模糊数学法优化米露-格瓦斯饮品加工工艺.pdf

2023 年第 8 期文章编号：1671-9646（2023）08b-0053-04第 8 期（总第 582 期）农产品加工No.82023 年 8 月Farm Products ProcessingAug.摘要：结合传统米露与格瓦斯的加工工艺，通过采用单因素试验和正交试验，以感官评分为指标对加工过程进行优化，运用模糊数学评价法对感官评分进行计算，得到的最佳发酵条件为蔗糖添加量 6%，酵母接种量 0.1%，发酵温度 30，发酵时间 12 h，并在此发酵条件下进行保藏试验，得最佳杀菌条件为沸水浴 20 min。采用此法加工的格瓦斯不仅保留了格瓦斯原有的营养多样性及独特风味，还解决了口感甜腻、营养过剩和不宜日常饮用的问题。关键词：模糊数学法；米露；格瓦斯；加工；研究中图分类号：TS275.4文献标志码：Adoi：10.16693/ki.1671-9646（X）.2023.08.041（1.College of Food Science and Technology，Hunan Agricultural University，Changsha，Hunan 410128；2.Yiyang Vocational and Technical College，Yiyang，Hunan 413055，China）In this article，combined with the processing technology of traditional Milu and Kvass，the processing process wasoptimized by using single factor test and orthogonal test，and the sensory score was used as an index，and the sensory scorewas calculated by the fuzzy mathematical evaluation method.The sucrose addition amount was 6%，the yeast inoculum amountwas 0.1%，the fermentation temperature was 30，and the fermentation time was 12 h.The kvass processed by this methodnot only retains the original nutritional diversity and unique flavor of kvass，but also solves the problems of its sweetness andexcess nutrition，which were not suitable for daily drinking.fuzzy mathematics；Milu；Gvass；processing；research模糊数学法优化米露-格瓦斯饮品加工工艺欧阳思瑞1，周玥1，*刘金2（1.湖南农业大学 食品科学技术学院，湖南 长沙410128；2.益阳职业技术学院，湖南 益阳413055）收稿日期：2022-07-29基金项目：湖南农业大学大学生创新创业训练项目（XCY2021025）。作者简介：欧阳思瑞（2001），男，本科，研究方向为食品科学与工程。*通讯作者：刘金（1994），女，硕士，助教，研究方向为食品生物技术利用。格瓦斯作为俄罗斯一款日常饮用的传统饮料，具有丰富的营养与独特的口感风味，在我国东三省地区也拥有较大的消费市场。但格瓦斯味道甜腻，有较重的气泡感，使得其他地区消费者难以适应，制约着格瓦斯销售市场1。而米露作为一款传统饮品，口感清爽不厚重，营养丰富且适合日常饮用。通过将米露与格瓦斯调配后发酵，制成一种米露-格瓦斯饮品，改善传统格瓦斯风味与口感适应性，并解决其日常饮用营养过剩的问题，具有扩展格瓦斯销售市场2及发展方向的意义。1材料与方法大米、全麦面粉、白砂糖、红糖，市售；麦芽粉，青岛天粮园食品加工厂提供；高筋面粉，湖南幸福厨食品有限公司提供；高活性干酵母，安琪酵母股份有限公司提供。电饭煲，浙江苏泊尔股份有限公司产品；ST40DZ-R8 型蒸烤箱，深圳市凯度电器有限公司产品；电热水壶，浙江绍兴苏泊尔生活电器有限公司产品；电磁灶，广东美的生活电器制作有限公司产品；WGL-230B 型电热鼓风干燥箱、DH6000BII 型恒温培养箱，天津市泰斯特仪器有限公司产品；101A-3ET 型电热鼓风干燥箱，上海试验仪器厂有限公司产品；AL204 型电子天平，梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司产品；大容量低速多管离心机，上海安亭科学仪器厂产品。1.3.1工艺流程农产品加工2023 年第 8 期大米蒸煮静置米露液麦芽液麦芽粉浸泡离心麦芽渣高筋面粉、全麦面粉、白砂糖、酵母混合发酵面包烤制泡制格瓦斯前液米露-格瓦斯前液调配发酵过滤灌装杀菌冷却米露-格瓦斯饮品。1.3.2操作要点与基础配方（1）麦芽渣与麦芽液的制作。使用常温饮用水1 L 浸泡 100 g 麦芽粉，静置 30 min 后充分揉搓，再静置 30 min 后，以转速 3 000 r/min 离心 5 min，得到麦芽液与麦芽渣，备用。（2）面团的制作与发酵。称取全麦面粉 100 g，高筋面粉 100 g，4%蔗糖及 2%活化后的高活性干酵母，与全部麦芽渣混合揉搓形成面团，静置醒发 1 h。（3）米露液的制备。称量 100 g 精制大米，淘洗、蒸煮，取出待冷却，倒入 1 L 麦芽液，分散米粒，于 50 下保温 6 h，得到米露液。（4）面包的烤制。将发酵好的面团分成约宽 2 cm、长 56 cm 的小段，蒸烤箱 220 预热 5 min，烤制20 min 后，取出，在面团表面刷糖水，继续烤制约1520 min，面包呈深焦褐色即烤制完成，备用。（5）面包段的泡制。取 3 L 玻璃瓶，放入烤制好的面包 300 g，按面包与沸水 110 的比例进行泡制。量取 1 500 mL 沸水将其完全浸没3，浸泡 1 h后，过滤，再加入 1 L 沸水进行二次浸泡 1 h，2 次的过滤液混合得到格瓦斯前液，备用。（6）米露-格瓦斯前液的调配与发酵。将所得米露液与格瓦斯前液全部混合，倒入玻璃器皿，加入 0.1%酵母、蔗糖，于 25 温度下发酵 16 h，得到发酵液，备用。（7）杀菌。将 500 mL 玻璃瓶中倒入 300 mL 过滤后的发酵液，密封后放入沸水中，杀菌 30 min。杀菌后放入室温水中冷却，制成米露-格瓦斯饮品。1.3.3配方优化（1）单因素试验中酵母接种量条件的确定。分别在米露-格瓦斯前液中添加 0.1%，0.2%，0.3%酵母，于 25 条件发酵 16 h4，观察酵母接种量对米露-格瓦斯饮品色泽、口感、风味的影响。（2）米露-格瓦斯前液发酵配方正交试验。根据酵母接种量单因素试验结果，确定最佳酵母接种量后进行正交试验。选取蔗糖添加量、发酵温度和发酵时间 3 个因素，选用 L9（34）正交表设计试验5。试验中以感官评价评分结果作为主要考核指标，优化米露-格瓦斯饮品发酵配方。正交试验因素与水平设计见表 1。1.3.4 米露-格瓦斯饮品品质测定（1）米露-格瓦斯饮品感官品质的评价。感官评分是米露-格瓦斯饮品的一个重要指标，以格瓦斯的色泽、组织状态、口感、风味、对气泡接受程度进行评价6，采用 10 名评价员根据表 2 的标准对发酵后的米露-格瓦斯饮品进行感官评价。米露-格瓦斯饮品的感官评分标准见表 2。（2）微生物指标检测。菌落总数的测定参考国标参考 GB 4789.22016 的方法。（3）模糊数学模型的建立。以正交试验时的 9 组米露-格瓦斯饮品为评价对象集 Y，Y1，Y2，Y3，Y4，Y5，Y6，Y7，Y8，Y9分别代表表 4 中组别 1，2，3，4，5，6，7，8，9。以格瓦斯的颜色、组织状态、口感、对气泡接受程度、香味与甜味为因素集U，因素集 U=格瓦斯的颜色 U1，组织状态 U2，口感U3，对气泡接受程度 U4，香味与甜味 U5。以差、中、优为等级的评价结果，对应的分值是 70，80，90，评语得分集为 V，V=差，中，优=70，80，90，根据格瓦斯的颜色，组织状态，口感，对气泡接受程度，香味与甜味在米露-格瓦斯饮品感官评价中的作用，确定米露-格瓦斯饮品各感官指标的权重为格瓦斯的颜色 0.20，组织状态 0.15，口感0.25，对气泡接受程度 0.10，香味与甜味0.30，总和表 1正交试验因素与水平设计水平A 蔗糖添加量/%B 发酵温度 兹/123246202530C 发酵时间 t/min81216表 2米露-格瓦斯饮品的感官评分标准项目评分标准感官评分/分色泽（满分20 分）浑浊不透明基本澄清，基本透明，黄色澄清，透明，黄色澄清，透明，橙光色5，差610，差1115，中1620，优组织状态（满分15 分）均匀，一致，不分层，无异物和气泡透亮，无沉淀，无失光，有少量气泡澄清透亮，透明，有大量气泡5，差610，中1115，优口感（满分25 分）具有明显的异味有轻微异味无异物，但口感缺乏协调性口感均匀口感圆润，有饮料特色的刹口感5，差610，差1115，中1620，中2125，优对气泡接受程度（满分10 分）气泡较少且不均匀，无刺激感气泡适中但不均匀，些许刺激感有较多气泡，刺激感强烈，冲鼻有均匀适量气泡，刺激感合适2，差34，差57，中810，优风味（满分30 分）具有明显的不良气味，有强烈酸涩感具有轻微的不良气味，口味苦涩气味较淡，但不具有酵母异味，无明显酸涩或甜味米露麦香，醇香，无酵母气味，酸甜适口，质地细腻BC，即蔗糖添加量 发酵温度 发酵时间。对于 A 因素，A3A2A1，同理 B3B2B1，C2C3C1，因此影响米露-格瓦斯饮品品质的发酵条件的最佳组合为A3B3C2。即酵母接种量 0.1%条件下，蔗糖添加量6%，发酵温度 30，发酵时间 12 h。10 名评价人员对正交试验的 9 组米露-格瓦斯饮品进行感官评定。米露-格瓦斯饮品感官评分见表 5。由表 5 可知，10 名评价人员的评价结果存在差异，据此可建立模糊矩阵。模糊评定矩阵根据评定人员的评定结果（见表 6）确定。即将表 6 中的数字除以评定人总数（10 人），就可得到模糊矩阵 R1，R2，R3，R4，R5，R6，R7，R8，R9。其包含了所有的评定信息。把其整理写成一个 UV 上的模糊关系矩阵 R，得到 9 组样品的评价矩阵为：R1=0.1 0.6 0.300.7 0.30.3 0.7 00.8 0.1 0.10.6 0.4 0扇墒设设设设设设设设缮设设设设设设设设伤赏设设设设设设设设商设设设设设设设设，R2=0.1 0.5 0.400.6 0.40.1 0.9 00.8 0.2 00.5 0.5 0扇墒设设设设设设设设缮设设设设设设设设伤赏设设设设设设设设商设设设设设设设设，R3=00.6 0.400.3 0.70.3 0.7 00.7 0.2 0.10.4 0.5 0.1扇墒设设设设设设设设缮设设设设设设设设伤赏设设设设设设设设商设设设设设设设设，R4=00.5 0.500.2 0.80.1 0.9 00.9 0.1 00.1 0.5 0.4扇墒设设设设设设设设缮设设设设设设设设伤赏设设设设设设设设商设设设设设设设设，R5=00.3 0.700.2 0.80.6 0.3 0.10.6 0.3 0.100.3 0.7扇墒设设设设设设设设缮设设设设设设设设伤赏设设设设设设设设商设设设设设设设设，R6=00.2 0.800.2 0.800.5 0.50.2 0.4 0.40.1 0.5 0.4扇墒设设设设设设设设缮设设设设设设设设伤赏设设设设设设设设商设设设设设设设设，R7=00.2 0.8001.000.3 0.700.3 0.700.1 0.9扇墒设设设设设设设设缮设设设设设设设设伤赏设设设设设设设设商设设设设设设设设，R8=00.2 0.8001.000.4 0.6001.000.1 0.9扇墒设设设设设设设设缮设设设设设设设设伤赏设设设设设设设设商设设设设设设设设，R9=001.0001.0001.000.1 0.900.1 0.9扇墒设设设设设设设设缮设设设设设设设设伤赏设设设设设设设设商设设设设设设设设.根据模糊变换原理，用矩阵乘法计算 9 组米露-格瓦斯饮品对各因素的综合评判结果 Y=XR（表 6）。将表 6 中综合评价结果分别乘以其对应的分值（差70 分，中 80 分，优 90 分）并进行加和，最后可得出每个样品的最后总得分。表 3酵母接种量的确定酵母接种量/%有无可溶性固形物感 官 评 定0.10.20.30无无有未溶解固形物无口感爽口，色泽较好口感偏涩，色泽偏浅口感苦涩，色泽过浅口感无味，色泽过深表 4发酵条件正交试验结果R32.305.33试验号AB感官评分/分12345678911122233312312312354.359.057.767.373.975.587.588.591.9K1K2K3171.00216.70267.90209.10221.40225.102.83C123231312220.10222.00213.50表 5米露-格瓦斯饮品感官评分序号色泽组织状态口感对气泡接受程度甜味+香味差中优差中优差中优差中优差中优123456789110000000656532220344578881000000000076322200034788810101031310000079799534000001576108879620001221343011010147109654101000455535111001474999欧阳思瑞，等：模糊数学法优化米露-格瓦斯饮品加工工艺/分55农产品加工2023 年第 8 期米露-格瓦斯饮品的模糊数学评价结果见表 6。由表 6 可知，模糊数学评价结果显示 Y9评价最高，即蔗糖添加量 6%，发酵温度 30，发酵时间8 h。而正交试验结果得出发酵的最佳条件为蔗糖添加量 6%，发酵温度 30，发酵时间 12 h，由于 2 种方法在发酵时间存在差异，故选蔗糖添加量 6%，发酵温度 30，发酵时间 8 h，12 h 进行验证试验。将发酵时间 8 h 为序号 1，12 h 为序号 2，在蔗糖添加量 6%，发酵温度 30 的条件下发酵，然后让 10 名评价员对不同时间下发酵后的米露-格瓦斯饮品进行评分。米露-格瓦斯饮品最佳条件验证试验见表 7。经过 10 名评价员根据表 2 的标准对米露-格瓦斯饮品进行评分认为，在蔗糖添加量 6%，发酵温度30，发酵时间 12 h 时，米露-格瓦斯饮品液体呈橙黄色，整体澄清透亮、透明，有大量气泡；饮料中有明显米露麦香、醇香，无酵母气味；饮用口感圆润，有饮料特色的刹口感，同时酸甜适口，质地细腻；有均匀适量气泡，刺激感合适。即蔗糖添加量6%，发酵温度 30，发酵时间 12 h 为最佳条件。按照已知的最佳配比制成米露-格瓦斯饮品后，对米露-格瓦斯饮品进行杀菌试验。由于该饮品属于酸性饮料，考虑到方便性以及可行性，拟采取沸水浴加热来对其进行杀菌试验，通过采用不同的杀菌时间来研究对米露-格瓦斯饮品的菌落影响。不同杀菌时间对米露-格瓦斯饮品的菌落总数的影响见表 8。由表 8 可知，随着杀菌时间的增加，菌落数随之减少。于 25 室温下保存 7 d 后，杀菌时间为 10 min的米露-格瓦斯饮品略有产气。采用沸水浴加热20 min 的杀菌工艺在使米露-格瓦斯饮品原有的微生物数量减少到符合国家标准的较低水平的同时，又较 30 min 杀菌节约了时间与能源。3结论采用模糊数学法改进米露-格瓦斯饮品的加工工艺，对发酵过程中发酵工艺参数酵母接种量、蔗糖添加量、发酵温度和发酵时间进行研究。试验结果表明，米露-格瓦斯饮品发酵过程中酵母接种量为 0.1%时，口感爽口，色泽较好；发酵的最佳条件为蔗糖添加量 6%，发酵温度 30，发酵时间 12 h，杀菌条件为沸水浴 20 min。根据正交试验分析与模糊数学计算所得最佳配方制成的米露-格瓦斯饮品颜色澄清、透明，呈橙黄色，有大量气泡；饮料里有米露麦香，无酵母气味；饮用口感顺滑细腻，酸甜适口，刺激感合适。通过优化工序制得的米露-格瓦斯饮品含有氨基酸、维 Bl、维 B2等营养成分，具有提神助兴、消除疲劳的功效；此外，米露-格瓦斯饮品在发酵过程中产生的复杂高分子络合物与多种有益菌群，对改善人体肠胃消化吸收功能作用显著，还可通过调节制备两者原料配比及发酵时间等，制备高蛋白或高膳食纤维等类型的米露-格瓦斯饮品，以满足不同人群的需求，迎合当代消费者追求“个性化”“多样化”“健康化”的消费心理，在饮品市场上开辟出一条新的道路。参考文献：温慧，刘婷，张智威，等.绿豆格瓦斯的研制及成分分析 J.现代食品科技，2019，35（3）：169-176.余丹丹，叶田，陈琳洁，等.复合营养米露的研制及不同处理因素对其品质的影响 J.粮食与食品工业，2016，23（2）：61-65.郭紫，鲁云风，张四普，等.猕猴桃格瓦斯生产工艺条件优化 J.农产品加工，2021（3）：41-44.温慧，刘婷，卻发美，等.黑枸杞格瓦斯的研制及挥发性成分分析 J.食品工业，2019，40（6）：132-136.谢文佩，章昱.广西大宗特色水果果皮酵素的制备及其抗氧化作用研究 J.保鲜与加工，2021，21（5）：75-80.孙子羽，满都拉，郝欢，等.藜麦格瓦斯发酵工艺优化及挥发性风味物质分析 J.中国酿造，2019，38（4）：95-99.殷表 6米露-格瓦斯饮品的模糊数学评价结果Yj评 价 结 果 集模糊处理评价分数Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y8Y90.443，0.421，0.1350.306，0.566，0.1280.317，0.435，0.2480.275，0.439，0.2860.105，0.442，0.4530.051，0.335，0.6140.000，0.142，0.8580.000，0.092，0.9080.000，0.032，0.96876.91978.22879.31280.10883.47385.63988.57989.08189.680表 7米露-格瓦斯饮品最佳条件验证试验序号颜色（满分20 分）组织状态（满分15 分）口感（满分25 分）对气泡接受程度（满分10 分）风味（满分30 分）小计121619131421236.58.028.529.08593表 8不同杀菌时间对米露-格瓦斯饮品的菌落总数的影响杀菌时间 t/min保温试验（27/7 d）菌落总数/CFU mL-1102030略有产气无气体产生无气体产生/2105未检出123456/分56