劉 洋，溫慧穎，王 然，2

（1.長(zhǎng)春職業(yè)技術(shù)學(xué)院 食品與生物技術(shù)分院，吉林 長(zhǎng)春 130033；2.吉林大學(xué) 生物與農(nóng)業(yè)工程學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130022）

吉林省乾安縣土地肥沃，谷物種植歷史悠久，主產(chǎn)的黃小米是國(guó)家地理標(biāo)志保護(hù)產(chǎn)品。乾安黃小米顏色鮮黃，顆粒飽滿，煮制后黏度適口，米香四溢。小米中含有蛋白質(zhì)、脂肪、糖類(lèi)、膳食纖維、維生素及多種微量元素，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高且熱量低；小米蛋白能夠維持人體血漿膠體滲透壓恒定；小米油中富含亞油酸、亞麻酸等多種不飽和脂肪酸，不飽和脂肪酸含量＞80%[1]。長(zhǎng)期食用小米具有益腎和胃，提高人體抵抗力的功效，尤其適合于“三高”、年老、體弱以及孕婦等人群食用[2-3]。

紅茶是新鮮茶葉經(jīng)過(guò)萎凋、揉捻、發(fā)酵、干燥等工藝制成，其茶湯色澤紅亮，香味濃郁。有研究表明，紅茶中香氣物質(zhì)達(dá)400余種，形成多樣香型，并且包含茶多酚、生物堿、氨基酸、可溶性糖以及茶色素等多種功能性成分，具有清除人體自由基、抗酸化等作用，對(duì)預(yù)防心肌梗塞、抗菌、抗輻射、助消化、延緩衰老等有良好功效[4-5]。

發(fā)酵乳是承載益生菌的理想飲品，其具有調(diào)節(jié)人體腸道功能、抗衰老、增強(qiáng)免疫力等功效，對(duì)人體飲食具有重要意義，已經(jīng)成為百姓餐桌不可替代的乳制品[6-8]。目前，市面上的發(fā)酵乳的種類(lèi)繁多，其中最具代表性的產(chǎn)品為酸乳，酸乳按口味可分為純酸乳、調(diào)味酸乳、果料酸乳和復(fù)合型酸乳等，其中復(fù)合型酸乳是先由乳酸菌發(fā)酵制成純酸乳，再將純酸乳與其他物質(zhì)調(diào)配制成復(fù)合型酸乳[9]。復(fù)合型酸乳品種眾多，然而，利用谷物和植物等原料與牛乳進(jìn)行混合發(fā)酵，制成復(fù)合型固態(tài)發(fā)酵乳產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)調(diào)和互補(bǔ)，卻還鮮見(jiàn)于市。本研究將小米和紅茶應(yīng)用于發(fā)酵乳的加工中，以酸度值和感官評(píng)價(jià)為評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過(guò)正交試驗(yàn)結(jié)合模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)法對(duì)產(chǎn)品小米漿添加量、紅茶添加量、糖粉添加量和羥丙基甲基纖維素（hydroxypropyl methyl cellulose，HPMC）添加量進(jìn)行配方優(yōu)化，利用混合發(fā)酵工藝，制備紅茶小米復(fù)合型發(fā)酵乳，既滿足消費(fèi)者對(duì)乳品多種營(yíng)養(yǎng)的需求，又適應(yīng)新型功能性發(fā)酵乳制品的開(kāi)發(fā)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 原料與菌種

小米：吉林省乾安縣；紅茶（碎白毫）、紅茶包（茶粉，80目）：武夷山一品紅茶葉有限公司；鮮牛乳（蛋白質(zhì)3g/100mL、脂肪3.7g/100mL、碳水化合物4.8g/100mL、Na0.62g/100mL、Ca 1 g/100 mL）：內(nèi)蒙古蒙牛乳業(yè)（集團(tuán)）股份有限公司；糖粉（白砂糖92%、玉米淀粉8%，150目）：上海敬松實(shí)業(yè)有限公司巢湖分公司；保加利亞乳桿菌（Lactobacillus bulgaricus）、嗜熱鏈球菌（Streptococcus thermophilus）：安琪酵母股份有限公司。

1.1.2 化學(xué)試劑

羥丙基甲基纖維素（分析純）：山東通升食品配料有限公司；瓊脂粉（生化試劑）：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑（北京）有限公司；牛肉粉、蛋白胨（均為生化試劑）：北京奧博星生物技術(shù)有限公司。

1.1.3 培養(yǎng)基

MRS培養(yǎng)基、MC培養(yǎng)基、七葉苷培養(yǎng)基：廣東環(huán)凱微生物科技有限公司；月桂基硫酸鹽胰蛋白胨肉湯培養(yǎng)基、煌綠乳糖膽鹽肉湯培養(yǎng)基、結(jié)晶紫中性紅膽鹽瓊脂培養(yǎng)基：北京陸橋技術(shù)股份有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

CRS300實(shí)驗(yàn)室乳化機(jī)：上海馳翔新能源設(shè)備科技有限公司；BJ-500A型高速多功能粉碎機(jī)：上海拜杰實(shí)業(yè)有限公司；JJ2B組織搗碎勻漿機(jī)：常州榮華儀器制造有限公司；GNP9080恒溫培養(yǎng)箱：常州菲普實(shí)驗(yàn)儀器廠；HH-W600電熱恒溫水浴箱：金壇市醫(yī)療儀器廠。

1.3 方法

1.3.1 紅茶小米發(fā)酵乳的制作工藝及操作要點(diǎn)[10-12]

紅茶小米漿的制備：選擇無(wú)蟲(chóng)蛀、壞粒小米，清洗干凈，置于清水中浸泡40 min，小米與水的料液比為1∶3（g∶mL），放入紅茶包（添加量5 g/100 g），然后加熱至水沸騰，持續(xù)加熱30 min，取出紅茶包，保溫15 min，制成紅茶小米漿[13]。

混合：在鮮牛乳中添加小米漿12%～24%，紅茶葉5%～15%，糖粉9%～15%，羥丙基甲基纖維素0.5%～1.5%并攪拌均勻。

均質(zhì)和殺菌：將混合液置于60 ℃水浴中，使用乳化機(jī)1 200 r/min進(jìn)行乳化處理15 min，然后將混合液加熱至85 ℃保溫5 min殺菌。

加發(fā)酵劑：殺菌后，將混合液冷卻至42 ℃，加入混合發(fā)酵劑（保加利亞乳桿菌∶嗜熱鏈球菌=2∶1）0.1%，攪拌均勻。

發(fā)酵：將混合液置于42 ℃恒溫條件下，發(fā)酵9 h，待混合液由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)凝乳，滴定酸度達(dá)到70°T[14]即為發(fā)酵完成。

后熟：將發(fā)酵完成的發(fā)酵乳置于4 ℃冰箱中冷藏14 h進(jìn)行后熟，即得紅茶小米發(fā)酵乳。

1.3.2 紅茶小米發(fā)酵乳配方的確定[15-16]

在前期單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以酸度值（R1）和感官評(píng)價(jià)（R2）為考察指標(biāo)，采用正交試驗(yàn)結(jié)合模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)法對(duì)小米漿添加量（A）、紅茶添加量（B）、糖粉添加量（C）和HPMC添加量（D）4個(gè)因素進(jìn)行4因素3水平設(shè)計(jì)L9（34），確定紅茶小米發(fā)酵乳的最優(yōu)配方。正交試驗(yàn)因素與水平見(jiàn)表1。

表1 紅茶小米發(fā)酵乳配方優(yōu)化正交試驗(yàn)因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for formula optimization of black tea-millet fermented milk

1.3.3 紅茶小米發(fā)酵乳感官質(zhì)量評(píng)價(jià)方法[17-18]

隨機(jī)選擇經(jīng)專業(yè)感官評(píng)定訓(xùn)練師生20人組成感官評(píng)價(jià)小組，分別從凝乳外觀、凝乳狀態(tài)、凝乳口味3方面對(duì)紅茶小米發(fā)酵乳進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，取所有評(píng)分的平均值作為最終得分，滿分100分，具體評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

表2 紅茶小米發(fā)酵乳感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation standard of black tea-millet fermented milk

1.3.4 紅茶小米發(fā)酵乳模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)法

本研究以紅茶小米發(fā)酵乳的凝乳外觀、凝乳狀態(tài)、凝乳口味為因素集，以優(yōu)、中、差為評(píng)語(yǔ)集，依據(jù)紅茶小米發(fā)酵乳感官得分結(jié)果，構(gòu)造3個(gè)因素矩陣模型，并依據(jù)模糊數(shù)學(xué)原理對(duì)模型進(jìn)行綜合分析[19]。

因素集F=｛凝乳外觀f1，凝乳狀態(tài)f2，凝乳口味f3｝；評(píng)語(yǔ)集E=｛優(yōu)e1，中e2，差e3｝。三個(gè)評(píng)價(jià)因素（凝乳外觀、凝乳狀態(tài)、凝乳口味）的權(quán)重系數(shù)W=｛w1，w2，w3｝。權(quán)重系數(shù)W依據(jù)表2紅茶小米發(fā)酵乳感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)確定，感官評(píng)價(jià)項(xiàng)目凝乳外觀、凝乳狀態(tài)、凝乳口味的分值分別為30分、40分、30分，因此，將凝乳外觀、凝乳狀態(tài)和凝乳口味的權(quán)重系數(shù)分別設(shè)計(jì)為0.3、0.4、0.3，總和為1。

模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)模型M=W×N，其中M為模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)集，W為權(quán)重系數(shù)，N為模糊矩陣。根據(jù)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)制成的九個(gè)紅茶小米發(fā)酵乳樣品，感官品評(píng)小組依據(jù)表2感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)紅茶小米發(fā)酵乳各樣品進(jìn)行評(píng)價(jià)，并確定每項(xiàng)評(píng)分歸屬等級(jí)，然后采用歸一化方法處理各樣品所有評(píng)價(jià)結(jié)果，構(gòu)建九個(gè)四階模糊數(shù)學(xué)矩陣Ni（其中i為樣品編號(hào)）。

1.3.5 紅茶小米發(fā)酵乳理化指標(biāo)及微生物指標(biāo)測(cè)定

參照GB 19302—2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)酵乳》[14]對(duì)紅茶小米發(fā)酵乳的蛋白質(zhì)、脂肪、酸度以及微生物限量進(jìn)行檢測(cè)；參照GB 4789.35—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)乳酸菌檢驗(yàn)》[22]對(duì)紅茶小米發(fā)酵乳進(jìn)行乳酸菌活菌數(shù)的檢測(cè)。

2 結(jié)果與分析

2.1 紅茶小米發(fā)酵乳配方正交試驗(yàn)優(yōu)化結(jié)果分析

以小米漿添加量（A）、紅茶添加量（B）、糖粉添加量（C）和HPMC添加量（D）為研究因素，以酸度值（R1）和感官評(píng)分（R2）為考察指標(biāo)，進(jìn)行正交設(shè)計(jì)，每項(xiàng)試驗(yàn)重復(fù)3次，計(jì)算試驗(yàn)結(jié)果平均值，具體試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 紅茶小米發(fā)酵乳配方優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果與分析Table 3 Results and analysis of orthogonal experiments for formula optimization of black tea-millet fermented milk

根據(jù)表3所示，由極差值R1數(shù)據(jù)可以得出，影響紅茶小米發(fā)酵乳酸度的因素主次順序：A＞C＞D＞B，其中小米漿添加量對(duì)發(fā)酵乳成品酸度影響最大；由極差值R2數(shù)據(jù)可以得出，影響紅茶小米發(fā)酵乳感官評(píng)分的因素主次順序：B＞A＞D＞C，其中紅茶添加量對(duì)發(fā)酵乳成品感官評(píng)分影響最大。以酸度（R1）作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，根據(jù)均值k1～k3數(shù)據(jù)，最優(yōu)配方組合為A3B1C1D2，對(duì)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，得到紅茶小米發(fā)酵乳酸度值為83.5°T，感官評(píng)分為86.3分。以感官評(píng)分（R2）作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，根據(jù)均值k'1～k'3數(shù)據(jù)，最優(yōu)配方組合為A2B1C2D3，紅茶小米發(fā)酵乳的酸度值為78.8°T，感官評(píng)分為93.6分。綜合分析正交試驗(yàn)優(yōu)化結(jié)果，以感官評(píng)分（R2）為評(píng)價(jià)指標(biāo)的優(yōu)化配方組合，制成的發(fā)酵乳成品酸度適宜，感官得分最高，因此，選擇以感官評(píng)分（R2）為評(píng)價(jià)指標(biāo)的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化配方組合A2B1C2D3，即小米漿添加量18%、紅茶添加量5%、糖粉添加量12%、HPMC添加量1.5%。在此最佳配方下，進(jìn)行3次驗(yàn)證試驗(yàn)，紅茶小米發(fā)酵乳的酸度值為78.8°T，感官評(píng)分為93.6分。

2.2 模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)法分析

根據(jù)上述發(fā)酵乳感官品質(zhì)評(píng)價(jià)方法，最終選擇10人，以不同配方的紅茶小米發(fā)酵乳的感官評(píng)價(jià)結(jié)果作為模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)依據(jù)，并確定評(píng)分歸屬等級(jí)，具體結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 紅茶小米發(fā)酵乳感官評(píng)價(jià)票數(shù)Table 4 Sensory evaluation votes of black tea-millet fermented milk

在10人對(duì)紅茶小米發(fā)酵乳的評(píng)定等級(jí)中，以樣品1凝乳外觀為例，2人評(píng)優(yōu)，5人評(píng)中，3人評(píng)差，所以得到：n凝乳外觀=（0.2，0.5，0.3）；同理，得到：n凝乳狀態(tài)=（0.3，0.4，0.3）、n凝乳口味=（0.2，0.4，0.4），因此，樣品1的模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)矩陣為N1=，同理可以得出樣品2至樣品9的八個(gè)評(píng)價(jià)矩陣：

2.3 建立模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)集

根據(jù)模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)模型M=W×N，其中紅茶小米發(fā)酵乳模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)模型的權(quán)重系數(shù)W=（0.3，0.4，0.3）。

同理得到：M2=（0.5，0.38，0.12），M3=（0.62，0.32，0.06），M4=（0.87，0.13，0），M5=（0.60，0.23，0.17），M6=（0.30，0.40，0.30），M7=（0.77，0.19，0.04），M8=（0.67，0.30，0.03），M9=（0.40，0.30，0.30）。

為得出模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)總分，設(shè)計(jì)感官評(píng)價(jià)等級(jí)分?jǐn)?shù)段：優(yōu)等70～100分，中等30～70分，差等1～30分，以各分?jǐn)?shù)段中間數(shù)值建立評(píng)語(yǔ)集E=（85，50，15），則紅茶小米發(fā)酵乳模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)總分為T(mén)i=Mi×E（i=1，2，3，…，9），因此，T1=M1×E=（0.24，0.43，0.33）×（85，50，15）=46.85，同理，T2=63.3，T3=69.6，T4=80.45，T5=65.05，T6=50.00，T7=75.55，T8=72.4，T9=53.5。

根據(jù)上述模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)總分得出，樣品4、樣品7和樣品8的感官評(píng)定均為優(yōu)等，其他6種樣品均為中等，沒(méi)有樣品為差等。九個(gè)樣品感官品質(zhì)優(yōu)劣排序?yàn)闃悠?＞樣品7＞樣品8號(hào)＞樣品3＞樣品5＞樣品2＞樣品9＞樣品6＞樣品1。樣品4配方組合為A2B1C2D3，即小米漿添加量18%、紅茶添加量5%、糖粉添加量12%、HPMC添加量1.5%。

采用模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)法與以感官評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)得到的紅茶小米發(fā)酵乳最優(yōu)配方結(jié)果相同，與以酸度為評(píng)價(jià)指標(biāo)的正交試驗(yàn)法得出的最適宜配方結(jié)果不完全一致。模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果不僅反映了發(fā)酵乳樣品客觀的品質(zhì)，同時(shí)也能貼近評(píng)價(jià)者的實(shí)際感官感受，因此，評(píng)價(jià)結(jié)果相對(duì)符合客觀規(guī)律，也說(shuō)明了本研究感官評(píng)價(jià)試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。進(jìn)而從不同角度驗(yàn)證了試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.4 紅茶小米發(fā)酵乳質(zhì)量分析

對(duì)最優(yōu)的紅茶小米發(fā)酵乳進(jìn)行質(zhì)量分析結(jié)果表明，紅茶小米發(fā)酵乳成品感官評(píng)分為93.6分，其蛋白質(zhì)含量為2.45 g/100 g、脂肪含量為2.63 g/100 g，酸度為78.8°T，乳酸菌數(shù)為1.72×106CFU/g，未檢出大腸桿菌、沙門(mén)氏菌、金黃色葡萄球菌等致病菌，符合GB 19302—2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)酵乳》對(duì)風(fēng)味發(fā)酵乳的要求。

3 結(jié)論

本研究采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)合模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)法優(yōu)化紅茶小米發(fā)酵乳配方，利用數(shù)學(xué)模型分析和論證感官評(píng)價(jià)結(jié)果，使優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果更具科學(xué)性，得出紅茶小米發(fā)酵乳最優(yōu)配方為：小米漿添加量18%、紅茶添加量5%、糖粉添加量12%、HPMC添加量1.5%。以此優(yōu)化配方制備的紅茶小米發(fā)酵乳，感官評(píng)分為93.6分，其蛋白質(zhì)含量為2.45 g/100 g、脂肪含量為2.63 g/100 g，酸度為78.8°T，乳酸菌數(shù)為1.72×106CFU/g，未檢出致病菌；發(fā)酵乳樣品風(fēng)味清新，口感醇厚，茶香、米香、奶香交融，是一種營(yíng)養(yǎng)豐富、具有積極開(kāi)發(fā)價(jià)值的發(fā)酵乳制品。