基于模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)法確定燕麥麩豬肉丸中的淀粉種類

汪倩，姜萬(wàn)舟，王瑞花，田金虎，陳健初，葉興乾，劉東紅

(浙江大學(xué) 生物系統(tǒng)工程與食品科學(xué)學(xué)院，馥莉食品研究院，浙江省農(nóng)產(chǎn)品加工技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江省食品加工技術(shù)與裝備工程中心，浙江 杭州， 310058)

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基于模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)法確定燕麥麩豬肉丸中的淀粉種類

汪倩，姜萬(wàn)舟，王瑞花，田金虎，陳健初*，葉興乾，劉東紅

(浙江大學(xué) 生物系統(tǒng)工程與食品科學(xué)學(xué)院，馥莉食品研究院，浙江省農(nóng)產(chǎn)品加工技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江省食品加工技術(shù)與裝備工程中心，浙江 杭州， 310058)

摘要通過(guò)研究玉米淀粉、小麥淀粉、紅薯淀粉和馬鈴薯淀粉對(duì)燕麥麩豬肉丸的物理指標(biāo)(烹飪損失率、凍融析水率及總壓出汁率)、感官性狀、質(zhì)構(gòu)及色差的影響來(lái)確定最佳淀粉種類。以感官評(píng)定為基礎(chǔ)對(duì)樣品的滋味、彈性、表觀狀態(tài)和色澤進(jìn)行權(quán)重分析，在此基礎(chǔ)上利用模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)法對(duì)豬肉丸進(jìn)行綜合評(píng)分；利用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定硬度、彈性、黏聚性、咀嚼性和回復(fù)性，色差計(jì)測(cè)定色澤差異，并進(jìn)一步進(jìn)行感官品質(zhì)、質(zhì)構(gòu)及色澤之間的相關(guān)性分析。實(shí)驗(yàn)表明：玉米淀粉使燕麥麩肉丸的烹飪損失率最小，且為負(fù)值，而馬鈴薯淀粉使樣品的烹飪損失率最大，且為正值，但凍融析水率及總壓出汁率無(wú)明顯變化；模糊數(shù)學(xué)法評(píng)價(jià)燕麥麩肉丸品質(zhì)的權(quán)重集為K=(滋味0.44，彈性0.21，表觀狀態(tài)0.18，色澤0.17)，添加小麥淀粉的燕麥麩豬肉丸的感官評(píng)分最高，同時(shí)，儀器檢測(cè)結(jié)果表明，添加小麥淀粉的燕麥麩豬肉丸的亮度最佳，色澤最好；相關(guān)性分析進(jìn)一步表明，硬度與亮度是影響燕麥麩肉丸感官評(píng)價(jià)的主要質(zhì)構(gòu)及色澤因素。綜上所述，小麥淀粉是燕麥麩豬肉丸中的最佳選擇。

關(guān)鍵詞模糊數(shù)學(xué)；燕麥麩肉丸；感官評(píng)價(jià)；質(zhì)構(gòu)分析；色差分析；理化指標(biāo)

豬肉丸是我國(guó)一種歷史悠久的家常傳統(tǒng)肉制品，一般由瘦肉和肥膘以質(zhì)量比7∶3的比例制成，其口感細(xì)膩、多汁爽口、彈性十足、香味濃厚，受到各地居民的喜愛(ài)。然而，隨著人們健康意識(shí)的提高，低脂高纖產(chǎn)品備受關(guān)注，而選用燕麥麩來(lái)代替部分肥膘則可以達(dá)到降脂增纖的目的。在燕麥麩豬肉丸生產(chǎn)過(guò)程中，淀粉原料發(fā)揮著重要作用。淀粉也稱團(tuán)粉、生粉或芡粉，具有提高肉丸保水性、改善肉丸組織形態(tài)、吸油乳化、包結(jié)等作用[1—5]。然而，不同的淀粉，其性質(zhì)因其分子結(jié)構(gòu)不同而有所差異。目前，用于肉制品中的淀粉種類主要有玉米淀粉、小麥淀粉、馬鈴薯淀粉、紅薯淀粉等。ELIZABETH[6]、HANNA等人[7]選用馬鈴薯淀粉作為低脂香腸的淀粉原料。而MAJA等人[8]選用米淀粉作為低脂香腸的淀粉原料，HASRET[9]選用小麥淀粉作為牛肉丸的淀粉原料。另外，經(jīng)SERDARO[10]等人研究發(fā)現(xiàn)，玉米淀粉添加量對(duì)肉丸的感官特性無(wú)顯著影響。然而，目前對(duì)不同淀粉用于燕麥麩肉丸后所產(chǎn)生的感官、質(zhì)構(gòu)、色差等差異的系統(tǒng)研究鮮見(jiàn)。

感官評(píng)價(jià)能夠較完整地描述食品的感官特征，是食品綜合質(zhì)量評(píng)價(jià)的重要方法[11]。目前，烹飪行業(yè)對(duì)菜點(diǎn)的質(zhì)量評(píng)價(jià)一般都停留在色香味形質(zhì)等感官方面，以分?jǐn)?shù)評(píng)判為主要方式，具有模糊性，故評(píng)價(jià)結(jié)果會(huì)存在一定的局限性和誤差[12]。而模糊綜合評(píng)判方法通過(guò)對(duì)食品感官質(zhì)量中多因素的制約關(guān)系進(jìn)行數(shù)學(xué)化的抽象，建立一個(gè)反映其本質(zhì)和動(dòng)態(tài)過(guò)程的理想化評(píng)價(jià)模式，從而可以避免這種誤差[13-14]。國(guó)內(nèi)已有學(xué)者用此法評(píng)價(jià)了糯玉米汁[15]、油條[16]，剁椒[17]，蘑菇羹[18]，魷魚(yú)[19]，肉丸[20]，紅燒肉[21]等產(chǎn)品。但將模糊數(shù)學(xué)綜合感官評(píng)價(jià)法應(yīng)用于不同淀粉的燕麥麩肉丸的研究還鮮見(jiàn)報(bào)道。本文將基于模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)法比較不同淀粉對(duì)燕麥麩肉丸的感官特性的影響差異，并綜合質(zhì)構(gòu)、色差、物理指標(biāo)特性，確定燕麥麩肉丸中的最佳淀粉種類。

1材料與儀器

冷鮮豬后腿瘦肉、豬后腿肥膘，購(gòu)于杭州沃爾瑪超市；燕麥麩高纖粉(畦里香)、玉米淀粉(上海味美思)、小麥淀粉(上海主鼎)、紅薯淀粉(上海塞翁福)、馬鈴薯淀粉(上海禾煜)、日曬自然鹽(雪濤)、味精(梁山菱花)、白糖(太古優(yōu)級(jí)白砂糖)、蔥姜料酒(王致和)、味極鮮(海天牌)，購(gòu)于杭州沃爾瑪超市；復(fù)合磷酸鹽，徐州恒世磷酸鹽有限公司；大豆分離蛋白，谷神生物科技集團(tuán)有限公司。

絞肉機(jī)(九陽(yáng))；電磁爐(美的)；家用煮鍋(蘇泊爾)；精密天平(GB204，瑞士METTLER TIKED)；分光測(cè)色計(jì)(CM-600d)、質(zhì)構(gòu)儀(TA XT2i，英國(guó) Stable Micro System)。

2實(shí)驗(yàn)方法

2.1工藝流程

原料肉洗凈瀝干→肥瘦肉分開(kāi)并切丁→冰箱冷凍室內(nèi)預(yù)冷50 min→絞瘦肉→腌制嫩化調(diào)味→絞肥膘及調(diào)燕麥麩糊→加入肥膘/燕麥麩→斬拌→成型→預(yù)煮→煮

2.2操作要點(diǎn)

豬后腿肉去除淋巴及結(jié)締組織后切成瘦肉丁，稱取適量置于冰箱冷凍室(-20 ℃)內(nèi)預(yù)冷50 min后，在絞肉機(jī)高速檔絞肉2次打成肉糜，按m(瘦肉)∶m(淀粉)(玉米淀粉、小麥淀粉、紅薯淀粉、馬鈴薯淀粉)∶m(食鹽)∶m(復(fù)合磷酸鹽)∶m(大豆分離蛋白)∶m(白糖)∶m(味精)∶m(料酒)∶m(醬油)∶m(冰水)=100∶6∶3.5∶0.4∶2∶1.2∶0.3∶5∶2.5∶20的比例加入材料，并用絞肉機(jī)低速檔斬拌2次后覆膜置于冰箱冷藏室(4 ℃)中腌制2.5 h。肥膘于高速檔2次攪成糜，燕麥麩與水按1∶3(g∶mL)調(diào)成糊。瘦肉腌制完畢后，按m(瘦肉)∶m(肥膘)∶m(燕麥麩糊)=100∶20∶22.86添加材料，于低速檔斬拌2次。用手搓成質(zhì)量約10 g的丸子，80 ℃預(yù)煮2 min成型，95 ℃煮3 min。

2.3物理指標(biāo)檢測(cè)

2.3.1烹飪損失率[公式(1)]

(1)

式中：m1，肉丸煮制前的質(zhì)量；m2，肉丸煮制后冷卻至室溫，用吸水紙吸干表面水分后的質(zhì)量。

2.3.2凍融析水率[公式(2)]

(2)

式中：m1，肉丸凍結(jié)前的質(zhì)量；m2，肉丸常溫解凍后的質(zhì)量；WHC表示失水百分比。

2.3.3總壓出汁率[公式(3)]

(3)

式中：m1，常溫解凍后樣品的質(zhì)量；m2，用濾紙將其包裹后置于冷凍離心機(jī)中，在20 ℃下，4 000 r/min離心10 min，去除濾紙后的質(zhì)量。

2.4感官評(píng)定小組的建立

參照IRENEUSZ[22]的方法并略有改動(dòng)，挑選經(jīng)過(guò)感官評(píng)定培訓(xùn)的食品專業(yè)學(xué)生10人(4男6女)組成感官評(píng)定小組。所有待評(píng)樣品以統(tǒng)一容器盛裝，隨機(jī)取樣，要求評(píng)定員評(píng)定前12 h內(nèi)不得飲酒，不食刺激性食物，評(píng)定員在單獨(dú)的房間進(jìn)行評(píng)定，評(píng)定過(guò)程禁止相互討論，以10 min為時(shí)間間隔單位，評(píng)定完一個(gè)樣品后以清水漱口。

2.5質(zhì)構(gòu)分析

參照MELENDRES[23]和HAYES[24]的方法，并略有改動(dòng)。選用探頭為P/5(直徑5mm的圓柱形探頭)，測(cè)試模式為多循環(huán)模式，測(cè)試速度1.0 mm/s，形變量為50%，下壓次數(shù)2次，測(cè)定不同樣品切面，每個(gè)樣品重復(fù)5次。

2.6色差分析

參照ISMAIL[25]的方法，并略有改動(dòng)。選用分光測(cè)色計(jì)，利用白板調(diào)零后進(jìn)行樣品的測(cè)定，每組樣品重復(fù)5次。

2.7數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

采用SPSS 20.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，測(cè)定結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用ANOVA進(jìn)行鄧肯氏(Duncan’s)差異分析，以P<0.05表示。

3結(jié)果與討論

3.1物理指標(biāo)分析結(jié)果

將不同樣品進(jìn)行理化指標(biāo)檢測(cè)，分別得到烹飪損失率、凍融析水率及總壓出汁率(表1)。由表1單因素顯著性分析結(jié)果可知，不同淀粉的燕麥麩肉丸其烹飪損失率差異顯著(P<0.05)，而凍融析水率及總壓出汁率差異較小。其中，除馬鈴薯淀粉外，其他淀粉所做燕麥麩肉丸的質(zhì)量增加，而玉米淀粉增加最多，這可能與不同淀粉的吸水性不同有關(guān)。綜合分析可知，淀粉對(duì)燕麥麩肉丸的烹飪損失率影響顯著，而對(duì)其凍存后的質(zhì)量變化無(wú)顯著影響。

表1　不同淀粉對(duì)燕麥麩肉丸理化特性的影響 (n=5)

注：(1) 表中數(shù)據(jù)為均值±標(biāo)準(zhǔn)差(n=5)；(2) a，b，c，d不同字母表示同一列質(zhì)構(gòu)屬性的顯著性差異(P<0.05)。

3.2確定感官評(píng)價(jià)因素集U

因素集，即影響被評(píng)判對(duì)象質(zhì)量的指標(biāo)集合，以U=(u1，u2，…，ui，…，um)表示，其中U為因素集，ui為第i個(gè)因素。對(duì)于燕麥麩肉丸，確定4項(xiàng)指標(biāo)組成的因素集，即U=(滋味u1，彈性u(píng)2，表觀狀態(tài)u3，色澤u4)。

3.3確定評(píng)語(yǔ)集V

評(píng)語(yǔ)集是被評(píng)對(duì)象所屬質(zhì)量級(jí)別的集合，表示為V=(v1，v2，…，vi，…，vm)(2

表2　燕麥麩肉丸感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)表

3.4確定質(zhì)量因素權(quán)重集K

權(quán)重是指各個(gè)因素在被評(píng)價(jià)因素中的影響和所處地位，表示為K=(k1，k2，…ki，…，km)，根據(jù)歸一化原則，權(quán)重集K中的元素總和為1[26]。

本實(shí)驗(yàn)采用用戶調(diào)查法[27]確定滋味、彈性、表觀狀態(tài)、色澤4項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重。隨機(jī)選取100名群眾,根據(jù)個(gè)人的喜好程度，對(duì)4項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行重要性打分，總分100分。各項(xiàng)指標(biāo)的得分與總分100的比重即為權(quán)重，最后求出各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重平均值，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3　評(píng)價(jià)燕麥麩肉丸各風(fēng)味質(zhì)量因素的權(quán)重分布統(tǒng)計(jì)

則4項(xiàng)風(fēng)味質(zhì)量因素的權(quán)重集合為：K=(k1，k2，k3，k4)= (0.44，0.21， 0.18， 0.17)。由此可見(jiàn)，4項(xiàng)風(fēng)味質(zhì)量因素中權(quán)重最大的為燕麥麩肉丸的滋味，其次為肉丸的彈性，權(quán)重較小的為肉丸的表觀狀態(tài)和色澤。

3.5模糊評(píng)價(jià)矩陣的建立及結(jié)論

10名感官評(píng)定員對(duì)4組樣品按燕麥麩肉丸的滋味、彈性、表觀狀態(tài)、色澤4個(gè)因素逐一評(píng)價(jià)，對(duì)應(yīng)的等級(jí)票數(shù)分布情況見(jiàn)表4。將表4中各樣品的質(zhì)量因素各等級(jí)所得票數(shù)折算成贊成的比率，結(jié)合各個(gè)樣品所有因素的評(píng)價(jià)結(jié)果，得到模糊矩陣Aj。第j號(hào)樣品的模糊矩陣為：

其中：j=1，2，3，4為樣品編號(hào)，i=1，2，3，4為質(zhì)量評(píng)價(jià)因素，ri1，ri2，ri3分別為第i個(gè)評(píng)價(jià)因素各評(píng)價(jià)等級(jí)所得票數(shù)的贊成比率。

表4　不同淀粉的燕麥麩肉丸感官評(píng)定票數(shù)分布

注：v1：優(yōu)秀；v2：一般；v3：較差。

由表4可知，1～4號(hào)樣品的模糊矩陣如下：

3.6模糊變換及綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)模糊矩陣變換原理：R=K×A，則對(duì)第j號(hào)樣品評(píng)價(jià)結(jié)果為Rj=K×Aj，以第1組樣品為例的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果為：

R1=K×A1=(0.44，0.21，0.18，0.17)×

以上結(jié)果可以說(shuō)明，1號(hào)淀粉所得的肉丸有45.2%的感官評(píng)定員認(rèn)為優(yōu)秀，41.0%認(rèn)為一般，13.8%認(rèn)為較差。同理可得其他樣品的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果：R1=(0.452, 0.410,0.138)；R2=(0.789, 0.193, 0.018)；R3=(0.710, 0.290, 0.000)；R4=(0.707, 0.254, 0.039)，及樣品隸屬頻率分布圖(圖1)。

圖1　樣品隸屬頻率分布Fig.1　Ratio distribution of different grades

優(yōu)秀贊成比率最大的樣品即可認(rèn)定為風(fēng)味質(zhì)量的模糊感官評(píng)分最高，即在此條件下的燕麥麩肉丸品質(zhì)最佳。從以上評(píng)價(jià)結(jié)果可以得出2號(hào)樣品的優(yōu)秀贊成比率最大，達(dá)到了78.9%，即有78.9%的感官評(píng)定員認(rèn)為2號(hào)樣品優(yōu)秀，超過(guò)了其他產(chǎn)品，因此，根據(jù)最大隸屬原則，2號(hào)樣品的綜合感官最佳，其對(duì)應(yīng)的淀粉種類為小麥淀粉，與王利華[28]的報(bào)道結(jié)果一致。

綜合最大隸屬原則與改進(jìn)算法可得，燕麥麩肉丸中添加小麥淀粉對(duì)肉的感官品質(zhì)影響最好，最受歡迎。

表5　燕麥麩肉丸感官評(píng)價(jià)的綜合排序結(jié)果

3.7質(zhì)構(gòu)分析結(jié)果

將不同樣品進(jìn)行質(zhì)構(gòu)分析，分別得到硬度、彈性、黏聚性、咀嚼度和回復(fù)性的結(jié)果(表6)。由表6單因素顯著性分析結(jié)果可知，不同樣品其同一質(zhì)構(gòu)屬性差異顯著(P<0.05)，其中硬度、黏聚性、咀嚼性及回復(fù)性存在顯著差異，而彈性幾乎不存在差異。另外，玉米淀粉所做肉丸的黏聚性、咀嚼性最大；小麥淀粉所做肉丸的黏聚性及回復(fù)力最大，紅薯淀粉所做肉丸的硬度、黏聚性、咀嚼性、回復(fù)力均最??；馬鈴薯淀粉所做肉丸的硬度最大。

表6　燕麥麩肉丸質(zhì)構(gòu)分析結(jié)果(n=5)

注：(1)表6中數(shù)據(jù)為均值±標(biāo)準(zhǔn)差(n=5)；(2) a，b，c，d不同字母表示同一列質(zhì)構(gòu)屬性的顯著性差異(P<0.05)。

3.8色差分析結(jié)果

將不同樣品切片進(jìn)行色差分析，分別得到燕麥麩肉丸的亮度、黃度及紅度(表7)。由表7單因素顯著性分析結(jié)果可知，不同淀粉的燕麥麩肉丸其亮度差異顯著(P<0.05)，而紅度及黃度無(wú)明顯差異。其中，玉米淀粉所做燕麥麩肉丸的色澤最暗，而小麥淀粉所做燕麥麩肉丸的色澤最亮。

表7　燕麥麩肉丸色差析結(jié)果(n=5)

注：(1)表7中數(shù)據(jù)為均值±標(biāo)準(zhǔn)差(n=5)；(2) a，b，c，d不同字母表示同一列質(zhì)構(gòu)屬性的顯著性差異(P<0.05)。

3.9相關(guān)性分析

將實(shí)驗(yàn)所得的感官總評(píng)、質(zhì)構(gòu)分析、色差分析數(shù)據(jù)采用ANOVA進(jìn)行鄧肯氏(Duncan’s)差異分析，結(jié)果見(jiàn)表8。燕麥麩肉丸的硬度與咀嚼性呈顯著性正相關(guān)，黏聚性與咀嚼性、回復(fù)性兩兩呈極顯著正相關(guān)；亮度與紅度呈顯著性正相關(guān)，與黃度、色差總評(píng)呈極顯著正相關(guān)，紅度與色差總評(píng)呈顯著性正相關(guān)。另外，感官總評(píng)與樣品的硬度呈顯著性負(fù)相關(guān)，與亮度呈顯著性正相關(guān)，這表明，樣品的硬度越小，亮度越大，則感官評(píng)價(jià)越高，肉丸越受歡迎。

表8　燕麥麩肉丸質(zhì)構(gòu)儀測(cè)試品質(zhì)與感官評(píng)價(jià)品質(zhì)間的相關(guān)系數(shù)

注：“*”和“**”分別表示P<0.05和P<0.01。

4結(jié)論

根據(jù)理化指標(biāo)分析得出，不同淀粉對(duì)肉丸凍存后的質(zhì)量變化無(wú)顯著影響，但對(duì)烹飪損失率影響較大，且玉米淀粉使成品質(zhì)量增加最多。在感官評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上確定燕麥麩肉丸的滋味、彈性、表觀狀態(tài)、色澤為質(zhì)量評(píng)價(jià)因素，并根據(jù)用戶調(diào)查法得到以上因素的評(píng)判權(quán)重集為K=(0.44，0.21，0.18，0.17)，應(yīng)用改進(jìn)的模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)體系及色澤分析得出燕麥麩肉丸中最佳的淀粉為小麥淀粉。結(jié)合儀器分析測(cè)定，感官總評(píng)與樣品的硬度呈顯著性負(fù)相關(guān)，與亮度呈顯著性正相關(guān)，這表明，樣品的硬度越小，亮度越大，則感官評(píng)價(jià)越高，燕麥麩肉丸越受歡迎。

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The determination of starch in oat bran meatballs based on the fuzzy mathematics evaluation

WANG Qian, JIANG Wan-zhou,WANG Rui-hua,，TIAN Jin-hu, CHEN Jian-chu*, YE Xing-qian，LIU Dong-hong

(Zhejiang University, College of Biosystems Engineering and Food Science, Fuli Institute of Food Science,Zhejiang Key Laboratory for Agro-Food Processing, Zhejiang & D Center for Food Technology and Equipment, Hangzhou 310058, China)

ABSTRACTThe objective of the present study was to choose the best starch used in oat bran meatballs from corn ,wheat , sweet potato and potato starch. It was evaluated by the physical indexes (cooking loss, freeze-thaw drainage rate and total pressure juice yield),sensory properties, structure quality and color. According to the physical indexes of the oat bran meatballs before and after cooking ,we can evaluate the influence of different starch on meatballs. As four key factors: taste, resilience, apparent and color were on weight analysis based on sensory evaluation, and the integrated assessment system was established. The texture profile analysis (TPA) was performed for the assessment of hardness, cohesiveness, chewiness, springiness and resilience, colorimeter was used to distinguish the color difference , and then the correlation of sensory quality, structure and color were analyzed .The results showed that the cooking loss of meatballs with corn starch was the least and had a negative value , with potato starch, the loss had a positive value. However,?freeze-thaw drainage rate and total pressure juice yield were similar. The quality weight collection of oat bran meatballs was K = (flavor and taste 0.44, resilience 0.21, apparent 0.18 , color 0.17 ), and the best starch on color and sensory properties was wheat starch. The correlation analysis , the hardness and lightness were key factors to the sensory evaluation of oat bran meatballs. In summary, the wheat starch was the best choice in making the meatballs.

Key wordsfuzzy mathematics；oat bran meatballs； sensory perception；textures；color analysis； physical and chemical index

收稿日期：2015-06-18，改回日期：2015-10-15

基金項(xiàng)目：國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目 (2014BAD04B01)

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201603010

第一作者：碩士研究生(陳健初教授為通訊作者)。