基于模糊数学评价法优化软枣猕猴桃果汁工艺

左丽丽，安婷，戢美娇，涂思兰，张迪，李文爽，富校轶

（吉林医药学院公共卫生学院，吉林吉林132013）

软枣猕猴桃（Actinidia arguta）又名圆枣子，是猕猴桃科、猕猴桃属野生浆果，分布广泛，其中黑龙江大兴安岭以及吉林长白山地区资源丰富，生长均匀集中且质量好[1-2]。软枣猕猴桃含有丰富的维生素C、多酚、黄酮、矿物质、氨基酸等营养成分，显著高于市售美味猕猴桃的营养成分，尤其是维生素C含量是其他水果的几十倍至上百倍，且在人体中的利用率极高，可以达到94%[3-4]。软枣猕猴桃果实直接鲜食美味可口，同时由于含有丰富的抗氧化物质，营养保健作用显著，还可加工成果脯、果汁等产品[5-7]，具有防止视网膜黄斑病变，抗癌，抗氧化，保护红细胞，排铅，降血脂，护肝，通便等多种保健功能[8-13]。目前市售的软枣猕猴桃都是野生品种，收获季节产量大，以鲜食为主，而对果实加工方面的研究相对较少[14-15]。因此，本试验以软枣猕猴桃为研究对象，通过单因素试验和正交试验设计，并结合模糊数学感官评定分析，优化出软枣猕猴桃饮料加工工艺的最佳配方，旨在为软枣猕猴桃野生资源的开发利用提供新途径和依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

软枣猕猴桃，吉林省长白山野生品种，购于吉林市农贸市场。果胶酶（酶活力：5万U/g）、白砂糖、柠檬酸、羧甲基纤维素钠（Caboxy Methyl Cellulose，CMC）、氯化钠等均为食品级。

JYL-C020E果蔬料理机：九阳股份有限公司；C21-DH2101电磁炉：广东美的生活电器制造有限公司；TD5A-ws离心机：湖南湘仪实验室仪器开发有限公司；FA1104B分析天平：上海越平科学仪器有限公司；TU1080紫外可见分光光度计：北京普析通用仪器有限责任公司。

1.2 方法

1.2.1 果汁加工的工艺流程

软枣猕猴桃预处理→榨汁→过滤→调配（单因素、正交试验结合感官评定）→最佳配方→果汁灭菌→测定果汁VC保存率

1.2.2 操作要点

1）软枣猕猴桃的预处理

挑选没有病虫害、表面光滑、没有磕碰的软枣猕猴桃果实，清洗，去杂等预处理。试验前软枣猕猴桃用1%的NaCl溶液浸泡30 min进行护色处理。

2）软枣猕猴桃果汁原汁的制备

对比了不同加工工艺对果汁出汁率和品质的影响证明了酶法液化法出汁率最高果汁品质最好[16]。故本试验选用酶法液化法榨汁，得到浓度50%果汁在1 000 r/min条件下高速离心10 min并取上清液。

3）调配：将不同含量的软枣猕猴桃果汁与白砂糖、柠檬酸、CMC进行调节果汁的的风味。

4）均质：将调配好的果汁使用高压均质机均质，均质压力20 MPa，均质时间10 min。

5）灭菌：将均质好的果汁采用高温瞬时杀菌机进行灭菌，115℃，30 s。

6）灌装：将灭菌好的果汁迅速装到已经灭菌的洁净玻璃瓶中，封口。

1.2.3 单因素试验

在果汁调配过程中添加不同含量（10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%）的软枣猕猴桃原汁以及不同浓度的白砂糖（6%、8%、10%、12%、14%、16%、18%、20%）、柠檬酸（0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%、0.35%、0.40%）、CMC（0.06%、0.08%、0.10%、0.12%、0.14%、0.16%、0.18%、0.20%）进行单因素分析，结合感官评定筛选出对果汁影响显著的因素以及最佳单因素条件。

1.2.4 正交试验

在单因素试验的基础上，每个因素设置3个水平，进行四因素三水平L9（34）正交试验，以感官评分为指标，优化软枣猕猴桃果汁的最佳配方。

1.2.5 感官评定

应用模糊数学综合感官评价方法对饮料进行综合评分。模糊数学法可以解决加权评分法很难解决的多个样品问题，并综合考虑到所有因素，获得的是综合且客观的结果[17]。评定小组由10名食品工艺实验室成员组成，男女各5人，小组成员身体健康，无不良嗜好，味觉灵敏，在正式评定前进行培训。在进行单因素试验时选择5名评分员对饮料用直接打分法进行感官评价，评分标准如表1所示。

表1 感官质量评定标准Table 1 Beverage sensory quality evaluation standard

1.2.6 果汁中VC含量的测定

采用2，4-二硝基苯肼法测定果汁和原果中的维生素C含量[18]，分析果汁中维生素C的保留率。

2 结果与分析

2.1 单因素分析

2.1.1 软枣猕猴桃原汁添加量对饮料感官品质的影响

软枣猕猴桃原汁含量对饮料感官评分的影响如图1所示。

随着软枣猕猴桃原汁含量的增加，感官评分呈现上升趋势，当原汁含量为40%时感官评分最高，此后又呈现下降趋势。即原汁含量过少时味道寡淡，而过多时又太浓郁，都会导致综合口感下降。因此选择原汁含量40%用于后续的试验研究。

图1 软枣猕猴桃原汁含量对软枣猕猴桃饮料感官评分的影响Fig.1 Effect of concentration of Actinidia arguta juice on sensory score of beverage

2.1.2 白砂糖添加量对软枣猕猴桃饮料感官品质的影响

白砂糖含量对软枣猕猴桃饮料感官评分的影响如图2所示。

图2 白砂糖含量对软枣猕猴桃饮料感官评分的影响Fig.2 Effect of concentration of sugar on sensory score of beverage

随着白砂糖含量的增加，感官评分呈现上升趋势，当白砂糖含量较低时饮料味道酸涩，感官评分较低，当白砂糖含量为14%时感官评分最高，继续增加白砂糖的含量由于饮料味道太甜，综合口感下降，使得评分呈现下降趋势。因此选择白砂糖含量14%用于后续试验研究。

2.1.3 柠檬酸添加量对软枣猕猴桃饮料感官品质的影响

柠檬酸含量对软枣猕猴桃饮料感官评分的影响如图3所示。

图3 柠檬酸含量对软枣猕猴桃饮料感官评分的影响Fig.3 Effect of concentration of citric acid on sensory score of beverage

当柠檬酸含量较少时，饮料味道过于甘甜，感官评分不高，随着柠檬酸含量的增加，感官评分呈现上升趋势，当柠檬酸含量为0.30%时感官评分最高，继续增加柠檬酸含量又呈现下降趋势，可能由于柠檬酸过多，饮料味道太酸涩，导致综合口感下降。因此，选择柠檬酸含量0.3%用于后续试验研究。

2.1.4 CMC添加量对软枣猕猴桃饮料感官品质的影响

CMC含量对软枣猕猴桃饮料感官评分的影响如图4所示。

图4 CMC含量对软枣猕猴桃饮料感官评分的影响Fig.4 Effect of concentration of CMC on sensory score of beverage

CMC含量较低时，饮料口感稀薄，感官评分较低，随着CMC含量的增加，感官评分呈现上升趋势，当CMC含量为0.12%时感官评分最高，继续增加CMC含量，由于饮料过于浓稠，甚至出现CMC结块的现象，导致饮料外观以及综合口感的下降，感官评分逐渐降低。因此，选择CMC的含量为0.12%用于后续试验研究。

2.2 正交试验感官评定结果分析

2.2.1 正交设计

在单因素基础上，筛选出对感官评分影响显著的因素原汁含量、白砂糖含量、柠檬酸含量、CMC含量，以感官评定为考察指标设计L9（34）正交试验（见表2），再结合模糊数学模型确定软枣猕猴桃饮料的最佳配方。

表2 软枣猕猴桃饮料正交试验因素与水平表Table 2 Factors and levels of orthogonal experiment of Actinidia arguta Beverage

2.2.2 基于模糊数学的感官评定分析

2.2.2.1 确定评定论域

评定论域是指最能反映产品质量与特点的指标集合，计为 M={m1，m2，m3，m4，m5}，在本试验中，m1=甜度，m2=酸度，m3=香味，m4=口感，m5=色泽。

2.2.2.2 确定评语论域

评语论域是根据具体品评食品参评者反馈回来的信息确定的评定等级，可以用数字表示也可以用文字或等级表示，本试验根据表1的评定标准确定评语论域为 P={p1，p2，p3，p4，p5}，其中 p1表示很好，p2表示好，p3表示一般，p4表示差，p5表示很差。

2.2.2.3 确定权重向量

因为每个因素对食品感官品质的影响不同，所以每个影响因素可以根据具体指标确定一个权重，本试验权重因素为 X=（X1，X2，X3，X4，X5），X 的因素是 M 中的一个模糊子集，两者相互对应，根据权重得到各指标的权重向量，其中 X=（X1=0.3，X2=0.2，X3=0.1，X4=0.3，X5=0.1）。

2.2.2.4 确定模糊评定矩阵

对感官评价人员对9个不同的正交配方的评定结果数据都分别除以品评总数10，得到9个如下所示模糊评定矩阵：

2.2.2.5 综合隶属度的计算

用普通矩阵乘法计算综合隶属度可以避免取大取小法给评定结果带来的误差。已知软枣猕猴桃饮料的各项指标和权重则综合隶属度为G=X×K=（g1，g2，g3，...，gn），可得软枣猕猴桃饮料综合感官评价的结果向量如下：

式中：g11=0.3×4/10+0+0.1×2/10+0.3×3/10+0=0.23；g12=0.51；g13=0.2；g14=0.06；g15=0

即：G1=（0.23，0.51，0.2，0.06，0）

同理可得：

G2=（0.33，0.54，0.08，0.05，0）；

G3=（0.25，0.53，0.17，0.05，0）；

G4=（0.41，0.86，0.22，0.02，0）；

G5=（0.35，0.41，0.24，0，0）；

G6=（0.44，0.42，0.08，0.03，0）；

G7=（0.32，0.54，0.14，0，0）；

G8=（0.35，0.4，0.22，0.03，0）；

G9=（0.27，0.54，0.17，0.02，0）

2.2.2.6 综合评分

由综合评分公式（1）计算每个样品的综合评分

即：W1=1×0.23+2×0.51+3×0.2+4×0.06+5×0=2.09，同理可得：W2=1.85；W3=2.02；W4=2.87；W5=1.89；W6=1.64；W7=1.82；W8=1.93；W9=1.94

2号、5号、6号、7号、8号、9号样品配方的综合评分在1和2之间，说明这些配方的软枣猕猴桃饮料品质等级在好和很好之间，偏向于好；1号、3号、4号样品配方的综合评分在2和3之间，说明这些配方的软枣猕猴桃饮料品质等级在好和一般之间，1号和3号偏向于好，4号偏向于一般。9个正交试验配方的感官品质从好到差依次为：6号>7号>2号>5号>8号>9号>3号>1号>4号。即最优配方为6号样品配方：原汁含量40%，白砂糖含量16%，柠檬酸含量0.25%，CMC含量0.12%。

2.3 验证试验

对最优配方重复3次试验的感官评定结果分别为1.61，1.67，1.56，评分比较稳定，与正交试验最佳配方感官评分相近，证明正交试验所得的最佳配方稳定。

2.4 软枣猕猴桃饮料维生素C保存率分析

以抗坏血酸为标准对照品，采用2，4-二硝基苯肼法测定软枣猕猴桃饮料中的维生素C含量，以吸光度值和抗坏血酸含量得标准曲线方程y=0.022x+0.02，R2=0.996，标准曲线如图5所示。

图5 抗坏血酸的标准曲线Fig.5 Standard curve of ascorbic acid

抗坏血酸标准对照品在试验浓度范围内线性良好，该方法可用于样品中维生素C含量的测定。通过标准曲线计算软枣猕猴桃果实以及饮料中维生素C的含量分别为（111.31±0.71）mg/100 g鲜果和（84.05±0.41）mg/100 mL，即软枣猕猴桃饮料的维生素C能够得到较好的保留。

3 结论

通过单因素和正交试验结合模糊数学感官评定分析获得软枣猕猴桃饮料的最佳配方为：原汁含量40%，白砂糖含量16%，柠檬酸含量0.25%，CMC含0.12%，该配方饮料维生素C保存率达到75.5%。成品饮料颜色为嫩黄绿色，口感细腻，酸甜可口，无杂质，流动性较好，具有明显的软枣猕猴桃果香，同时又没有新鲜软枣猕猴桃的酸涩感，酸甜适宜，适合广大消费者饮用。

[1]Kim J,Jang D S,Kim H.Anti-lipase and lipolytic activities of ursolic acid isolated from the roots of Actinidia arguta[J].Archives of Pharmacal Research,2009,32(7):983-987

[2]李旭,曹万万,姜丹,等.长白山野生软枣猕猴桃资源分布与果实和叶片性状多样性[J].北方园艺,2015(15):22-27

[3]宋圃菊,唐仪,俞锡璇.猕猴桃浓缩果汁中抗坏血酸在人体的利用[J].营养学报,1984(1):35-40

[4]张岚芝,张先,周美英,等.3种长白山野生猕猴桃营养及功能成分比较[J].延边大学农学学报,2010,32(2):106-109,118

[5]Li P,Lu A,Ma B,et al.Studies on chemical constituents of Actinidia kolomikta(Rupr.et Maxim.)Planch[J].China Journal of Chinese Materia Medica.1992,17(7):420-421,446

[6]Lee A Y,Kang M J,Choe E,et al.Hypoglycemic and antioxidant effects of Daraesoon(Actinidia arguta shoot)in animal models of diabetes mellitus[J].Nutrition Research and Practice,2015,9(3):262-267

[7]姚茂君,李加兴,张永康,等.猕猴桃果汁饮料生产相关工艺研究[J].吉首大学学报(自然科学版),1999,20(1):82-84

[8]孙敏,岳田利,袁亚宏.猕猴桃果汁多酚类物质的提取工艺研究[J].农产品加工·学刊,2007(3):40-43

[9]张兰杰,辛广,吴琳,等.葛枣猕猴桃果汁对氧自由基的清除作用[J].鞍山师范学院学报,1997(2):52-54

[10]李加兴,陈双平,秦轶,等.猕猴桃果汁保健功能研究[J].食品工业科技,2006,27(6):162-165

[11]何素琴,曹兴亚.猕猴桃果汁降血脂作用的动物试验[J].川北医学院学报,1999,14(3):20-21

[12]黄倬伟,熊筱娟,张国全,等.猕猴桃果汁对小鼠实验性肝损伤的影响[J].中国中药杂志,1987,12(3):52-54

[13]刘洪.猕猴桃果汁润肠通便和排铅功能研究[D].长沙:湖南农业大学硕士学位论文,2007

[14]李然红,金志民,陈鑫,等.狗枣猕猴桃研究进展[J].中国林副特产,2015(2):84-85

[15]姜爱丽,白雪,杨柳,等.软枣猕猴桃加工与保鲜研究进展[J].食品工业科技,2016(14):375-378,384

[16]吴文龙,王小敏,李维林,等.不同加工工艺对黑莓浆果出汁率及果汁品质的影响[J].食品科学,2008,29(3):172-175

[17]陈永安,陈鑫,刘艳飞,等.基于模糊数学的猕猴桃感官评定分析[J].食品工业,2013(10):129-133

[18]刘薇,王君,刘德明,等.分光光度法测定蓝莓果中维生素C的含量[J].湖南农业科学,2013(2):35-36