模糊感官评定与响应面法结合优化铁皮石斛原浆饮品配方

摘要［目的］优化铁皮石斛原浆饮品配方，使其外观口感更佳。［方法］采用模糊感官评定与响应面法结合的方法，对铁皮石斛原浆饮品配方进行优化研究。［结果］最佳配方是以石斛原浆饮品的质量指标为基准，赤藓糖醇添加量6.00%、柠檬酸添加量0.01%、黄原胶添加量0.03%。在此配方下，可得到色泽黄绿色、特有的清香味、酸甜适中、口感柔和细腻、组织状态均匀、无沉淀分层现象的铁皮石斛原浆饮品，感官评分为84.78分。［结论］该研究为铁皮石斛健康产业深度开发提供科学依据。

关键词铁皮石斛；响应面法；模糊感官评定法；原浆饮品；配方优化

中图分类号TS275.4"文献标识码A"文章编号0517-6611（2025）02-0187-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2025.02.037

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

FormulationOptimizationofDendrobiumofficinalebyFuzzySensoryEvaluationMethodandResponseSurfaceMethodology

CHENJian-cheng，LUShao-ji，GUOZhi-huangetal

（XiamenTasmanBioengineeringCo.，Ltd.，Xiamen，Fujian361000）

Abstract［Objective］TooptimizetheformulaofDendrobiumofficinalepureedrinkandimproveitsappearanceandtaste.［Method］ThecombinationoffuzzysensoryevaluationandresponsesurfacemethodologywasusedtooptimizetheformulaofDendrobiumofficinalepureedrink.［Result］TheoptimalformulawasbasedonthequalityindicatorsofDendrobiumofficinalepureedrink，withanadditiveamountof6.00%erythritol，0.01%citricacidand0.03%xanthangum.Underthisformula，aDendrobiumofficinalepureedrinkwithayellowgreencolor，uniquefragrance，moderatesweetnessandsourness，softanddelicatetaste，uniformtissuestate，andnosedimentationorlayeringphenomenoncouldbeobtained，withasensoryscoreof84.78points.［Conclusion］ThisstudyprovidesascientificbasisforthedeepdevelopmentofthehealthindustryofDendrobiumofficinale.

KeywordsDendrobiumofficinale;Responsesurfacemethodology;Fuzzysensoryevaluationmethod;Pureedrink;Formulationoptimization

铁皮石斛（Dendrobium officinale），有着特殊的药用价值，是我国珍贵的药食同源的中草药之一，被称为植物界大熊猫^［1-2］。现在药理研究证明，铁皮石斛具有抗衰老、抗疲劳、抗肿瘤、滋养肺阴、提高免疫力、提高心脑血管功能、降血糖、降血脂、辅助降血压、防辐射护眼等功效^［3-4］，适合开发相关的保健茶饮及复合饮品^［5-6］；除此之外，在缓解糖尿病、调理肠胃不适症、急慢性咽炎、焦虑抑郁等疾病及调理亚健康状态上有很好的疗效^［7-8］。铁皮石斛是石斛中上品，作为九大仙草之首，自古被称为“滋阴圣品”，是开发中医药和保健食品的重要原材料^［9］。

铁皮石斛可单独制成饮料，也可以搭配其他的原辅料制成复合原浆饮品。高原等^［10］将铁皮石斛根据开发工艺制成饮料，例如将铁皮石斛经过清洗、打浆、过滤、调配、均质等制成铁皮石斛饮料；张平^［11］将铁皮石斛切断、打浆、胶体磨处理、过滤、浓缩石斛汁、调配、脱气等制成鲜榨铁皮石斛饮料；何超红等^［12］将铁皮石斛与枳椇（干果）、葛根（干品）、枸杞（干果）热水浸提后，不同提取液按比例混合调配，经过罐装杀菌等技术制成铁皮石斛复合饮料，具有良好的酸甜度。综合以上制备工艺研究，总结出铁皮石斛原浆基本制作工艺为切段、打浆、胶体磨处理、过滤、离心、调配、匀质、脱气、罐装及杀菌等。该试验以铁皮石斛为试验材料，采用模糊数学感官评价法对铁皮石斛原浆风味进行感官评价，同时结合响应面法优化铁皮石斛原浆饮品的配方，以期获得最佳铁皮石斛原浆饮品的品质。

1材料与方法

1.1试验材料

1.1.1试材。铁皮石斛，3年限，采自厦门塔斯曼生物工程有限公司的GAP种植基地；赤藓糖醇、柠檬酸、维生素C、黄原胶，均为食品级，购自厦门圣尔康食品有限公司；30mL异形袋，材质PET/AL/PA/RCPP，购自厦门坤桀塑胶工业有限公司。

1.1.2

仪器设备。恒温水浴锅（型号DF-101S，上海力辰邦西仪器有限公司）；电子天平（型号PMK224ZH，奥豪斯仪器有限公司）；pH计（型号PB-10，赛多利斯科学仪器有限公司）；手持式糖度计（型号LB32T，广州市速为电子科技有限公司）；破壁机（型号JYL-Y99，广东美的生活电器制造有限公司）；电磁炉（型号C21-IH02E6，浙江苏泊尔家电制造有限公司）；胶体磨（型号JM-F65，江苏班德瑞不锈钢有限公司）；离心机（型号TG16-WS，湖南湘仪实验室仪器开发有限公司）；超纯水机（型号AXLC1810，重庆阿修罗科技发展有限公司）；可调式高速匀浆机（型号FSH-2，常州国华电器有限公司）；蒸汽式杀菌锅（型号R20，诸诚鼎力机械有限公司）。

1.2试验方法

1.2.1工艺流程及操作要点。

1.2.1.1

工艺流程。铁皮石斛原浆饮品的工艺流程为铁皮石斛—挑拣—除杂清洗—切断—打浆—过滤—胶体磨处理—离心—调配—匀浆—加热—灭菌—灌装—成品。

1.2.1.2

操作要点。

（1）原料的挑拣与除杂清洗。对铁皮石斛鲜条进行挑拣表皮无霉变的，用流动清水充分洗净沥干，除去夹带泥沙和杂质。

（2）打浆、过滤及胶体磨处理。取铁皮石斛切段1～2cm，加入去离子水，以不同料液比进行打浆后，分别采用100目滤网进行过滤，弃去滤渣取滤液待用。对滤液重复“加水打浆—煮沸—过滤”3次过滤，取滤渣按5倍体积的水，打浆获得浆液；过滤，取滤液；合并所有滤液，并过胶体磨处理，再用离心机以4000r/min重复离心1遍，所得上清液为铁皮石斛原浆。

（3）辅料调配。在铁皮石斛原浆中按配方比例进行添加辅料和添加剂，依次添加黄原胶、柠檬酸、赤藓糖醇，不断搅拌，使其配料能够充分溶解。黄原胶先与部分赤藓糖醇充分混合均匀，缓慢加入热水使其充分溶解后加入铁皮石斛原浆中。

（4）均质、脱气。将提前配制好的料液，设置高速匀浆（FSH-2）2.0万r/min，均匀1～2次，预热至70～75℃进行脱气，保持5min，使料液中气体脱出，保证品质。

（5）灌装。将铁皮石斛原浆装入已灭好菌的异形袋，异型袋用紫外臭氧消毒。

（6）高温杀菌及检验。将罐装好的铁皮石斛原浆异形袋（高温蒸煮级）移至杀菌釜95℃条件下保持30min杀菌。杀菌完毕的异形袋，用流动水进行冷却处理，目的是防止爆袋，再用冷风进行散热，并对灭菌的产品进行理化。

1.2.2铁皮石斛打浆料液比的确定。取沥干后铁皮石斛切段加入一定比例纯净水，分别以15∶1000、25∶1000、35∶1000（g∶mL）的料液比打浆进行比较，综合以铁皮石斛原浆液体的色泽、组织形态、香气、滋味和气味的感官评分为评价指标确定石斛打浆最佳料液比。

1.2.3铁皮石斛原浆饮品制作配方研究。

1.2.3.1

单因素试验。单因素试验设计以赤藓糖醇添加量、柠檬酸添加量、稳定剂添加量（均以复合饮品质量为基准）3个主要因素对铁皮石斛原浆饮品的口味影响较为显著，运用模糊感官评定法，对3个因素分别进行单因素试验，每个因素5水平。其单因素试验具体如下：固定工艺过程中其他2个因素，赤藓糖醇添加量（3%、4%、5%、6%、7%）、柠檬酸添加量（0.005%、0.010%、0.020%、0.040%、0.080%）、黄原胶添加量（0.005%、0.010%、0.020%、0.040%、0.080%）分别进行单因素试验分析，确定铁皮石斛原浆中各因素较优的用量，考察分析各因素对原浆饮品的品质影响，为响应面试验筛选各因素水平^［13-14］。

1.2.3.2 模糊感官评定。模糊综合评定小组由10名经过培训的食品专业技术员组成，男女各半，评定标准如表1所示。分别从色泽、香味、口感和组织状态4个方面对铁皮石斛原浆饮品进行评审，分设优（90）、良（80）、中（70）、差（60）4个级别，即评价因素集U=（U U2，U U4），其中U1、U2、U3、U4分别代表色泽、香味、滋味、组织状态；评语集X=（X X2，X X4），其中X1、X2、X3、X4分别代表优、良、中、差。采用用户调查法，参照相关文献^［15-18］，根据各指标在复合饮料评价中的作用，设定权重集A=（A A2，A A4），此次评价中色泽、香味、口味、组织状态4个因素的权重分别为0.15、0.25、0.35、0.25，即A=（0.15，0.25，0.35，0.25），总和为 将综合评定结果集中，各个向量分别乘以其对应的分值后进行加和，用矩阵乘法计算样品对各个因素的综合隶属度（Y）：Y=X·R^［19］，最后计算每个产品的综合评分^［20］。

1.2.3.3 响应面试验。在单因素试验的基础上，设计赤藓糖醇添加量、柠檬酸添加量、黄原胶添加量3因素3水平的响应面试验^［21-22］。采用Design-Expert 13.0进行分析，以模糊感官评分为响应值，确定铁皮石斛原浆饮品的最佳配方。

2结果与分析

2.1打浆料液比的确定以不同料液比打浆后对铁皮石斛原浆饮品进行感官评分，结果发现（表2），当打浆料液比为15∶1000时，饮品的组织状态过稀，口感略稀薄，整体没有黏稠感，且呈现水样状态，没有石斛香味且较淡，综合评分为65分；当料液比为35∶1000时，溶液组织状态浓稠，很难过滤，综合评分为70分；当料液比为25∶1000时，综合各项指标均较理想，综合评分75分。

2.2铁皮石斛原浆饮品各原辅料单因素试验

2.2.1赤藓糖醇添加量的确定。赤藓糖醇是新一代健康代糖产品，能量值为0，人体摄入不增加脂肪。赤藓糖醇添加量对石斛原浆饮品的色泽、香气、口感、组织形态指标综合评分的影响见图1。由图1可知，当赤藓糖醇添加量在6%以下时，随着赤藓糖醇添加量的增加，铁皮石斛原浆饮品的甜度适中、口感较好，赤藓糖醇具有良好的甜味调和作用，因而感官评分也随之增高；当赤藓糖醇添加量超过6%时，影响原浆饮品口感，感官评分逐渐降低。因此，赤藓糖醇最佳添加量为6%。

2.2.2

柠檬酸添加量的确定。柠檬酸添加量对铁皮石斛饮品的色泽、香气、口感、组织形态综合评分的影响见图2。由图2可知，当柠檬酸添加量在0.01%以下时，随着柠檬酸添加量的增加，感官评分逐渐增高；当柠檬酸添加量为0.01%时，感官评分最高，为88分；当柠檬酸添加量超过0.01%时，感官评分逐渐降低。因此，柠檬酸最佳添加量为0.01%。

2.2.3

黄原胶添加量的确定。黄原胶添加量对铁皮石斛原浆饮品的色泽、香气、口感、组织形态综合评分的影响见图3。由图3可知，当黄原胶添加量在0.02%以下时，随着黄原胶添加量的增加，感官评分逐渐增高；当黄原胶添加量为0.02%时，感官评分最高，为85分；当黄原胶添加量超过0.02%时，感官评分逐渐降低。因此，黄原胶最佳添加量为0.02%。

2.3响应面试验中模糊感官评定

通过评定小组各成员对响应面17组试验分别进行评定，将评价结果综合起来进行统计分析，其结果见表3。

由感官评价结果（表3）可知，以试验组合1号为试验结果为例，将其评价结果写成矩阵形式：

R1=0.10.70.20

00.70.30

00.30.70

0.10.80.10

模糊关系综合评判集：

Y1=A×R1=（0.15，0.25，0.35，0.25）×

0.10.70.20

00.70.30

00.30.70

0.10.80.10=（0.040，0.585，0.375，0）

感官评分：Z1=0.040×90+0.585×80+0.375×70+0×60=76.65。

同理可得其余试验组合的感官评分：Z2=79.70，Z3=78.20，Z4=84.95，Z5=81.37，Z6=80.76，Z7=90.95，Z8=79.24，Z9=86.70，Z10=85.0Z11=80.25，Z12=86.85，Z13=83.25，Z14=87.97，Z15=81.8Z16=80.25，Z17=82.59。

2.4铁皮石斛原浆饮品配方优化试验

2.4.1响应面试验模型建立与结果分析。在前期预试验的基础上，结合单因素试验设计，以赤藓糖醇添加量（A）、柠檬酸添加量（B）、黄原胶添加量（C）为自变量，模糊感官总评分（Y）为响应值，优化铁皮石斛原浆饮品配方，响应面试验共设计17组，试验设计与评分结果具体如表4所示，方差分析结果如表5所示。分析表4和表5得出回归方程：Y=87.48-1.37A+0.30B+0.70C+1.9750AB+0.6975AC-0.7625BC-1.81A2-4.21B2-4.06C2，其回归模型的F值为7.44，P值为0.0074（P＜0.01），极显著；模型失拟项P值为0.9058（P＞0.05），不显著，表明该二次回归模型是显著，可用该模型预测铁皮石斛原浆饮品配方优化的试验结果。该回归模型的相关系数（R2）=0.9054，变异系数（CV）=2.16%，说明该模型的拟合程度良好，模型预测值与实测值间差异较小，可以用此模型对铁皮石斛原浆饮品进行预测。由表5可知，交互项AC、AB、BC对响应值影响不显著，一次项A、B、C对响应值影响不显著，二次项A2对响应值影响不显著，二次项B2、C2对响应值影响显著。各因素对原浆饮品感官评分的影响顺序为A（赤藓糖醇添加量）＞C（黄原胶添加量）＞B（柠檬酸添加量）。

2.4.2

响应面图分析。从赤藓糖醇添加量（A）与柠檬酸添加量（B）交互作用的响应面和等高线图（图4）可以看出，赤藓糖醇添加量（A）与柠檬酸添加量（B）交互作用对铁皮石斛原浆饮品感官评分影响最为显著，总体呈先上升后下降的趋势，其添加量较低时，随着赤藓糖醇添加量（A）与柠檬酸添加量（B）的增加，铁皮石斛原浆饮品口感和风味感官评分均表现为上升趋势；当超过最佳添加量时，随着各因素添加量的增加，铁皮石斛原浆饮品感官评分指标呈逐渐下降趋势。

经过软件DesignExpen13.0分析得出铁皮石斛原浆饮品的最佳配方：铁皮石斛原浆饮品中赤藓糖醇添加量（A）为5.95%，柠檬酸添加量（B）为0.01%，黄原胶添加量（C）为0.03%，其制得的铁皮石斛原浆饮品的感官评分为84.91分。结合实际操作问题将工艺条件修正为赤藓糖醇添加量6.00%、柠檬酸添加量0.01%、黄原胶添加量0.03%，根据该配方进行了3组验证试验，制得原浆饮品的平均感官评分为84.78分，与模型预测值基本一致，结果真实可靠。

3结论

通过响应面法结合模糊感官评定结果对以铁皮石斛原浆饮品进行优化配方基础上，得到其最佳配方为赤藓糖醇添加量5.95%、柠檬酸添加量0.01%、黄原胶添加量0.03%，结合实际操作问题将工艺条件修正为赤藓糖醇添加量6.00%、柠檬酸添加量0.01%、黄原胶添加量0.03%，在此条件下制得的铁皮石斛原浆饮品感官得分是84.78分。在此时铁皮石斛原浆饮品呈黄绿色，色泽自然，无明显沉淀分层现象，酸甜适中，既有明显的铁皮石斛草本香味，又保留了铁皮石斛原浆固有的细腻爽口感。

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