基于模糊综合评判法的穇子糊的工艺研究

卜亚强，张 旺，李媚竹，罗育才，余书奇，彭鑫美，谢彦瑰，卢 超，吴福平，谢 晶,2

(1湖南人文科技学院农业与生物技术学院，湖南娄底 417000；2福建农林大学食品科学学院，福州 350002；3湖南隆庆农业开发有限公司，湖南新化 417600)

0 引言

穇子(Eleusinecoracana(L.)gaertn)，又名碱谷、鸡爪粟、鸭脚粟、龙爪稷等，为禾本科穇属一年生草本植物。在中国广西、西藏、新疆、内蒙、河北、湖南、浙江等10多个省区皆有规模或零星栽培[1]。穇子营养丰富，营养价值高于一般农作物[2]，其脂肪含量与小麦粉相当，富含天然有机硒、锶、铁、锌、锂、锗，且含有19种氨基酸以及维生素[3]。穇子籽粒味甘涩，具有厚肠之功效，对腹泻等疾病有独特疗效[4]。Srimathi K等研究表明穇子有抗氧化与抗衰老、抗癌、预防糖尿病、保护心脏和抗高血脂等生理功能[5]。穇子多用于加工成穇子粑、穇子团、穇子酒等[6]传统食品，除此之外还可以被制作成穇子球、穇子粉、穇子饼、发酵食品、穇子麦芽[7]等食品。但整体而言，有关穇子的即食类产品几乎没有[8-10]。国内外对穇子的研究重点主要放在穇子对盐碱地的改善作用上[11-12]，宋长铣等研究子（龙爪稷）的有关营养成分后，指出它在食品或其他产品加工方面具有开发前途[13-14]。

糊类是一种由多种杂粮经过一系列的工艺制作而成的产品，具有方便性、适口性、营养性等。糊类中的杂粮含量是膳食纤维的主要来源，能降低胆固醇，并在一定程度上预防心血管等疾病[15]。由于是杂粮类食品，因此糊类富含维生素A、维生素B1、维生素B2、维生素C及维生素E等，在人体生长、代谢、发育过程中发挥着重要的作用[16]，其镁和铁的含量也较高，可在一定程度上加速体内废物的代谢[17]。因此将穇子制成穇子糊，可开发为一种新的杂粮糊状产品，在添加穇子的基础上，搭配其他粗粮，以提高穇子糊的营养价值，既提升即食性糊类产品的色、香、味、形等品质，又满足人们对营养、健康、快速食品需求。即食糊类产品关键在于其在水中的分散性以及黏度，因此本研究以穇子为主要研究对象，通过模糊综合评判法结合感官分析考察子糊的品质，最终得到子糊的最佳配方，为此类淀粉类作物的糊类产品提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

穇子，湖南省新化县当地种植；黄原胶、结晶果糖、麦芽糊精、单硬脂酸甘油酯，广州客源食品配料有限公司；白砂糖、糯米粉、黑米、大米、黑豆均购于市场。

胰蛋白胨（分析纯）、酵母浸膏（分析纯）、葡萄糖（分析纯）、氯化钠（分析纯），国药集团化学试剂有限公司；琼脂（分析纯），广东环凯微生物科技有限公司。

1.2 仪器与设备

101-3AB型鼓风干燥机，北京中兴伟业仪器有限公司；SEG-3Y型烤箱，江苏三麦食品机械有限公司；XDW-2200型电磁炉，中山市翔得威电器有限公司；800Y型粉碎机，永康市珀欧五金制品有限公司；HWS型恒温恒湿培养箱，北京中兴伟业仪器有限公司；LDZW-40L型立式高压蒸汽灭菌锅，上海申安医疗器械厂；HZQ-C型空气浴振荡器，东联电子技术开发有限公司；FA2004型分析电子天平，上海良平仪器表有限公司；101-3AB型电热鼓风干燥箱，北京中兴伟业仪器有限公司；ZHJH-C1106B型超净工作台，上海智城分析仪器制造有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 工艺流程 穇子、黑米、糯米→筛选→清洗→烘炒→冷却→混合→粉碎→添加辅料→混匀→包装→成品。

1.3.2 操作要点

（1）选料。选择饱满、色泽鲜艳的穇子，去除杂质，用水清洗多次，洗至无透明薄膜上浮为止，放置烤盘于鼓风干燥机烘干表面水分，烘制温度为90～100℃，时间为3～4 h。选择颗粒饱满无霉变的黑米。

（2）烘炒。将烘干后的穇子放置于烤箱烘烤，温度上火120℃、下火110℃，时间30～35 min，烘烤后的穇子颜色加深、散发穇子香味，出烤箱后风冷却至室温备用。

黑米炒制时温度控制在160～180℃，不断翻炒使黑米均匀受热，时间为10～15 min为宜，炒至黑米有少量爆开、散发较强香味为宜，稍放凉后备用。

炒制糯米粉时，锅底无温度加入糯米粉，防止炒焦，炒制时特别注意底部以及锅四周与糯米粉接触的部分，不断翻搅使其均匀受热。炒制糯米粉温度控制在120～140℃，时间为20～30 min，使糯米粉呈微黄色，有较强香味无生粉味。

（3）粉碎：将各种原料按一定的比例称量后，混合，使用多功能粉碎机粉碎，120目过筛。

（4）添加辅料：将白砂糖、麦芽糊精、单硬脂酸甘油酯等辅料与粉碎后的样品混合均匀。

（5）包装：将粉碎过筛后的产品按量进行包装。

1.4 试验设计

1.4.1 单因素试验设计

（1）穇子粉添加量确定。在预试验的基础上，确定糯米、白砂糖、黑米的质量分别是30、10、10 g，麦芽糊精和单硬脂酸甘油酯的添加量分别为原料总质量的8%和0.3%，设置穇子粉的添加量分别为6、8、10、12、14 g，制作完成后加入等质量的水冲泡后进行感官评价，根据感官评价确定穇子粉适宜的添加量。

（2）麦芽糊精添加量确定。麦芽糊精是以淀粉为原材料经酸法和酶法低程度水解的产品，添加食用增稠剂能改善和增加体系粘稠度、保持体系相对稳定性的亲水物质、改善食品的物理性状、并能使食品更加滑润适口，延长保质期[18]。

糯米、白砂糖、黑米的添加量同（1），穇子添加量为（1）得出的最佳添加量，研究不同麦芽糊精添加量对穇子糊的影响，设置麦芽糊精添加量分别为2%、4%、6%、8%、10%，制作完成后加入等质量的水冲泡后进行感官评价，根据感官评价确定麦芽糊精适宜添加量。

（3）单硬脂酸甘油酯添加量确定。单硬脂酸甘油酯是一种优质高效食用乳化剂和表面活化剂，能耐受高温，可显著提高溶解性和稳定性，具有淀粉抗老化、防止沉淀、分离、赋香着色等作用[19]，本研究加入单硬脂酸甘油酯以改善产品的乳化性能。

糯米、白砂糖、黑米的添加量同（1），麦芽糊精为（2）得出的最佳添加量，研究不同的单硬脂酸甘油酯添加量对穇子糊的影响，设置单硬脂酸甘油酯添加量分别为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%，制作完成后加入等质量的水冲泡后进行感官评价，根据感官评价确定单硬脂酸甘油酯适宜添加量。

1.4.2 正交试验设计 通过单因素试验优选出各因素适宜的添加量范围，优选出3种因素的最佳配比，分别算出各因素同一水平之和，求算出极差R，根据比较极差大小从而判定影响穇子糊最显著的因素。正交因素水平表见表1。

表1 正交试验因素水平

1.5 感官评定

感官评定小组由10名食品专业成员组成，评定之前要明确感官评定的目的、指标及相关注意事项，感官评定采用双盲法；对样品进随机编号，评定样品随机抽取，评定单独进行。将样品冲泡好放置透明容器中，在光线良好环境中观察样品色泽、溶解性及黏性，在空气清新的情况下闻其气味，品尝其滋味。评定期间，评定人员不得相互交换评定意见，每次样品评定人员要用清水漱口，2次评定时间间隔不得短于3 min，评定结束后要对评定人员的意见或建议进行记录。感官品质评价标准见表2。

表2 穇子糊感官评价表

1.6 基于模糊综合评价的感官评价法

1.6.1 建立穇子糊的因素集U因素集即影响穇子糊质量的指标集合，表示方式为：U=(u1，u2，u3，...，un)。其中：U为因素集，ui为第i个因素[20]，在穇子糊的研究中有5项指标决定其感官品质，即U=（u色泽，u滋味与气味，u黏性，u溶解性，u口感）。

1.6.2 建立穇子糊评语集V将穇子糊样品的感官质量采用百分制打分[20]：90分以上为优，80～90分为良，60～80分为中，60分以下为差，表示为V=(v1，v2，v3，…，vn),（2＜n＜8，n为整数），其中V为评语集，vi为第i级评语。在穇子糊中，即V=(v优，v良，v中，v差)。

1.6.3 建立穇子糊权重集X10名感官评价员分别对穇子糊色泽、滋味与气味、黏性、溶解性、口感进行打分，总分为100分，占评分越高代表质量因素越重要，所占权重越大。因此确定了穇子糊中的色泽、滋味与气味、黏性、溶解性、口感权重分别为0.1，0.2，0.2，0.3，0.2。所以穇子糊的权重集X=(0.1，0.2，0.2，0.3，0.2)。5个权重结果为：溶解性＞滋味与气味=黏性=口感＞色泽。

1.6.4 建立模糊矩阵 在穇子糊的研究中，影响感官质量的指标有：色泽、滋味与气味、黏性、溶解性、口感。10名感官评价员进行感官评价，感官评价表见表2，按一定的排列方式得出样品的质量评价模糊关系矩阵[21]，采用模糊综合评价法处理穇子糊的综合评价结果，将权重集X与模糊关系矩阵R相结合，依据模糊原理B=XRj(j为1～9)，比较各样品的结果，峰值最高的即可认为其风味物质模糊感官评分最高，此条件下的工艺最佳[22]。

1.6.5 综合评判结论 将4个等级优、良、中、差分别赋予90、80、70、60分值[23]，将综合评判数据B分别乘以其对应值并相加，得出每个样品总分值。

1.7 理化指标

1.7.1 水分含量测定[24]固体饮料中水分含量≤5%。

1.7.2 菌落总数测定[25]固体饮料中菌落总数不得超过1000 cfu/g。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果分析

2.1.1 穇子粉添加量对穇子糊品质的影响 由图1的结果可知，随着穇子粉添加量的增加，感官评分先升高后降低，但穇子粉添加量为10 g时，分值最高，因为穇子粉的添加量在穇子糊中影响其香味及口感，穇子粉口感较粗糙，随着添加量升高，口感先转好后变差，考虑到成本以及价格多个因素，穇子粉添加量为10 g时最合适，即确定在穇子糊中穇子粉添加量为10 g。

图1 穇子粉添加量对穇子糊品质的影响

2.1.2 麦芽糊精添加量对穇子糊品质的影响 由图2可知，麦芽糊精添加量会影响穇子糊的粘稠性、冲调性和感官质量，且随着麦芽糊精添加量的增加，即食穇子糊感官质量呈先上升后下降的趋势。由于麦芽糊精与穇子粉、糯米粉等会产生作用，当麦芽糊精是增加到8%时，会与水生成凝胶，黏度和吸湿性增加，产品的口感提升，使产品口感更加细腻，但当麦芽糊精添加量超过8%，黏度与吸湿性也逐渐增加，使产品过度的粘稠，从而影响产品的口感和失去产品本身的味道，产品品质下降，这和李蒙娜[26]在研究小麦淀粉进行改性处理时添加麦芽糊精的影响效果一致，因此确定麦芽糊精最佳添加量为8%。

图2 麦芽糊精添加量对穇子糊品质的影响

2.1.3 单硬脂酸甘油酯对穇子糊品质的影响 单硬脂酸甘油酯与蛋白质和淀粉可以形成络合物，与直连淀粉形成不溶性络合物，防止淀粉冷后重结晶。与蛋白质作用时，与加工过程中散落的面筋蛋白质分子相互连接，小分子变成大分子，进而形成牢固、紧密的面筋网络[19,26]。由图3可知，随着单硬脂酸甘油酯添加量增加，穇子糊的感官评价先增加后下降，当单硬脂酸甘油酯添加量为0.4%时，穇子糊感官评分最高，添加量低于0.4%时，产品品质逐渐上升；当添加量高于0.4%，单硬脂酸甘油酯与产品成分结合强度过大反而引起产品品质下降。所以确定单硬脂酸甘油酯最佳添加量为0.4%。

图3 单硬脂酸甘油酯添加量对穇子糊品质的影响

2.2 模糊感官评价结果分析

由10位评定人员对研究中9种不同配比的穇子糊感官评价，按色泽、滋味与气味、黏性、溶解性、口感以优、良、中、差4个等级进行逐一评价，并将评定人员的评定结果记录起来进行统计分析，分析结果见表3。

表3 即食穇子糊模糊感官评价结果

由表3可知，各感官评价人员对9种不同配比的穇子糊的评价结果并不集中，评价结果存在差异。因此，不能仅仅以平均数法来确定各配方之间的优势，还要通过运用模糊综合评价法有效消除误差，使结果更客观可信。

2.2.1 建立模糊矩阵 在10位评价人员的评价结果中，以1号样品为例，由表3可知，色泽的评价结果中：3人选优，4人选良，2人选中，1人选差，所以得到的R色泽=(0.3，0.4，0.2，0.1)，同理可得R滋味与气味=(0.5，0.3，0.1，0.1)，R黏性=(0.4，0.2，0.3，0.1)，R溶解性=(0.3，0.4，0.2，0.1)，R口感=(0.5，0.4，0.1，0.0)。把上面5个单因素的评价结果写成一个矩阵的形式，如公式(1)。同理可得2～9号组合的矩阵，见公式(2)～(9)。

2.2.2 样品综合评价数据分析 依据模糊变换原理B=X×R，则对第j号样品的综合评价结果为：Bj=X×Rj(j为1～9)。因此1号样品的综合评价结果见算式(10)。同理可知2～9号样品的综合评价结果见算式(11)～(18)。

因此，得到了穇子糊9个样品的4个不同等级（优、中、良、差）的综合评价B1～B9。

2.3 正交试验与模糊数据结合所得最佳配方

将4个等级优、良、中、差分别赋予分值90、80、70、60分，将综合评价结果集中各个量分别乘以其对应值，并进行相加，得出最后分值。然后将正交实验与模糊数据相结合起来进行客观分析，结果见表4。

表4 即食穇子糊正交试验结果

通过正交试验表4可知，单硬脂酸甘油酯极差最大，麦芽糊精次之，穇子粉最小，由此可知，单硬脂酸甘油酯对穇子糊的影响最为显著，其次是麦芽糊精和穇子粉。在上述9组综合质量等级频率，从图4中可看出第3组具有最高的隶属优秀频率，其中认为综合感官为优秀的达到60%，远超过其他样品，且综合感官为差的只有6%，第3组样品良好的隶属频率较低为22%，但优秀和良好的总隶属率达到了82%，也是样品中隶属率最高的，根据最大隶属原则，认为样品3的综合感官最佳，在相应的k值当中，分别取最高值，最佳组合为A1B3C3，但在正交试验当中无A1B3C3组合，所以需要对两组数据再进行对比实验实验，以确定选出最优组合。其对比试验最终结果如表5所示。

图4 样品隶属频率分布

由表5可知，组合A3B3C3感官评分高于组合A1B3C3。在麦芽糊精与单硬脂酸甘油酯相同的情况下，穇子粉添加量不同，在组合A3B3C3中，穇子糊颜色与香味评价要高于组合A1B3C3，所以穇子糊品质最优组合为：A3B3C3。其对应的最佳配方为糯米粉30 g，糖10 g，黑米10 g，穇子粉12 g，麦芽糊精质量分数10%，单硬脂酸甘油酯质量分数为0.5%。

表5 对比实验

2.4 穇子糊理化指标

2.4.1 水分含量测定 穇子糊最终产品水分含量为0.680%≤5%，符合标准。

2.4.2 菌落总数测定 通过计算最后测得菌落总数为210 cfu/g＜1000 cfu/g，符合规定。

3 结论与讨论

穇子糊的最佳工艺配方为：糯米粉30 g，白砂糖10 g，黑米10 g，穇子粉12 g，麦芽糊精质量分数10%，硬脂酸甘油酯质量分数0.5%。穇子糊的麦芽糊精的添加量为10%，这和孙延修[27]在研究无糖小米南瓜糊的对麦芽糊精的用量为8%基本一致，此时制备的穇子糊的品质最好，且风味独特，携带方便，口感细腻，冲泡性良好，并且包含了糊类和粗粮穇子两者的优质特征，既满足了糊类的方便性与适口性，又包含了粗粮当中的营养全面。

模糊综合评价法是模糊数学中最基本的数学方法之一，它主要是从多个指标对被评价事物隶属等级状况进行综合性评判，把被评判事物的变化区间做出划分。此方法不仅解决了感官评价在产品评定过程中主观性强的影响，而且通过查看结果的隶属频率，使评判结果更为客观，更为可信。

穇子属于小杂粮品种[28]，穇子糊作为一种新型即食糊类加工食品，其感官品质符合即食糊类产品的要求，而且也满足人们对营养、健康、快速食品需求。穇子糊的研发不仅丰富了即食糊类产品的多样性，而且有利于推动穇子产业的发展，为小杂粮品种的综合开发和利用提供一定的理论基础。在今后研究中，应进一步从穇子中淀粉的结构、蛋白质和脂肪的含量、膳食纤维的含量以及一些特殊性成分例如黄酮、穇子多糖对淀粉糊化及老化[29]的影响中去进一步探究杂粮糊类的加工工艺和添加剂的使用，保证工艺的安全性和可操作性，实现小杂粮的高品质利用。