种特殊营养成分[8-9]，可被选为食疗的原辅料。

随着物质文化生活的改善，保健食品及其食疗作用越来越被重视，苦荞麦及其制品与相关资源的开发利用逐渐受到青睐。有关苦荞茶红枣复合饮料在国内外少有研究，我国对苦荞及其产品的开发和研究还处在不断探索阶段[10]。试验以苦荞茶和红枣汁为主要原料，在单因素试验基础上进行正交试验，并结合模糊数学感官评定法，探索苦荞茶红枣汁复合饮料的最佳制作工艺，旨在获得一种新型茶饮料，从而提升苦荞茶的产品类型。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

苦荞茶（采用君珍苦荞茶，购自呼和浩特市维多利摩尔城超市）；红枣（购自呼和浩特市华润万家超市）；柠檬酸、羧甲基纤维素钠（CMC）、绵白糖、纯净水（均为食品级）。

1.2 仪器与设备

PE-180S破碎机（旭朗机械制造有限公司）；美的RT2171电磁炉（美的电器）；循环水真空泵（天津市科盟化工工贸有限公司）；OLABO分析天平（济南程腾生物技术有限公司）；EDI 500超纯水器（乐枫生物科技有限公司）；BKQ-B50II立式压力蒸汽灭菌锅（博科医疗生物仪器股份有限公司）；UV5紫外可见分光光度计[让奇（上海）仪器科技有限公司]。

1.3 方法

1.3.1 苦荞茶汁的制备（浸提法）

挑选整粒、无需变的苦荞籽粒，进行清洗、去杂等预处理，苦荞破碎后0.150 mm孔径（100目）过筛；用45倍体积的纯净水于80 ℃下浸提7～10 min，抽滤完全；低温保存后续备用。

1.3.2 红枣汁的制备（提取法）

红枣清洗并去除枣核；红枣切块；红枣块干燥；按1∶6红枣与水的体积比进行混合；80 ℃下抽滤90 min；低温下保存备用；苦荞原汁与红枣原汁进行混合配比进行调配。

1.4 苦荞茶红枣汁复合茶饮料的工艺流程

苦荞原汁+红枣原汁→过滤→调配（白砂糖+柠檬酸+羧甲基纤维素钠）→最佳配方（通过单因素试验与正交试验并结合感官评定）→灌装→密封→杀菌→冷却→成品

1.4.1 单因素试验

对不同苦荞原汁（60%，65%，70%，75%，80%，85%和90%）、红枣原汁（10%，15%，20%，25%，30%，35%和40%）、绵白糖（5%，6%，7%，8%，9%，10%和11%）、羧甲基纤维素钠（0.3%，0.4%，0.5%，0.6%，0.7%，0.8%和0.9%）、柠檬酸（0.20%，0.25%，0.30%，0.35%，0.40%，0.45%和0.50%）的含量进行单因素试验，并结合感官评定确定对苦荞茶红枣复合茶饮料影响较为显著的因素及最佳单因素条件。

1.4.2 正交试验

通过单因素试验后，进行五因素三水平L9(35)的正交试验，以感官评分为依据，确定苦荞茶红枣复合茶饮料的最佳工艺配方。

1.4.3 感官评定

在模糊数学感官综合评价法基础上对苦荞茶红枣复合茶饮料进行综合评分。模糊数学感官综合评价法可以克服难以解决的多样本问题，并且能够获得考虑到所有因素综合客观的结果[10]。感官评定小组由10名经过培训的身心健康并且味觉嗅觉灵敏的成员组成，男生女生各占一半。选5名评分员通过直接打分法对苦荞茶红枣复合茶饮料进行打分，评分标准如表1所示。

表1 感官质量评定标准

2 结果与分析

2.1 单因素结果

2.1.1 红枣原汁含量对苦荞茶红枣复合茶饮料感官评分的影响

红枣原汁含量对苦荞茶红枣复合茶饮料感官评分的单因素试验结果如图1所示。15%红枣原汁的感官评分较低，随着红枣原汁含量增加，感官评分先增加后降低，通过单因素试验结果得知红枣原汁含量太少时口感清淡，原汁含量太多时口感太重，导致评分偏低，通过图1得知红枣原汁含量30%用于正交试验的研究。

图1 红枣原汁含量对苦荞茶红枣复合茶饮料感官评分的影响

2.1.2 苦荞原汁含量对苦荞茶红枣复合茶饮料感官评分的影响

苦荞原汁含量对苦荞茶红枣复合茶饮料感官评分的单因素试验结果如图2所示。75%苦荞原汁感官评分最高，随着苦荞原汁含量增加，感官评定得分先增加后降低，通过单因素试验结果得知苦荞原汁含量太少时茶味口感清淡，原汁含量太多时茶味口感太重，导致评分偏低，通过图2得知苦荞原汁含量75%用于正交试验的研究。

图2 苦荞原汁含量对苦荞茶红枣复合茶饮料感官评分的影响

2.1.3 羧甲基纤维素钠含量对苦荞茶红枣复合茶饮料感官评分的影响

羧甲基纤维素钠含量对苦荞茶红枣复合茶饮料感官评分的单因素试验结果如图3所示。随着羧甲基纤维素钠含量的增加，感官评分先增加后降低，羧甲基纤维素钠含量0.6%时感官评分最高，通过单因素试验结果得知羧甲基纤维素钠含量太少时饮料口感稀薄，羧甲基纤维素钠含量太多时饮料浓稠甚至出现结块，以至于口感下降，导致评分偏低，通过图3得知羧甲基纤维素钠含量0.6%用于正交试验的研究。

图3 羧甲基纤维素钠含量对苦荞茶红枣复合茶饮料感官评分的影响

2.1.4 绵白糖对苦荞茶红枣复合茶饮料感官评分的影响

绵白糖含量对苦荞茶红枣复合茶饮料感官评分的单因素试验结果如图4所示。随着绵白糖含量的增加，感官评分先增加后降低，绵白糖含量8%时感官评分最高，通过单因素试验结果得知绵白糖含量太少时饮料口感较差，甜度不够，绵白糖含量太多时饮料口感太甜甚至出现苦涩味道，导致评分偏低，通过图4得知绵白糖含量8%用于正交试验的研究。

图4 绵白糖含量对苦荞茶红枣复合茶饮料感官评分的影响

2.1.5 柠檬酸含量对苦荞茶红枣复合茶饮料感官评分的影响

柠檬酸含量对苦荞茶红枣复合茶饮料感官评分的单因素试验结果如图5所示。随着柠檬酸含量增加，感官评分呈现先增加后降低趋势，柠檬酸含量0.35%时感官评分最高，通过单因素试验结果得知柠檬酸含量太多时饮料口感酸涩，柠檬酸含量太少时饮料口感太甜，导致评分偏低，通过图5得知柠檬酸含量0.35%用于正交试验的研究。

图5 柠檬酸含量对苦荞茶红枣复合茶饮料感官评分的影响

2.2 正交试验结果

2.2.1 正交试验设计

通过单因素试验后，选择苦荞原汁含量、红枣原汁含量、羧甲基纤维素钠含量、绵白糖含量、柠檬酸含量进行五因素三水平L9(35)的正交试验，如表2所示，通过正交试验结果依据，结合模糊数学感官评定法，确定苦荞茶红枣汁复合饮料的最佳制作工艺。

表2 苦荞茶红枣汁复合饮料正交试验因素与水平表 单位：%

2.2.2 模糊数学感官评定

2.2.2.1 确定评定论域

评定论域是一个集合，能够反映苦荞茶红枣汁复合饮料的质量，记为M，M中有5个元素，在苦荞茶红枣汁复合饮料试验过程中，5个元素分别为m1苦荞茶红枣汁复合饮料的甜度，m2苦荞茶红枣汁复合饮料的酸度，m3苦荞茶红枣汁复合饮料的香味，m4苦荞茶红枣汁复合饮料的口感，m5苦荞茶红枣汁复合饮料的色泽。

2.2.2.2 确定评语论域

评语论域是可以用数字表示，也可用文字或等级表示的评定等级，试验中的评语论域为一个集合P，P中有5个元素，其中p1表示好，p2表示较好，p3表示一般，p4表示较差，p5表示差，是根据试验中表1的结果所确定的。

2.2.2.3 确定权重向量

试验权重因素为一个集合B，集合中有5个元素，权重的确定是根据每个影响因素的具体指标，B的因素是评定论域集合中的一个模糊子集，评定论域与权重向量相互独立对应，可得到各指标的权重向量，B1=0.35，B2=0.15，B3=0.1，B4= 0.35，B5=0.05。

2.2.2.4 确定模糊评定矩阵

10名感官评价人员对12个不同配方的评定结果数据都分别除以品评总数10，得到12个模糊评定矩阵：

2.2.2.5 综合隶属度的计算

在评定结果计算中，需要避免取值结果带来的实际误差，需要引入一个向量集合——综合隶属度。已知苦荞茶红枣复合茶饮料的各项指标及权重，W=B×C=（w1,w2,w3,...,wn），苦荞茶红枣复合茶饮料综合感官评价W1=B×C1=（0.35，0.15，0.1，0.35，

w11=0.35×3/10+0.15×1/10+0.1×2/10+0.35×3/10+0.05×0=0.245；w12=0.43；w13=0.435；w14=0.0；w15=0.035。即：W1=（0.245，0.43，0.435；0.05；0.035）；W2=（0.175，0.455，0.235，0.135，0）；W3=（0.15，0.465，0.235，0.1，0.5）；W4=（0.12，0.465，0.2，0.094，0.05）；W5=（0.05，0.465，0.23，0.17，0.085）；W6=（0.65，0.4，0.315，0.18，0.04）；W7=（0.04，0.39，0.33，0.205，0.035）；W8=（0.15，0.455，0.225，0.12，0.05）；W9=（0.171，0.455，0.26，0.155，0.05）；W10=（0.045，0.455，0.26，0.155，0.085）；W11=（0.095，0.42，0.295，0.155，0.035）；W12=（0.035，0.415，0.295，0.22，0.035）。

计算12个苦荞茶红枣复合茶饮料样品的综合评分，得W1=1×0.245+2×0.43+3×0.435+4×0.05+5×0.035=2.785，同理可得：W2=2.33；W3=4.685；W4=2.274；W5=2.775；W6=2.73；W7=2.805；W8=2.465；W9=2.731；W10=2.78；W11=2.615；W12=2.805。1号、2号、4号、5号、6号、7号（12号）、8号、9号、10号和11号样品评分在2～3之间，表明苦荞茶红枣汁复合茶饮料的品质等级在好和一般之间，2号、4号和8号偏向好，其余偏向一般。12个正交试验配方的感官品质从差到好分别为3号＜7号（12号）＜1号＜10号＜5号＜9号＜6号＜11号＜8号＜2号＜4号。最优配方为红枣原汁30%、苦荞茶汁75%、绵白糖8%、柠檬酸0.35%、羧甲基纤维素钠0.6%，即为4号样品配方。

2.3 验证试验

对4号配方为标准，重复3次试验，所得的感官综合评定结果分别为2.31，2.47和2.46分，评分比较稳定，与正交试验最佳配方感官评分相近，表明苦荞茶红枣汁复合茶饮料正交试验所得的最佳配方可信度较高。

3 结论

对各个因素进行单因素试验，对所得单因素试验结果进行正交试验并且结合模糊数学感官评定方法进行综合评定，最终得出苦荞茶红枣汁复合茶饮料的最佳配方：红枣原汁30%、苦荞茶汁75%、绵白糖8%、柠檬酸0.35%、羧甲基纤维素钠0.6%。此时苦荞茶红枣汁复合茶饮料色泽及风味最佳，稳定性良好并且均匀无沉淀，具有明显的苦荞茶风味，以及红枣特有的滋气味。