食品安全质量检测学报

水平	A/%	B/%	C/h
-1	6	0.6	48
0	8	0.8	72
1	10	1.0	96

水平	A/%	B/%	C/h
-1	6	0.6	48
0	8	0.8	72
1	10	1.0	96

项目	指标	得分/分
色泽(10分)	色泽均匀、颜色呈棕黄色	9~10
色泽均匀、颜色呈浅黄色	6~8
色泽不均匀	<6
香气(30分)	有松香粉香味、各香味和谐纯正	26~30
米酒香纯正、但不浓郁	20~25
香气混杂、产生其他异味	<20
口味(40分)	口感醇厚、酸甜适中	31~40
口感较淡、偏酸或偏甜	20~30
酒味寡淡、整体不协调	<20
风格(20分)	具有发酵型米酒风格、酒体组分协调	16~20
风格明显、酒体组分较协调	10~15
风格不明显、酒体组分略协调	<10

项目	指标	得分/分
色泽(10分)	色泽均匀、颜色呈棕黄色	9~10
色泽均匀、颜色呈浅黄色	6~8
色泽不均匀	<6
香气(30分)	有松香粉香味、各香味和谐纯正	26~30
米酒香纯正、但不浓郁	20~25
香气混杂、产生其他异味	<20
口味(40分)	口感醇厚、酸甜适中	31~40
口感较淡、偏酸或偏甜	20~30
酒味寡淡、整体不协调	<20
风格(20分)	具有发酵型米酒风格、酒体组分协调	16~20
风格明显、酒体组分较协调	10~15
风格不明显、酒体组分略协调	<10

松花粉添加量/%	D_i⁺	D_i^-	C_i	排序
2	0.840	0.543	0.393	5
4	0.624	0.427	0.406	4
6	0.582	0.648	0.527	3
8	0.147	0.900	0.860	1
10	0.294	0.772	0.724	2

松花粉添加量/%	D_i⁺	D_i^-	C_i	排序
2	0.840	0.543	0.393	5
4	0.624	0.427	0.406	4
6	0.582	0.648	0.527	3
8	0.147	0.900	0.860	1
10	0.294	0.772	0.724	2

酒曲添加量/%	D_i⁺	D_i^-	C_i	排序
0.6	0.581	0.614	0.514	3
0.8	0.376	0.649	0.633	2
1.0	0.386	0.859	0.690	1
1.2	0.967	0.051	0.050	5
1.4	0.852	0.218	0.203	4

酒曲添加量/%	D_i⁺	D_i^-	C_i	排序
0.6	0.581	0.614	0.514	3
0.8	0.376	0.649	0.633	2
1.0	0.386	0.859	0.690	1
1.2	0.967	0.051	0.050	5
1.4	0.852	0.218	0.203	4

发酵时间/h	D_i⁺	D_i^-	C_i	排序
24	0.897	0.214	0.192	5
48	0.626	0.680	0.521	4
72	0.226	0.794	0.779	1
96	0.265	0.781	0.747	2
120	0.497	0.791	0.614	3

发酵时间/h	D_i⁺	D_i^-	C_i	排序
24	0.897	0.214	0.192	5
48	0.626	0.680	0.521	4
72	0.226	0.794	0.779	1
96	0.265	0.781	0.747	2
120	0.497	0.791	0.614	3

编号	A	B	C	Y₁	Y₂	Y₃
1	-1	-1	0	74.5	16.8	68.53
2	1	-1	0	73.0	17.1	70.21
3	-1	1	0	77.2	14.7	75.75
4	1	1	0	78.3	16.0	71.21
5	-1	0	-1	82.5	16.9	70.51
6	1	0	-1	82.5	16.0	68.53
7	-1	0	1	79.6	16.1	70.45
8	1	0	1	88.0	15.9	69.52
9	0	-1	-1	75.3	15.9	77.10
10	0	1	-1	83.5	17.4	84.26
11	0	-1	1	91.2	17.8	84.50
12	0	1	1	89.5	17.4	87.50
13	0	0	0	88.5	16.5	85.53
14	0	0	0	92.1	17.3	87.11
15	0	0	0	87.2	16.8	88.57

编号	A	B	C	Y₁	Y₂	Y₃
1	-1	-1	0	74.5	16.8	68.53
2	1	-1	0	73.0	17.1	70.21
3	-1	1	0	77.2	14.7	75.75
4	1	1	0	78.3	16.0	71.21
5	-1	0	-1	82.5	16.9	70.51
6	1	0	-1	82.5	16.0	68.53
7	-1	0	1	79.6	16.1	70.45
8	1	0	1	88.0	15.9	69.52
9	0	-1	-1	75.3	15.9	77.10
10	0	1	-1	83.5	17.4	84.26
11	0	-1	1	91.2	17.8	84.50
12	0	1	1	89.5	17.4	87.50
13	0	0	0	88.5	16.5	85.53
14	0	0	0	92.1	17.3	87.11
15	0	0	0	87.2	16.8	88.57

编号	A	B	C	Y₁	Y₂	Y₃
1	-1	-1	0	0.079	0.323	0.000
2	1	-1	0	0.000	0.226	0.084
3	-1	1	0	0.220	1.000	0.360
4	1	1	0	0.277	0.581	0.134
5	-1	0	-1	0.497	0.290	0.099
6	1	0	-1	0.497	0.581	0.000
7	-1	0	1	0.346	0.548	0.096
8	1	0	1	0.785	0.613	0.049
9	0	-1	-1	0.120	0.613	0.428
10	0	1	-1	0.550	0.129	0.785
11	0	-1	1	0.953	0.000	0.797
12	0	1	1	0.864	0.129	0.947
13	0	0	0	0.812	0.419	0.848
14	0	0	0	1.000	0.161	0.927
15	0	0	0	0.743	0.323	1.000

编号	A	B	C	Y₁	Y₂	Y₃
1	-1	-1	0	0.079	0.323	0.000
2	1	-1	0	0.000	0.226	0.084
3	-1	1	0	0.220	1.000	0.360
4	1	1	0	0.277	0.581	0.134
5	-1	0	-1	0.497	0.290	0.099
6	1	0	-1	0.497	0.581	0.000
7	-1	0	1	0.346	0.548	0.096
8	1	0	1	0.785	0.613	0.049
9	0	-1	-1	0.120	0.613	0.428
10	0	1	-1	0.550	0.129	0.785
11	0	-1	1	0.953	0.000	0.797
12	0	1	1	0.864	0.129	0.947
13	0	0	0	0.812	0.419	0.848
14	0	0	0	1.000	0.161	0.927
15	0	0	0	0.743	0.323	1.000

指标	E_j	ω_j/%
酒精度	0.913	25.846
DPPH自由基清除率	0.832	49.701
感官评价	0.917	24.454

指标	E_j	ω_j/%
酒精度	0.913	25.846
DPPH自由基清除率	0.832	49.701
感官评价	0.917	24.454

编号	A	B	C	D_i⁺	D_i^-	C_i	排序
1	-1	-1	0	0.910	0.164	0.153	14
2	1	-1	0	0.907	0.126	0.122	15
3	-1	1	0	0.601	0.567	0.486	7
4	1	1	0	0.742	0.334	0.310	11
5	-1	0	-1	0.769	0.299	0.280	13
6	1	0	-1	0.778	0.383	0.330	10
7	-1	0	1	0.753	0.330	0.305	12
8	1	0	1	0.705	0.502	0.416	8
9	0	-1	-1	0.632	0.432	0.406	9
10	0	1	-1	0.511	0.623	0.550	6
11	0	-1	1	0.515	0.742	0.590	5
12	0	1	1	0.438	0.801	0.647	4
13	0	0	0	0.321	0.756	0.702	1
14	0	0	0	0.418	0.832	0.666	3
15	0	0	0	0.359	0.816	0.694	2

编号	A	B	C	D_i⁺	D_i^-	C_i	排序
1	-1	-1	0	0.910	0.164	0.153	14
2	1	-1	0	0.907	0.126	0.122	15
3	-1	1	0	0.601	0.567	0.486	7
4	1	1	0	0.742	0.334	0.310	11
5	-1	0	-1	0.769	0.299	0.280	13
6	1	0	-1	0.778	0.383	0.330	10
7	-1	0	1	0.753	0.330	0.305	12
8	1	0	1	0.705	0.502	0.416	8
9	0	-1	-1	0.632	0.432	0.406	9
10	0	1	-1	0.511	0.623	0.550	6
11	0	-1	1	0.515	0.742	0.590	5
12	0	1	1	0.438	0.801	0.647	4
13	0	0	0	0.321	0.756	0.702	1
14	0	0	0	0.418	0.832	0.666	3
15	0	0	0	0.359	0.816	0.694	2

验证	感官评分/分	酒精度/%vol	DPPH自由基清除率/%
1	92.5	17.6	88.23
2	88.7	16.9	86.03
3	87.2	17.1	88.02
平均值	89.5	17.2	87.43
RSDs/%	2.49	1.71	1.13

验证	感官评分/分	酒精度/%vol	DPPH自由基清除率/%
1	92.5	17.6	88.23
2	88.7	16.9	86.03
3	87.2	17.1	88.02
平均值	89.5	17.2	87.43
RSDs/%	2.49	1.71	1.13

熵权逼近理想解排序法结合响应面设计优选松花粉米酒发酵工艺

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王彦花 ¹^,²^,^* , 韩亚飞 ¹ , 李昭霏 ¹

食品安全质量检测学报 | 专栏：第九届食品质量安全与智能检测学术会议论文 2025,16(10): 35-42

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食品安全质量检测学报 | 专栏：第九届食品质量安全与智能检测学术会议论文 2025, 16(10): 35-42

熵权逼近理想解排序法结合响应面设计优选松花粉米酒发酵工艺

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王彦花¹^,²^,^*, 韩亚飞¹, 李昭霏¹

作者信息

1.郑州科技学院食品科学与工程学院, 郑州 450064

2.郑州市食品安全快速检测重点实验室, 郑州 450064

通讯作者:

^* 王彦花(1985—), 女, 讲师, 主要研究方向为食品安全检测与控制技术研究。E-mail: 422359049@qq.com

Optimization of the fermentation process of pine pollen rice wine based on entropy weight technique for order preference by similarity to an ideal solution method and response surface methodology

Yan-Hua WANG¹^,²^,^*, Ya-Fei HAN¹, Zhao-Fei LI¹

Affiliations

1. College of Food Science and Engineering, Zhengzhou University of Science and Technology, Zhengzhou 450064, China

2. Zhengzhou City Food Safety Rapid Test Key Laboratory, Zhengzhou 450064, China

出版时间: 2025-05-25 doi: 10.19812/j.cnki.jfsq11-5956/ts.20250319006

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摘要

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目的利用Box-Behnken响应面设计法结合熵权逼近理想解排序(technique for order preference by similarity to an ideal solution, TOPSIS)法优选松花粉米酒发酵工艺。方法以松花粉和糯米为主要原料, 以感官评分、酒精度和抗氧化性为评价指标, 在单因素试验的基础上, 以松花粉添加量、酒曲添加量、发酵时间为考察因素, 依据Box-Benhnken中心组合试验原理, 设计3因素3水平响应面试验, 结合熵权TOPSIS法优选松花粉米酒发酵工艺。结果松花粉米酒的最佳发酵工艺为松花粉添加量8%、酒曲添加量0.8%、发酵时间72 h。在此条件下, 松花粉米酒质地均一、口感柔和、呈现浅棕黄色。经过3批工艺验证试验测得米酒的感官评分为89.5分, 酒精度为17.2%vol, 1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl, DPPH)自由基清除率为87.43%。结论熵权TOPSIS法结合响应面设计优选松花粉米酒发酵工艺方法稳定, 预测性较好, 为生产高质量的松花粉米酒奠定了理论基础。

关键词

松花粉 / 米酒 / 发酵工艺 / Box-Behnken响应面设计法 / 熵权逼近理想解排序法 / 自由基清除率

Abstract

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Objective To optimize the fermentation process of pine pollen rice wine by Box-Behnken response surface design and entropy weight technique for order preference by similarity to an ideal solution (TOPSIS) method. Methods With pine pollen and glutinous rice as the main raw materials, sensory score, alcohol content and antioxidant capacity as evaluation indexes, a 3-factor and 3-level response surface test was designed based on the single factor test, and the addition of pine pollen, koji and fermentation time as investigation factors, according to the Box-Benhnken central combination test principle. The fermentation process of pine pollen rice wine was optimized by entropy weight TOPSIS method. Results The optimum fermentation process of pine pollen rice wine addition was 8%, koji addition 0.8% and fermentation time 72 h. Under these conditions, the texture of pine pollen rice wine was uniform, the taste was soft, and the color was light brown and yellow. After 3 batches of process verification experiments, the sensory score of rice wine was 89.5 points, the alcohol content was 17.2%vol, and the 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) free radical clearance rate was 87.43%. Conclusion The method of entropy weight TOPSIS combined with response surface design to optimize the fermentation process of pine pollen rice wine is stable and predictable, which lays a theoretical foundation for the production of high quality pine pollen rice wine.

Key words

pine pollen / rice wine / fermentation process / Box-Behnken response surface methodology / entropy weight technique for order preference by similarity to an ideal solution method / free radical clearance rate

引用本文

王彦花, 韩亚飞, 李昭霏. 熵权逼近理想解排序法结合响应面设计优选松花粉米酒发酵工艺. 食品安全质量检测学报, 2025 , 16 (10) : 35 -42 . DOI: 10.19812/j.cnki.jfsq11-5956/ts.20250319006

Yan-Hua WANG, Ya-Fei HAN, Zhao-Fei LI. Optimization of the fermentation process of pine pollen rice wine based on entropy weight technique for order preference by similarity to an ideal solution method and response surface methodology[J]. Journal of Food Safety & Quality, 2025 , 16 (10) : 35 -42 . DOI: 10.19812/j.cnki.jfsq11-5956/ts.20250319006

正文

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0 引言

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松花粉是传统的食药同源材料, 被称为“天然微量营养库”^[1], 不仅富含蛋白质、氨基酸、维生素、矿物质等营养成分, 还含有多糖、多酚、黄酮等多种活性成分^[2-3]。松花粉及其提取物已被证明具有良好的抗氧化活性, 并具有抗炎活性、免疫调节活性、抗肿瘤等多种健康益处^[4-8]。我国松树种植面积广, 松花粉在我国食药兼用的历史有千年之久。近年来, 松花粉因其资源丰富、成分稳定、功能性强、营养价值高等优点, 日益被食品和医药行业关注。但是目前国内松花粉产品种类较少, 除去部分松花粉饮料^[9]、功能性酒^[10]、醋^[11]等复合产品, 市场中销售的仍是以松花粉原粉为主的制剂及保健品^[12-13]。

米酒作为中国的传统风味饮品, 集风味、保健、美容为一体, 具有和血、行气、壮筋骨、祛风除湿等诸多保健功能^[14]。除直接饮用外, 米酒还可与其他中药材、果蔬相辅来提升营养和保健价值^[15]。以松花粉为原料发酵米酒, 可推动松花粉的深加工利用, 助力我国食药两用植物资源的高效利用, 也符合我国酒类消费从粮食类酒向营养型酒转变的趋势。

熵权逼近理想解排序(technique for order preference by similarity to an ideal solution, TOPSIS) 法是一种基于多目标决策和多属性评价的客观赋权法, 其基本原理是通过检测评价对象与最优解、最劣解的距离来进行排序, 进而根据备选方案与最优解的相对接近程度的大小来评价备选方案的优劣^[16-17]。熵权TOPSIS法利用原始数据矩阵之间的关系来客观确定权重, 不依赖人的主观判断, 提高了评价结果的客观性和科学性, 更能准确地反映数据本身的规律, 具有处理复杂多量数据的分析优势^[18-19]。米酒品质多角度评价思路与熵权TOPSIS法的多属性决策思路相符。

本研究以松花粉米酒感官品质、酒精度及抗氧化活性为评价指标, 结合熵权TOPSIS法, 通过单因素试验及响应面设计对松花粉米酒发酵工艺进行优选, 以期对松花粉米酒的生产进行规范化的理论指导, 助力松花粉资源的规模化、产业化利用。

1 材料与方法

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1.1 材料与试剂

松花粉(吉林省坤元春贸易有限公司); 酒曲(安琪酵母股份有限公司); 糯米(市售, 郑州市二七区马寨好又多超市)。

无水乙醇(分析纯, 天津市科密欧化学试剂有限公司); 2,2-联苯基-1-苦基肼基(上海麦克林生化科技股份有限公司)。

1.2 仪器与设备

SN-DH-25A电热恒温培养箱(上海尚普仪器设备有限公司); C22-RT22E01电磁炉(浙江绍兴苏泊尔生活电器有限公司); UV-4802H紫外可见分光光度仪[尼科(上海)仪器有限公司]; ZX-37酒精测量计(上海京度电子科技有限公司); ES1200-4百分之一电子天平(沈阳龙腾电子有限公司)。

1.3 发酵工艺流程及操作要点

1.3.1 工艺流程

糯米筛选→清洗浸泡→蒸煮冷却→加松花粉、无菌水→拌曲→发酵→过滤取汁→灭菌→松花粉米酒。

1.3.2 操作要点

清洗浸泡: 选取优质糯米, 去除杂质, 清洗3次后浸泡3 h。

蒸米: 将浸泡好的糯米使用蒸锅常压蒸40 min。

拌曲、发酵: 在原料米中加入松花粉和酒曲, 混合均匀后压屏表白, 然后在中间戳一个直径约1 cm的洞, 盖上盖子密封, 放入30 ℃恒温培养箱中发酵^[20]。

灭菌: 发酵结束后, 在60 ℃条件下灭菌20 min。

1.4 发酵工艺优化

1.4.1 单因素试验设计

以松花粉添加量6%, 酒曲添加量1.0%, 发酵时间72 h, 料液比1:1 (g:mL, 下同)为基础发酵条件, 以松花粉添加量2%、4%、6%、8%、10%, 酒曲添加量0.6%、0.8%、1.0%、1.2%、1.4%, 发酵时间24、48、72、96、120 h, 料液比1:0.5、1:0.75、1:1、1:1.25、1:1.5为变量进行单因素试验, 考察各因素对松花粉米酒品质的影响。

1.4.2 响应面设计

在单因素试验的基础上, 依据Box-Benhnken中心组合试验原理设计各因素和水平^[21], 以松花粉添加量(A)、酒曲添加量(B)、发酵时间(C)为变量, 设计3因素3水平响应面试验, 试验因素与水平见表1。

1.4.3 熵权TOPSIS模型构建

(1)建立初始决策矩阵

按照文献[22]的熵权TOPSIS分析步骤, 以公式(1)建立初始决策矩阵。

(1) $V=\left[ \begin{matrix} {{X}_{11}} & {{X}_{12}} & \ldots \ldots & {{X}_{1n}} \\ {{X}_{21}} & {{X}_{22}} & \ldots \ldots & {{X}_{2n}} \\ \vdots & \vdots & \vdots & \vdots \\ {{X}_{m1}} & {{X}_{m2}} & \ldots & {{X}_{mn}} \\ \end{matrix} \right]$

式中: V为初始决策矩阵; X_ij为各样本(1, 2, 3, ……, m)在各指标(1, 2, 3, ……, n)下的测量值。

(2)建立标准化决策矩阵

松花粉米酒各项指标存在量纲不一致的问题, 因此需要对原始数据进行归一化处理, 建立标准化决策矩阵。高优型指标按公式(2)进行归一化处理, 低优型指标按公式(3)进行归一化处理。

(2) ${{R}_{ij}}=\frac{{{X}_{ij}}-\min \left( {{X}_{1j}},\cdots \cdots,{{X}_{mj}} \right)}{\left[ \max \left( {{X}_{1j,}}\cdots \cdots,{{X}_{mj}} \right) \right]-\min \left( {{X}_{1j}},{{X}_{2j}}\cdots \cdots {{X}_{mj}} \right)}$

(3) ${{R}_{ij}}=\left[ \frac{\text{max}\left( {{X}_{1j}},{{X}_{2j}},\cdots \cdots,{{X}_{mj}} \right)-{{X}_{ij}}}{\max \left( {{X}_{1j}},{{X}_{2j}},\cdots \cdots,{{X}_{mj}} \right)-\min \left( {{X}_{1j}},{{X}_{2j}}\cdots \cdots,{{X}_{mj}} \right)} \right]$

式中: R_ij为X_ij的标准化值。

(3)各指标成分权重确定

熵值法计算指标权重可排除主观因素影响, 客观反映评价指标的重要性。熵值和权重按公式(4)、(5)计算。

(4) ${{E}_{j}}=-k\sum\limits_{i=1}^{m}{{{R}_{ij}}\ln {{R}_{ij}}\left( k=\frac{1}{\ln m},{{R}_{ij}}=0,{{R}_{ij}}\ln {{R}_{ij}}=0 \right)} $

(5) ${{\omega }_{j}}=\frac{1-{{E}_{j}}}{\sum\limits_{j=1}^{n}{\left( 1-{{E}_{j}} \right)}}\left( \sum\limits_{j=1}^{n}{{{\omega }_{j}}=1} \right) $

式中: E_j为第j项指标的熵值; ω_j为第j项指标的权重。

(4)建立加权决策矩阵

将标准化决策矩阵同向化归一处理后的数据与各指标的w_j相乘即得加权决策矩阵Z, 按公式(6)计算。最优向量Z⁺和最劣向量Z^-, 按公式(7)、(8)计算。

(6) ${{Z}_{ij}}={{R}_{ij}}\times {{w}_{j}}$

(7) $Z_{j}^{+}=\max \left( {{Z}_{1j}},{{Z}_{2j}},\cdots \cdots,{{Z}_{mj}} \right) $

(8) $Z_{j}^{-}=\min \left( {{Z}_{1j}},{{Z}_{2j}}\cdots \cdots,{{Z}_{mj}} \right) $

(5)贴近度的计算及评价

根据最优方案和最劣方案, 按公式(9)计算米酒样品与最优向量Z⁺和最劣向量Z^-的距离D。按公式(10)计算每个评价对象与最优方案的接近程度C_i, 并根据C_i对评价对象进行排序。C_i值越大表示该评价对象越接近最优水平, 值越小表示该评价对象越接近最劣水平。

(9) $D_{i}^{+}=\sqrt{\sum\limits_{j=1}^{n}{{{\left( {{Z}_{ij}}-Z_{j}^{i} \right)}^{2}}}}$ $D_{i}^{-}=\sqrt{\sum\limits_{j=1}^{N}{{{\left( {{Z}_{ij}}-Z_{j}^{-} \right)}^{2}}}}$

(10) ${{C}_{i}}=\frac{D_{i}^{-}}{D_{i}^{+}+D_{i}^{-}}$

1.5 感官评价

参考田梦银等^[23]的方法, 选取10名食品专业学生, 基于米酒的色泽、香气、口味和风格4个维度进行评价, 评分标准见表2。

1.6 酒精度及抗氧化指标测定

酒精度的测定参照GB 5009.225—2023《食品安全国家标准酒和食用酒精中乙醇浓度的测定》的酒精计法。

1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2- picrylhydrazyl, DPPH)自由基清除率的测定参考邓成林等^[24]的方法, 计算公式如公式(11)所示。

(11) $\text { DPPH 自由基清除率 } /\%=\left(1-\frac{A_{\text {样 }}}{A_{0}}\right) \times 100 \%$

式中: A_样为1 mL样品+1 mL DPPH乙醇溶液的吸光度; A₀为加样品液的0.2 mmol/L DPPH乙醇溶液的吸光度。

1.7 数据处理

利用Origin 2021进行单因素绘图, 利用Design-Expert 8.0.6进行响应面试验设计, 利用SPSS PRO软件的熵权TOPSIS法进行试验数据分析。

2 结果与分析

收起

2.1 单因素试验结果

2.1.1 松花粉添加量对米酒品质的影响

松花粉添加量对米酒感官评分、酒精度和DPPH自由基清除率的影响见图1。

由图1可知, 随着松花粉的添加量的增加, 米酒的感官评分呈先升高后下降的趋势(P<0.05), 当松花粉的添加量为8%时, 感官评分最高, 为86.6分。随着松花粉的添加量的增加, 米酒的酒精度无显著性变化(P>0.05), 而抗氧化性呈上升趋势(P<0.05)。松花粉经过发酵后还原糖类及氨基酸产生, 黄酮类活性物质增多, 其抗氧化性也随之增长^[25]。

以感官评分和DPPH自由基清除率为高优型指标, 以酒精度为低优型指标, 构建熵权TOPSIS模型, 并进行贴近度的计算, 最终确定不同松花粉添加量的米酒品质综合排序, 结果见表3。

由表3可知, 松花粉添加量8%时, 综合评分最好, 选用6%、8%、10%进一步优化。

2.1.2 酒曲添加量对米酒品质的影响

酒曲添加量对米酒感官评分、酒精度和DPPH自由基清除率的影响见图2。

由图2可知, 随着酒曲添加量的增加, 米酒的感官评分、酒精度及DPPH自由基清除率均呈先上升后下降的趋势(P<0.05), 当酒曲添加量为1.0%时, 感官评分最高, 为88.2分; DPPH自由基清除率最高, 为84.4%。当酒曲添加量为1.2%时, 酒精度最高, 为17.7%vol。酒曲通过不断地将糖分转化为酒精和二氧化碳来影响酒精度, 酒曲接种量的多少决定着酒曲的生长速率、发酵速率和呼吸产能等变量的大小^[26]。酒曲添加量对米酒的抗氧化性有显著影响, 当酒曲添加量较少时, 糖化速度慢, 酵母生长受限, 抗氧化性较低; 当酒曲添加量过多时, 发酵剧烈, 产生大量二氧化碳和热量, 副产物增多, 抗氧化性反而降低^[27-28]。

以感官评分和DPPH自由基清除率为高优型指标, 以酒精度为低优型指标, 构建熵权TOPSIS模型, 并进行贴近度的计算, 最终确定不同酒曲添加量的米酒品质综合排序, 结果见表4。

由表4可知, 酒曲添加量1.0%时, 综合评分最好, 选用0.6%、0.8%、1.0%进一步优化。

2.1.3 发酵时间对米酒品质的影响

发酵时间对米酒感官评分、酒精度和DPPH自由基清除率的影响见图3。

由图3可知, 随着发酵时间的增加, 米酒的感官评分及酒精度均呈先上升后下降的趋势(P<0.05), 当发酵时间为48 h时, 感官评分最高, 为86.6分; 酒精度最高, 为18.15%vol。随着发酵时间的增加, 米酒的抗氧化性呈上升趋势(P<0.05)。在发酵过程中, 松花粉中的抗氧化成分(如酚类、黄酮类等)得到释放和转化, 或者发酵过程中产生了新的多酚等抗氧化物质^[29]。

以感官评分和DPPH自由基清除率为高优型指标, 以酒精度为低优型指标, 构建熵权TOPSIS模型, 并进行贴近度的计算, 最终确定不同发酵时间的米酒品质综合排序, 结果见表5。

由表5可知, 发酵时间72 h时, 综合评分最好, 选用48、72、96 h进一步优化。

2.1.4 料液比对米酒品质的影响

料液比对米酒感官评分、酒精度和DPPH自由基清除率的影响见图4。

由图4可知, 随着料液比的变化, 米酒的感官评分、酒精度及DPPH自由基清除率均呈先上升后下降的趋势(P<0.05), 当料液比为1:1 (g:mL)时, 感官评分最高, 为87.0分; DPPH自由基清除率最高, 为84.2%。当料液比为1:0.75 (g:mL)时, 酒精度最高, 为18.5%vol。当料液比为1:1 (g:mL)时, 感官评分及DPPH自由基清除率最高, 酒精度适宜(17.60%vol), 因此确定最佳料液比为1:1 (g:mL)。

2.2 响应面设计结合熵权TOPSIS分析

根据因素水平表, 采用Box-Behnken响应面设计3因素3水平试验, 以感官评分(Y₁)、酒精度(Y₂)和DPPH自由基清除率(Y₃)为因变量, 采用熵权TOPSIS法综合评分优选松花粉米酒发酵工艺。

2.2.1 初始化决策矩阵的建立

测定不同发酵工艺所得样品的感官评分、酒精度和DPPH自由基清除率, 建立评价松花粉米酒品质熵权TOPSIS模型的初始化决策矩阵, 结果见表6。

2.2.2 归一化决策矩阵的建立

以Y₁、Y₃为高优型指标, 以Y₂为低优型指标, 按公式(2)~(3)进行归一化处理, 结果见表7。

2.2.3 各指标成分权重确定

按公式(4)计算熵值E_j, 按公式(5)计算熵权ω_j, 结果见表8。由表8可知, 米酒的酒精度、抗氧化性及感官品质的权重(ω)分别为25.846%、49.701%、24.454%。

2.2.4 贴近度的计算及评价

根据各指标权重, 按公式(7)、(8)计算最优向量Z⁺和最劣向量Z^-, 根据公式(9)计算米酒样品与最优向量的距离D⁺和最劣向量的距离D^-, 按公式(10)计算贴近度C_i, 最终确定不同发酵工艺松花粉米酒品质的综合排序, 结果见表9。由表9可知, 当松花粉添加量8%、酒曲添加量0.8%、发酵时间72 h, 米酒的综合得分最高。

2.3 优选的发酵工艺验证

按照优选出的松花粉米酒发酵工艺参数进行3批验证试验, 测定米酒的感官评分、酒精度及DPPH自由基清除率, 验证试验结果的可靠性, 结果见表10。

由表10可知, 经过3批工艺验证试验测得米酒的感官评分为89.5分, 酒精度为17.2%vol, DPPH自由基清除率为87.43%。松花粉米酒质地均一、口感柔和、呈现浅棕黄色。各质量指标的RSDs均小于5%, 说明优选的松花粉米酒发酵工艺稳定可行。

3 结论与讨论

收起

本研究结合Box-Behnken响应面设计和熵权TOPSIS法, 以感官评分、酒精度及DPPH自由基清除率为考察指标, 优选松花粉米酒的最佳发酵工艺为松花粉添加量8%、酒曲添加量0.8%、发酵时间72 h, 并经过3批工艺验证试验证明, 优选的松花粉米酒发酵工艺科学合理、稳定可行。

松花粉米酒作为具有良好抗氧化性的多组分复杂体系, 以单一的感官评分作为评价指标优化发酵工艺存在一定的片面性。而采用多指标成分进行综合评价时, 各指标的权重系数直接影响最终的评价结果^[30]。熵权TOPSIS是一种客观赋权法, 根据原始数据矩阵之间的关系来确定权重, 不依赖于人的主观判断, 决策或评价结果具有较强的数学理论依据, 具有处理复杂多量数据的分析优势^[24]。采用熵权TOPSIS法结合Box-Behnken响应面设计对松花粉米酒的发酵工艺进行优选, 在排除了主观赋权所带来的误差的基础上, 不仅兼顾了各指标间的协同效应, 区分了不同发酵工艺间的综合差异, 也能够在较少的试验次数下更加全面地考察各个指标对发酵工艺的综合影响, 减少了主观因素导致的松花粉米酒品质评价差异性, 使结果更加科学、准确可靠。

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收起

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2025年第16卷第10期

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doi: 10.19812/j.cnki.jfsq11-5956/ts.20250319006

接收时间：2025-03-19
首发时间：2025-07-15
出版时间：2025-05-25

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收稿日期：2025-03-19

基金

作者信息

1.郑州科技学院食品科学与工程学院, 郑州 450064

2.郑州市食品安全快速检测重点实验室, 郑州 450064

通讯作者:

^* 王彦花(1985—), 女, 讲师, 主要研究方向为食品安全检测与控制技术研究。E-mail: 422359049@qq.com

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2种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

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TxT

水平	A/%	B/%	C/h
-1	6	0.6	48
0	8	0.8	72
1	10	1.0	96

水平

A/%

B/%

C/h

-1

0.6

0.8

1.0

项目	指标	得分/分
色泽(10分)	色泽均匀、颜色呈棕黄色	9~10
色泽均匀、颜色呈浅黄色	6~8
色泽不均匀	<6
香气(30分)	有松香粉香味、各香味和谐纯正	26~30
米酒香纯正、但不浓郁	20~25
香气混杂、产生其他异味	<20
口味(40分)	口感醇厚、酸甜适中	31~40
口感较淡、偏酸或偏甜	20~30
酒味寡淡、整体不协调	<20
风格(20分)	具有发酵型米酒风格、酒体组分协调	16~20
风格明显、酒体组分较协调	10~15
风格不明显、酒体组分略协调	<10

项目

指标

得分/分

色泽(10分)

色泽均匀、颜色呈棕黄色

9~10

色泽均匀、颜色呈浅黄色

6~8

色泽不均匀

香气(30分)

有松香粉香味、各香味和谐纯正

26~30

米酒香纯正、但不浓郁

20~25

香气混杂、产生其他异味

<20

口味(40分)

口感醇厚、酸甜适中

31~40

口感较淡、偏酸或偏甜

20~30

酒味寡淡、整体不协调

<20

风格(20分)

具有发酵型米酒风格、酒体组分协调

16~20

风格明显、酒体组分较协调

10~15

风格不明显、酒体组分略协调

<10

松花粉添加量/%	D_i⁺	D_i^-	C_i	排序
2	0.840	0.543	0.393	5
4	0.624	0.427	0.406	4
6	0.582	0.648	0.527	3
8	0.147	0.900	0.860	1
10	0.294	0.772	0.724	2

松花粉添加量/%

D_i⁺

D_i^-

C_i

排序

0.840

0.543

0.393

0.624

0.427

0.406

0.582

0.648

0.527

0.147

0.900

0.860

0.294

0.772

0.724

酒曲添加量/%	D_i⁺	D_i^-	C_i	排序
0.6	0.581	0.614	0.514	3
0.8	0.376	0.649	0.633	2
1.0	0.386	0.859	0.690	1
1.2	0.967	0.051	0.050	5
1.4	0.852	0.218	0.203	4

酒曲添加量/%

D_i⁺

D_i^-

C_i

排序

0.6

0.581

0.614

0.514

0.8

0.376

0.649

0.633

1.0

0.386

0.859

0.690

1.2

0.967

0.051

0.050

1.4

0.852

0.218

0.203

发酵时间/h	D_i⁺	D_i^-	C_i	排序
24	0.897	0.214	0.192	5
48	0.626	0.680	0.521	4
72	0.226	0.794	0.779	1
96	0.265	0.781	0.747	2
120	0.497	0.791	0.614	3

发酵时间/h

D_i⁺

D_i^-

C_i

排序

0.897

0.214

0.192

0.626

0.680

0.521

0.226

0.794

0.779

0.265

0.781

0.747

120

0.497

0.791

0.614

编号	A	B	C	Y₁	Y₂	Y₃
1	-1	-1	0	74.5	16.8	68.53
2	1	-1	0	73.0	17.1	70.21
3	-1	1	0	77.2	14.7	75.75
4	1	1	0	78.3	16.0	71.21
5	-1	0	-1	82.5	16.9	70.51
6	1	0	-1	82.5	16.0	68.53
7	-1	0	1	79.6	16.1	70.45
8	1	0	1	88.0	15.9	69.52
9	0	-1	-1	75.3	15.9	77.10
10	0	1	-1	83.5	17.4	84.26
11	0	-1	1	91.2	17.8	84.50
12	0	1	1	89.5	17.4	87.50
13	0	0	0	88.5	16.5	85.53
14	0	0	0	92.1	17.3	87.11
15	0	0	0	87.2	16.8	88.57

编号

Y₁

Y₂

Y₃

-1

74.5

16.8

68.53

-1

73.0

17.1

70.21

-1

77.2

14.7

75.75

78.3

16.0

71.21

-1

82.5

16.9

70.51

-1

82.5

16.0

68.53

-1

79.6

16.1

70.45

88.0

15.9

69.52

-1

75.3

15.9

77.10

-1

83.5

17.4

84.26

-1

91.2

17.8

84.50

89.5

17.4

87.50

88.5

16.5

85.53

92.1

17.3

87.11

87.2

16.8

88.57

编号	A	B	C	Y₁	Y₂	Y₃
1	-1	-1	0	0.079	0.323	0.000
2	1	-1	0	0.000	0.226	0.084
3	-1	1	0	0.220	1.000	0.360
4	1	1	0	0.277	0.581	0.134
5	-1	0	-1	0.497	0.290	0.099
6	1	0	-1	0.497	0.581	0.000
7	-1	0	1	0.346	0.548	0.096
8	1	0	1	0.785	0.613	0.049
9	0	-1	-1	0.120	0.613	0.428
10	0	1	-1	0.550	0.129	0.785
11	0	-1	1	0.953	0.000	0.797
12	0	1	1	0.864	0.129	0.947
13	0	0	0	0.812	0.419	0.848
14	0	0	0	1.000	0.161	0.927
15	0	0	0	0.743	0.323	1.000

编号

Y₁

Y₂

Y₃

-1

0.079

0.323

0.000

-1

0.000

0.226

0.084

-1

0.220

1.000

0.360

0.277

0.581

0.134

-1

0.497

0.290

0.099

-1

0.497

0.581

0.000

-1

0.346

0.548

0.096

0.785

0.613

0.049

-1

0.120

0.613

0.428

-1

0.550

0.129

0.785

-1

0.953

0.000

0.797

0.864

0.129

0.947

0.812

0.419

0.848

1.000

0.161

0.927

0.743

0.323

1.000

指标	E_j	ω_j/%
酒精度	0.913	25.846
DPPH自由基清除率	0.832	49.701
感官评价	0.917	24.454

指标

E_j

ω_j/%

酒精度

0.913

25.846

DPPH自由基清除率

0.832

49.701

感官评价

0.917

24.454

编号	A	B	C	D_i⁺	D_i^-	C_i	排序
1	-1	-1	0	0.910	0.164	0.153	14
2	1	-1	0	0.907	0.126	0.122	15
3	-1	1	0	0.601	0.567	0.486	7
4	1	1	0	0.742	0.334	0.310	11
5	-1	0	-1	0.769	0.299	0.280	13
6	1	0	-1	0.778	0.383	0.330	10
7	-1	0	1	0.753	0.330	0.305	12
8	1	0	1	0.705	0.502	0.416	8
9	0	-1	-1	0.632	0.432	0.406	9
10	0	1	-1	0.511	0.623	0.550	6
11	0	-1	1	0.515	0.742	0.590	5
12	0	1	1	0.438	0.801	0.647	4
13	0	0	0	0.321	0.756	0.702	1
14	0	0	0	0.418	0.832	0.666	3
15	0	0	0	0.359	0.816	0.694	2

编号

D_i⁺

D_i^-

C_i

排序

-1

0.910

0.164

0.153

-1

0.907

0.126

0.122

-1

0.601

0.567

0.486

0.742

0.334

0.310

-1

0.769

0.299

0.280

-1

0.778

0.383

0.330

-1

0.753

0.330

0.305

0.705

0.502

0.416

-1

0.632

0.432

0.406

-1

0.511

0.623

0.550

-1

0.515

0.742

0.590

0.438

0.801

0.647

0.321

0.756

0.702

0.418

0.832

0.666

0.359

0.816

0.694

验证	感官评分/分	酒精度/%vol	DPPH自由基清除率/%
1	92.5	17.6	88.23
2	88.7	16.9	86.03
3	87.2	17.1	88.02
平均值	89.5	17.2	87.43
RSDs/%	2.49	1.71	1.13

验证

感官评分/分

酒精度/%vol

DPPH自由基
清除率/%

92.5

17.6

88.23

88.7

16.9

86.03

87.2

17.1

88.02

平均值

89.5

17.2

87.43

RSDs/%

2.49

1.71

1.13