正交试验结合模糊数学综合评价法优化茯苓乳酸菌发酵制品制备工艺

摘 要：以茯苓为原料，通过食材炖煮、浓缩、乳酸菌发酵等工艺技术，研制一款对人体有益的茯苓乳酸菌发酵制品，并利用正交试验结合模糊数学综合评价法优化其工艺方案。结果表明，茯苓乳酸菌发酵制品感官评分影响因素的主次顺序为炖煮温度＞发酵时间＞混菌比例。在炖煮温度为90 ℃、植物乳植杆菌HM6008与副干酪乳酪杆菌HM7Z03按1∶1活菌数接种、发酵时间18 h的条件下，茯苓乳酸菌发酵制品感官评分最高，具有增强免疫力的功效。

关键词：茯苓；乳酸菌；发酵；免疫力；药食同源

Optimization of the Preparation Process of Poria cocos Lactic Acid Bacteria Fermented Products by Orthogonal Experiment Combined with Fuzzy Mathematics Comprehensive Evaluation Method

ZOU Zehua

（Xiamen Sci-Plus Biotech. Co.， Ltd.， Xiamen 361000， China）

Abstract： Using Poria cocos as raw material， a fermented product of Poria cocos with lactic acid bacteria was developed through processes such as stewing， concentration， and lactic acid bacteria fermentation. And use orthogonal experiments combined with fuzzy mathematical comprehensive evaluation method to optimize its process plan. The results showed that the primary and secondary order of factors affecting the sensory evaluation of fermented products by Poria cocos lactic acid bacteria was stewing temperature＞fermentation time＞mixed bacteria ratio. Under the conditions of a stewing temperature of 90 ℃， inoculation of Lactobacillus plantarum HM6008 and Lactobacillus paracasei HM7Z03 in a 1∶1 ratio of viable bacteria and fermentation time of 18 hours， the fermented products of Poria cocos lactic acid bacteria have the highest sensory score and have the effect of enhancing immunity.

Keywords： Poria cocos; lactobacillus; fermentation; immunity; medicine and food share the same origin

茯苓，又称云苓、茯灵、松苓等，始载于《神农本草经》[1]，为多孔菌科真菌茯苓（Poria cocos）的干燥菌核。味甘、淡，性平，归心、肺、脾、肾经[2]。茯苓是一种十分常见且营养价值较高的中药，是中华九大仙草之一，被古人称为“四时神药”，民间素有“一两茯苓一两金”的说法，享有“十方九苓”和“药膳白银”之誉名[3]。现代药理分析表明茯苓具有抗肿瘤、调节免疫、调节脂质代谢、保护肾脏、保心、保肝及其他作用[4]。据统计，2020版《中华人民共和国药典》中收录含有茯苓的中成药239种，茯苓作为传统大宗药材、药食同源食药物质、农产品、食用菌、林下特色经济作物等五重身份，具有十分广阔的市场空间。

发酵是一种安全且高效的食品加工方式，利用微生物对药食同源物质进行发酵，可显著提高特定成分含量，进而增强药性，对于提升产品口感也有帮助[5-6]。本文以药食同源物质茯苓为主要研究对象，以正交试验结合模糊数学综合评价法，优化炖煮、浓缩、乳酸菌发酵等工艺参数，研制一款具有增强免疫力功效的茯苓乳酸菌发酵制品，为开发具有益生功效的药食同源物质茯苓中药制剂及系列发酵食品提供理论依据和实用参考。

1 材料与方法

1.1 材料

发酵菌种，厦门和美科盛生物技术有限公司乳酸菌菌种资源库；茯苓，福建省林下经济种植。

1.2 设备

电子天平，嘉兴正峰智能设备有限公司；高压蒸汽灭菌锅，上海博迅；电磁炉，杭州九阳生活电器有限公司；电热炉，天津市赛得利斯实验分析仪器制造厂；电热恒温培养箱，上虞区沪越仪器设备厂；中药炖煮机，长沙使卓成医疗器械有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程

原料挑拣清洗→配料炖煮及浓缩→发酵→灭活→干燥粉碎（或不干燥粉碎）→品测。

1.3.2 操作要点

（1）原料挑拣清洗。选取晾干、外观均一的白茯苓作为原料，清洗晾干备用。

（2）配料炖煮及浓缩。茯苓与水按2∶5的质量比例配制，进行炖煮浓缩。

（3）发酵。将炖煮好的物料冷却至（37±1）℃，接种一定比例的乳酸菌菌种，于（37±1）℃培养箱中培养指定时间。

（4）灭活。发酵终点应及时灭活，灭活方式为105 ℃灭活30 min。

（5）干燥粉碎。灭活后的样品可进一步进行干燥、粉碎等，形成粉末状乳酸菌发酵制品；未干燥处理的为液体状乳酸菌发酵制品。其中，干燥条件为

70 ℃减压干燥，粉碎目数为200目。本试验以液体状乳酸菌发酵制品为感官评价样品。

1.3.3 正交试验设计

依托厦门和美科盛生物技术有限公司微生物菌种资源库优势，对乳植杆菌属、广布乳杆菌属、粘液乳杆菌属、双歧杆菌属、片球菌属、链球菌属、乳酪杆菌属、乳杆菌属、乳球菌属等9个菌属合计40个乳酸菌菌种进行筛选，获取具有增强机体免疫应答能力的植物乳植杆菌HM6008、副干酪乳酪杆菌HM7Z03作为发酵菌株进行试验。

在单因素预试验的基础上，以感官评分为考察指标，选择茯苓炖煮温度、混菌比例（HM6008活菌数∶HM7Z03活菌数）、发酵时间为考察因素，设计L9（34）正交试验，正交试验因素水平见表1。

1.3.4 感官评定标准

在有感官评定经验的人员中随机抽取10名组成评定小组，按照表2标准对样品进行感官评价。感官评价人员要求必须身体健康，在嗅觉、味觉等方面的机能要正常，在开展感官评价工作前1 h内禁止吸烟，避免食用口香糖等容易引起后味拖延的食物[7]。

1.3.5 模糊数学感官评价模型的建立

根据感官评价标准，将茯苓乳酸菌发酵制品的色泽、香气、口感作为评价指标。确定模糊数学因素集U=（U1，U2，U3）；设定评语集V=（优，良，中，差）=（90，80，70，60），根据产品特性及10位评委打分结果，确定权重集A=（A1，A2，A3）=（0.2，0.3，0.5），权重的总和为1。

感官评价结果记为Yi，Yi是权重A和模糊矩阵R相乘，即Yi=A×Ri，最后得分综合模糊数学感官评分Si=Yi×V，式中Yi为茯苓乳酸菌发酵制品模糊数学感官评定结果；V为评语集。

2 结果与分析

2.1 正交试验结果

模糊数学综合评价法是用精确的数学方法来处理无法用数字精确描述的模糊概念或事物的一种方法，该方法能够很好地减少感官评价指标间及感官评价主体间的主观评定误差，从而获得更科学、更客观的结果，在食品感官评定中被广泛应用[8]。

正交试验感官评价结果见表3，以样品1（A1B1C1）为例，建立模糊矩阵为R1=。根据模糊数学变换原理Yi=A×Ri，对所测试样进行变换形成矩阵：Y1=A×R1=（0.2，0.3，0.5）×=（0.26，0.55，0.19，0）。等级赋值后得到模糊感官评分：Si=Yi×V=（0.26，0.55，0.19，0）×（90，80，70，60）=0.26×90+0.55×80+0.19×70+0×60=80.7。

同理可得样品2～样品9的综合评判集与模糊感官评分，如表4所示。

由表4极差分析结果可知，炖煮温度、发酵时间、混菌比例在不同程度上影响着茯苓乳酸菌发酵制品感官评分，影响程度为炖煮温度（A）＞发酵时间（C）＞混菌比例（B），结合表5的方差分析结果可以看出，3因素中炖煮温度（A）对感官综合评分影响极显著（P＜0.01），混菌比例和发酵时间对感官综合评分影响显著（P＜0.05）。茯苓乳酸菌发酵制品的最佳制备工艺方案为A2B2C1，即炖煮温度90 ℃、HM6008与HM7Z03按1∶1活菌数比例、发酵时间18 h。

2.2 工艺验证

对A2B3C1及A2B2C1两种制备工艺进行验证试验，3次平行试验下A2B3C1工艺的感官评分为88.0分、89.0分、88.0分，平均分88.3分，计算得RSD值为0.65%；A2B2C1工艺的感官评分为93.0分、93.0分、92.0分，平均分92.7分，计算得RSD值为0.62%。这表明优化的茯苓乳酸菌发酵制品制备工艺重复性良好，以A2B2C1工艺制备的茯苓乳酸菌发酵制品具有一定的可行性。

3 结论与讨论

本研究以药食同源食药物质茯苓为原料，通过炖煮、浓缩、乳酸菌发酵、干燥粉碎等工艺技术，研制了一款茯苓乳酸菌发酵制品。以茯苓乳酸菌发酵制品免疫活性为主要评价指标筛选获取最适宜乳酸菌发酵菌种，再采用L9（34）正交试验确定了茯苓乳酸菌发酵制品最优制备工艺为炖煮浓缩温度90 ℃，植物乳植杆菌HM6008、副干酪乳酪杆菌HM7Z03活菌数添加比例1∶1，发酵时间18 h，制得的药食同源茯苓乳酸菌发酵制品综合质量最佳。

有研究表明，利用乳酸菌对药食同源中药材进行发酵，可起到提高中药材药效、增加人体吸收率、降低中药材毒副作用、产生新的活性成分、改善中药材口感以及节约中药资源等有益效果[9-11]。同时，药食同源成分的添加也能促进乳酸菌活菌数的增长[12]。对此，团队成员还在进一步摸索验证，同时在抗炎、抗过敏等领域深入研究，以期在乳酸菌+药食同源领域获取最佳的组合方式与工艺技术，助力生物制药与功能性食品开发板块产业升级，为药食同源大健康产业的高速发展奠定扎实的数据基础。

参考文献

[1]王萌，张毅，李金田.从《神农本草经》论茯苓在经方中的应用[J].中国中医基础医学杂志，2017，23（8）：

1149-1151.

[2]国家药典委员会.中华人民共和国药典（2020年版）：一部[M].北京：中国医药科技出版社，2020．

[3]李慧敏，贺凯，郑慧，等.中医药健脾的保健作用机制及药食资源[J].中草药，2020，51（3）：780-787.

[4]何鹏飞，高敏，文继红，等.茯苓药理作用研究进展[J].云南中医中药杂志，2024，45（8）：83-87.

[5]仝蕾.乳酸菌发酵黄精工艺优化、成分解析及功能饮品研发[D].沈阳：沈阳农业大学，2023.

[6]黄振勇，张娥珍，淡明，等.乳酸菌发酵对铁皮石斛活性物质含量及其抗氧化能力的影响[J].热带作物学报，2020，41（3）：572-578.

[7]张水华.食品感官分析与实验[M].北京：化学工业出版社，2009.

[8]陶继芳，尹俊，潘海，等.均匀设计与模糊数学感官评价法优化辣椒固体饮料制备工艺[J].食品研究与开发，2023，44（10）：146-152.

[9]WANG S P，WANG W J，TAN Z L，et al.Effect of traditional Chinese medicine compounds on rumen fermentation，methanogenesis and microbial flora in vitro[J].Animal Nutrition，2019，5（2）：185-190.

[10]蔡常宇，杜李宇，王临好，等.微生物发酵药食同源食物及其功能变化[J].食品与发酵科技，2023，59（2）：

103-109.

[11]王若男，钱程，郑鹏，等.黄精发酵液制备工艺优化及其抗氧化活性分析[J].中国酿造，2022，41（5）：153-158.

[12]王聪，廖萌，张喆，等.三种药食原料对乳酸菌生长及抗氧化的影响[J].食品工业，2017，38（7）：32-35.