模糊數學法優化低鹽益生菌發酵梅片配方研究

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　　摘要    研究低鹽益生菌發酵梅片的配方工藝，以色澤、風味和組織狀態為評價指標，采用正交試驗結合模糊數學感官評價優化產品的制備工藝。結果表明，低鹽益生菌發酵梅片最優配方為益生菌發酵梅漿65.0%、黑糖7.0%、食鹽2.0%、姜粉1.6%。在此條件下制備的低鹽益生菌發酵梅片，總糖為13.5%、總酸2.4%、鹽分5.2%，具有色澤鮮亮、口感豐富、風味獨特的特點。
　　關鍵詞    青梅;低鹽益生菌發酵梅片;模糊數學法;配方優化
　　中圖分類號    TS252.54        文獻標識碼    A        文章編號   1007-5739（2019）09-0213-03
　　Abstract    Formula and process of low salt probiotic green plum tablet were studied. With the color，flavor and appearance as indicators，orthogonal test combined with fuzzy comprehensive evaluation was designed to determine the best formula. The results showed that the optimized process parameters for low salt probiotic green plum tablet was as follows：probiotic green plum juice 65.0%，brown-sugar 7.0%，salt 2.0%，ginger powder 1.6%. Under this conditions，the low salt probiotic green plum tablet was characterized by a fresh color，rich in taste and unique flavor with total sugar of 13.5%，total acidity of 2.4% and salinity 5.2%.
　　Key words    green plum;low salt probiotic green plum tablet;fuzzy mathematics;formula optimization
　　青梅低糖、高酸，富含蛋白質、脂肪、碳水化合物和多種無機鹽、有機酸，屬于天然的堿性食品，具有很高的營養價值。青梅中有機酸、多酚、黃酮、萜烯、甾醇等有益成分在抑制細菌[1]、抗過敏[2]、抗氧化[3]、抗腫瘤[4]、抗血栓[5]、保護支氣管上皮細胞和角蛋白細胞[6]以及提高免疫力等方面具有一定的作用。
　　青梅不易保藏且因為高酸不宜直接食用，通常先經過鹽腌、日曬加工成半成品干濕梅[7]，再進一步加工成蜜餞[8-9]等產品。而傳統的話梅、梅餅、調味梅等青梅制品因為高鹽高糖而致食用價值降低。開發低鹽、低糖、富營養價值的青梅蜜餞成為當前消費升級的所需。本研究創新采用干濕梅為原料，利用益生菌發酵制備梅漿，再進一步加工成梅片。通過正交試驗結合模糊數學感官評價優化產品配方，有效提高產品的感官品質并延長產品保質期。解決青梅不易保藏，以及傳統水果發酵制品以鮮果為起始原料，存在季節性和批次差異等問題，有利于青梅蜜餞的常年生產。同時，制作的產品低鹽低糖、營養健康，克服了傳統青梅蜜餞高鹽高糖、不利于健康的缺點。
　　1    材料與方法
　　1.1    材料與儀器
　　供試材料為干濕梅，廣東殿羽田食品有限公司;益生菌粉（含植物乳桿菌、嗜酸乳桿菌、副干酪乳桿菌、乳雙歧桿菌、鼠李糖乳桿菌），北京川秀國際貿易有限公司;甜菊糖，曲阜海根甜菊制品有限公司;三氯蔗糖，山東康寶科技有限公司;檸檬酸，濰坊英軒實業有限公司。
　　供試儀器為清洗機，中根機械有限會社NSK-500;打漿機、攪拌機、刮片機、切片機，杭州杭盛機械設備有限公司;烘干機，廣州馳騰能源科技有限公司CT-RB6;重量檢測機，日本安立株式會社KW5366BW66;X射線異物檢出機，日本安立株式會社KD740KP;Brix糖度計，ATAGO（愛拓）中國分公司PAL-3;電子天平，美國雙杰JJ1000Y。
　　1.2    試驗方法
　　1.2.1    工藝流程。干濕梅→脫鹽→配料→發酵→去核→打漿→調配→刮片→烘干→切片→包裝→異物檢測→貼標、捆包→登記入庫。
　　1.2.2    操作要點。
　?。?）取200份干濕梅，用飲用水浸泡脫鹽至鹽分≤3.0%，裝入無菌發酵罐。
　　（2）將100份黑糖、15份檸檬酸加入200份飲用水中溶解，煮沸3 min，冷卻至室溫，加入1份益生菌粉，攪拌均勻，裝入上述無菌發酵罐，再加入50份檸檬，靜置發酵2個月。
　?。?）發酵完成，分離益生菌發酵干濕梅和發酵液，備用[10]。
　?。?）將益生菌發酵干濕梅去核，用打漿機打成梅漿，過濾去除大塊果皮，取配方重量份梅漿備用。
　　（5）稱取配方重量份的黑糖、食鹽、姜粉、甜菊糖苷、三氯蔗糖與上述梅漿混勻，調味。
　?。?）將混合物料裝盤，用刮片機刮成3 mm薄片。
　　（7）轉入烘房，設置溫度（40±3）℃，烘干至水分≤10.0%。 　　（8）將烘干后薄片切割成整齊正方形或長方形小片，包裝，即為成品。
　　（9）成品經過X光機異物檢測，合格產品貼標、捆包，登記入庫。
　　1.2.3    單因素試驗。
　　（1）益生菌發酵梅漿添加量試驗。選取益生菌發酵梅漿添加量分別為55.0%、60.0%、65.0%、70.0%、75.0%，各3個平行，其他因素水平分別為黑糖5.2%、食鹽3.3%、姜粉1.2%、甜菊糖苷0.1%、三氯蔗糖0.02%。
　?。?）黑糖添加量試驗。選取黑糖添加量分別為1.0%、3.0%、5.0%、7.0%、9.0%，各3個平行，其他因素水平分別為益生菌發酵梅漿65.4%、食鹽3.3%、姜粉1.2%、甜菊糖苷0.1%、三氯蔗糖0.02%。
　?。?）食鹽添加量試驗。選取食鹽添加量分別為1.0%、2.0%、3.0%、4.0%、5.0%，各3個平行，其他因素水平分別為益生菌發酵梅漿65.4%、黑糖5.2%、姜粉1.2%、甜菊糖苷0.1%、三氯蔗糖0.02%。
　　（4）姜粉添加量試驗。選取姜粉添加量分別為0.1%、0.6%、1.1%、1.6%、2.1%，各3個平行，其他因素水平分別為益生菌發酵梅漿65.4%、黑糖5.2%、食鹽3.3%、甜菊糖苷0.1%、三氯蔗糖0.02%。
　　1.2.4    正交試驗設計。在單因素試驗基礎上，選取益生菌發酵梅漿、黑糖、食鹽、姜粉4個因素，以模糊數學感官評定綜合得分為評價指標，設計L9（34）正交試驗，確定低鹽益生菌發酵梅片的最佳配方。試驗因素水平見表1。
　　1.2.5    模糊數學模型的建立。
　　（1）感官評定因素集和等級集。低鹽益生菌發酵梅片屬于蜜餞制品，參照蜜餞國家標準[11]制定產品感官評分標準，建立模糊數學評價模型[12-14]。設定因素集U={色澤u1，風味u2，組織狀態u3}，等級集V={優v1，良v2，中v3，差v4}，設置各評價等級分值v1=90、v2=80、v3=70、差v4=60，即V={90，80，70，60}。
　　（2）權重的確定。采用“0～4評判法”[15]確定每個因素的權重，得到色澤、風味、組織狀態3個因素的權重分別為0.22、0.42、0.36，即低鹽益生菌發酵梅片的權重集X={0.22， 0.42，0.36}。
　　（3）模糊矩陣和綜合評價集。將不同等級票數除以總票數得到模糊矩陣R，將權重集X和模糊矩陣R合成得到每個樣品的綜合評價集為Yi=X×Ri（i為樣品的序號）。將綜合評價集Y和等級集V合成得到評分矩陣W，即Wi=Yi×V（i為樣品的序號）。
　　1.2.6    產品質量指標測定。
　?。?）氯化鈉、總糖及總酸含量測定。按照《蜜餞通則》（GB/T 10782-2006）規定測定產品的氯化鈉和總糖含量[16]，按照《食品中總酸的測定》（GB/T 12456-2008）[17]規定測定產品的總酸（以檸檬酸計）。
　　（2）微生物指標的測定。按照《食品安全國家標準  蜜餞》（GB 14884-2016）[11]規定測定產品的菌落總數、大腸菌群和霉菌。
　　（3）產品感官評分標準。參照蜜餞國家標準制定低鹽益生菌發酵梅片的感官評分標準。組織專業感官評定人員共10人，采用隨機雙盲試驗設計，按照色澤、風味和組織狀態3個指標對產品感官品質進行評價（根據“0～4評判法”確定色澤、風味和組織狀態的權重分別為0.22、0.42、0.36），統計各因素優、良、中、差4個等級的票數。產品感官評分標準如表2所示。
　　2    結果與分析
　　2.1    益生菌發酵梅漿對產品感官品質的影響
　　干濕梅脫鹽后，經益生菌發酵制成的梅片具有濃郁的發酵梅風味。本研究中益生菌發酵梅漿的添加量主要影響產品的風味和組織狀態。由圖1可知，產品的感官得分隨著益生菌發酵梅漿的增加呈先增加后減少的趨勢。當添加量達到65.0%時，感官得分最高，產品質地均勻，有一定咀嚼性，不粘牙，滋味濃郁協調，發酵風味適中。
　　2.2    黑糖對產品感官品質的影響
　　為提高產品的保健價值，采用黑糖加甜味劑的方式，避免高糖的使用，同時賦予產品黑糖滋味并改善產品的色澤。由圖2可知，黑糖添加量較少時，黑糖滋味不明顯，色澤改善不理想，當添加量達到5.0%時，產品呈均勻紅棕色，滋味協調，酸甜適中，感官得分最高。
　　2.3    食鹽對產品感官品質的影響
　　干濕梅的鹽分通常在23.0%以上，為保證益生菌正常發酵，需要將鹽分降至3.0%以下，而為了協調最終產品的滋味需重新適當添加食鹽。由圖3可知，食鹽添加量顯著影響產品的感官品質，添加量為3.0%時，感官得分最高。
　　2.4    姜粉對產品感官品質的影響
　　姜粉賦予產品更豐富的滋味層次，姜辣味與青梅的酸味結合恰到好處，提神效果明顯。由圖4可知，產品感官得分隨著姜粉的增加呈上升趨勢，添加量為1.6%時，感官品質最佳。姜粉添加量超過1.6%后，姜辣味開始掩蓋發酵梅的風味。
　　2.5    低鹽益生菌發酵梅片配方優化
　　低鹽益生菌發酵梅片的感官評分結果如表3所示。將不同等級票數除以總票數得到模糊矩陣R。例如樣品1的模糊矩陣R1如下：
　　R1=0.4    0.4    0.2    00.4    0.2    0.4    00.4    0.4    0.2    0 　　將模糊矩陣R1與權重集X合成得到樣品1的綜合評價集為Y1=（0.4  0.32  0.28  0）。將綜合評價集Y1和等級集V合成得到樣品1的感官得分W1，即W1=0.4×90+0.32×80+0.28×70+0×60=81.2。同理可得到W1、W2、…W9。
　　以模糊數學評定法對正交試驗各試驗組的樣品進行感官評價，結果如表4所示。由極差R值可知，各因素對低鹽益生菌發酵梅片品質影響的主要順序依次為益生菌發酵梅漿>黑糖>姜粉>食鹽。由試驗結果可知，低鹽益生菌發酵梅片配方的最佳組合為A2B3C1D2，即最佳配方為益生菌發酵梅漿65.0%、黑糖7.0%、食鹽2.0%、姜粉1.6%，此時感官得分為88.0分。
　　2.6    低鹽益生菌發酵梅片產品質量指標
　　感官指標：紅棕色，質地均勻，有一定咀嚼性，滋味濃郁協調，口感豐富，具有益生菌發酵梅特有風味和姜辣味。理化指標：總糖（以葡萄糖計）≤25.0%，總酸≤6.0%，鹽分 ≤6.0%。微生物指標：菌落總數采樣方案及限量為n=5，c=2，m=103 CFU/g，M=104 CFU/g，大腸菌群采樣方案及限量為n=5，c=2，m=10 CFU/g，M=102 CFU/g，霉菌≤50 CFU/g。
　　3    結論
　　在單因素試驗的基礎上，通過正交試驗結合模糊數學感官評價法，以產品感官得分為評價指標，得到低鹽益生菌發酵梅片的最優配方為益生菌發酵梅漿65.0%、黑糖7.0%、食鹽2.0%、姜粉1.6%。在此條件下，產品感官得分為88.0分，總糖13.5%，總酸2.4%，鹽分5.2%，具有色澤鮮亮、口感豐富、風味獨特的特點。
　　4    參考文獻
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　　基金項目   2017年廣東省省級科技計劃項目（2017A020225003）。
　　作者簡介   謝桂勉（1982-），男，廣東揭陽人，碩士，副教授，從事食品科學教學與科研工作。
　　收稿日期   2019-01-27
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