模糊数学在黄芪复合功能饮料中的应用

模糊数学在黄芪复合功能饮料中的应用

目前，许多功能食品在中国市场上很受欢迎。在功能食品中，功能性饮料的消费最多。这些饮料具有增强活力、抗衰老、缓解疲劳等功能。近年来,消费者对传统中药制成的保健品越来越感兴趣,人们开始利用国家规定的药食同源及能够做保健品的药用植物来开发功能性饮料。现代科学研究表明,黄芪含有皂苷、黄酮及多糖等活性物质,具有增强免疫力作用,抗衰老作用,抗肿瘤作用,抗疲劳作用等;金丝小枣中主要含有多糖、皂甙多种维生素等,具有抗肿瘤、抗氧化、保护肝脏、提高免疫力等作用;刺五加果中主要含刺五加苷、刺五加多糖等,可增强机体非特异性防御能力,具有免疫调节、抗肿瘤、抗辐射等作用;北五味子的化学成分主要有木脂素类,三萜类,挥发油,多糖等,可增强机体对非特异性刺激的抵抗能力,此外还具有护肝、益智、抗疲劳、抗氧化等作用。甘草中含三萜类、黄酮类和多糖类化合物,具有调节机体免疫功能、解毒、抗肿瘤等功能;薄荷茎、叶含挥发油,油中主含薄荷醇、薄荷酮等,具有抗病毒、杀菌等作用;生姜营养丰富,化学成分复杂,可归属挥发油、姜辣素和二苯基庚烷3大类,具有行气、开窍、杀菌、消炎、通血、驱毒之功效。从中医学角度来看,黄芪,性甘,微温,补中益气;大枣、刺五加、五味子、生姜,助黄芪在补气的同时养血、活血脉、填精益髓、敛肺滋阴、温阳祛湿;薄荷,清凉升散以防上述补益药黏腻壅滞,寒热平衡,并且提高口感;甘草,甘缓补益,具有调和药性的作用。从目前研究来看,用以上单一组分研制而成的饮料偏多,但是在功能和口感上往往达不到良好的效果,因此,本研究选择黄芪、大枣、刺五加、五味子、甘草,薄荷,生姜七种中药,研制成一种功能成分丰富,口味独特的黄芪复合功能饮料,经常饮用,可增强人体免疫。1材料和方法1.1酶活力型9.3%食品级黄芪、刺五加果、北五味子、甘草由黑龙江省黑河市提供,薄荷购于天津市健民大药房,金丝小枣由河北省沧州市提供,生姜市售。果胶酶(酶活力单位7291U/g)、纤维素酶(酶活力单位2860U/g)、蔗糖、柠檬酸、苹果酸(均为食品级)。打浆机;CJJ79-1磁力加热搅拌器;KA-1000型离心机;PHS-3C型pH计;KJ0504081201型722分光光度计;PAL-1型手持糖度计;高压均质机;真空脱气罐;CRH-250-A生化培养箱等。1.2酶、饮料、生姜和山梨酸酯浸提液制备黄芪、刺五加果、北五味子、甘草→原料选择→分别筛选、清洗、烘干→分别粉碎→各自热水酶解→分别灭酶、过滤→贮存→黄芪浸提液、刺五加果浸提液、北五味子浸提液、甘草浸提液金丝小枣→拣选、清洗、晾干→去核→预煮→热水酶解→灭酶、过滤→贮存→大金丝小枣浸提液生姜→选料、清洗、切分→热烫→冷却→打浆→离心过滤→贮存→生姜浸提液薄荷→原料选择→清洗、烘干→粉碎→煎煮→离心过滤→贮存→薄荷浸提液1.3黄盒功能饮料的制备1.3.1黄盒功能饮料的加工工艺1.3.2均质、均质1)调配:将适量的蔗糖、柠檬酸和柠檬酸溶解后和7种浸提液一起充分混合,制成黄芪复合功能饮料。2)均质:将混合后的物料在60℃,20MPa的压力下均质,使料液中的微粒进一步均匀细化。3)脱气:在真空度为0.075MPa的压力下进行真空脱气,排除料液中的氧气,防止饮料氧化褐变。4)罐装、杀菌、冷却:将黄芪复合功能饮料装入洗净的玻璃瓶,100℃杀菌10~12min,杀菌后立即冷却至室温。1.4指标测定1.4.1可溶性多糖的测定可溶性固形物用折光仪法测定;pH用pH计测定;总酸测定按GB/T12456-90酸碱滴定法进行;可溶性多糖用苯酚-硫酸法测定;总皂甙测定、总黄酮测定按照《保健食品检验与评价技术规范》(2003版)进行。1.4.2微生物指标检验菌落总数检测采用GB4789.2-2010食品微生物学方法、大肠菌群依据食品安全国家标准GB4789.3-2010《食品微生物学检验大肠菌群计数》MPN计数法。沙门氏菌检验采用GB4789.4-2010食品微生物学方法、志贺氏菌检验采用GB/T4789.5-2003食品微生物学方法、金黄色葡萄球菌检验采用GB4789.10-2010食品微生物学方法。2结果与分析2.17样品提取物中的可溶性固形物测定黄芪、金丝小枣、刺五加果、北五味子、甘草、生姜、薄荷浸提液中可溶性固形物含量见表1。2.2复合原汁调配试验结果的感官评价运用DesignExport7.0软件中的Mixture-D-Optimal设计,对以上七种浸提液复合,由于各组分比例过高或过低均不利于该饮料的感官得分,因此需严格控制各组分的添加比例。在预试验的基础上,本试验确定定各组分体积所占比例:黄芪浸提液0.2~0.3,金丝小枣浸提液0.25~0.4,刺五加浸提液0.2~0.4,生姜浸提液0.03~0.08,甘草浸提液0.02~0.04,北五味子浸提液0.02~0.04,薄荷浸提液0.05~0.15,试验重复3次。根据复合原汁的特点,由评定员对复合原汁的色泽,香气,滋味、综合口感4个感官指标进行评判,即X=(色泽,香气,滋味、综合口感)。评语等级m的取值要根据具体情况确定,由于过多的评语等级难于描述,同时考虑到等级划分太细会混淆品评者短时间内的主观判断,故本研究取m=4,设评语等级论域为:V={v1,v2,v3,v4},式中v1为很好,v2为好,v3为中,v4为差,本试验用定量的分值来表示,将评判等级与相应的分数对应进行量化,相应计分为:V={10分,8分,6分,4分}。采用强制决定法确定各质量因素的权重,分别为色泽(20%),香气(20%),滋味(20%),综合口感(40%),即A=(0.2,0.2,0.2,0.4)。由经过训练的10人组成的评议组进行评分,在专门的试验环境中对每种样品按质量特性逐一进行单因素评价,对结果汇总,填写品评表。采用模糊数学综合评价方法进行评价,其感官评定的实测值及预测响应值见表2。利用DesignExpert软件对表1中的数据进行分析得到感官评定预测值对黄芪浸提液(A)、枣浸提液(B)、刺五加浸提液(C)、生姜浸提液(D)、甘草浸提液(E)、五味子浸提液(F)、薄荷浸提液(G)复合原汁调配结果的回归方程Y=6.23A+4.23B+6.40C-16.93D+33.54E+2.20F+5.61G+5.48AB+1.37AC+27.79AD-39.74AE-64.00AF+4.06AG+3.57BC+34.70BD-24.74BE-34.04BF+1.53BG+29.23CD-16.96CE-47.81CF+3.25CG-9.24DE-18.12DF+29.16DG-133.29EF-35.49EG-52.14FG,对模型进行方差分析,复合原汁感官评定预测模型达到显著水平,模型相关系数为0.9802,将38种配方代入回归方程得到复合原汁调配试验结果的预测值Z与实测值z之间吻合较好。对调配试验结果分析后,得到由黄芪浸提液、枣浸提液、刺五加浸提液、生姜浸提液、甘草浸提液、五味子浸提液、薄荷浸提液复合后的原汁感官评定最大值的预测值,见表3。由表3可知,复合原汁中黄芪浸提液20%,大枣浸提液27%,刺五加浸提液38.3%,生姜浸提液3.8%,甘草浸提液4%,五味子浸提液2%,薄荷浸提液5%,感官评定预测值最大为7.54,以此配方复合的原汁易为消费者接受。2.3最佳配比的确定及验证通过混料设计和模糊数学综合评价法得到复合饮料的主原料的比例,还需对复合饮料的风味进行进一步调配,为使复合饮料的口感达到最佳,在单因素试验的基础上进行多因素正交试验确定最佳配比,以复合原汁、蔗糖、柠檬酸、苹果酸为四因素作L9(34)正交试验,配方的优劣采用感官评价的方法确定,感官指标采用评分法,由有经验的人员对产品进行感官评定打分,评定标准见表4,其结果及方差分析见表5。根据正交试验方案设计,通过极差分析,对该饮料风味口感影响因素的主次顺序为:A>C>D>B。复合饮料的较优参数组合是A1B2C1D2,最佳组合为:复合饮料80mL,白砂糖7g,柠檬酸0.1g,苹果酸0.06g。即白砂糖8.75%,柠檬酸0.125%,苹果酸0.075%。2.4产品性能指标2.4.1感觉指标饮料颜色呈棕红色,色泽清亮透明,酸甜适中,具有中药材特有的滋味和香气。2.4.2以人参皂蚤计、以黄酮计、总皂蚤计、总皂蚤计、总皂蚤计以芦丁计以乙醇溶剂.以黄酮计为原料,以人参皂蚤计饮料可溶性固形物含量为10.0%,pH为3.84,总酸(以柠檬酸计)为0.21%,可溶性多糖含量(以葡萄糖计)为120mg/100mL,总皂甙(以人参皂甙计)81.5mg/100mL,总黄酮(以芦丁计)10.52mg/100mL。2.4.3健康诊断标准菌落总数/(cfu/mL)≤100、大肠杆菌/(MPN/100mL)≤3、其他微生物、致病菌未检出。3复合功能饮料的效果评价本试验将混料设计设计与模糊数学评判综合运用于复合功能饮料的配方研制中,有效地解决了感官评定中各种指标的评分差异和品