基于模糊數(shù)學評價法優(yōu)化木瓜脆片真空油炸工藝

, ,宏武,2,3,4,*, ,,2,3,4,

(1.廣東海洋大學食品科技學院,廣東湛江 524088;2.廣東省水產品加工與安全重點實驗室,廣東湛江 524088;3.廣東省海洋食品工程技術研究中心,廣東湛江 524088;4.廣東普通高等學校水產品深加工重點實驗室,廣東湛江 524088)

基于模糊數(shù)學評價法優(yōu)化木瓜脆片真空油炸工藝

朱由珍1,吉薇1,吉宏武1,2,3,4,*,高靜1,劉書成1,2,3,4,阮楚威1

(1.廣東海洋大學食品科技學院,廣東湛江524088;2.廣東省水產品加工與安全重點實驗室,廣東湛江524088;3.廣東省海洋食品工程技術研究中心,廣東湛江524088;4.廣東普通高等學校水產品深加工重點實驗室,廣東湛江524088)

對木瓜脆片的真空油炸工藝參數(shù)進行優(yōu)化研究,以期為開發(fā)木瓜休閑即食食品提供技術依據(jù)。以色澤、形狀、酥脆度和油膩感為感官評價指標,在單因素實驗的基礎上進行正交實驗設計,考察真空油炸溫度、油炸時間、真空度對木瓜脆片品質的影響。結果表明,以感官評定為基礎的木瓜脆片的權重集為K=(色澤0.26,形狀0.21,酥脆度0.35,油膩感0.18);應用模糊數(shù)學綜合評價法優(yōu)化得到真空油炸木瓜脆片的最佳工藝條件為:真空油炸溫度100 ℃,油炸時間35 min,真空度0.09 MPa。在此條件下,木瓜脆片的綜合感官評定等級為優(yōu),其優(yōu)秀峰值為0.656,產品酥脆可口、營養(yǎng)美味,易于被消費者接受。將模糊數(shù)學應用于真空油炸木瓜脆片的感官評價,能夠極大消除評價員主觀因素對評價結果的影響,使評價結果更加客觀準確。

模糊數(shù)學,感官評價,真空油炸,木瓜,酥脆

Abstract:To optimize the vacuum frying technological parameter of papaya chips and to provide theoretical basis for the development of papaya snack instant foods. Sensory evaluation factors included color,shape,crisp extents and greasy sense. Orthogonal test on the basis of single factor experiment was conducted to investigate the effect of vacuum frying temperature,frying time and vacuum degree on quality of papaya chips. The results showed that the weighting set of papaya chips based on sensory evaluation was K=(color 0.26,shape 0.21,crisp extent 0.35,greasy sense 0.18)and the optimal technological condition was as follows:vacuum frying temperature 100 ℃,frying time 35 min,vacuum degree 0.09 MPa. Under this condition,the sensory evaluation level of papaya chips was excellent with the peak of 0.656. The product was especially crispy and delicious,as well as nutritious and easy to be accepted by consumers. Fuzzy mathematics applied to sensory evaluation greatly eliminated the effect of subjective factor on evaluation result,which made the evaluation result objective and accurate.

Keywords:fuzzy mathematics;sensory evaluation;vacuum frying;papaya;crisp

番木瓜(Caricapapaya),又稱萬壽果、乳瓜,薔薇科木瓜屬,灌木或小喬木,在我國廣東、廣西、臺灣、云南等省有廣泛種植[1]。木瓜易栽培、生長周期短、產量大,畝產量達3000～5000 kg[2]。營養(yǎng)價值高,富含大量的維生素(維生素C、β胡蘿卜素等)和礦物質,果肉軟滑、香甜可口,而且具有助消化、舒筋活 血、抗菌消炎、抗癌防癌[3]、美容養(yǎng)顏等藥用保健功效[4]。但木瓜采收時間集中,且木瓜采收后會釋放乙烯進行自我催熟,易腐爛,不易運輸和貯存[5],往往造成大量浪費和損失。所以將木瓜進行深加工,不僅可以充分利用木瓜資源,提高產品的附加值,而且有利于木瓜產業(yè)的發(fā)展。目前,以鮮木瓜為原料的木瓜系列產品主要有木瓜果酒[6]、木瓜果醬[7]、木瓜果醋[8]、木瓜絲[9]、木瓜脯[10]等,但是對于木瓜脆片的研究卻鮮有報道。真空油炸[11]可實現(xiàn)在較低溫度下對食品脫水干燥,具有保香保色、降低油脂劣變、最大限度保留營養(yǎng)成分、脆性好等優(yōu)點。果蔬脆片通常是用真空油炸等工藝生產的各類水果、蔬菜脆片,具有酥脆可口、營養(yǎng)美味、方便攜帶、可實現(xiàn)長期貯存等優(yōu)點。

表2 真空油炸木瓜感官評定指標Table 2 Sensory evaluation index of vacuum fried papaya

在食品加工的評價體系中,感官評價有至關重要的作用,一般的感官評價易受主觀因素的影響,從而難以對產品進行準確評價。而模糊數(shù)學評價法能夠模擬人判斷問題的邏輯思維方式,可以用精確的數(shù)字來處理相對復雜、無法用數(shù)字描述的模糊概念或事物,綜合考慮了所有評定因素,具有很好的客觀性。而且模糊數(shù)學評價結果不僅能夠有效評價評定對象,還可以得到更多的參考信息[12]。國內很多學者用模糊數(shù)學評定法評價蘋果-胡蘿卜復合脆片[13]、即食杏鮑菇[14]、山芹菜休閑食品[15]等產品的品質,優(yōu)化即食海參[16]、紅燒肉[17]等產品的工藝。模糊數(shù)學評定法在食品的感官評價中得到了廣泛的應用。本研究采用模糊數(shù)學法對不同真空油炸條件的木瓜脆片進行感官評定,探討油炸條件與木瓜脆片感官質量因素的關系,旨在開發(fā)一種營養(yǎng)美味、方便即食的木瓜休閑即食食品。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

番木瓜 購于超市;無水檸檬酸、維生素C 浙江高茂生物科技有限公司;白砂糖 市售;無水氯化鈣、亞硫酸鈉 為食品級;大豆油 廣東美食客食品有限公司。

FA1004型分析天平 上海舜宇恒平科學儀器有限公司;小廚妞R1-5果蔬切片機 永康市云爾貿易有限公司;VFI真空低溫油炸干燥機 海陽鑫銳食品設備有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 工藝流程 原料挑選→清洗→去皮、去籽→切片→護色、硬化、調味→漂洗→瀝水→真空油炸。

1.2.2 操作要點 原料挑選,選擇果型整齊、熟度7～8成的鮮木瓜;清洗,清水洗去木瓜表面雜質;去皮、去籽,人工去皮后,對半切開果實,刮凈籽巢及胎座;切片,用果蔬切片機將木瓜切分為厚度5 mm的果片;護色、硬化、調味,采用張月婷[5]的木瓜護色方法并略有改動,將切片后的木瓜片迅速放入由0.1%維生素C、0.3%無水檸檬酸、0.1%亞硫酸鈉、0.5%氯化鈣、9%白砂糖組成的護色調味硬化混合液中,處理2 h,然后清水漂洗;瀝水,漂洗后的木瓜片在漏網(wǎng)上控水5 min;真空油炸,分別在不同的油炸溫度、油炸時間、真空度下對木瓜片進行油炸,取出后即得成品。

1.2.3 實驗設計

1.2.3.1 單因素實驗 以木瓜脆片的感官評價為指標,分別對影響真空油炸木瓜脆片品質的真空油炸溫度、油炸時間、真空度3個主要因素進行實驗條件初選,每個因素選取5個水平。油炸溫度:80、90、100、110、120 ℃,控制油炸時間35 min、真空度0.09 MPa;油炸時間:15、25、35、45、55 min,控制油炸溫度100 ℃、真空度0.09 MPa;真空度:0.05、0.06、0.07、0.08、0.09 MPa,控制油炸溫度100 ℃、油炸時間35 min。每次實驗的樣品用量為300 g,用油量為40 L(可多次重復利用),通過單因素實驗確定每個因素的較佳條件。

1.2.3.2 正交實驗 在單因素實驗的基礎上,選擇影響真空油炸木瓜脆片品質的主要因素:油炸溫度(A)、油炸時間(B)、真空度(C)進行3因素3水平設計,以模糊感官評分為實驗指標。為了減少實驗次數(shù)而又使實驗具有代表性,采用正交實驗設計中均勻分散的思想,設計9組實驗代替全面實驗,正交實驗設計表見表1。

表1 正交實驗因素與水平表Table 1 Factors and levels table of orthogonal experiment

1.2.4 感官評定方法 參照Sallam[18]的方法,選擇10位經過培訓的評價員組成評價小組,對真空油炸木瓜的色澤、形狀、酥脆度、油膩感4個因素進行感官評價,并設四個等級見表2。要求感官評定人員在評定前12 h內禁止吸煙、喝酒,禁食刺激性食物。評定結束后,收集評分表,并進行統(tǒng)計分析。

1.2.5 建立模糊數(shù)學模型

1.2.5.1 因素集的確立 因素集U,即影響被評判對象感官質量的因素集合。本實驗中選擇真空油炸木瓜脆片的色澤(u1)、形狀(u2)、酥脆度(u3)、油膩感(u4)作為感官評價指標,確定由四個指標組成的因素集,即U=(u1,u2,u3,u4)。

1.2.5.2 評語集的確立 評語集V,即被評對象所屬感官質量等級的集合,表示方法為V=(v1,v2,v3,v4)=(4分,3分,2分,1分),經感官評定人員討論,確定真空油炸木瓜脆片的評價等級為優(yōu)秀(v1)、良好(v2)、一般(v3)、較差(v4),即V={ v1,v2,v3,v4}。

1.2.5.3 質量因素權重集的確定 權重集K,即各質量因素的權重系數(shù)的集合。由于各質量因素對產品品質影響程度不同,每個質量因素對應一個權重系數(shù)。本文中K=(色澤k1,形狀k2,酥脆度k3,油膩感k4),且k1+k2+k3+k4=1。

本研究采用用戶調查法[19],請10名感官評定員根據(jù)各因素在產品品質中的重要程度對真空油炸木瓜脆片的色澤、形狀、酥脆度、油膩感4個質量因素進行打分,4項指標總分為10分。統(tǒng)計所有打分,將各因素的得分之和除以所有指標總分100分,即得各因素的權重因子。

1.2.5.4 模糊關系綜合評判集 10個感官評價員對樣品的每個質量因素進行評價打分,然后統(tǒng)計每個質量因素在每個等級中的票數(shù)分布,將各等級的票數(shù)除以總人數(shù)得到樣品的模糊關系矩陣。模糊數(shù)學綜合評判集Y=K×A,式中:K為權重集;A為模糊關系矩陣。

1.3 數(shù)據(jù)處理

每個實驗做3次平行,數(shù)據(jù)用Origin 8.5和Microsoft Excel 2003進行統(tǒng)計分析,結果用“平均值±標準差”表示。

2 結果與分析

2.1 感官品質評分

10名感官評定員對影響真空油炸木瓜脆片品質的4個質量因素的打分情況見表3。由表3可知,酥脆度的得分最高,色澤次之,油膩感最低。表明影響木瓜脆片感官品質因素順序為酥脆度>色澤>形狀>油膩感,每個質量因素得分之和除以總分100分,得到各質量因素的權重,即K={色澤,形狀,酥脆度,油膩感}={0.26,0.21,0.35,0.18}。

表3 真空油炸木瓜脆片質量因素的權重分布統(tǒng)計Table 3 Weight distribution and statistics of vacuum fried papaya chips’ quality factor

2.2 真空油炸木瓜脆片單因素實驗

為了直觀顯示各油炸因素(油炸溫度、油炸時間、真空度)對真空油炸木瓜脆片品質的影響規(guī)律,也為了能夠快速、簡單、較準確地獲得各因素的較優(yōu)條件,故在單因素實驗中以感官評分,即樣品的加權平均得分Xj為指標,對實驗條件進行初級篩選。

2.2.1 真空油炸溫度對木瓜脆片品質的影響 圖1中的感官評分表示在不同油炸溫度下樣品的加權平均得分(下同)。在相同的真空度和油炸時間條件下,真空油炸溫度對木瓜脆片感官品質的影響如圖1所示,隨油炸溫度的升高,木瓜片的脆度增加,感官評分上升;當油炸溫度為90 ℃時,感官評分最高;隨著油炸溫度繼續(xù)升高,感官評分略有下降;當油炸溫度超過110 ℃時,感官評分急劇下降。油炸溫度對產品的色澤、酥脆度影響較大。當油炸溫度較低時,水分蒸發(fā)緩慢,木瓜片濕軟、不酥脆、有生澀感,并且色澤不均、香氣不明顯;隨油炸溫度升高,木瓜片內部水分大量逸出,形成許多微孔結構,產品變酥松,口感酥脆,這與祁芳斌等[20]研究的真空油炸溫度對甘薯脆片品質影響的結果一致;而當溫度過高時(≥110 ℃),木瓜片雖然酥脆,但色澤偏褐色,并出現(xiàn)焦味和苦味,使產品品質降低。

圖1 真空油炸溫度對木瓜脆片感官評分的影響Fig.1 Effect of vacuum fried temperature on sensory score of papaya chips

2.2.2 真空油炸時間對木瓜脆片品質的影響 如圖2所示,隨油炸時間延長,感官評分不斷升高,油炸時間太短,產品的色澤不均,酥脆性差;當油炸時間為45 min時,感官評分最高,產品的品質最好;油炸時間繼續(xù)增加,產品色澤變暗,有焦味產生,并增加了油膩感,因為油炸時間過長,水分大量蒸發(fā)且產生的微孔變大,數(shù)目增加,導致產品的吸油量增大。范柳萍等[21]研究也發(fā)現(xiàn)真空油炸胡蘿卜片的吸油量隨油炸時間的增加而增加。

圖2 真空油炸時間對木瓜脆片感官評分的影響Fig.2 Effect of vacuum fried time on sensory score of papaya chips

2.2.3 真空度對木瓜脆片品質的影響 由圖3可以看出,真空度對產品品質的影響很大,隨真空度的增加,感官評分明顯上升;超過最佳真空度0.08 MPa時,感官評分下降。真空度對果蔬脆片的酥脆度影響很大,而酥脆度在4個感官評定指標中的比重為35%。根據(jù)克拉佩龍-克勞修斯方程,真空度為0.05 MPa時,純水沸點約為82 ℃,真空度為0.08 MPa時,純水沸點約為61 ℃,真空度為0.09 MPa時,純水沸點約為48 ℃,溶質的存在會使木瓜片中水分沸點升高,為保證在一定溫度下得到好的產品品質,則需提高油炸的真空度以降低木瓜片中水的沸點,加快水的蒸發(fā),增加木瓜脆片的酥脆度,這與范柳萍等[21]所得結論一致。但隨真空度增加(≥0.09 MPa時),木瓜脆片有焦糊現(xiàn)象,使感官評分降低。

表5 真空油炸木瓜脆片感官評定票數(shù)分布Table 5 Vote distribution of sensory evaluation of vacuum fried papaya chips

注:v1:優(yōu)秀;v2:良好;v3:一般;v4:較差。

圖3 真空度對木瓜脆片感官評分的影響Fig.3 Effect of vacuum degree on sensory score of papaya chips

2.3 真空油炸木瓜脆片正交實驗結果與分析

2.3.1 真空油炸木瓜脆片正交實驗 在單因素實驗的基礎上,分別確定了真空油炸溫度、油炸時間、真空度3個水平,進而進行L9(34)正交實驗,實驗設計見表4。

表4 真空油炸木瓜脆片正交實驗結果表Table 4 The orthogonal test result of vacuum fried papaya chips

2.3.2 模糊數(shù)學感官評定結果 10位評價員對9組樣品的色澤、形狀、酥脆度、油膩感4個指標進行評價打分,將評價結果收集匯總,并統(tǒng)計各個指標在每個等級中的票數(shù)分布,得到木瓜脆片的感官評價結果(見表5)。

2.3.3 模糊矩陣的建立及結果 將表4中樣品各質量因素不同等級的票數(shù)除以總感官評定人數(shù)(10人),折算成贊成的比率,結合各個樣品所有質量因素的評定結果,得到模糊矩陣Aj。

其中,Aj表示第j個樣品的模糊矩陣;j=1,2,3,…,9為樣品編號;i=1,2,3,4為質量因素;ri1,ri2,ri3,ri4分別為第i個質量因素不同等級的贊成比率。結合表4及以上規(guī)定,可得9組樣品對應的9個模糊矩陣如下:

圖4 真空油炸木瓜脆片的優(yōu)秀(A)、良好(B)、一般(C)及較差(D)隸屬頻率Fig.4 Outstanding(A),good(B),general(C)and bad(D)membership frequency of vacuum fried papaya chips

表6 綜合評價結果Table 6 Results of comprehensive evaluation

由圖4可得,樣品7的優(yōu)秀隸屬頻率最高,樣品5、3、1的優(yōu)秀隸屬頻率依次降低,樣品7的優(yōu)秀隸屬頻率達到了67.9%,良好隸屬頻率為32.1%,所有感官評價人員認為樣品7的品質優(yōu)秀或良好,7號木瓜脆片的顏色為金黃色,色澤均勻,外形整齊飽滿,無破碎,含油量適中,無油膩感,口感酥脆,咬合時很容易斷,有純正的木瓜香味,又因為木瓜片在低溫條件下油炸,營養(yǎng)損失較小。因此認為樣品7的綜合感官評價最佳,對應的工藝條件為真空油炸溫度100 ℃,油炸時間35 min,真空度0.09 MPa。

2.4 最佳工藝驗證

取前處理(方法同1.2.2)后的木瓜片300 g,在含油量為40 L的真空油炸設備中進行油炸,控制油炸條件為:真空油炸溫度100 ℃、油炸時間35 min、真空度0.09 MPa。油炸結束后,請10位感官評價員進行感官評價,評價結果見表7。

表7 最優(yōu)油炸條件下木瓜脆片感官評價票數(shù)分布Table 7 Vote distribution of papaya chips with optimized frying condition

3 結論

在感官評價的基礎上確定真空油炸木瓜脆片的色澤、形狀、酥脆度、油膩感為質量評價因素。根據(jù)用戶調查法得到評價因素的權重集為K=(色澤0.26,形狀0.21,酥脆度0.35,油膩感0.18)。應用正交實驗設計結合模糊數(shù)學感官評價得出木瓜脆片真空油炸的最佳工藝條件為:真空油炸溫度100 ℃,油炸時間35 min,真空度0.09 MPa。優(yōu)化條件下木瓜脆片的感官評定等級為優(yōu),其優(yōu)秀峰值為0.656,產品酥脆可口、色澤誘人、形狀完整飽滿、含油量適中,能夠滿足消費者的需求。

模糊數(shù)學感官評價法具有方便、快捷、準確的優(yōu)點,能夠綜合考慮各有關因素對實驗結果的影響,將模糊數(shù)學應用于木瓜脆片的感官評價,使評價結果更加客觀、準確、有說服力。真空油炸木瓜脆片營養(yǎng)美味、方便即食,易于保存和運輸,能夠擴大銷售范圍,滿足消費者多品味需求,具有廣闊的發(fā)展前景和一定的開發(fā)意義。

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Optimizationonvacuumfryingtechnologyofpapayachipsbased
onfuzzymathematicssensoryevaluation

ZHUYou-zhen1,JIWei1,JIHong-wu1,2,3,4,*,GAOJing1,LIUShu-cheng1,2,3,4,RUANChu-wei1

(1.College of Food Science and Technology,Guangdong Ocean University,Zhanjiang 524088,China;2.Guangdong Provincial Key Laboratory of Aquatic Product Processing and Safety,Zhanjiang 524088,China;3.Marine Food Engineering and Technology Research Center of Guangdong Provence,Zhanjiang 524088,China;4.Key Laboratory of Advanced Processing of Aquatic Products of Guangdong Higher Education Institution,Zhanjiang 524088,China)

TS255.4

B

1002-0306(2017)18-0183-06

2017-23-20

朱由珍(1990-)，女，碩士研究生，研究方向：水產品加工與貯藏工程，E-mail:jzhd371010@163.com。

*通訊作者:吉宏武(1962-)，男，博士，教授，研究方向：水產品加工與貯藏工程，E-mail:jihw62318@163.com。

國家蝦產業(yè)技術體系建設(CARs-47)；廣東省高等學校學科建設項目(2013CXZDA020)；廣東省產學研項目(2013B090600155)；廣東海洋大學創(chuàng)新強?；痦椖?GDOU2013050314, GDOU2014050203)。

10.13386/j.issn1002-0306.2017.18.035