运用模糊数学评价法优化石斛酸奶制备工艺

◎ 田素梅，萧自位，马艳粉，夏雪芬，杨新周

（1.德宏师范高等专科学校，云南 芒市 678400；2.云南省德宏热带农业科学研究所，云南 瑞丽 678600）

酸奶是由牛奶发酵所制成的生物制品，含有丰富的蛋白质和易于吸收的钙质，并且其所含的大量维生素和益生元能够有效缓解乳糖不耐症，调节肠道微生物群落[1]。铁皮石斛（Dendrobium officinale）属兰科石斛属，是多年生草本植物。在中医里是一种著名的药用植物，有“中华九大仙草”之首的美誉，国际药用植物界将其称为“药界大熊猫”。在民间，人们将其称作“救命仙草”。运用现代化学和药理分析手段研究表明，铁皮石斛的多糖含量较高（达20%～30%），是其主要活性成分。在功效方面，铁皮石斛不仅能够提高人体免疫力，同时还具有抗氧化、衰老、降血糖的独特功效[2]。另外，经常食用还能起到养阴生津、固肾强精、抑癌防癌、减轻疲劳的作用[2]。目前，铁皮石斛的研究多集中在初加工产品，本研究拟将铁皮石斛多糖提取液与冲泡过的奶粉相结合，利用乳酸发酵原理制作铁皮石斛酸奶，以期获得具有多种保健功能的铁皮石斛酸奶。

1 材料和方法

1.1 材料

晾干的铁皮石斛、伊利高蛋白脱脂高钙奶粉、蔗糖等均为市售；川秀1.0 L 型酸奶发酵剂（乳酸菌）菌种。

1.2 设备仪器

超净工作台和发酵箱。

1.3 实验方法

1.3.1 工艺流程

铁皮石斛酸奶制备工艺为铁皮石斛→清洗→浸泡→浸提→过滤→铁皮石斛多糖提取液+水+奶粉+白砂糖→调配→预热→均质→杀菌→冷却→接种→装罐→发酵→冷藏后熟→铁皮石斛酸奶。

1.3.2 操作要点

（1）原料的挑选与清洗。将无霉变、晾干的铁皮石斛洗净作为原料。

（2）石斛多糖的提取。将洗净的原料按1 ∶30的料水比浸泡过夜。将皮石斛切段，放入不锈钢锅中煮沸10 min、提取温度控制在90 ℃左右、浸提时间为2 h[3]。在此条件下，能将铁皮石斛中所含的多糖、各类氨基酸、生物碱等多种营养成分提取出来[4]。

（3）原料的过滤。用尼龙布将浸提好的铁皮石斛过滤，弃去滤渣取滤液冷藏备用。

（4）调配、均质。将铁皮石斛多糖提取液和奶粉按比例混合后加入适量蔗糖进行调配，然后混合均匀。

（5）杀菌。对混合液进行杀菌。其方法为加热至95 ℃，维持3 ～5 min。混合液冷却至45 ℃左右或室温，等待接种。

（6）接种。在无菌超净工作台上接入乳酸菌，并使其混合均匀。

（7）灌装。在超净工作台上对混合液进行无菌灌装，冷藏后封盖。

（8）发酵。包装好无菌灌装的酸奶，然后放入恒温箱中发酵，恒温箱的温度设置为42 ℃。

（9）冷却。石斛酸奶发酵完成后，将其置于冰箱中冷藏12 ～24 h，温度设为0 ～4 ℃，然后对其进行质量评价。

1.3.3 正交实验设计

在前期单因素实验结果的基础上，选取铁皮石斛多糖提取液添加量、蔗糖添加量、乳酸菌添加量以及发酵时间为考察因素，以感官综合评分为考察指标，设计4 因素3 水平的正交试验，确定石斛酸奶的最佳配方（表1）。

表1 正交试验因素水平表

1.3.4 感官评定方法

由专业人员进行评定，每个评定小组由10 名专业感官评定人员组成，按照优、良、中、差4 个感官等级（表2）对石斛酸奶的滋气味、色泽、组织状态3 个指标进行评定。评定小组成员需严格按照食品感官评定要求进行评定，在评定前12 h 禁止吸烟、饮酒、食用辛辣刺激的食物[5]。

表2 感官评定标准表

根据酸奶的滋气味、色泽和组织状态在感官评价中所具有的重要性[6-7]，将滋气味、色泽和组织状态的权重分别设为0.40、0.25、0.35，三者权重之和为1。权重集表示为X={X1,X2,X3}={0.40,0.25,0.35}。运用Y=XR表示石斛酸奶感官指标的综合评判集，式中X为权重集，R为模糊矩阵。

2 结果与分析

正交试验感官评价结果见表3。

表3 正交试验感官评价结果表

由表3 可知，不同感官评价员的评价结果不同，因此须建立模糊矩阵进行进一步分析。即

其中，矩阵R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9代表9 个实验组，矩阵3 行数据代表石斛酸奶的3 项感官评价指标，3 列数据代表4 项分数项所得票数比。石斛酸奶感官特性的综合评判集由指标权重集X和模糊矩阵R相乘，即Y=XR。例如，Y1=XR1={0.215,0.34,0.385,0.06}，同理算出其他实验组，结果见表4。

表4 正交试验结果表

由表4 可知，对铁皮石斛酸奶品质的影响最大的是蔗糖添加量，其次是铁皮石斛多糖提取液添加量、发酵时间和乳酸菌添加量，即B＞A＞D＞C。由正交试验得到最优组合为A2B3C2D2，即铁皮石斛多糖提取液添加量30%、蔗糖添加量7%、乳酸菌添加量0.5%和发酵时间7 h。经实验验证，按照此配方制作出的酸奶感官评分为88.5 分。

3 结论

运用发酵工艺制备出的铁皮石斛酸奶最优组合为铁皮石斛多糖提取液添加量30%、蔗糖添加量7%、乳酸菌添加量0.5%和发酵时间7 h。按照此最优组合制出的石斛酸奶口感细腻爽滑，酸甜适中，色泽方面表现为均匀的淡灰色，组织状态无分层现象，风味协调，同时兼有铁皮石斛和酸乳的风味。