模糊数学法优化米露- 格瓦斯饮品加工工艺

欧阳思瑞，周 玥，刘 金

（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）

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

1.1 原料

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。

1.2 仪器与设备

电饭煲，浙江苏泊尔股份有限公司产品；ST40DZR8 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 试验方法

1.3.1 工艺流程

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5~6 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15~20 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1∶10 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 h[4]，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。

表1 正交试验因素与水平设计

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 4789.2—2016 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，总和为1。权重集X={X1，X2，X3，X4，X5}={0.20，0.15，0.25，0.10，0.30}。米露- 格瓦斯饮品感官指标综合评判集Y=XR，其中X为权重集，R为模糊矩阵。

2 结果与分析

2.1 发酵酵母接种量的确定

酵母接种量的确定见表3。

由表3 可知，酵母接种量0.1%时，米露- 格瓦斯饮品发酵口感爽口，色泽较好。酵母接种量过高，米露- 格瓦斯饮品饮用口感偏涩，色泽过浅。在酵母接种量为0.2%与0.3%时口感偏苦涩，有浓烈的酒精口感。因此，可确定酵母0.1%的添加量口感与色泽均相对最佳，是发酵过程中最佳接种量。

2.2 正交试验优化结果

为了确定米露- 格瓦斯饮品的最佳发酵工艺条件，在酵母接种量0.1%的条件下，研究蔗糖添加量（%）、发酵温度（℃）、发酵时间（h） 对发酵情况的影响。

发酵条件正交试验结果见表4。

由表4 可知，根据R值可看出影响因素A>B>C，即蔗糖添加量>发酵温度>发酵时间。对于A因素，A3>A2>A1，同理B3>B2>B1，C2>C3>C1，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。

表5 米露- 格瓦斯饮品感官评分/分

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U×V上的模糊关系矩阵R，得到9 组样品的评价矩阵为：

表6 米露- 格瓦斯饮品的模糊数学评价结果

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。

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。

表7 米露- 格瓦斯饮品最佳条件验证试验/分

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。

2.3 米露- 格瓦斯饮品成品保质试验

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。

表8 不同杀菌时间对米露- 格瓦斯饮品的菌落总数的影响

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。