基于模糊數(shù)學(xué)綜合評價(jià)法優(yōu)化水晶蝦仁的漿液配方

傅 麗,張 妤,龔 輝,李瀾奇,葉興乾,陳士國,陳健初

(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)綜合評價(jià)法優(yōu)化水晶蝦仁的漿液配方

傅 麗,張 妤,龔 輝,李瀾奇,葉興乾*,陳士國,陳健初

(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)

實(shí)驗(yàn)以模糊數(shù)學(xué)理論為指導(dǎo),構(gòu)建了水晶蝦仁的綜合評價(jià)體系,對漿液中的小蘇打、蛋清和淀粉的比例進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)從而得出最佳配比。以感官評定為基礎(chǔ)對樣品的色澤、香味、滋味和質(zhì)地進(jìn)行權(quán)重分析,利用模糊數(shù)學(xué)綜合評價(jià)法對水晶蝦仁進(jìn)行評分;并通過質(zhì)構(gòu)、水分儀器測定以及烹制損失率的計(jì)算,對蝦仁硬度、彈性、粘聚性、咀嚼性、回復(fù)性、水分含量和烹飪損失進(jìn)行測定,并進(jìn)一步對水晶蝦仁的感官品質(zhì)與各項(xiàng)因素進(jìn)行相關(guān)性分析。實(shí)驗(yàn)表明:水晶蝦仁的四項(xiàng)因素的權(quán)重集為K=(色澤0.23,香味0.17,滋味0.34,質(zhì)地0.26);模糊數(shù)學(xué)綜合評價(jià)法優(yōu)化獲得水晶蝦仁的最佳上漿配比工藝條件為:小蘇打0.5%,蛋清3%,淀粉3%;結(jié)合儀器測定分析進(jìn)一步得到,在該配比下,水晶蝦仁的粘聚性、咀嚼性、回復(fù)性和烹飪損失率是最佳的,同時(shí)水分含量也較高,所以綜合來看,漿液最佳配比小蘇打:蛋清:淀粉=0.5%:3%:3%。

模糊數(shù)學(xué),水晶蝦仁,感官評價(jià),工藝優(yōu)化,質(zhì)構(gòu),水分含量,烹飪損失率

蝦制品的營養(yǎng)非常豐富,不僅含有多種的氨基酸、肽類、多不飽和脂肪酸等,還具有很高的蛋白質(zhì)含量[1],由于其獨(dú)特的風(fēng)味和質(zhì)感,已經(jīng)成為全世界最受歡迎的海制品之一[2]。然而由于蝦的易黑變及易腐敗性,它的貨架期很短[3],所以冷凍蝦在市場上應(yīng)用廣泛,有必要去為冷凍蝦仁市場開拓新出路。蝦的加工方式有很多,腌制[4]、蒸[5]、煮[6]、烤[7]等不同烹飪處理能賦予其獨(dú)特的口感和風(fēng)味。水晶蝦仁是中華傳統(tǒng)的菜肴,因其成菜晶瑩剔透,有水晶般的光澤而得名,深受人們的喜愛[8]。水晶蝦仁一般優(yōu)先選用晶瑩飽滿的河蝦蝦仁,解凍時(shí)最好選擇自然解凍或者流水解凍的方式。目前,水晶蝦仁的制作尚處于傳統(tǒng)手藝階段,缺乏理論和規(guī)范化處理。隨著中式菜肴調(diào)理食品的日益研究,有必要將水晶蝦仁的制作工藝進(jìn)行優(yōu)化并形成理論,便于推廣其市場應(yīng)用。

表2 L9(33)正交實(shí)驗(yàn)Table 2 L9(33)orthogonal experiment

水晶蝦仁制作過程中非常關(guān)鍵的步驟是其上漿工藝[9],漿上的好,炒出來的蝦仁才脆嫩。而上漿過程中最重要的是小蘇打、蛋清、淀粉的添加量及各自比例[10]。所以探究清楚這三種配料的最適比,對未來的水晶蝦仁加工工藝探究有著非常重要的理論作用。

感官評價(jià)能夠較完整地描述食品的感官特征,是食品綜合質(zhì)量評價(jià)的重要方法[11]。然而傳統(tǒng)的感官評價(jià)大多停留在人的視嗅覺以及口感滋味上,以此來進(jìn)行分?jǐn)?shù)評定,這樣的評定方法受人為因素影響較大,主觀性居多從而不具有穩(wěn)定性[12]。所以對樣品建立模糊數(shù)學(xué)綜合評價(jià)體系,通過語義傳達(dá)盡量減少個(gè)人喜愛的傾向性影響進(jìn)行綜合分析[13],可以得到更加客觀的結(jié)果。目前模糊綜合評定法已廣泛應(yīng)用于叉燒包[14]、紅燒肉[15]、肉丸[16]等多個(gè)研究中,但對于水晶蝦仁上漿工藝優(yōu)化的報(bào)道還沒有。而影響蝦仁質(zhì)感風(fēng)味較多的,除了滋味等感官外,其質(zhì)構(gòu)、水分含量等物理結(jié)構(gòu)也有很大的影響,所以本文將基于模糊數(shù)學(xué)綜合評價(jià)法評價(jià)和優(yōu)化水晶蝦仁的上漿工藝,并結(jié)合質(zhì)構(gòu)、水分等儀器分析評價(jià)儀器測試品質(zhì)與感官評價(jià)之間的相關(guān)性,為水晶蝦仁的工業(yè)化生產(chǎn)和未來的市場開發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

冷凍蝦仁 40～60粒/500 g,東海捕撈,去除蝦殼后于-80 ℃冷藏;生鮮雞蛋、小麥淀粉 上海主鼎;食用小蘇打 甘汁園;大豆色拉油 元寶牌;日曬自然鹽 雪濤;味精 梁山菱花;白糖 太古優(yōu)級白砂糖;料酒 王致和。

GB204精密天平 瑞士METTLER TIKED;TA XT2i質(zhì)構(gòu)儀 英國Stable Micro System;家用鐵鍋 蘇泊爾;C21-ST2125電磁爐、冰箱 美的。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 工藝流程 冷凍蝦仁→流水解凍→清洗→(吸水紙上)晾干→上漿(漿液事先調(diào)配好)→放置4 ℃冰箱冷藏30 min→過油→出鍋瀝油→高湯烹制→出鍋

1.2.2 操作要點(diǎn) 蝦仁最好自然晾干,使用毛巾擦干時(shí)會破壞蝦仁表皮。上漿是水晶蝦仁制作的關(guān)鍵工藝,漿液是用小蘇打、蛋清、淀粉按一定比例調(diào)配并加入適量的糖(1%)、鹽(1%)混合而成,最好現(xiàn)配現(xiàn)用。過油的油溫在150 ℃左右,蝦仁放進(jìn)熱油中,40 s之后即可出鍋瀝油。高湯中的水、味精、料酒、蔥姜蒜混合物以及淀粉水溶液的比例分別為50%、0.3%、3%、6%、10%,調(diào)配好的高湯放入鍋中煮沸,放入蝦仁1 min后即可出鍋。

1.2.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 通過預(yù)實(shí)驗(yàn)處理,選定小蘇打、蛋清和淀粉的范圍在5%以內(nèi),鹽、糖量為1%,此時(shí)性價(jià)比和口感呈現(xiàn)效果綜合更優(yōu)。在此基礎(chǔ)上,對小蘇打、蛋清、淀粉的比例進(jìn)行探究。為了減少實(shí)驗(yàn)重復(fù)量并且使其更具代表性,采用正交實(shí)驗(yàn)中的均勻排布思想[15],設(shè)計(jì)出了9組實(shí)驗(yàn)以此代替全面實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)因素及水平見表1,實(shí)驗(yàn)組合見表2。

表1 L9(33)正交實(shí)驗(yàn)因素和水平Table 1 Factors and levels of L9(33)orthogonal experiment

1.2.4 感官小組的建立 參照IRENEUSZ[17]的方法,挑選經(jīng)過感官評定培訓(xùn)的食品專業(yè)學(xué)生10人(5男5女)組成感官評定小組。所有待評樣品隨機(jī)分為10份,分發(fā)給評定員,評定員在評定前1 h不得食用口味重的刺激性食物和酒,評定員在單獨(dú)的房間里進(jìn)行評定,評定過程中禁止相互討論,以5 min為時(shí)間間隔單位,每評定完一個(gè)樣品后需以清水漱口。

1.2.5 質(zhì)構(gòu)分析 參照MELENDRES[18]和HAYES[19]的方法,并略有改動(dòng)。選用探頭為P/5(直徑為5 mm的圓柱形探頭),測試模式為多循環(huán)模式,測試速度1.0 mm/s,形變量為50%,下壓次數(shù)2次,測定蝦仁第二節(jié)腹部肌肉,測試5個(gè)平行樣。

1.2.6 烹飪損失率測定

式中:m1,蝦仁上漿后烹制前的質(zhì)量(g);m2,蝦仁烹制后,擦干表面湯汁后的質(zhì)量(g)。

1.2.7 水分含量的測定 參照Tsironi[20]等人的方法,并略作修改。烹制后的水晶蝦仁,將表面的湯汁用潔凈紙擦拭干凈,于絞肉機(jī)中低速檔攪拌2次,精確稱取3 g樣品,鋪平于測定盤上,利用AM150快速水分測定儀測定,每個(gè)樣品重復(fù)5次,取平均值。

1.2.8 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。

2 結(jié)果與討論

2.1 確定因素集U

表3 水晶蝦仁感官評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)表Table 3 Criteria of sensory evaluation of crystal shrimp

因素集指的是影響被評判樣品質(zhì)量的指標(biāo)集,表示為U=(u1,u2,…,ui,…,um),其中U為因素集,ui為第i個(gè)因素。對于水晶蝦仁的感官評定,可以確定其中4項(xiàng)指標(biāo)組成的因素集,U=(色澤u1,香味u2,滋味u3,質(zhì)地u4)。

2.2 確定評語集V

評語集指的是被評樣品所屬質(zhì)量級別的集合,以V=(v1,v2,…,vi,…,vm)(2

2.3 確定質(zhì)量因素權(quán)重集K

權(quán)重集指的是已確定的各個(gè)因素在被評價(jià)的所有因素中的重要程度,以K=(k1,k2,k3,…,ki,…,km)表示,根據(jù)歸一化原則,權(quán)重集K中的元素總和為1[21]。

實(shí)驗(yàn)采用用戶調(diào)查法[22]確定色澤、香味、滋味、質(zhì)地4項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重。隨機(jī)選取20名不同專業(yè)和年齡階段的評定員,根據(jù)個(gè)人喜好程度,對4項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行重要性打分,總分為100分。各項(xiàng)指標(biāo)的得分與總分的比重即為權(quán)重,最后要求出各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重平均值,結(jié)果見表4。

表4 水晶蝦仁各個(gè)影響因素的權(quán)重分布Table 4 Weight analysis of crystal shrimp on key quality factors

4項(xiàng)風(fēng)味質(zhì)量因素的權(quán)重集合為:K=(k1,k2,k3,k4)=(0.23,0.17,0.34,0.26)。由表4可知,在4項(xiàng)影響風(fēng)味的因素中,所占權(quán)重最大的是蝦仁的滋味,蝦仁的質(zhì)地與色澤次之,權(quán)重較小的是蝦仁的香味。與唐建華[23]對水晶蝦風(fēng)味質(zhì)量因素權(quán)重的調(diào)查結(jié)果一致。

2.4 模糊評價(jià)矩陣的建立及結(jié)果

選取的10名感官評定員對9組樣品按照水晶蝦仁的色澤、香味、滋味、質(zhì)地4個(gè)因素逐一評價(jià),對應(yīng)的等級票數(shù)分布情況見表5。將表5中各樣品的質(zhì)量因素各等級所得票數(shù)折算成贊成的比率,結(jié)合各個(gè)樣品所有因素的評價(jià)結(jié)果,得到模糊矩陣Aj。第j個(gè)樣品的模糊矩陣為:

其中:j=1,2,3,…,9為樣品編號,i=1,2,3,4為質(zhì)量評價(jià)因素,ri1,ri2,ri3分別為第i個(gè)評價(jià)因素各評價(jià)等級所得票數(shù)的贊成比率。

由表5可知:1～9號樣品的模糊矩陣如下:

2.5 模糊變換及綜合評價(jià)結(jié)果

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

以上結(jié)果說明在第一種上漿配比下(小蘇打0.5%,蛋清2%,淀粉2%)所得的水晶蝦仁有42%的感官評定員認(rèn)為優(yōu)秀,53.7%認(rèn)為一般,4.3%認(rèn)為較差。同理可得其他樣品的綜合評價(jià)結(jié)果:R2=(0.613,0.387,0);R3=(0.558,0.385,0.057);R4=(0.61,0.333,0.057);R5=(0.572,0.368,0.06);R6=(0.544,0.362,0.094);R7=(0.299,0.573,0.068);R8=(0.389,0.397,0.154);R9=(0.343,0.631,0.026)。

表5 不同上漿工藝條件下水晶蝦仁感官評定票數(shù)分布Table 5 Vote distribution of sensory evaluation of crystal shrimp at different sizing condition

注:v1:優(yōu)秀;v2:一般:v3;較差。

表6 水晶蝦仁感官評價(jià)的綜合排序結(jié)果Table 6 The sort results of crystal shrimp comprehensive evaluation

表7 水晶蝦仁質(zhì)構(gòu)分析結(jié)果(n=5)Table 7 The texture profile analysis of the crystal shrimp(n=5)

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

從分析結(jié)果來看,優(yōu)秀贊成比率越大,則樣品的風(fēng)味口感的模糊數(shù)學(xué)感官評分越高,則蝦仁的品質(zhì)越佳。從上述結(jié)果可以看出,2號樣品的優(yōu)秀贊成比率是最大的,達(dá)到61.3%,說明有61.3%的感官評定員對2號樣品給予了優(yōu)秀評價(jià),超過了其他編號的產(chǎn)品,并且優(yōu)秀贊成比率與一般贊成比率總和達(dá)到了100%,即沒有人認(rèn)為2號樣品品質(zhì)較差,而根據(jù)最大隸屬原則,可以認(rèn)定2號樣品綜合感官最佳,其對應(yīng)的最佳上漿工藝為:小蘇打0.5%,蛋清3%,淀粉3%。

2.6 質(zhì)構(gòu)分析

將經(jīng)過不同上漿工藝處理的水晶蝦仁進(jìn)行質(zhì)構(gòu)分析,分別得到水晶蝦仁的硬度、彈性粘聚性、咀嚼度和回復(fù)性的結(jié)果,見表7。由表7可知,不同上漿工藝處理對水晶蝦仁的質(zhì)構(gòu)屬性影響顯著(p<0.05),其中不同樣品之間粘聚性和咀嚼度的差異最大,而彈性的差異最小。

2.7 烹飪損失率及水分含量分析結(jié)果

對水晶蝦仁烹制前后的質(zhì)量進(jìn)行測定,通過公式計(jì)算其在烹制過程中的損失率,見表8。由表8可知,不同配比的漿液對于烹飪過程中蝦仁的損失率有著比較明顯的差異影響(p<0.05)。用快速水分測定儀對不同處理組的樣品進(jìn)行測定,分別得出9組樣品的水分含量結(jié)果(見表8)。

表9 水晶蝦仁質(zhì)構(gòu)儀測試品質(zhì)與感官評價(jià)品質(zhì)間的相關(guān)系數(shù)Table 9 The correlation coefficients and significance for instrument measurement and sensory evaluation of the crystal shrimp

注:“*”和“**”分別表示p<0.05和p<0.01。

由表8可知,不同小蘇打、蛋清和淀粉的配比對水晶蝦仁的水分含量影響并不大,9組樣品間的差異性較小。之所以彼此間顯著性差異較小可能跟油炸過程中蝦仁水分流失較大有關(guān),從而導(dǎo)致樣品彼此間的差異性不明顯。

表8 水晶蝦仁烹飪損失率以水分含量的測定的測定(n=5)Table 8 The determination of cooking loss rate and moisture content of the crystal shrimp(n=5)

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

2.8 相關(guān)性分析

由表9可知,水晶蝦仁的硬度與咀嚼性之間呈顯著正相關(guān),粘聚性與咀嚼性、回復(fù)性之間均呈顯著正相關(guān),咀嚼性與回復(fù)性之間也呈現(xiàn)顯著正相關(guān),彈性和粘聚性之間呈顯著負(fù)相關(guān),感官評分與粘聚性、咀嚼性、回復(fù)性之間皆呈現(xiàn)顯著正相關(guān),說明水晶蝦仁上漿配比的不同對樣品質(zhì)構(gòu)屬性具有較顯著的影響;樣品的烹飪損失率與其他因素并沒有呈現(xiàn)顯著性相關(guān),但是與感官得分呈現(xiàn)一定的正相關(guān)性。樣品的水分含量與感官評分呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)性,可知蝦仁的水分含量在一定程度上會影響到其感官品質(zhì),即水分含量越高,蝦仁樣品的感官評分越低,則口感愈佳。

3 結(jié)論

根據(jù)感官評價(jià)及質(zhì)構(gòu)分析綜合得出,水晶蝦仁烹制過程中的重要步驟上漿配料比,對其品質(zhì)有著重大影響。在感官評價(jià)的基礎(chǔ)上選出影響水晶蝦仁品質(zhì)重要因素的色澤、香味、滋味、質(zhì)地;通過用戶調(diào)查法與二次對比法分析得出4項(xiàng)重要因素的評判權(quán)重集為K=(0.23,0.17,0.34,0.26)。同時(shí),在模糊數(shù)學(xué)綜合評價(jià)體系分析結(jié)果得出水晶蝦仁上漿的最佳配比是:小蘇打0.5%,蛋清3%,淀粉3%。通過質(zhì)構(gòu)儀的測定,對水晶蝦仁的硬度、彈性、粘聚性、咀嚼性和回復(fù)性五項(xiàng)因素進(jìn)行了測定,分析結(jié)果得出水晶蝦仁的粘聚性、咀嚼性和回復(fù)性與感官評價(jià)結(jié)果之間呈現(xiàn)顯著性相關(guān),而硬度、彈性與感官評價(jià)之間并不具有十分顯著的相關(guān)性。通過烹制過程中損失率的測定,發(fā)現(xiàn)不同烹制條件對樣品烹制過程中的損失率有著比較明顯的影響,但是相關(guān)性分析可以看出烹制損失率與其他因素并沒有呈現(xiàn)顯著性相關(guān)。通過對樣品水分含量的測定,發(fā)現(xiàn)不同組別的蝦仁水分含量差異性并不顯著,但相關(guān)性分析可以看出水分含量與感官評價(jià)之間相關(guān)性顯著,所以可以看出水分含量對蝦仁的感官品質(zhì)有著比較大的影響。

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Formular optimization of starch in crystal shrimps based on the fuzzy mathematics evaluation

FU Li,ZHANG Yu,GONG Hui,LI Lan-qi,YE Xing-qian*,CHEN Shi-guo,CHEN Jian-chu

(College of Biosystems Engineering and Food Science,Zhejiang University, Fuli Institute of Food Science,Hangzhou 310058,China)

The sensory evaluation system for crystal shrimp was established based on the theory of fuzzy mathematics. In order to get the optimal proportion of baking soda,egg white,and starch of seriflux,orthogonal experiments on the three proportion were taken.Weight analysis was carried out on four key factors including color,odor,taste and texture based on sensory evaluation,and the integrated assessment system was established.The texture profile analysis,moisture analysis and the cooking loss rate was performed for the assessment of hardness,cohesiveness,chewiness,springiness,resilience,moisture content and the cooking loss rate,and then the correlation of sensory quality and the factors were analyzed. The results showed that the quality weight collection of crystal shrimp was K=(color 0.23,odor0.17,taste0.34,texture0.26),and the optimum conditions were as follows:baking soda0.5%,egg white3%,starch3%. As regards instrument measurements,the cohesiveness,chewiness,resilience and cooking loss rate were the best result in this proportion,and moisture content is good enough. In summary,the optimal proportion of seriflux is baking soda 0.5%,egg white 3%,starch 3%.

fuzzy mathematics;crystal shrimp;sensory perception;process optimization;textures;moisture content;cooking loss rate

2016-11-21

傅麗(1993-)，女，在讀碩士研究生，研究方向：現(xiàn)代調(diào)理食品的研究與開發(fā)，E-mail：18867143561@163.com。

*通訊作者:葉興乾(1962-)，男，博士，教授，研究方向：果蔬加工，E-mail：psu@zju.edu.cn。

國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2014BAD04B01)。

TS254.1

B

1002-0306(2017)11-0209-06

10.13386/j.issn1002-0306.2017.11.031