模糊數(shù)學(xué)在黃芪復(fù)合功能飲料中的應(yīng)用

模糊數(shù)學(xué)在黃芪復(fù)合功能飲料中的應(yīng)用

目前，許多功能食品在中國市場(chǎng)上很受歡迎。在功能食品中，功能性飲料的消費(fèi)最多。這些飲料具有增強(qiáng)活力、抗衰老、緩解疲勞等功能。近年來,消費(fèi)者對(duì)傳統(tǒng)中藥制成的保健品越來越感興趣,人們開始利用國家規(guī)定的藥食同源及能夠做保健品的藥用植物來開發(fā)功能性飲料?，F(xiàn)代科學(xué)研究表明,黃芪含有皂苷、黃酮及多糖等活性物質(zhì),具有增強(qiáng)免疫力作用,抗衰老作用,抗腫瘤作用,抗疲勞作用等;金絲小棗中主要含有多糖、皂甙多種維生素等,具有抗腫瘤、抗氧化、保護(hù)肝臟、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,可增強(qiáng)機(jī)體非特異性防御能力,具有免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤、抗輻射等作用;北五味子的化學(xué)成分主要有木脂素類,三萜類,揮發(fā)油,多糖等,可增強(qiáng)機(jī)體對(duì)非特異性刺激的抵抗能力,此外還具有護(hù)肝、益智、抗疲勞、抗氧化等作用。甘草中含三萜類、黃酮類和多糖類化合物,具有調(diào)節(jié)機(jī)體免疫功能、解毒、抗腫瘤等功能;薄荷莖、葉含揮發(fā)油,油中主含薄荷醇、薄荷酮等,具有抗病毒、殺菌等作用;生姜營養(yǎng)豐富,化學(xué)成分復(fù)雜,可歸屬揮發(fā)油、姜辣素和二苯基庚烷3大類,具有行氣、開竅、殺菌、消炎、通血、驅(qū)毒之功效。從中醫(yī)學(xué)角度來看,黃芪,性甘,微溫,補(bǔ)中益氣;大棗、刺五加、五味子、生姜,助黃芪在補(bǔ)氣的同時(shí)養(yǎng)血、活血脈、填精益髓、斂肺滋陰、溫陽祛濕;薄荷,清涼升散以防上述補(bǔ)益藥黏膩壅滯,寒熱平衡,并且提高口感;甘草,甘緩補(bǔ)益,具有調(diào)和藥性的作用。從目前研究來看,用以上單一組分研制而成的飲料偏多,但是在功能和口感上往往達(dá)不到良好的效果,因此,本研究選擇黃芪、大棗、刺五加、五味子、甘草,薄荷,生姜七種中藥,研制成一種功能成分豐富,口味獨(dú)特的黃芪復(fù)合功能飲料,經(jīng)常飲用,可增強(qiáng)人體免疫。1材料和方法1.1酶活力型9.3%食品級(jí)黃芪、刺五加果、北五味子、甘草由黑龍江省黑河市提供,薄荷購于天津市健民大藥房,金絲小棗由河北省滄州市提供,生姜市售。果膠酶(酶活力單位7291U/g)、纖維素酶(酶活力單位2860U/g)、蔗糖、檸檬酸、蘋果酸(均為食品級(jí))。打漿機(jī);CJJ79-1磁力加熱攪拌器;KA-1000型離心機(jī);PHS-3C型pH計(jì);KJ0504081201型722分光光度計(jì);PAL-1型手持糖度計(jì);高壓均質(zhì)機(jī);真空脫氣罐;CRH-250-A生化培養(yǎng)箱等。1.2酶、飲料、生姜和山梨酸酯浸提液制備黃芪、刺五加果、北五味子、甘草→原料選擇→分別篩選、清洗、烘干→分別粉碎→各自熱水酶解→分別滅酶、過濾→貯存→黃芪浸提液、刺五加果浸提液、北五味子浸提液、甘草浸提液金絲小棗→揀選、清洗、晾干→去核→預(yù)煮→熱水酶解→滅酶、過濾→貯存→大金絲小棗浸提液生姜→選料、清洗、切分→熱燙→冷卻→打漿→離心過濾→貯存→生姜浸提液薄荷→原料選擇→清洗、烘干→粉碎→煎煮→離心過濾→貯存→薄荷浸提液1.3黃盒功能飲料的制備1.3.1黃盒功能飲料的加工工藝1.3.2均質(zhì)、均質(zhì)1)調(diào)配:將適量的蔗糖、檸檬酸和檸檬酸溶解后和7種浸提液一起充分混合,制成黃芪復(fù)合功能飲料。2)均質(zhì):將混合后的物料在60℃,20MPa的壓力下均質(zhì),使料液中的微粒進(jìn)一步均勻細(xì)化。3)脫氣:在真空度為0.075MPa的壓力下進(jìn)行真空脫氣,排除料液中的氧氣,防止飲料氧化褐變。4)罐裝、殺菌、冷卻:將黃芪復(fù)合功能飲料裝入洗凈的玻璃瓶,100℃殺菌10~12min,殺菌后立即冷卻至室溫。1.4指標(biāo)測(cè)定1.4.1可溶性多糖的測(cè)定可溶性固形物用折光儀法測(cè)定;pH用pH計(jì)測(cè)定;總酸測(cè)定按GB/T12456-90酸堿滴定法進(jìn)行;可溶性多糖用苯酚-硫酸法測(cè)定;總皂甙測(cè)定、總黃酮測(cè)定按照《保健食品檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》(2003版)進(jìn)行。1.4.2微生物指標(biāo)檢驗(yàn)菌落總數(shù)檢測(cè)采用GB4789.2-2010食品微生物學(xué)方法、大腸菌群依據(jù)食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)GB4789.3-2010《食品微生物學(xué)檢驗(yàn)大腸菌群計(jì)數(shù)》MPN計(jì)數(shù)法。沙門氏菌檢驗(yàn)采用GB4789.4-2010食品微生物學(xué)方法、志賀氏菌檢驗(yàn)采用GB/T4789.5-2003食品微生物學(xué)方法、金黃色葡萄球菌檢驗(yàn)采用GB4789.10-2010食品微生物學(xué)方法。2結(jié)果與分析2.17樣品提取物中的可溶性固形物測(cè)定黃芪、金絲小棗、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見表1。2.2復(fù)合原汁調(diào)配試驗(yàn)結(jié)果的感官評(píng)價(jià)運(yùn)用DesignExport7.0軟件中的Mixture-D-Optimal設(shè)計(jì),對(duì)以上七種浸提液復(fù)合,由于各組分比例過高或過低均不利于該飲料的感官得分,因此需嚴(yán)格控制各組分的添加比例。在預(yù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,本試驗(yàn)確定定各組分體積所占比例:黃芪浸提液0.2~0.3,金絲小棗浸提液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,試驗(yàn)重復(fù)3次。根據(jù)復(fù)合原汁的特點(diǎn),由評(píng)定員對(duì)復(fù)合原汁的色澤,香氣,滋味、綜合口感4個(gè)感官指標(biāo)進(jìn)行評(píng)判,即X=(色澤,香氣,滋味、綜合口感)。評(píng)語等級(jí)m的取值要根據(jù)具體情況確定,由于過多的評(píng)語等級(jí)難于描述,同時(shí)考慮到等級(jí)劃分太細(xì)會(huì)混淆品評(píng)者短時(shí)間內(nèi)的主觀判斷,故本研究取m=4,設(shè)評(píng)語等級(jí)論域?yàn)?V={v1,v2,v3,v4},式中v1為很好,v2為好,v3為中,v4為差,本試驗(yàn)用定量的分值來表示,將評(píng)判等級(jí)與相應(yīng)的分?jǐn)?shù)對(duì)應(yīng)進(jìn)行量化,相應(yīng)計(jì)分為:V={10分,8分,6分,4分}。采用強(qiáng)制決定法確定各質(zhì)量因素的權(quán)重,分別為色澤(20%),香氣(20%),滋味(20%),綜合口感(40%),即A=(0.2,0.2,0.2,0.4)。由經(jīng)過訓(xùn)練的10人組成的評(píng)議組進(jìn)行評(píng)分,在專門的試驗(yàn)環(huán)境中對(duì)每種樣品按質(zhì)量特性逐一進(jìn)行單因素評(píng)價(jià),對(duì)結(jié)果匯總,填寫品評(píng)表。采用模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)方法進(jìn)行評(píng)價(jià),其感官評(píng)定的實(shí)測(cè)值及預(yù)測(cè)響應(yīng)值見表2。利用DesignExpert軟件對(duì)表1中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得到感官評(píng)定預(yù)測(cè)值對(duì)黃芪浸提液(A)、棗浸提液(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)復(fù)合原汁調(diào)配結(jié)果的回歸方程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,對(duì)模型進(jìn)行方差分析,復(fù)合原汁感官評(píng)定預(yù)測(cè)模型達(dá)到顯著水平,模型相關(guān)系數(shù)為0.9802,將38種配方代入回歸方程得到復(fù)合原汁調(diào)配試驗(yàn)結(jié)果的預(yù)測(cè)值Z與實(shí)測(cè)值z(mì)之間吻合較好。對(duì)調(diào)配試驗(yàn)結(jié)果分析后,得到由黃芪浸提液、棗浸提液、刺五加浸提液、生姜浸提液、甘草浸提液、五味子浸提液、薄荷浸提液復(fù)合后的原汁感官評(píng)定最大值的預(yù)測(cè)值,見表3。由表3可知,復(fù)合原汁中黃芪浸提液20%,大棗浸提液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%,感官評(píng)定預(yù)測(cè)值最大為7.54,以此配方復(fù)合的原汁易為消費(fèi)者接受。2.3最佳配比的確定及驗(yàn)證通過混料設(shè)計(jì)和模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)法得到復(fù)合飲料的主原料的比例,還需對(duì)復(fù)合飲料的風(fēng)味進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)配,為使復(fù)合飲料的口感達(dá)到最佳,在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行多因素正交試驗(yàn)確定最佳配比,以復(fù)合原汁、蔗糖、檸檬酸、蘋果酸為四因素作L9(34)正交試驗(yàn),配方的優(yōu)劣采用感官評(píng)價(jià)的方法確定,感官指標(biāo)采用評(píng)分法,由有經(jīng)驗(yàn)的人員對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行感官評(píng)定打分,評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)見表4,其結(jié)果及方差分析見表5。根據(jù)正交試驗(yàn)方案設(shè)計(jì),通過極差分析,對(duì)該飲料風(fēng)味口感影響因素的主次順序?yàn)?A>C>D>B。復(fù)合飲料的較優(yōu)參數(shù)組合是A1B2C1D2,最佳組合為:復(fù)合飲料80mL,白砂糖7g,檸檬酸0.1g,蘋果酸0.06g。即白砂糖8.75%,檸檬酸0.125%,蘋果酸0.075%。2.4產(chǎn)品性能指標(biāo)2.4.1感覺指標(biāo)飲料顏色呈棕紅色,色澤清亮透明,酸甜適中,具有中藥材特有的滋味和香氣。2.4.2以人參皂蚤計(jì)、以黃酮計(jì)、總皂蚤計(jì)、總皂蚤計(jì)、總皂蚤計(jì)以蘆丁計(jì)以乙醇溶劑.以黃酮計(jì)為原料,以人參皂蚤計(jì)飲料可溶性固形物含量為10.0%,pH為3.84,總酸(以檸檬酸計(jì))為0.21%,可溶性多糖含量(以葡萄糖計(jì))為120mg/100mL,總皂甙(以人參皂甙計(jì))81.5mg/100mL,總黃酮(以蘆丁計(jì))10.52mg/100mL。2.4.3健康診斷標(biāo)準(zhǔn)菌落總數(shù)/(cfu/mL)≤100、大腸桿菌/(MPN/100mL)≤3、其他微生物、致病菌未檢出。3復(fù)合功能飲料的效果評(píng)價(jià)本試驗(yàn)將混料設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)與模糊數(shù)學(xué)評(píng)判綜合運(yùn)用于復(fù)合功能飲料的配方研制中,有效地解決了感官評(píng)定中各種指標(biāo)的評(píng)分差異和品