模糊評(píng)判法在猴頭菇啤酒發(fā)酵工藝中的應(yīng)用

黃小忠，許俊齊，洪文龍，宋剛，謝正林，劉亮

江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院（鎮(zhèn)江 212400）

猴頭菇（Hericium erinaceus），又名猴頭菌，因外觀形似猴頭而得名。猴頭菌是美味山珍，菌肉鮮嫩，味鮮美，有“素中葷”之稱。中醫(yī)學(xué)上普遍認(rèn)為，猴頭菇性平味甘，有利于臟腑、助消化、滋補(bǔ)身體等功效。20世紀(jì)70年代以來，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)相繼證明猴頭菌有較高的藥用價(jià)值，臨床研究表明，猴頭菇可治療消化不良、胃潰瘍、胃竇炎、胃痛、胃脹及神經(jīng)衰弱等病癥。對(duì)于輕度神經(jīng)衰弱患者，食用猴頭菇是一種較好的輔助治療，取得令人滿意的藥效[1-2]。

啤酒，又稱“液體面包”，是一種營養(yǎng)豐富的含酒精飲料[3-4]。隨著新科技的持續(xù)發(fā)展，人們生活水平的大大提高，對(duì)啤酒的要求除了感官享受，還愈來愈追求其附加的保健功能[5-6]。其中，黃琳等[7]以澳洲大麥芽、水晶麥芽、酒花和蜂蜜為原料，通過試驗(yàn)釀造出香氣豐富，酒體醇厚、口感細(xì)膩的蜂蜜艾爾啤酒。潘彥睿等[8]利用蜂蜜、馬鈴薯、酒花等為原料，研制了松針蜂蜜保健型啤酒，該發(fā)酵啤酒感觀指標(biāo)和理化指標(biāo)優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)。

文獻(xiàn)檢索表明，相關(guān)食用菌類啤酒鮮有報(bào)道。本試驗(yàn)旨在研制出保健型猴菇啤酒，利用猴頭菇菇粉發(fā)酵啤酒，在保證純正爽口啤酒香氣的同時(shí)，兼具猴頭菇菌的保健價(jià)值。研究通過添加猴頭菇粉直接加入麥芽汁中煮沸后發(fā)酵，在模糊評(píng)判感官基礎(chǔ)上，比較不同猴頭菇粉添加量、酒花、酵母添加量對(duì)啤酒品質(zhì)的影響，旨在為相關(guān)啤酒的產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大麥芽（食品級(jí)，粵海永順泰（寧波）麥芽有限公司）；顆粒酒花哇卡圖（Waktu，食品級(jí)，山東淄博瑞源生物有限公司）；安琪啤酒活性干酵母（CS31，安琪酵母股份有限公司）；猴頭菇粉（食品級(jí)，江蘇食用菌研究所）；白砂糖（食品級(jí)，市售）。

1.2 儀器與設(shè)備

DBS304-01-30L保溫糖化桶（煙臺(tái)帝伯仕自釀酒有限公司）；WNY-11BF電子溫度計(jì)（煙臺(tái)帝伯仕自釀酒有限公司）；DBS-20M濾網(wǎng)（煙臺(tái)帝伯仕自釀酒有限公司）；WY090R手持折光儀（上海淋譽(yù)貿(mào)易有限公司）；TMACS-02B分析天平（凱豐集團(tuán)有限公司）；LHS-150SC型低溫培養(yǎng)箱（上海一恒科學(xué)儀器有限公司）；JMF-3A粉碎機(jī)（上海鑫泰機(jī)電（集團(tuán)）有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程及操作要點(diǎn)

1.3.1.1 工藝流程

1.3.1.2 操作要點(diǎn)

麥芽汁的制備：麥芽破碎，將大麥芽放入容器中加入少量的冷水，拌勻，醒5 min，麥麩變軟，粉碎機(jī)粉碎（粉碎程度達(dá)到麥麩破而不碎）[9]。

糖化工藝：按1∶4的料水比進(jìn)行糖化，65～68 ℃糖化1 h。

麥芽洗糟：糖化完成后紗布過濾，用少許78 ℃熱水沖淋，洗糟液和濾液混合[10]。

麥芽汁煮沸：麥芽汁煮沸前添加猴頭菇粉，酒花分兩次添加，煮沸40 min添加60%，煮沸30 min添加40%，再煮沸20 min完成煮沸過程[11]。

麥芽汁沉淀與冷卻：將煮好的麥芽汁鍋放入冷水中使麥汁靜置沉淀并冷卻，用手持折光儀測(cè)糖度，控制糖度為12 °Bx。

啤酒干酵母活化：取糖化后煮沸麥芽汁，冷卻至30 ℃，按5%加入活性干酵母，培養(yǎng)箱內(nèi)30 ℃保溫活化，活化過程中每隔10 min充分搖動(dòng)，使其充分活化，活化1 h后，用于接種發(fā)酵[12～14]。

發(fā)酵：將冷卻麥芽汁過濾引入發(fā)酵器皿中，加入活化酵母液，放入培養(yǎng)箱中18～20 ℃發(fā)酵3～4 d。當(dāng)麥芽汁上層泡沫消除并有淡淡酒味傳出時(shí)，裝瓶，添加0.6%白砂糖，封蓋，置4 ℃冰箱后熟10 d，發(fā)酵結(jié)束，出成品[15]。

1.3.2 單因素試驗(yàn)

1.3.2.1 猴頭菇粉添加量

將猴頭菇粉添加量按照12.5%，15.0%，17.5%，20.0%，22.5%和25.0%與麥芽汁混合煮沸，加入0.14%酒花及1.25%酵母液按照啤酒發(fā)酵工藝進(jìn)行制作，通過感官評(píng)定確定適合范圍。

1.3.2.2 酒花添加量

前期準(zhǔn)備結(jié)束后將猴頭菇粉添加量按17.5%與麥芽汁混合煮沸，在煮沸過程中添加0.08%，0.10%，0.12%，0.14%，0.16%和0.18%酒花，后期加入1.25%酵母液進(jìn)行發(fā)酵，根據(jù)制作流程開始釀造，通過感官評(píng)定確定適合范圍。

1.3.2.3 酵母液添加量

1.3.3 正交試驗(yàn)在單因素試驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上，以猴頭菇粉添加量（與大麥芽的比例）、酒花添加量、酵母液添加量為影響因素，并設(shè)置1列空列建立猴頭菇啤酒發(fā)酵工藝L9(34)正交試驗(yàn)因素和水平表，見表1，并以模糊數(shù)學(xué)評(píng)判方法為基準(zhǔn)，并根據(jù)感官評(píng)定結(jié)果計(jì)算感官綜合評(píng)分，優(yōu)化其猴頭菇發(fā)酵工藝參數(shù)。

表1 猴頭菇啤酒發(fā)酵工藝L9(34)正交試驗(yàn)因素和水平

1.3.4 感官評(píng)定方法

感官指標(biāo)參考GB/T 394.2—2008《酒精通用分析方法》規(guī)定方法進(jìn)行評(píng)判。挑選10位經(jīng)過培訓(xùn)的品評(píng)員組成評(píng)價(jià)小組，要求所有待評(píng)啤酒樣品均以透明玻璃杯盛裝，隨機(jī)取樣，評(píng)定啤酒樣品后要漱口，間隔單位為10 min。

1.3.4.1 模糊數(shù)學(xué)模型的建立

參考啤酒的有關(guān)指標(biāo)，選定猴頭菇啤酒的外觀、香氣、口感、泡沫作為評(píng)價(jià)因素集U，并以優(yōu)、良、差為評(píng)語集V，根據(jù)感官評(píng)定結(jié)果，建立4個(gè)單因素評(píng)價(jià)矩陣，并參考李超敏等[17]對(duì)于薏仁酸奶中的評(píng)價(jià)方法，采用模糊數(shù)學(xué)法對(duì)猴頭菇啤酒感官其進(jìn)行分析。

1.3.4.2 確定猴頭菇啤酒因素集U、評(píng)語集V及確定權(quán)重

第四，“兩童”制度、政策層面存在的其他問題。主要包括：1.家庭監(jiān)護(hù)、家庭支持缺位，國家替代監(jiān)護(hù)未能及時(shí)跟上，導(dǎo)致許多未成年人處于“失管”狀態(tài)；2.對(duì)于犯罪未成年人的轉(zhuǎn)處措施不足，受制于成人適用的刑罰種類和刑罰結(jié)構(gòu)，過多適用成人的刑罰方法處理未成年人案件，對(duì)未成年人復(fù)歸社會(huì)造成許多負(fù)面影響（如服刑期間交叉感染，有了犯罪標(biāo)簽影響以后的就學(xué)、就業(yè)等）；3.對(duì)于沒有達(dá)到刑事責(zé)任年齡而實(shí)施危害行為的未成年人干預(yù)手段不足，且欠缺社會(huì)支持體系；4.針對(duì)問題未成年人進(jìn)行心理疏導(dǎo)、行為干預(yù)等社會(huì)專業(yè)機(jī)構(gòu)嚴(yán)重不足；5.相關(guān)工作人員缺乏必要培訓(xùn)，缺乏應(yīng)有的保護(hù)意識(shí)，致使未能在成人社會(huì)中廣泛形成保護(hù)未成年人的意識(shí)。

猴頭菇啤酒的產(chǎn)品質(zhì)量由外觀、香氣、口感、泡沫4個(gè)因素構(gòu)成，即U=（外觀、香氣、口感、泡沫）；對(duì)每個(gè)因素的評(píng)價(jià)按優(yōu)、良、差3個(gè)等級(jí)評(píng)定，即V={優(yōu)（V1）、良（V2）、差（V3）}。采用調(diào)查法確定色澤、組織形態(tài)、滋味、香氣各因素的權(quán)重[17]。確定各質(zhì)量因素的權(quán)重分別為外觀（0.2）、香氣（0.2）、口感（0.4）、泡沫（0.2），即X=（0.2，0.2，0.4，0.2）。

1.3.4.3 模糊綜合評(píng)判總分

模糊關(guān)系綜合評(píng)判分Y=X×R，其中X為權(quán)重集，R為模糊矩陣[18]。給予評(píng)價(jià)等級(jí)賦分，其中優(yōu)為90分，良為70分，差為50分，并以此建立感官特殊性數(shù)集Z=（90，70，50），則樣品的模糊綜合評(píng)判總分為T=Y×Z。

1.3.5 猴頭菇啤酒微生物及理化指標(biāo)測(cè)定方法

總酸、雙乙酰、酒精度等的測(cè)定，按照GB/T 4928—2008《啤酒分析方法》中相關(guān)規(guī)定進(jìn)行檢測(cè)[16]；大腸桿菌的測(cè)定，采用GB 4789.3—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 大腸菌群計(jì)數(shù)》中的計(jì)數(shù)法[20]。泡沫評(píng)價(jià)方法參照曹榮錕[21]關(guān)于啤酒泡沫的有關(guān)評(píng)價(jià)內(nèi)容。

表2 感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與分析

2.1 猴頭菇啤酒發(fā)酵工藝單因素試驗(yàn)

2.1.1 猴頭菇粉添加量對(duì)于猴頭菇啤酒感官評(píng)價(jià)的影響

由圖1分析可知，隨著猴頭菇粉添加量增加，啤酒的感官評(píng)分呈現(xiàn)先增大再減少趨勢(shì)。猴頭菇粉添加量20%時(shí)，感官評(píng)分值達(dá)到最高83.4分。分析原因在于，菇粉添加過少則相應(yīng)降低啤酒液中猴頭菇的功能性成分含量，使得啤酒口味過于單薄。加入過多菇粉，由于猴頭菇菇柄及孢子存在苦味，猴頭菇粉在煮沸狀態(tài)下可能會(huì)融入麥芽汁中，進(jìn)而影響成品的口感，改變啤酒的麥芽香和酒花香，增加苦澀味。

圖1 猴頭菇粉添加量對(duì)啤酒的影響

2.1.2 酒花添加量

酒花可以賦予啤酒良好的口感，但添加量的不適宜將對(duì)啤酒質(zhì)量產(chǎn)生不良影響。圖2為酒花添加量對(duì)猴頭菇啤酒的感官品質(zhì)的影響，分析可知，酒花添加量0.12%時(shí)，感官評(píng)分最高，而相對(duì)普通啤酒添加酒花量較高，可能是與猴頭菇中的多糖有關(guān)，原因在于，酒花添加過少麥汁不易澄清，酒花香缺失，菇味凸顯，酒花添加過多苦澀味增加。故分析認(rèn)為猴頭菇啤酒酒花的最佳添加量為0.12%。

圖2 酒花添加量對(duì)啤酒的影響

2.1.3 酵母液添加量

酵母菌添加量對(duì)猴頭菇啤酒的發(fā)酵產(chǎn)生較大影響[20-21]。加入17.5%猴頭菇粉、0.14%酒花，分別按0.50%，0.75%，1.00%，1.25%，1.50%和1.75%的酵母液添加量接種發(fā)酵，最終制得猴頭菇啤酒口感得分結(jié)果如圖3。

酵母液添加量對(duì)啤酒口感的影響較大。酵母液添加量1%時(shí)，口感最佳，啤酒口感清爽，酒體協(xié)調(diào)，感官評(píng)分最高達(dá)83.4分，酵母液添加量大于1%時(shí)，感官評(píng)分逐漸減小，原因在于過大的接種量可以縮短發(fā)酵周期，但同時(shí)增加乙醇及雜醇含量。酵母液添加量小于1%，會(huì)延長(zhǎng)發(fā)酵周期，減少泡沫形成等，故適宜的酵母液添加量為1%。

圖3 酵母液添加量對(duì)啤酒的影響

2.2 猴頭菇啤酒發(fā)酵工藝的優(yōu)化

2.2.1 正交試驗(yàn)數(shù)學(xué)模糊評(píng)判結(jié)果

由表3可知，10名感官評(píng)定員對(duì)桑黃菌絲液啤酒的感官評(píng)價(jià)結(jié)果并不集中并且存在差異。

表3 猴頭菇液啤酒的感官評(píng)定結(jié)果

2.2.2 模糊矩陣的建立

以表3的5號(hào)樣品為例，猴頭菇啤酒外觀評(píng)價(jià)結(jié)果有3人選優(yōu)，6人選良，1人選差，則R外觀=（0.3，0.6，0.1），R香氣=（0.4，0.5，0.1）、R口感=（0.5，0.4，0.1）、R泡沫=（0.3，0.5，0.2）。

將表3中4種評(píng)價(jià)結(jié)果寫成矩陣形式：

根據(jù)模糊變換的原理，按照Y=X×R，其中X為權(quán)重集（其中優(yōu)為90分，良為70分，差為50分），R為換算后的模糊矩陣。對(duì)1～9號(hào)樣品進(jìn)行綜合模糊評(píng)判，結(jié)果見表4。

表4 各樣品的綜合評(píng)判結(jié)果

2.2.3 猴頭菇啤酒發(fā)酵工藝正交試驗(yàn)結(jié)果

從表5猴頭菇啤酒最佳發(fā)酵工藝的正交試驗(yàn)結(jié)果中的R值可知，影響其感官評(píng)分的因素主次順序?yàn)锳＞C＞B，即猴頭菇粉添加量＞酵母液添加量＞酒花添加量。依據(jù)綜合評(píng)分的結(jié)果分析可知，優(yōu)化的工藝組合為A2B3C1，即20%猴頭菇粉、0.14%酒花、0.75%酵母液添加量，制得的啤酒外觀、口感及風(fēng)味的綜合值均保持在最高。

表5 猴頭菇啤酒最佳發(fā)酵工藝L9(34)正交試驗(yàn)結(jié)果

對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析，表6數(shù)據(jù)顯示，在該試驗(yàn)條件下，猴頭菇粉添加量對(duì)猴頭菇啤酒的綜合口感影響極顯著（p＜0.01），酒花添加量與酵母液添加量對(duì)猴頭菇啤酒的綜合口感影響顯著（0.01＜p＜ 0.05）。

表6 猴頭菇啤酒最佳發(fā)酵工藝方差分析

2.3 擴(kuò)大性驗(yàn)證試驗(yàn)

獲得的優(yōu)化方案A2B3C1為試驗(yàn)第6組試驗(yàn)，為確認(rèn)其在實(shí)際生產(chǎn)中的可靠性與可行性，以其為條件，即猴頭菇啤酒發(fā)酵配方為20%猴頭菇粉、0.14%酒花、0.75%酵母液，進(jìn)行擴(kuò)大性（中試）驗(yàn)證試驗(yàn)，試驗(yàn)重復(fù)3次，經(jīng)品評(píng)后，綜合得分（89.1±0.2）分，試驗(yàn)結(jié)果均優(yōu)于正交試驗(yàn)的9組試驗(yàn)組，表明該配方為猴頭菇啤酒的最佳發(fā)酵工藝條件。

2.4 感官指標(biāo)

根據(jù)正交試驗(yàn)優(yōu)化后的結(jié)果，制得猴頭菇啤酒。

外觀：酒液清亮透明，有些許灰色沉淀物。

泡沫：泡沫細(xì)膩，微黃，掛杯持久，持泡性3～4 min左右。

香氣：有淡淡的麥芽香氣及啤酒香氣。

口味：整體口感無異味，殺口力強(qiáng)，略帶苦澀。

表7 猴頭菇啤酒理化、衛(wèi)生指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

3 結(jié)論與討論

采用單因素變量控制法，結(jié)合感官綜合評(píng)分確定猴頭菇粉添加量、酒花添加量及酵母液添加量3個(gè)因素最優(yōu)控制量。在此基礎(chǔ)上，通過模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)判方法的建立及正交試驗(yàn)，在減少的主觀影響因素的同時(shí)，通過確定權(quán)重、計(jì)算模糊評(píng)價(jià)分值來比較試驗(yàn)樣品之間的感官差別，優(yōu)化猴頭菇啤酒發(fā)酵的工藝參數(shù)。通過試驗(yàn)研究可知，猴頭菇啤酒的最佳生產(chǎn)工藝條件為，猴頭菇粉添加量為20%，酒花添加量為0.14%，酵母液添加量為0.75%，感官綜合得分達(dá)（89.1±0.2）分。

饒紹信[22]通過靈芝與猴頭菇菌絲發(fā)酵醪液進(jìn)行膠體磨后與處理后的大米、芽麥混合后發(fā)酵，得到營養(yǎng)豐富的發(fā)酵啤酒，但操作較為繁瑣，在進(jìn)行菌絲體發(fā)酵過程中易出現(xiàn)染菌現(xiàn)象。研究中將猴頭菇粉與麥芽汁一同煮沸，將提取出其中的功能性物質(zhì)融入麥芽汁中進(jìn)行發(fā)酵，從而減少猴頭菇粉的投入量，簡(jiǎn)化試驗(yàn)步驟，彌補(bǔ)制備猴頭菇菌絲發(fā)酵液易染菌的缺陷，增加發(fā)酵的穩(wěn)定性，提高最終成品的安全性。

猴頭菇啤酒整體口感更協(xié)調(diào)，同時(shí)保留了猴頭菇的保健功能，得到清香爽口，營養(yǎng)保健的功能性啤酒。