基于模糊数学感官评价法优化桑葚火龙果复合咀嚼片的制作研究

李 浇 覃韶华 张雪欣 贤观妙 蒋 羽 袁 芳

基于模糊数学感官评价法优化桑葚火龙果复合咀嚼片的制作研究

李 浇 覃韶华 张雪欣 贤观妙 蒋 羽 袁 芳

（广西民族师范学院，广西 崇左 532200）

以桑葚和火龙果为主要原料制作桑葚火龙果复合咀嚼片，采用模糊数学感官评价法，通过单因素试验和正交试验优化桑葚火龙果复合咀嚼片配方。结果表明：桑葚火龙果复合咀嚼片的最佳配方为果粉比例2∶8、低聚异麦芽糖添加量25%、山梨醇添加量1.5%、柠檬酸添加量1.6%、抗性淀粉添加量15%、微晶纤维素添加量15%、硬脂酸镁添加量1.0%。在此条件下制作的桑葚火龙果复合咀嚼片色泽均匀，呈现淡紫色，具有较好的形态和组织状态，口感细腻、酸甜适中，模糊感官综合评分为90.0，与其验证实验得到的感官评分89.4基本一致。为桑葚火龙果复合咀嚼片的开发利用提供理论依据，具有一定的市场价值和前景。

桑葚；火龙果；咀嚼片；模糊数学；感官评价

引言

桑葚（）又称桑实、葚子，为桑科多年生木本植物桑树的果实，被国家卫生部列为“药食兼用”的水果之一，还具有多种保健功能[1-5]。火龙果（）是仙人掌科三角柱属植物的果实，又称仙蜜果、红龙果、情人果等，它含有丰富的维生素及矿物质，并且具有糖分低、脂肪低等功效的保健水果[6,7]。研究现象表明，桑葚和火龙果对一些特定的自由基具有明显的清除作用，具有抗氧化、抗疲劳、降血压、抗糖尿病等多种生理活性功能[8]。桑葚火龙果复合咀嚼片利用了广西本地来源极其丰富的桑葚和火龙果资源，将其转化为经济优势，提高其利用价值，同时产品配方中添加了低聚异麦芽糖作为益生元，满足了人们对营养价值和保健功能的需求[9]，提高了产品的开发价值和利用价值，使其具有一定的市场价值。

模糊数学综合感官评价法是一种创建在模糊数学基础上的综合感官评价方法，即用模糊数学的方法对产品的品质评价指标做出综合性的整体评价[10]。此方法具有结论清晰、系统概括性强的特点，可以较好地解决一些不清晰的、不利于量化以及各种不定性的问题，极大程度上消除了评价成员对主观因素的影响，从而得出比较科学的、准确的评价结果，近年来被大量应用于食品的感官评价过程中[11]。

本研究通过预试验初步探讨桑葚火龙果复合咀嚼片的基本配方，以模糊综合感官评分为指标，通过单因素试验和正交试验优化桑葚火龙果复合咀嚼片的配方，制作一款具有水果风味、营养丰富、升糖指数低、还能调节肠胃的功能性咀嚼片，为产品的开发利用提供理论依据以及一定的实际可操作性。

1 材料与方法

1.1 材料

桑葚，市售国产，实验室自制成60目果粉；火龙果，市售国产，实验室自制成60目果粉；山梨醇、柠檬酸、抗性淀粉、微晶纤维素、低聚异麦芽糖、硬脂酸镁，均为食品级；蜂蜜，市售国产；无水乙醇、过氧化氢、1，1-二苯基-2-苦基肼（DPPH）（纯度97%）、水杨酸（纯度≥99.7%）、L（+）抗坏血酸（纯度≥99.7%）、七水硫酸亚铁，分析纯，均为市售国产。

1.2 仪器与设备

FW-100高速万能粉碎机（天津市泰斯特仪器有限公司）；WK-60微型颗粒机（吉首市中诚制药机械有限公司）；DHG-9143BC恒温（鼓风）干燥箱（宁波杨辉仪器有限公司）；TDP-1.5单冲式压片机（吉首市中诚制药机械有限公司）；TG16G离心机（湖南凯达科学仪器有限公司）；UV-1601紫外可见分光光度计（北京瑞利分析仪器公司）；TMS-Pilot250N质构仪（北京盈盛恒泰科技有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 工艺流程

工艺流程为：挑选新鲜的桑葚和火龙果→原料预处理→打粉→混合→制软材→造粒→整粒→过筛→压片→评价分析。

1.3.2 单因素试验

通过考察果粉比例（1∶9、2∶8、3∶7、4∶6、5∶5）、低聚异麦芽糖添加量（20%、25%、30%、35%、40%）、山梨醇添加量（1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%）、柠檬酸添加量（1.0%、1.2%、1.4%、1.6%、1.8%）、抗性淀粉添加量（5%、10%、15%、20%、25%）、微晶纤维素添加量（5%、10%、15%、20%、25%）、硬脂酸镁添加量（0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%）对桑葚火龙果复合咀嚼片模糊综合感官评分的影响。

1.3.3 正交试验因素水平设计

在单因素的基础上，选取果粉比例、山梨醇添加量、柠檬酸添加量、微晶纤维素添加量为考察因素，以模糊综合感官评分为指标，利用SPSS26软件设计四因素三水平的正交试验，正交试验因素与水平设计表详见表1。

表1 L9（34）正交试验因素水平设计

1.3.4 感官评价标准

选取8名身体健康、无任何感官问题的食品科学与工程专业的学生组成评定小组，对桑葚火龙果复合咀嚼片的色泽、形态、组织状态和滋气味4个指标进行感官评价，每个评价指标分为优、良、中、差4个等级，按百分制进行评分，感官评价前不能吃有刺激性的食物，评价完之后要用漱口水漱口，再对下一个样品进行评价。感官评价标准见表2。

表2 桑葚火龙果复合咀嚼片的感官评价标准

1.3.5 产品品质检测

（1）硬度的测定。

取试样10片，使用质构仪依次分别测量每片的硬度，以N计，取平均值[12]。

（2）片重差异的测定。

按《中华人民共和国药典》（2020年版）标准[13]进行测定。取试样25片，分别称量出每片的重量，以g为计量单位，记录下每片重量并求出平均重量，再对比每片重量与平均重量之间的差异。超出重量差异限度的小于3片，且重量限度不能超过1倍。

（3）崩解时限的测定。

取试样6片，分别放置在崩解仪中的6个吊篮玻璃管内。将装有样品的吊篮玻璃管浸入装有温度已达到37±1℃水的玻璃烧杯中，上下浮动等到样品完全崩解，然后记录下每片所需的时间，以min为计量单位，取其平均值[14]。

（4）抗氧化活性的测定。

清除DPPH自由基的能力参照周巾英、周扬等[15,16]方法测定，以mg/mL计。

清除羟自由基（·OH）的能力参照吴俐等[17]方法测定，以mg/mL计。

1.3.6 建立模糊综合感官评价模型

（1）确定评价因素集。

参照何欣等[18]的方法建立模糊综合感官评价模型，以色泽（U1）、形态（U2）、组织形态（U3）、滋气味（U4）作为桑葚火龙果复合咀嚼片的评价指标，即评价因素集U={U1，U2，U3，U4}。

（2）确定评语集及评价等级集。

评语集是指每个评价因素的评语集合，由评价小组得出桑葚火龙果复合咀嚼片的4个评价等级，即优（V1）、良（V2）、中（V3）、差（V4），评语集V={V1，V2，V3，V4}。试验过程中优、良、中和差4个等级分别对应其范围的中间值，即90、75、65、30，则评价等级集A={A1，A2，A3，A4}={90，75，65，30}。

（3）确定权重集。

总体先采用住户调查法，并在此基础上由评价小组人员采用随机投票法决定对桑葚火龙果咀嚼片的色泽、形态、组织状态和滋气味4个因素的重要性程度进行评分，确定权重集X={X1，X2，X3，X4}={0.2，0.3，0.2，0.3}，且权重总和为1。

（4）建立模糊综合感官评判。

模糊感官综合评价结果为bk=X×Rk，其中X表示权重集，Rk表示模糊矩阵；模糊综合评价得分Y=bk×A。

2 结果与分析

2.1 模糊数学综合感官评价结果

由8位评价人员对单因素试验中的35个样品逐一进行评价，然后将评价小组得出的评价结果收集汇总后进行统计并分析，统计结果见表3。

表3 单因素试验中桑葚火龙果复合咀嚼片不同配方的感官评价结果统计

2.2 模糊矩阵模型建立的结果

模糊矩阵是根据感官评价中各评语的票数比上评价总人数，则根据感官评价结果得到35个模糊矩阵Rk，其中k代表第k个样品。例如以1号样品为例，其感官评价结果如表4所示。

表4 配方组成样品1的感官评价结果

则样品1的矩阵为：

同理可得R2～R35。为了避免评价结果所带来的误差，采用先相乘再加和的方法计算综合评分。将权重系数X乘以模糊矩阵R就可得到各个样品的模糊数学综合感官评价结果，即bk=X×Rk。例如以样品1为例，其模糊感官评价结果：

={0.4125，0.5875，0，0}

同理可的b2～b35样品的模糊数学感官综合评价结果。

模糊综合评价得分Y=bk×A，评价等级A={90，75，65，30}，b1={0.4125，0.5875，0，0}，因此样品1的模糊综合感官评价总分：

同理可以得到单因素试验中2～35号样品及正交试验中1～9号样品的模糊综合感官评价总分。

2.3 单因素试验结果与分析

2.3.1 果粉比例添加量对桑葚火龙果复合咀嚼片模糊综合感官评分的影响

桑葚粉和火龙果粉是咀嚼片的主要原料，赋予其特有的营养和风味。由图1所示，随着果粉比例添加量的增加，桑葚火龙果复合咀嚼片的模糊综合感官评分先升高后开始逐渐降低。果粉比例中桑葚粉过少，咀嚼片中桑葚特有的风味不足；过多，色泽较深，偏紫黑色，会掩盖了火龙果本身的风味，且粘度较高。果粉比例添加量为2∶8时，咀嚼片模糊综合感官评分最高，口感良好，组织状态最佳。因此综合考虑，选择果粉比例添加量为1∶9、2∶8、3∶7作为正交试验的因素水平。

图1 果粉比例添加量对桑葚火龙果复合咀嚼片模糊综合感官评分的影响

2.3.2 低聚异麦芽糖添加量对桑葚火龙果复合咀嚼片模糊综合感官评分的影响

低聚异麦芽糖作为辅料，由图2可看出，添加量逐渐增加，桑葚火龙果复合咀嚼片的模糊综合感官评分先出现快速升高后降低的趋势。低聚异麦芽糖添加量为25%时模糊综合感官评分为88.3，此时口感极佳。随着其添加量的增加会导致咀嚼片口感偏甜，伴有颗粒感和厚重的粉层感。所以，选择低聚异麦芽糖最佳添加量为25%。

图2 低聚异麦芽糖添加量对桑葚火龙果复合咀嚼片模糊综合感官评分的影响

2.3.3 山梨醇添加量对桑葚火龙果复合咀嚼片模糊综合感官评分的影响

山梨醇作为甜味剂，可预防龋齿，控制血糖水平，降低糖尿病的风险[19]，主要是用于矫正咀嚼片的口感和风味。由图3可看出，山梨醇添加量的逐渐增加，桑葚火龙果复合咀嚼片的模糊综合感官评分呈现先快速升高然后降低的趋势。添加量为1.5%时桑葚火龙果模糊综合感官评分最高，甜度适中，口感细致；随着山梨醇添加量逐渐过多，会使咀嚼片出现口感齁甜和轻微的颗粒感，导致感官评分偏低，从而影响咀嚼片的口感。因此，选择山梨醇添加量为1.0%、1.5%、2.0%作为正交试验的因素水平。

图3 山梨醇添加量对桑葚火龙果复合咀嚼片模糊综合感官评分的影响

2.3.4 柠檬酸添加量对桑葚火龙果复合咀嚼片模糊综合感官评分的影响

柠檬酸作为桑葚火龙果复合咀嚼片的主要酸味来源，可使咀嚼片具有一定的酸甜口感。由图4可得，随着柠檬酸添加量的增加，桑葚火龙果复合咀嚼片的模糊综合感官评分呈现先快速升高后慢慢下降的趋势。柠檬酸添加量不足，酸味不明显；添加量达到1.6%时，酸甜适中，滋味可口；添加量过多，会掩盖咀嚼片本身的甜味，导致口感偏酸，风味失调。因此，选择柠檬酸添加量为1.2%、1.4%、1.6%作为正交试验的因素水平。

图4 柠檬酸添加量对桑葚火龙果复合咀嚼片模糊综合感官评分的影响

2.3.5 抗性淀粉添加量对桑葚火龙果复合咀嚼片模糊综合感官评分的影响

由图5可知，随着抗性淀粉添加量的增加，桑葚火龙果复合咀嚼片的模糊综合感官评分先出现快速升高后下降的趋势。抗性淀粉添加量为15%时，咀嚼片的模糊综合感官评分达到最高，组织结构紧密，口感细腻；而随着添加量的逐渐增加，会导致咀嚼片产生碜质感，影响口感。因此，选择抗性淀粉最佳添加量为15%。

图5 抗性淀粉添加量对桑葚火龙果复合咀嚼片模糊综合感官评分的影响

2.3.6 微晶纤维素加量对桑葚火龙果复合咀嚼片模糊综合感官评分的影响

微晶纤维素作为填充剂会影响咀嚼片的性能，提高咀嚼片的硬度。由图6可知，随着微晶纤维素的添加量逐渐增加，桑葚火龙果复合咀嚼片的模糊综合感官评分呈现出先升高后降低的趋势。微晶纤维素添加量不足，断面结构过于疏松，影响整体的感官评分；添加量为15%时咀嚼片硬度适中，崩解效果好；添加量过多，会导致咀嚼片的硬度较大，难以崩解，而且会有颗粒感，口感欠缺。因此，选择微晶纤维素添加量为10%、15%、20%作为正交试验的因素水平。

图6 微晶纤维素添加量对桑葚火龙果复合咀嚼片模糊综合感官评分的影响

2.3.7 硬脂酸镁添加量对桑葚火龙果复合咀嚼片模糊综合感官评分的影响

硬脂酸镁作为咀嚼片中的润滑剂，可使颗粒混合后分布均匀，提高颗粒间的流动性和咀嚼片表面的光滑性[20]。由图7可知，随着硬脂酸镁的添加量逐渐增加，桑葚火龙果复合咀嚼片的模糊综合感官评分先快速升高后下降。硬脂酸镁添加量不足，颗粒的流动性较差，断面结构过于疏松，不利于咀嚼片的成型；添加量达到1.0%时，组织形态紧凑，与颗粒混合后组织分布均匀，且有利于咀嚼片脱模；添加量过多，脱模效果极差，有轻微颗粒感，导致口感变差。因此，选择硬脂酸镁添加量为1.0%。

2.4 正交试验结果分析

2.4.1 正交试验结果

正交试验设计及结果详见表5。以模糊综合感官评分为指标，通过极差分析可得，桑葚火龙果复合咀嚼片各因素主次关系为D＞C＞A＞B，再通过比较各个因素各个水平的值，从而得出最优水平的组合为A2B2C3D2，即果粉比例2∶8、山梨醇添加量1.5%、柠檬酸添加量1.6%、微晶纤维素添加量15%。

表5 正交试验设计及结果

2.4.2 验证实验

根据正交优化的配方，即试验结果优化可得桑葚火龙果复合咀嚼片最优配方为果粉比例2∶8、低聚异麦芽糖添加量25%、山梨醇添加量1.5%、柠檬酸添加量1.6%、抗性淀粉添加量15%、微晶纤维素添加量15%和硬脂酸镁添加量1.0%。并在此条件下进行3次平行验证实验，得到桑葚火龙果复合咀嚼片的模糊感官综合评分为89.4，因此该配方具有一定的可实用性。

2.5 产品质量指标

2.5.1 感官指标

咀嚼片色泽分布均匀，呈淡紫色，片形外观完整，大小、厚度均匀一致，表面光滑平整，硬度适中，酸甜可口。

2.5.2 理化指标

桑葚火龙果复合咀嚼片平均片重0.36 g，片重差异限度±5%；平均硬度16.94 N；崩解平均时限25 min；桑葚火龙果复合咀嚼片提取液的DPPH和羟基自由基清除能力的IC50值分别为9.59 mg/mL、32.53 mg/mL。

3 结论

经过单因素试验和正交试验，得到桑葚火龙果复合咀嚼片的最优配方为果粉比例添加量2∶8、低聚异麦芽糖的添加量为25%、山梨醇的添加量为1.5%、柠檬酸的添加量为1.6%、抗性淀粉的添加量为15%、微晶纤维素的添加量为15%和硬脂酸镁的添加量为1.0%。根据此配方制作出的产品色泽均匀，片形完整，硬度适中，酸甜可口，是一款具有水果风味、营养丰富、升糖指数低、调节肠胃的功能性咀嚼片，为产品的开发和应用提供理论基础，具有一定的市场价值。

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Study on Optimization of Mulberry Pitaya Compound Chewable Tablets Based on the Fuzzy Mathematical Sensory Evaluation Method

Using mulberry and pitaya as main raw materials, the mulberry pitaya compound chewable tablets were prepared. The formula of mulberry pitaya compound chewable tablets was optimized by single factor test and orthogonal test using fuzzy mathematics sensory evaluation method. The results showed that the best formula of mulberry pitaya compound chewable tablets was fruit powder ratio 2:8, isomaltooligosaccharide 25%, sorbitol 1.5%, citric acid 1.6%, resistant starch 15%, microcrystalline cellulose 15% and magnesium stearate 1.0%. The mulberry pitaya compound chewable tablets prepared under these conditions have uniform color, light purple, good morphology and organizational state, delicate taste, moderate acidity and sweetness, and the fuzzy sensory comprehensive score was 90.0, which was basically consistent with the sensory score of 89.4 obtained from the validation experiment. It provides a theoretical basis for the development and utilization of mulberry pitaya compound chewable tablets, and has a certain market value and prospect.

mulberry; pitaya; chewable tablets; fuzzy mathematics; sensory evaluation

TS255

A

1008-1151(2022)08-0030-06

2022-06-13

广西自然科学基金项目（2020JJB130043）。

李浇（2000－），女，广西民族师范学院学生，研究方向为食品加工与保鲜。

袁芳（1986－），女，广西民族师范学院讲师，硕士，研究方向为农产品加工与贮藏。