基于感官模糊綜合評價法與價值工程評價法的市售烤羊肉質(zhì)量分析評價

席嘉佩，詹 萍*，田洪磊*，王 鵬，未志勝

（1.陜西師范大學(xué)食品工程與營養(yǎng)科學(xué)學(xué)院，陜西 西安 710119；2.石河子大學(xué)食品學(xué)院，新疆 石河子 832000）

烤羊肉制作簡單、味美價廉，既可以作為街頭風(fēng)味快餐，又可以作為上席待客的美味佳肴，廣受人們喜愛[1]。然而，烤羊肉質(zhì)量的參差不齊制約了產(chǎn)品的規(guī)?；⑸虡I(yè)化發(fā)展。為了建立一個統(tǒng)一的烤羊肉品質(zhì)評估系統(tǒng)，需要對烤羊肉的感官屬性及風(fēng)味物質(zhì)含量作科學(xué)、直觀的分析。由于在食品的感官屬性描述如外觀色澤、質(zhì)地口感、滋味與香氣等方面的界限具有模糊性和不確定性，近年來，有關(guān)模糊決策理論的研究已被高度重視并取得豐碩成果[2]。因此，常使用模糊數(shù)學(xué)[3]來評價、描述影響感官質(zhì)量的多因素并建立因素間的關(guān)系模型。朱萌[4]采用定量描述分析并結(jié)合理化指標(biāo)分析的方法建立了醬制牛肉的感官分析體系，并依據(jù)該體系對醬制牛肉品質(zhì)優(yōu)劣進(jìn)行評判。劉朝建等[5]對燒雞的色澤、氣味、組織狀態(tài)和滋味進(jìn)行感官特性分析以探究燒雞加工工藝的關(guān)鍵因素。魏健等[6]在研究不同煮制中心溫度對新疆熏馬肉熟化過程感官品質(zhì)的影響時采用模糊數(shù)學(xué)感官綜合評價法確定了最佳煮制溫度。

然而，感官評價人員對食品屬性感知能力的差異有時會對評價結(jié)果造成影響[7]。因此，需要從體系的角度出發(fā)來考慮風(fēng)味構(gòu)成、各組分貢獻(xiàn)度以及二者之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。由于感官模糊綜合評價法（fuzzy comprehensive sensory evaluation，F(xiàn)SE）所推薦產(chǎn)品的偏好比率可以是不同的，或分配出的備選方案的分?jǐn)?shù)是不確定的[8]，所以，結(jié)合價值工程評價法（value engineering evaluation，VEE）可以使評價結(jié)果更具體、全面地表征產(chǎn)品風(fēng)味品質(zhì)及產(chǎn)品可接受度。將價值工程理論融入到產(chǎn)品的方案設(shè)計與質(zhì)量評估中，通過產(chǎn)品功能（或性能）與原料加工方式的合理化匹配以提高產(chǎn)品的價值及消費者的喜好程度。Laprade等[9]在價值工程中基于發(fā)明問題的解決理論（theory of inventive problem solving，TRIZ），減小外部因素對擋土墻及相關(guān)臨時結(jié)構(gòu)的影響，提出了一種可靠的穩(wěn)健設(shè)計臨時施工方案。價值工程是節(jié)約資源、降低成本、提高效用的有效方法，價值系數(shù)計算現(xiàn)已在造價控制[10]、建筑業(yè)[8]、超市客流量分析等多個領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，但在食品行業(yè)的應(yīng)用鮮有報道。唐春紅等[11]結(jié)合價值系數(shù)探究不同鹵制方法對雞腿肉中揮發(fā)性風(fēng)味化合物的影響時發(fā)現(xiàn)將VEE用于食品質(zhì)量檢測是可行的。

本實驗以氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（gas chromatographymass spectrometry，GC-MS）技術(shù)為檢測手段，結(jié)合FSE與VEE以量化、直觀的形式表征不同類別揮發(fā)性物質(zhì)對烤羊肉風(fēng)味屬性的貢獻(xiàn)程度，并以此作為食品品質(zhì)監(jiān)控的價值評判標(biāo)準(zhǔn)，為進(jìn)一步研究分子感官學(xué)應(yīng)用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料

5 組市售烤羊肉樣品分別購于新疆石河子市5 個不同的清真餐廳。原料均為綿羊后腿肉，烤制時除食鹽外不添加任何香辛輔料，每組樣品取樣900 g。將5 組烤羊肉樣品依次編號為SS1、SS2、SS3、SS4和SS5。

1.2 儀器與設(shè)備

手動固相微萃?。╯olid-phase microextraction，SPME）進(jìn)樣器 美國Supelco公司；7890B-5977A GC-MS儀（帶有HP-INNOWax色譜柱） 美國安捷倫科技公司；WNB22型精密數(shù)顯恒溫水浴槽 德國Memmert公司；KWS153OLX-H7G電烤箱 廣東格蘭仕集團(tuán)有限公司；DFT-100手提式高速中藥粉碎機(jī) 江蘇同君儀器科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 FSE模型的建立

1.3.1.1 評價指標(biāo)和評語論域的確定

采用模糊數(shù)學(xué)對需要研究的各指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重確定時，選擇最能反映烤羊肉特征的6 個指標(biāo)作為論域U，評語可以用文字表示，也可以用具體數(shù)值或評語等級來表示[12]，即U＝{μ1，μ2，μ3，μ4，μ5，μ6}＝{“色澤”，“質(zhì)地”，“肉香味”，“烤香味”，“苦味”，“膻味”}。

評語論域為V，V＝{v1，v2，v3，v4，v5}＝{優(yōu)，好，良，中，差}＝{10，8，6，4，2}。

1.3.1.2 指標(biāo)權(quán)重的確定

由于在評定過程中各指標(biāo)對烤羊肉感官質(zhì)量的影響程度不同，它們之間的關(guān)系不完全是平權(quán)的，故采用強制確定法對6 個指標(biāo)重新進(jìn)行權(quán)重配比。確定指標(biāo)后，設(shè)權(quán)重向量為X，X＝{X1，X2，X3，X4，X5，X6}，且X1+X2+X3+X4+X5+X6＝1，Xi[Xi∈（0，1）]實際上代表各指標(biāo)的重要程度，是各評價指標(biāo)相應(yīng)的隸屬度。

根據(jù)0～1強制確定法按重要程度作一對一比較。以xi表示各因素的所得分?jǐn)?shù)，Xi表示各因素的權(quán)重向量。

1.3.1.3 確定模糊評判矩陣

為了排除少數(shù)評價人員因感情偏好、對指標(biāo)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)理解不同等因素帶來的偏高或偏低的錯誤信息，需要培訓(xùn)并篩選出對風(fēng)味強度感知相近、評分尺度相似的感官評定員，并組成評價小組。根據(jù)綜合隸屬度判別準(zhǔn)則得出各個樣品的綜合評價得分。對評價不同指標(biāo)的評價次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計，得到模糊矩陣Ri＝{Kss1，Kss2，Kss3，Kss4，Kss5}。

1.3.2 感官評價

邀請15 位具有食品專業(yè)背景的人員（6男9女），分別對5 組市售烤羊肉樣品進(jìn)行感官評價。進(jìn)行感官分析之前，將烤羊肉樣品用鋁箔紙包裹，并貼上隨機(jī)三位碼的標(biāo)簽，每組樣品均設(shè)置3 個平行。實驗采用10點制定量描述感官分析法對產(chǎn)品的感官屬性進(jìn)行評價，評價原始得分的模糊關(guān)系矩陣為Ki，Ki包含了與評審有關(guān)的所有模糊信息。食品感官屬性評判的結(jié)果Yi是模糊向量Xi與模糊關(guān)系矩陣Ki的合成。

1.3.3 VEE模型的建立

價值工程指的是價值管理、價值分析和價值控制，產(chǎn)品的功能是指產(chǎn)品（或作業(yè)）的性能或用途，即產(chǎn)品（或作業(yè)）的使用價值[13]。因此，實驗采用價值功能評價系數(shù)，即價值系數(shù)F來表示烤羊肉產(chǎn)品揮發(fā)性組分對產(chǎn)品質(zhì)量的貢獻(xiàn)程度。

首先采用0～4評分法得到各組分的功能系數(shù)，即各組分權(quán)重Xi，公式同式（1）；其次根據(jù)公式（3）得到加權(quán)得分；然后依據(jù)公式（4）計算得到價值系數(shù)；最終，市售烤羊肉產(chǎn)品中，各揮發(fā)性組分的加權(quán)得分占總加權(quán)得分的百分比即為該樣品的價值系數(shù)F。

1.3.4 GC-MS分析

GC條件為：色譜柱為HP-INNO Wax石英毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm），以高純氦氣（99.99%）為載氣，柱流量為1.1 mL/min，以總流量9 mL/min進(jìn)行5∶1分流，進(jìn)樣方式為手動進(jìn)樣。儀器分析條件：進(jìn)樣口溫度250 ℃，程序升溫起始50 ℃維持8 min，以3 ℃/min速率升至120 ℃，維持5 min；以5 ℃/min速率升至180 ℃，維持5 min；以20 ℃/min速率升至260 ℃，維持5 min。

MS條件為：電離方式電子電離，電子能量70 eV，進(jìn)樣口溫度260 ℃，離子源溫度230 ℃，掃描離子采集（SCAN），溶劑延遲時間為1 min。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

每組樣品進(jìn)行3 次平行實驗，揮發(fā)性物質(zhì)含量以 ±s的形式表示。實驗數(shù)據(jù)采用SPSS 23軟件進(jìn)主成分分析（principal component analysis，PCA）、單因素分析（鄧肯氏法）。

2 結(jié)果與分析

2.1 FSE評價市售烤羊肉的結(jié)果

2.1.1 指標(biāo)權(quán)重的確定結(jié)果

將參加評價的因素按照表1的格式排列，請15 名感官評分人員對5 組取自不同餐廳的烤羊肉樣品SS1～SS5的6 個評價因素打分，參考公式（1）。

當(dāng)一對一比較時，自身相比暫記0 分；不同因素之間，重要的得1 分，次要的得0 分。如μ1與μ2相比，μ1更重要記1 分，對應(yīng)的位置μ2則記0 分。但實際工作中，特別是主要因素作比較時，必須考慮這個因素是否取消或與其他因素合并，而選擇取消某個因素不太合理，則自身相比可記1 分，表明它既是必要的，但又是最次要的。

表1 強制確定法確定權(quán)重的結(jié)果矩陣Table 1 Matrix for weight determination by forced decision method

2.1.2 感官評價員的篩選

在感官分析中，感官評價員是評定樣品感官特性的關(guān)鍵因素，由于不同的感官評定人員對于風(fēng)味強度的感知不同，或者在描述感覺時采用的評分尺度不同[14]，評定結(jié)果將直接影響樣本感官屬性評價結(jié)果，并可對后續(xù)實驗的操作及感官得分分析帶來極大的影響。為了獲得較準(zhǔn)確的評定結(jié)果，需要篩選并剔除感知能力與其他人員差異較大感官人員的實驗結(jié)果[14]，以消除或減少主觀評定因素的影響，增加評判結(jié)果的可信度[7]。

15 名評價人員分別對5 組市售樣品依次進(jìn)行感官評分，實驗采用10點制定量描述感官分析法對產(chǎn)品的感官屬性進(jìn)行評價，依據(jù)公式（2）得到結(jié)果Yi。

表2展示了感官評價人員對SS1的模糊評價信息K1和Y1，比較后發(fā)現(xiàn)8號評價員的總評分最低，僅為5.15 分，其次是11號（5.74 分）與4號（5.77 分）；總評分最高的是6號評價員（6.70 分）。

表2 感官評價人員對SS1的定量描述感官分析結(jié)果Table 2 Quantitative descriptive sensory analysis of SS1

感官評價人員對SS2、SS3、SS4、SS5樣品的評定計算方法與SS1相同，評定結(jié)果在此省略。

圖1 15 位評價人員對5 組樣品原始評分PCA分析Fig. 1 PCA plot for sensory evaluation results of five groups of samples by fifteen panelists

PCA法是一種通過降維思想來篩選變量的方法[15]，采用PCA可以對15 位評價人員的評價結(jié)果進(jìn)行降維和區(qū)分。由圖1可得，PC1貢獻(xiàn)率為83.49%，PC1與PC2貢獻(xiàn)率之和為95.19%。結(jié)果表明，4號、8號評價員可被明顯區(qū)分出來，其余13 位評價人員對樣品評價程度基本一致，因此在之后實驗分析中不再采用4號與8號評價員的評價結(jié)果。

2.1.3 市售烤羊肉樣品模糊評判結(jié)果

13 名評價人員對5 組市售烤羊肉樣品的模糊評定結(jié)果如表3所示，將表3中數(shù)據(jù)分別除以品評總次數(shù)39，得到5 個模糊評判矩陣Ri，結(jié)果見表4。

表3 13 名評價人員對烤羊肉的感官評定結(jié)果Table 3 Sensory evaluation of roast mutton by 13 selected panelists

表4 模糊評判矩陣（Ri）Table 4 Fuzzy judgment matrix (Ri)

續(xù)表4

采用矩陣乘法計算綜合隸屬度G及綜合評分W[16]，最終可得市售烤羊肉樣品的感官質(zhì)量綜合評分，結(jié)果見表5。

表5 市售烤羊肉樣品的感官質(zhì)量綜合評分Table 5 Comprehensive scores for sensory quality of roast mutton

SS4市售樣品得分大于8 分，可被認(rèn)為屬于“優(yōu)”級，其余4 個市售烤羊肉樣品得分為6.0～7.9 分，被認(rèn)為屬于“好”級，這個結(jié)果與實際銷售中5 個清真餐廳烤肉的口碑及消費者偏好結(jié)果一致。因此，結(jié)合模糊數(shù)學(xué)的感官評價模型應(yīng)用于烤羊肉產(chǎn)品是切實可行的。

2.2 VEE評價市售烤羊肉的結(jié)果

2.2.1 GC-MS檢測結(jié)果

經(jīng)過GC-MS檢測分析后可以發(fā)現(xiàn)（表6），市售烤羊肉樣品中共檢測發(fā)現(xiàn)42 種揮發(fā)性物質(zhì)，其中萜烯類物質(zhì)12 種，醇類物質(zhì)10 種，醛類物質(zhì)7 種，醚類、酮類物質(zhì)5 種，芳香類物質(zhì)4 種，含硫含氮物質(zhì)2 種，其他2 種。

羊肉中的主要成分如脂肪酸、氨基酸等，在高溫環(huán)境中發(fā)生劇烈氧化反應(yīng)，分解成為脂肪醛、萜烯類等物質(zhì)[17]。酚類、醚類物質(zhì)的閾值整體較低，風(fēng)味感知略強于脂肪烴類物質(zhì)，對烤肉的整體風(fēng)味貢獻(xiàn)低于萜烯類、醇類、醛類等物質(zhì)。

萜烯類化合迄今為止已發(fā)現(xiàn)近3萬 種。蒎烯、苧萜、alpha-柏木烯、1-石竹烯等萜烯類物質(zhì)具有兩個或兩個以上的雙鍵。萜類物質(zhì)大多數(shù)是含氧衍生物[18]，據(jù)此又可分為萜醇、萜醛、萜酮、萜羧酸和萜酯等。

醇類物質(zhì)主要來源于脂肪氧化，飽和醇的嗅覺閾值較高[19]，對烤肉的整體風(fēng)味貢獻(xiàn)較??；1-辛烯-3-醇、4-萜烯醇（單萜烯醇）以及對異丙基苯甲醇（芳香醇）等不飽和醇類物質(zhì)在烤羊肉中可被檢出。Ma等[20]發(fā)現(xiàn)一些不飽和醇類因具有蘑菇香氣而影響烤肉的肉品風(fēng)味的形成。

醛類物質(zhì)主要由脂肪氧化和降解、Strecter氨基酸反應(yīng)產(chǎn)生的。作為常見的呈味醛類，糠醛、桃醛、反式-2-癸烯醛、苯甲醛（杏仁香）[21]、壬醛（玫瑰、柑橘香、強烈脂肪味）等在實驗中均可被檢測到。詹萍[22]在制備羊肉香精時發(fā)現(xiàn)對羊肉風(fēng)味起較重要作用的物質(zhì)包括Z-2-癸烯醛，并被其他學(xué)者認(rèn)為是烤羊肉中香氣活性值（odour active values，OAVs）最高的物質(zhì)；蘇里陽等[23]發(fā)現(xiàn)醛類物質(zhì)會影響烤全羊冷藏復(fù)熱后肉中香氣品質(zhì)。Zhan Ping等[24]采用偏最小二乘法判別分析（partial least squares discrimination analysis，PLS-DA）從25 個羊肉樣品中篩選14 種成分作為主要化學(xué)標(biāo)記物，其中，糠醛、反式-2-癸烯醛、苯甲醛、壬醛（玫瑰、柑橘香、強烈脂肪味）等物質(zhì)被認(rèn)為是對羊肉的質(zhì)量和可追溯性探究的重要對象。此外，在實驗中還檢測到了桃醛、對異丙基苯甲醛、棕櫚醛等醛類物質(zhì)。張同剛等[25]認(rèn)為醛類物質(zhì)一般閾值很低，且被認(rèn)為可能是組成手抓羊肉的特征風(fēng)味物質(zhì)。因此，醛類物質(zhì)對烤羊肉的香氣成分有重要意義。

含硫含氮化合物是熟肉品最重要的風(fēng)味物質(zhì)[26]，在烤羊肉中檢測到了二甲基三硫和4-甲基-5-羥乙基噻唑，雜環(huán)化合物雖然含量較低但對產(chǎn)品的烤味貢獻(xiàn)顯著[25]。

2.2.2 烤羊肉的價值系數(shù)計算結(jié)果

依據(jù)表6 對烤羊肉中各風(fēng)味物質(zhì)的呈味能力[25,27-28]進(jìn)行分類，大致分為Z1、Z2、Z3、Z44 組。其中Z1代表萜烯類和醇類；Z2代表醛類和含硫含氮化合物；Z3代表醚類和酮類；Z4代表芳香類和其他。

采用0～4評分法確定權(quán)重[29-30]，各方案的得分占總分?jǐn)?shù)的百分比即為權(quán)重，結(jié)果見表7。具體評分標(biāo)準(zhǔn)為：非常重要的一方計4 分，另一方計0 分；較重要的一方計3 分，另一方則計1 分；兩者同等重要，則各得2 分；自身對比不得分。

依照式（3）將Z1、Z2、Z3、Z4組的含量分別乘以各自權(quán)重Xi后可得到每個樣品的加權(quán)得分W，并根據(jù)式（4）計算價值系數(shù)Fi。

表6 不同烤羊肉的揮發(fā)性物質(zhì)GC-MS鑒定結(jié)果Table 6 Volatile compounds identi fied in different samples of roast mutton by GC-MS

表7 各風(fēng)味成分的評分Table 7 Scores and weight of each fl avor component

由表8可知，由于不同烤羊肉樣品的工藝參數(shù)不同，添加使用的原料及香辛料也有區(qū)別，因此檢測所得的揮發(fā)性物質(zhì)組成及含量有顯著差異，各樣品中Z1、Z2、Z3、Z4的功能得分也有明顯不同。其中，SS1樣品中的Z1類功能得分高達(dá)51.021，說明SS1的揮發(fā)性成分主要為萜烯類和醇類物質(zhì)；SS2樣品中的Z2功能得分高達(dá)36.943，說明SS2中的醛類物質(zhì)比其他樣品中含量更高；SS3樣品中的Z3的功能得分比其他樣品的得分高，但考慮到醚類、酮類等物質(zhì)嗅覺感知要弱于Z1和Z2，因此可認(rèn)為樣品SS3（7.488）和SS5（7.561）感官評分較低是由其Z1、Z2含量均較低造成的；同理，SS4因Z1、Z2的含量均較高、價值系數(shù)最高（26.18%）導(dǎo)致感官模糊評分最高（8.687）。

表8 5 組市售烤羊肉各揮發(fā)性組分的價值系數(shù)Table 8 Value coefficients of volatile components in five groups of roast mutton

2.3 評價模型指標(biāo)與揮發(fā)性物質(zhì)間PCA分析

一些含量較低或未被檢出的呈味物質(zhì)會影響到感官評分及價值系數(shù)的計算，因此，在比較5 組市售烤羊肉產(chǎn)品品質(zhì)時，將感官評分與價值系數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析后可以全方位地對評價結(jié)果進(jìn)行對比與分析。將由FSE中得到的最大隸屬度綜合評判“優(yōu)10”、“好8”、“良6”、“中4”、“差2”的結(jié)果與從VEE得到的功能得分Z1、Z2、Z3、Z4結(jié)果一起進(jìn)行主成分分析，探究模糊評判指標(biāo)與功能得分、揮發(fā)性物質(zhì)之間的相關(guān)性，結(jié)果見圖2。

圖2 評價模型指標(biāo)與揮發(fā)性物質(zhì)之間的相關(guān)性Fig. 2 Correlation between model indicators and volatile compounds

由PCA可知，PC1與PC2累計解釋64.45%的變量。SS1、SS4同位于圖形右側(cè)，與PC1呈正相關(guān)關(guān)系，SS2、SS5、SS3均與PC1呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。其中，Z1與“優(yōu)10”、“良6”之間呈正相關(guān)關(guān)系，Z2、Z4與“優(yōu)10”同位于第一區(qū)間，Z3與“好8”、“良6”、“中4”同位于PC2負(fù)方向區(qū)域，因此可認(rèn)為萜烯類、醇類、醛類等物質(zhì)含量高是導(dǎo)致SS4、SS1得分、等級較高的主要原因，醚類和酮類物質(zhì)含量較高可能是造成SS3質(zhì)量等級模糊的原因。另外，SS4、SS2與評價等級“優(yōu)10”距離最近且均與PC2呈正相關(guān)關(guān)系，SS1與評價等級“良6”的投影重合，SS3因與“中4”、“好8”的投影在同一組中導(dǎo)致質(zhì)量評價等級可能更接近“良”，SS5到“差2”的投影間距離接近表示SS5的質(zhì)量及接受程度可能是所有樣品中最弱的；因此，5 組市售烤羊肉的質(zhì)量評價綜合排名為：SS4＞SS1＞SS2＞SS3＞SS5。

3 結(jié) 論

本實驗首先對5 組市售烤羊肉產(chǎn)品進(jìn)行感官模糊評分并建立了FSE，發(fā)現(xiàn)感官評價人員對市售烤羊肉的接受度及偏好程度有明顯區(qū)別，基于FSE可以對不同樣品依據(jù)得分進(jìn)行等級排序，發(fā)現(xiàn)5 組樣品綜合得分排序為SS4＞SS1＞SS2＞SS5＞SS3；對烤羊肉的風(fēng)味物質(zhì)種類和含量進(jìn)行對比分析并建立了VEE，發(fā)現(xiàn)可以依據(jù)對烤羊肉風(fēng)味的貢獻(xiàn)能力將烤羊肉不同組分揮發(fā)性物質(zhì)分為4 個價值功能組分Z1（萜烯類和醇類）、Z2（醛類和含硫含氮化合物）、Z3（醚類和酮類）和Z4（芳香類和其他）。通過計算各組分價值系數(shù)將不同產(chǎn)品進(jìn)行等級排序，結(jié)果發(fā)現(xiàn)SS4＞SS1＞SS2＞SS3＞SS5；FSE與VEE的結(jié)果大致相同，考慮到一些含量較低或未被檢出的呈味物質(zhì)會影響到感官評分及價值系數(shù)的計算，因此，在探究不同加工條件、不同來源產(chǎn)品之間的區(qū)別時，將感官評分與價值系數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析后可以對最終評價結(jié)果進(jìn)行全方位對比與分析，以提高評價標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，5 組市售烤羊肉樣品的質(zhì)量評價綜合排名為：SS4＞SS1＞SS2＞SS3＞SS5，該結(jié)論與采用VEE的出的結(jié)論一致。VEE的建立可以一定程度彌補FSE帶來的邊界模糊不足，兩者連用可以提高對烤羊肉產(chǎn)品品質(zhì)檢測的靈敏度。