基于模糊綜合評(píng)定法及響應(yīng)面優(yōu)化松茸蔓越莓酥性餅干制作工藝

凌云坤，蔣方國，劉達(dá)玉，徐斌，倪霞，李翔*

（1.成都大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，四川 成都 610106；2.四川品高農(nóng)產(chǎn)品有限公司，四川 成都 610203）

松茸（Tricholoma matsutake），是珍奇稀少的天然食藥用菌，呈傘狀，色澤分明，有纖維狀茸毛鱗片，口感細(xì)嫩，滋味鮮香。 除富含氨基酸、礦物元素、萜類、油脂等，還含雙鏈松茸多糖、松茸多肽和松茸醇等獨(dú)特而又珍貴的活性物質(zhì)，有抗癌、抗輻射、抗腫瘤、抗衰老等作用[1-4]。 蔓越莓，又名蔓越橘、小紅莓，富含前花青素、花青素、水楊酸等多種植化素，具有強(qiáng)抗氧化作用，能有效抗衰老、降低胃潰瘍及胃癌發(fā)生率、預(yù)防泌尿感染等功效，口感重酸微甜，與松茸搭配制作餅干，可增加酸甜清爽的口感[5-8]。

餅干制作工藝研究中，感官是重要的品質(zhì)檢驗(yàn)指標(biāo)，但感官評(píng)價(jià)常介于好與差的過渡狀態(tài)，并且存在評(píng)分離散程度大，結(jié)果難統(tǒng)一的問題，反映出感官評(píng)價(jià)的主觀性和模糊性[9-11]。

因此，本試驗(yàn)采用模糊綜合評(píng)價(jià)法[12]，將模糊信息數(shù)值化以進(jìn)行定量分析，減少主觀因素影響，結(jié)合響應(yīng)面優(yōu)化，確定最佳配方[13]；并測(cè)定產(chǎn)品理化指標(biāo)和質(zhì)構(gòu)特性，為松茸的精深加工提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

松茸邊角料：四川品高農(nóng)產(chǎn)品有限公司；低筋小麥粉（水分<14%、灰分0.48%、濕面筋21%）：重慶市福加德面粉有限公司；小蘇打：安琪酵母股份有限公司；黃油、白砂糖、雞蛋、蔓越莓、奶粉、鹽：市售。

1.2 儀器與設(shè)備

TA.new plus 型質(zhì)構(gòu)儀： 上海技越國際貿(mào)易有限公司；電烤箱（EA0965SC-80SE）：康佳有限公司；烤盤（NFF-832S）： 武義英婷廚具有限公司； 電子秤（BSA4202S）： 江陰市索菲電子科技有限公司； 烘箱（YN3A400-3G）：常州市海正藥化設(shè)備有限公司；粉碎機(jī)（XS-02A）：蘇泊爾股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

1.3.2 工藝操作要點(diǎn)

1）松茸選擇：新鮮、無蟲眼的松茸邊角料。

2）整理干燥：用瓷刀清理表面雜質(zhì)，放置烘箱內(nèi)采取分段升溫方式將其烘干。

3）研磨成粉：干燥后的松茸于粉碎機(jī)內(nèi)粉碎，過100 目篩，備用。

4）調(diào)制面團(tuán)：黃油打發(fā)軟化后，加入疏松劑、白砂糖的混合溶液，再將松茸粉、低筋小麥粉、雞蛋、切碎的蔓越莓、奶粉、鹽混勻后，與上述混合溶液一同倒入和面機(jī)，快速攪拌至面團(tuán)硬度適中、不粘手、按壓后不恢復(fù)為止[14]，視面團(tuán)情況考慮是否靜置。

5）模具成型：將調(diào)好的面團(tuán)壓成厚約4 mm 的均勻面片，再使用餅干模具手工壓模成型[15-16]。

6）焙烤、冷卻：在上火210 ℃，下火180 ℃條件下，將成型的面片烘烤10 min。 取出冷卻至室溫25 ℃后，即得成品。

1.3.3 模糊綜合評(píng)定法

選取確定松茸蔓越莓酥性餅干質(zhì)量的風(fēng)味、口感、 外觀、 滋味4 個(gè)指標(biāo)組成模糊綜合評(píng)價(jià)的因素集U，即U=（風(fēng)味、口感、外觀、滋味）。 選取每個(gè)指標(biāo)中的優(yōu)、良、差3 個(gè)等級(jí)為評(píng)語集，即V=（優(yōu)，良，差）。 采用用戶調(diào)查法[17]確定各因素所占權(quán)重分別為風(fēng)味（0.2）、口感（0.3）、外觀（0.15）、滋味（0.35），即X=（0.2，0.3，0.15，0.35）[18-19]。

食品感官綜合模糊評(píng)價(jià)的結(jié)果為Y，Y=XR， 其中X 為因素權(quán)重的向量集，R 為模糊矩陣。 設(shè)參評(píng)總?cè)藬?shù)為K，對(duì)定義因素（Ui）的評(píng)語（Vj）存在dij人，則有Rij=dij/K，這一個(gè)系列的數(shù)值即為模糊矩陣R。 運(yùn)算關(guān)系如下。

式中：y1＝（x1∧r11）∨（x2∧r21）∨（x3∧r31）∨（x4∧r41）其中“∧”表示二者取其小，“∨”表示二者取其大，其余同理可得[20]。

1.3.4 感官評(píng)定

產(chǎn)品由10 名食品專業(yè)組成的感官評(píng)價(jià)小組（5 男5 女），按照表1 中的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。 樣品以相同容器盛裝，隨機(jī)取樣，且獨(dú)立評(píng)定，品嘗間隔時(shí)間為10 min[21]。

表1 感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation criteria

1.3.5 單因素試驗(yàn)

通過預(yù)試驗(yàn)， 確定餅干初始配方為低筋小麥粉100%、小蘇打0.9%、 雞蛋13%、 蔓越莓10%、 奶粉5%、鹽0.8%，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行試驗(yàn)的單因素設(shè)計(jì)。 測(cè)評(píng)不同松茸粉添加量（4%、8%、12%、16%、20%），黃油添加量（45%、49%、53%、57%、61%）， 白砂糖添加量（33%、36%、39%、42%、45%）對(duì)餅干感官評(píng)價(jià)的影響，結(jié)果使用模糊綜合評(píng)定法進(jìn)行分析。

1.3.6 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在模糊綜合評(píng)定分析的各單因素最佳使用量基礎(chǔ)上，以松茸粉添加量（A）、黃油添加量（B）、白砂糖添加量（C）3 個(gè)因素進(jìn)行Box-Behnken 試驗(yàn)，試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表2。

表2 Box-Behnken 試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素與水平Table 2 Box-behnken experiment design factors and level

1.3.7 餅干質(zhì)構(gòu)測(cè)定

使用TA.new plus 型質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定餅干硬度、 酥脆度、咀嚼性和彈性。 測(cè)試條件為P/2 探頭，測(cè)前速度為5 mm/s，測(cè)試速度為2 mm/s，測(cè)后速度為2 mm/s，應(yīng)變位移3 mm，觸發(fā)力為5 g，隨機(jī)測(cè)試餅干邊角和中心位置。

1.3.8 餅干理化指標(biāo)測(cè)定

根據(jù)GB 7100—2017《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)餅干》[22]，測(cè)定餅干過氧化值、酸價(jià)、水分、大腸菌群、霉菌和菌落總數(shù)等理化指標(biāo)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用Excel 2016 和Design-Expert.V8.0.6.1 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 模糊綜合評(píng)定分析單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 松茸粉添加量對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響

不同松茸粉添加量的感官評(píng)價(jià)結(jié)果如表3 所示。

由表3 構(gòu)建模糊矩陣如下。

表3 不同松茸粉添加量的感官評(píng)定結(jié)果Table 3 Results of sensory evaluation of different amounts of Tricholoma matsutake powder

由模糊變換規(guī)則及歸一原理可得模糊矩陣結(jié)果如下。

式中：y1＝（0.1∧0.2）∨（0∧0.3）∨（0.4∧0.15）∨（0.1∧0.35）＝0.15。

同理可得y2=0.3、y3=0.35，則Y1=（0.15，0.3，0.35），歸一化處理后，Y1=（0.18，0.37，0.44）。 同理可得，Y2=（0.32，0.36，0.32）、Y3=（0.35，0.41，0.24）、Y4=（0.44，0.37，0.19）、Y5=（0.31，0.31，0.37）。

由最大隸屬度原則可知[23]，當(dāng)松茸粉添加量為4%時(shí)，感官等級(jí)為差，隸屬度為0.44；當(dāng)添加量為8%時(shí)，感官等級(jí)為良，隸屬度為0.36；添加量為12%時(shí)，感官等級(jí)為良，隸屬度為0.44；添加量為16%時(shí)，感官等級(jí)為優(yōu)，隸屬度為0.44；添加量為20%時(shí)，感官等級(jí)為差，隸屬度為0.37。感官評(píng)價(jià)結(jié)果依次為差、良、良、優(yōu)、差，因此，松茸粉添加量為16%時(shí)感官評(píng)價(jià)較好，選擇12%～20%繼續(xù)進(jìn)行下一步試驗(yàn)。

2.1.2 黃油添加量對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響

不同黃油添在加量的感官評(píng)價(jià)結(jié)果如表4 所示。

表4 不同黃油添加量的感官評(píng)定結(jié)果Table 4 Sensory evaluation results of different butter content

同上可得，Y1=（0.31，0.31，0.37）、Y2=（0.31，0.37，0.31）、Y3=（0.44，0.37，0.19）、Y4=（0.24，0.35，0.41）、Y5=（0.19，0.37，0.44）。因此，當(dāng)黃油添加量為45%時(shí)，感官等級(jí)為差，隸屬度為0.37；添加量為49%時(shí)，感官等級(jí)為良，隸屬度為0.37；添加量為53%時(shí)，感官等級(jí)為優(yōu)，隸屬度為0.44；添加量為57%時(shí)，感官等級(jí)為差，隸屬度為0.41；添加量為61%時(shí)，感官等級(jí)為差，隸屬度為0.44。感官評(píng)價(jià)結(jié)果依次為差、良、優(yōu)、差、差，黃油添加量為53%時(shí)，感官評(píng)價(jià)較好，選擇49%～57%開展下一步試驗(yàn)。

2.1.3 白砂糖添加量對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響

不同白砂糖添加量的感官評(píng)價(jià)結(jié)果如表5 所示。

表5 不同白砂糖添加量的感官評(píng)定結(jié)果Table 5 Results of sensory evaluation of different amounts of sugar

同上可得，Y1=（0.24，0.35，0.41）、Y2=（0.31， 0.37，0.31）、Y3=（0.47，0.26，0.26）、Y4=（0.24，0.41，0.35）、Y5=（0.21，0.29，0.5）。 因此，當(dāng)白砂糖添加量為33%時(shí)，感官等級(jí)為差，隸屬度為0.41；添加量為36%時(shí)，感官等級(jí)為良，隸屬度為0.37；添加量為39%時(shí)，感官等級(jí)為優(yōu)，隸屬度為0.47；添加量為42%時(shí)，感官等級(jí)為良，隸屬度為0.41；添加量為45%時(shí)，感官等級(jí)為差，隸屬度為0.5。 感官評(píng)價(jià)結(jié)果依次為差、良、優(yōu)、良、差，白砂糖添加量為39%時(shí)感官評(píng)價(jià)較高，選擇36%～42%繼續(xù)下一步試驗(yàn)。

2.2 響應(yīng)面法試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.2.1 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果

依據(jù)模糊綜合評(píng)定分析的單因素試驗(yàn)結(jié)果，運(yùn)用Box-Behnken 試驗(yàn)對(duì)松茸蔓越莓酥性餅干的配方進(jìn)行優(yōu)化，試驗(yàn)方案與結(jié)果見表6。

表6 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果Table 6 Response surface test design and results

2.2.2 響應(yīng)面回歸模型方差分析

采用Design-Expert V8.0.6.1 統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)表6 的數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸擬合與方差分析， 得到的回歸方程為Y=91.60+3.81A+2.44B-5.90C-0.20AB+1.37AC-1.03BC-10.30A2-8.75B2-8.37C2。

回歸方程方差分析見表7。

由表7 結(jié)果可知， 模型試驗(yàn)誤差小， 失擬項(xiàng)不顯著，說明回歸方程擬合良好。 該回歸模型能夠表明各個(gè)因素之間的關(guān)系，可以用來預(yù)測(cè)松茸蔓越莓酥性餅干的參數(shù)。 由表可得，A、B、C、A2、B2、C2項(xiàng)差異高度顯著（P＜0.001），對(duì)感官評(píng)分影響大。 由回歸方程及各因素F 值可知，對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)分的影響順序?yàn)榘咨疤翘砑恿浚舅扇追厶砑恿浚军S油添加量[24-25]。

因素間相互作用對(duì)感官評(píng)分的影響見圖1～圖3。

由表7 和圖1～圖3 可知，松茸粉添加量與白砂糖添加量、黃油添加量與白砂糖添加量響應(yīng)曲面相對(duì)較陡，等高線為橢圓形，說明交互作用較強(qiáng)，松茸粉添加量與黃油添加量響應(yīng)曲面較為平緩， 等高線較圓，交互作用則相對(duì)較弱[26]。

圖3 黃油添加量與白砂糖添加量交互作用Fig.3 Interaction between butter and sugar

表7 回歸模型方差分析Table 7 Regression model equation analysis

圖1 松茸粉添加量與黃油添加量交互作用Fig.1 Interaction between Tricholoma matsutake and butter

圖2 松茸粉添加量與白砂糖添加量交互作用Fig.2 Interaction between the addition of Tricholoma matsutake and sugar

2.2.3 驗(yàn)證試驗(yàn)

由模糊綜合評(píng)價(jià)和響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果得出的最佳配方為松茸粉添加量16.64%、黃油添加量53.63%、白砂糖添加量37.96%，預(yù)測(cè)最高感官得分為93.1267。結(jié)合實(shí)際操作，將預(yù)測(cè)最優(yōu)配方修正為：松茸粉添加量16.6%、黃油添加量53.6%、白砂糖添加量37.9%，在此配方下進(jìn)行3 次平行試驗(yàn)， 得到評(píng)分為92、91.8 和92.6，平均分為92.1333，因此可以采用優(yōu)化后的配方參數(shù)。

2.3 餅干質(zhì)構(gòu)測(cè)定結(jié)果

通過響應(yīng)面得到最佳配方后，對(duì)最佳配方制作所得餅干的硬度、酥脆性、咀嚼性、彈性進(jìn)行檢測(cè)，并與市售的某兩款酥性餅干（A、B）的質(zhì)構(gòu)特性相比較，以驗(yàn)證其是否達(dá)到市售要求，檢測(cè)對(duì)比結(jié)果見表8。

由表8 可知， 松茸蔓越莓酥性餅干的硬度和咀嚼性高于市售的酥性餅干， 說明產(chǎn)品的咀嚼性較好；酥脆性介于兩種餅干之間， 而彈性則小于兩種餅干，說明產(chǎn)品的酥脆性處于正常范圍內(nèi)；總體來說，松茸蔓越莓酥性餅干與市售酥性餅干的質(zhì)構(gòu)參數(shù)不相上下，能達(dá)到市售要求。

表8 松茸蔓越莓酥性餅干與市售酥性餅干質(zhì)構(gòu)參數(shù)對(duì)比Table 8 Comparison of texture parameters between Tricholoma matsutake cranberry crisp biscuits and market crisp biscuits

2.4 餅干理化指標(biāo)測(cè)定結(jié)果

松茸蔓越莓酥性餅干理化指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果如表9所示。

表9 松茸蔓越莓酥性餅干理化指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果Table 9 Results of physicochemical indexes of Tricholoma matsutake cranberry crisp biscuits

由表9 可知， 按照最優(yōu)配方生產(chǎn)的松茸蔓越莓酥性餅干的理化指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果均符合國家標(biāo)準(zhǔn)，為合格產(chǎn)品。

3 結(jié)論

在模糊綜合評(píng)價(jià)確定的單因素最佳添加量范圍的基礎(chǔ)上，由響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化得出松茸蔓越莓酥性餅干的最佳配方參數(shù)為： 低筋小麥粉100%、 松茸粉16.6%、小蘇打0.9%、黃油53.6%、白砂糖37.9%、雞蛋13%、蔓越莓10%、奶粉5%、鹽0.8%，在此配方下餅干色澤誘人，風(fēng)味均衡，口感細(xì)膩、爽口，甜味適中，感官評(píng)分較高，各質(zhì)構(gòu)參數(shù)符合市售要求，理化指標(biāo)符合國家標(biāo)準(zhǔn)，且能夠滿足大眾口味。 研究結(jié)果為松茸餅干加工工藝提供理論依據(jù)。