模糊數(shù)學(xué)結(jié)合響應(yīng)面法優(yōu)化啤酒魚的煮制工藝

王哲銘，王成財(cái)，朱立宏，江虹銳，劉小玲，姜 毅

（廣西大學(xué)輕工與食品工程學(xué)院，廣西南寧 530004）

“啤酒魚”是廣西陽朔一道有名的地方特色菜，其魚肉鮮辣可口，富有啤酒香味，2018年9月，被評(píng)為“中國(guó)菜”之廣西十大經(jīng)典名菜。啤酒魚的傳統(tǒng)做法是選用漓江水域里鮮活的魚，先用桂北山區(qū)出產(chǎn)的生茶油煎至表面微黃后起鍋，接著將辣椒、蔥、蒜等香辛料爆香后放入番茄略炒，然后加入用漓江水源釀造的啤酒以及調(diào)味料，最后放入煎好的魚燜至入味后撒上蔥花。為確保啤酒魚制作技藝得到有效的保護(hù)、傳承與發(fā)展，陽朔工商行政管理質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局等起草了《陽朔啤酒魚制作技術(shù)規(guī)程》[1]。但目前還未見關(guān)于適用于工業(yè)化生產(chǎn)的啤酒魚產(chǎn)品的工藝研究報(bào)道，而非標(biāo)準(zhǔn)化的加工工藝影響產(chǎn)品的品質(zhì)穩(wěn)定性和加工操作可重復(fù)性，因此優(yōu)化啤酒魚加工工藝對(duì)其實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)有重要意義。

魚肉的品質(zhì)不僅受原料本身（品種、性別、年齡等）、環(huán)境因素（產(chǎn)地、飼養(yǎng)方式、季節(jié)等）等因素的影響，還因加工方式（蒸、煮、炸、腌、微波等）的不同而發(fā)生改變[2]。熱加工是用于改善食品品質(zhì)、延長(zhǎng)貯藏期的重要方法，而煮制是熱加工常用的方式之一。魚肉經(jīng)過煮制后，其質(zhì)構(gòu)、風(fēng)味特性會(huì)發(fā)生明顯變化。盛利燚等[3]研究發(fā)現(xiàn)丁香魚肉在80 ℃水溫下煮制1～4 min，剪切力值持續(xù)上升，表明煮制能使肉質(zhì)變緊密。陳麗麗等[4]探究不同烹飪方法對(duì)脆肉鯇揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的影響時(shí)，發(fā)現(xiàn)煮制后的魚肉中揮發(fā)性的酮類和醛類物質(zhì)的濃度顯著增大，而酯類物質(zhì)的種類和含量降低。綜上，煮制工藝參數(shù)會(huì)影響魚肉質(zhì)構(gòu)和揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。

啤酒中含有多種揮發(fā)性有機(jī)物，如醇類、酯類、羰基類、有機(jī)酸類、硫化物類、苯胺類、酚類等物質(zhì)[5]，這些物質(zhì)共同構(gòu)成了啤酒獨(dú)特的風(fēng)味。啤酒在烹飪菜肴時(shí)能起到增香、調(diào)味、去腥等作用，因此常被用于制作風(fēng)味食品。湯高奇等[6]在制作醬香鴨脖過程中加入啤酒，發(fā)現(xiàn)啤酒的添加量和放入時(shí)間會(huì)影響啤酒的風(fēng)味，在鹵煮開始后29 min 放入26%的啤酒獲得感官評(píng)分89 分的醬香啤酒鴨脖新產(chǎn)品。苗清霞等[7]通過正交試驗(yàn)研制出的一種啤酒風(fēng)味的香腸產(chǎn)品脆爽有彈性，又有較強(qiáng)的肉粒感。周惠健等[8]探究了啤酒對(duì)紅燒老鵝品質(zhì)的影響，結(jié)果表明啤酒能改善鵝肉的色澤、肉質(zhì)和風(fēng)味。此外，啤酒還具有特殊的作用，相關(guān)研究結(jié)果表明用啤酒進(jìn)行腌制能降低煎牛肉中有害物雜環(huán)胺類物質(zhì)的量[9]，降低烤豬肉[10]、烤雞翅[11]中多環(huán)芳烴類物質(zhì)的量。目前，關(guān)于啤酒應(yīng)用于食品加工的研究還較少，且啤酒對(duì)啤酒魚品質(zhì)影響的相關(guān)研究鮮有報(bào)道。

模糊數(shù)學(xué)評(píng)定法是由Zadeh 創(chuàng)建的一種評(píng)定方法，通過建立模糊綜合評(píng)價(jià)的評(píng)判因素集、評(píng)語集、權(quán)重集以及建立矩陣和權(quán)重之間的運(yùn)算，將模糊的、定性的指標(biāo)轉(zhuǎn)變?yōu)榍逦?、定量的指?biāo)[12]。通過將模糊數(shù)學(xué)評(píng)定法與感官評(píng)價(jià)結(jié)合，能使感官評(píng)價(jià)過程中由主觀性帶來的誤差減小。本文對(duì)啤酒魚加工過程中煮制工藝的啤酒添加量、煮制時(shí)間及加熱功率進(jìn)行變量設(shè)置，采用模糊數(shù)學(xué)感官綜合評(píng)價(jià)法、出品率、剪切力等指標(biāo)對(duì)啤酒魚的品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，同時(shí)結(jié)合響應(yīng)面法優(yōu)化啤酒魚的煮制條件，以模糊數(shù)學(xué)感官綜合評(píng)價(jià)值為指標(biāo)得到最優(yōu)參數(shù)，并分析啤酒魚的風(fēng)味及質(zhì)構(gòu)特性，以期為實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

羅非魚、生姜、蔥、蒜、辣椒、番茄 均購(gòu)于超市；漓泉啤酒 燕京啤酒（桂林漓泉）股份有限公司；大豆油 益海嘉里糧油工業(yè)有限公司；食鹽 中國(guó)鹽業(yè)集團(tuán)有限公司；辣椒油 東莞市永益食品有限公司；生抽、蠔油 佛山市海天調(diào)味食品股份有限公司。

TB-81 油浴鍋 湖北香江電器股份有限公司；C22-Star201 電磁爐 廣東美的生活電器制造有限公司；EK813 電子秤 廣東香山衡器集團(tuán)股份有限公司；FlavourSpec?氣相-離子遷移譜食品風(fēng)味分析與質(zhì)量控制系統(tǒng) 德國(guó)G.A.S 公司；TMS-PRO 質(zhì)構(gòu)儀 美國(guó)FTC 公司；STAR A111 pH 計(jì) 美國(guó)賽默飛公司；CR21N 高速冷凍離心機(jī) 日本日立公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 工藝流程 原料選擇→預(yù)處理→清洗→油炸→炒料→調(diào)料→煮制→成品

1.2.2 操作要點(diǎn) 原料選擇：挑選鮮活的羅非魚，每條體重為（750±50）g。

預(yù)處理：將魚重?fù)纛^部致死，刮去鱗片，開膛破肚，取出內(nèi)臟，去除鰓及鰭部分。

清洗：用清水沖洗干凈魚體上的血污，然后瀝干表面多余水分。

油炸：用油浴鍋將料液比為1:2（w/w）的大豆油加熱至180 ℃后，再將魚炸制3 min 后起鍋，瀝油后備用。

炒料：以魚質(zhì)量為基準(zhǔn)，將4%的大豆油加熱至180 ℃后，放入1.3%生姜、2%蔥、2%蒜翻炒30 s，然后加入13.3% 番茄再翻炒30 s。

調(diào)料：以魚質(zhì)量為基準(zhǔn)，按照3.75:1（w/w）的料液比添加一定量啤酒和水的混合液，然后加入0.9%食鹽、2.6%辣椒油、2.6%蠔油、2%生抽，混勻后加熱。

煮制：將調(diào)料液加熱至100 ℃后，放入油炸好的魚，并按照一定的煮制時(shí)間和加熱功率進(jìn)行煮制，當(dāng)達(dá)到煮制時(shí)間一半時(shí)將魚體翻面，繼續(xù)煮制后獲得啤酒魚成品。

傳統(tǒng)工藝制作的啤酒魚（傳統(tǒng)組）操作將上述油炸步驟改為油煎，并在煮制步驟改為加入純啤酒。具體方法為：用平底鍋將料液比為25:1（w/w）的大豆油加熱至180 ℃后，再將魚煎制3 min 后起鍋。

1.2.3 單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 根據(jù)啤酒魚的工藝流程，在調(diào)料和煮制步驟中固定煮制時(shí)間為30 min，加熱功率為500 W，煮制液中分別添加20%、40%、60%、80%、100%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的啤酒，研究啤酒添加量對(duì)啤酒魚感官評(píng)分、剪切力和出品率的影響。固定啤酒添加量為80%，加熱功率為500 W，于100 ℃分別煮制10、20、30、40、50 min，研究煮制時(shí)間對(duì)啤酒魚感官評(píng)分、剪切力和出品率的影響。固定煮制時(shí)間為30 min，啤酒添加量為80%，分別以功率120、500、1000、1500、2000 W 進(jìn)行加熱，研究加熱功率對(duì)啤酒魚感官評(píng)分、剪切力和出品率的影響。通過建立模糊數(shù)學(xué)感官綜合評(píng)價(jià)模型，獲得啤酒添加量、煮制時(shí)間、加熱功率對(duì)啤酒魚模糊數(shù)學(xué)感官綜合評(píng)價(jià)值的影響。

1.2.4 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì) 根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果及Box-Behnken 試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，以煮制時(shí)間、加熱功率、啤酒添加量為考察因素，以模糊數(shù)學(xué)感官綜合評(píng)價(jià)結(jié)果為評(píng)價(jià)指標(biāo)，進(jìn)行三因素三水平試驗(yàn)設(shè)計(jì)，優(yōu)化啤酒魚煮制工藝條件。因素及水平編碼見表1。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平表Table 1 Factors and levels table of response surface experiments

1.2.5 感官評(píng)價(jià) 參考陳嬌嬌等[13]的方法并作修改，挑選10 名具有食品專業(yè)知識(shí)的人員組成評(píng)價(jià)小組，根據(jù)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)分別對(duì)啤酒魚魚肉的嫩度、彈性、組織狀態(tài)、氣味和滋味進(jìn)行感官評(píng)價(jià)（表2）。為避免評(píng)價(jià)小組成員因各自嗜好等因素造成對(duì)產(chǎn)品的偏見，感官評(píng)定時(shí)需對(duì)樣品進(jìn)行隨機(jī)編碼。每次評(píng)價(jià)時(shí)由每位評(píng)價(jià)員單獨(dú)進(jìn)行，不互相交流，且在評(píng)價(jià)每個(gè)樣品之前咀嚼蘇打餅干，并用清水漱口，排除上一個(gè)樣品的影響。

表2 啤酒魚感官評(píng)價(jià)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation standard of beer fish

1.2.6 模糊數(shù)學(xué)感官綜合評(píng)價(jià)模型的建立

1.2.6.1 因素集及評(píng)語集的確定 以啤酒魚嫩度、彈性、組織狀態(tài)、氣味和滋味為因素集U=[U1,U2,U3,U4,U5]=[嫩度，彈性，組織狀態(tài)，氣味，滋味]，以優(yōu)、良、中、差為評(píng)語集V=[V1,V2,V3,V4]=[優(yōu)，良，中，差]。

1.2.6.2 因素集權(quán)重的確定 參照姬長(zhǎng)英[14]的方法，采用“0、4”評(píng)分法，確定各因素權(quán)重。請(qǐng)?jiān)u價(jià)員對(duì)啤酒魚感官評(píng)價(jià)指標(biāo)嫩度、彈性、組織狀態(tài)、氣味和滋味的重要性進(jìn)行兩兩比較，根據(jù)重要程度差距進(jìn)行打分，兩者中相對(duì)重要者取高分，另一者取低分。把比分分為“0:4”、“1:3”、“2:2”三種情況：兩因素重要程度差距很大時(shí)用“0:4”；差距較大時(shí)用“1:3”；重要程度接近時(shí)用“2:2”。根據(jù)各因素所得總分除以全部因素的總分即得到各因素的權(quán)重，把各因素的權(quán)重組成權(quán)重集。

本實(shí)驗(yàn)依據(jù)啤酒魚感官評(píng)價(jià)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)員判定的權(quán)重系數(shù)得分統(tǒng)計(jì)結(jié)果，確定嫩度、彈性、組織狀態(tài)、氣味、滋味的權(quán)重系數(shù)分別為0.2325、0.1225、0.1600、0.2250、0.2600，即權(quán)重集AU=[AU1,AU2,AU3,AU4,AU5]=[0.2325,0.1225,0.1600,0.2250,0.2600]。

1.2.6.3 模糊數(shù)學(xué)感官綜合評(píng)價(jià)值的計(jì)算 根據(jù)表2啤酒魚感官評(píng)價(jià)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)啤酒魚各感官評(píng)價(jià)指標(biāo)得分對(duì)應(yīng)的優(yōu)、良、中、差4 個(gè)評(píng)分等級(jí)的打分人數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并作歸一化處理，構(gòu)成模糊矩陣R，然后乘以權(quán)重向量AU，得到模糊綜合評(píng)判集B。為了將最終評(píng)判結(jié)果量化為分?jǐn)?shù)，取每個(gè)感官評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)分等級(jí)對(duì)應(yīng)分值段的中間值構(gòu)成評(píng)價(jià)等級(jí)向量H=[9.5,7,4,1][15]。最后，通過Y=B·HT計(jì)算得到模糊數(shù)學(xué)感官綜合評(píng)價(jià)值。

1.2.7 出品率的測(cè)定 參考張艷[16]的方法并作修改。用濾紙將原料魚表面液體吸干后稱重，質(zhì)量記為m1，單位為g；煮制后的啤酒魚冷卻后，再用濾紙吸干表面液體后進(jìn)行稱重，質(zhì)量記為m2，單位為g。

1.2.8 剪切力的測(cè)定 參考的趙矩陽等[17]的方法并作修改。使用單刀剪切探頭進(jìn)行測(cè)定，測(cè)試速度60 mm/s，回程速度60 mm/s，回程距離55 mm。每組樣品平行測(cè)定8 次。

1.2.9 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的測(cè)定 以響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化的煮制條件制作啤酒魚，以傳統(tǒng)方法制作的啤酒魚、和水取代啤酒進(jìn)行煮制作為對(duì)照組。使用GCIMS 分析樣品的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，參考Arroyo 等[18]的方法并作修改。

進(jìn)樣條件：稱取2.00 g 魚肉于20 mL 頂空瓶，在孵化器內(nèi)以50 ℃加熱10 min。進(jìn)樣方式：頂空進(jìn)樣；加熱方式：振蕩加熱；振蕩速率500 r/min；進(jìn)樣針溫度80 ℃；進(jìn)樣量0.5 mL。

GC 條件：色譜柱：FS-SE-54-CB-1 石英毛細(xì)管柱（15 m×0.53 mm，1 μm）；色譜柱溫度40 ℃；載氣（N2）流速程序：初始流速2 mL/min，3 min 內(nèi)保持2 mL/min，10 min 內(nèi)線性升至25 mL/min，15 min 內(nèi)線性升至50 mL/min，25 min 內(nèi)線性升至150 mL/min。

IMS 條件：漂移管溫度45 ℃；管內(nèi)線性電壓500 V/cm；漂移氣（N2）流速150 mL/min；放射源：β射線（氚，3H）；離子化模式：正離子。

1.2.10 質(zhì)構(gòu)的測(cè)定 測(cè)定方法參考楊少玲等[19]并作修改，用濾紙將魚肉的表面水分吸干，取背部肌肉，然后將魚塊沿著肌肉橫紋水平放置在質(zhì)構(gòu)儀的探頭底座上，進(jìn)行質(zhì)構(gòu)特性（硬度、彈性、內(nèi)聚性和咀嚼性）的測(cè)定。使用直徑為6 mm 圓柱形不銹鋼探頭，設(shè)置質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定模式為TPA 模式，測(cè)試速度1.00 mm/s，壓縮形變量30%，間隔時(shí)間5 s，觸發(fā)力0.05 N。每組樣品平行測(cè)定6 次。

1.2.11 pH 的測(cè)定 pH 的測(cè)定參考單錢藝等[20]方法。稱取3.00 g 魚肉，加入30 mL 蒸餾水（pH 6.91），以10000 r/min 均質(zhì)45 s，然后經(jīng)9000 r/min 離心15 min，上清液用pH 計(jì)測(cè)定其pH。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Design-Expert 8.0.6 軟件對(duì)響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析。采用 Microsoft Excel 2019 和SPSS 25.0 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。使用GCIMS 儀器配套的Laboratory Analytical Viewer 軟件及GC-IMS Library Search 軟件對(duì)魚肉中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行分析。所有實(shí)驗(yàn)分析重復(fù)3 次以上，結(jié)果表述為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)

2.1.1 啤酒添加量對(duì)啤酒魚品質(zhì)的影響 啤酒魚的感官綜合評(píng)價(jià)值隨著啤酒添加量的增加先升高后降低（圖1）。啤酒添加量為20%～40%時(shí)，感官綜合評(píng)價(jià)值升高。啤酒添加量為40%與添加量為60%所得到的綜合評(píng)價(jià)值相近。但是在啤酒添加量>60%后，綜合評(píng)價(jià)值降低。添加適量的啤酒能去除魚肉的腥味[21]，提高氣味評(píng)分。但啤酒添加量過多，會(huì)使啤酒魚帶有較重的苦味，導(dǎo)致滋味評(píng)分下降，降低綜合評(píng)價(jià)值。從樣品的剪切力結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，剪切力隨啤酒添加量的增加先降低后升高，經(jīng)60%的啤酒添加量處理的啤酒魚剪切力（9.22 N）低于其他處理組，而此時(shí)出品率也較高，綜合考慮啤酒添加量為60%最佳。

圖1 啤酒添加量對(duì)啤酒魚綜合評(píng)價(jià)值、出品率及剪切力的影響Fig.1 Effects of beer additive amount on sensory comprehensive evaluation value,yield and shearing force of the beer fish

2.1.2 煮制時(shí)間對(duì)啤酒魚的影響 隨著煮制時(shí)間的增加，啤酒魚感官綜合評(píng)價(jià)值呈先上升后下降趨勢(shì)（圖2）。煮制時(shí)間<30 min 時(shí)的綜合評(píng)價(jià)值較低，可能是因?yàn)橹笾茣r(shí)間過短導(dǎo)致入味和肉質(zhì)較差。煮制時(shí)間為40 min 時(shí)，魚體完整，肉質(zhì)細(xì)嫩，啤酒魚綜合評(píng)價(jià)值最高（7.70）。當(dāng)煮制時(shí)間>40 min 時(shí)，除滋味外其余評(píng)分均降低，導(dǎo)致綜合評(píng)價(jià)值降低。這是因?yàn)橹笾茣r(shí)間過長(zhǎng)，會(huì)引起肉質(zhì)的過分軟爛，并且破壞食物本身具有的良好風(fēng)味[22]。從啤酒魚的出品率結(jié)果發(fā)現(xiàn)，煮制時(shí)間為20 min 時(shí)出品率最高（73.05%），之后出品率持續(xù)下降。而魚肉的剪切力隨著煮制時(shí)間的增加持續(xù)下降。煮制不僅是一個(gè)烹飪食物的過程，也是一個(gè)滅菌的過程。煮制時(shí)間過短，滅菌不徹底，會(huì)對(duì)食品的安全性造成負(fù)面影響；而煮制時(shí)間長(zhǎng)，能耗消耗大，同時(shí)會(huì)影響產(chǎn)品感官評(píng)分。綜合考慮煮制時(shí)間為30 min 最佳。

圖2 煮制時(shí)間對(duì)啤酒魚綜合評(píng)價(jià)值、出品率及剪切力的影響Fig.2 Effects of boiling time on sensory comprehensive evaluation value,yield and shearing force of the beer fish

2.1.3 加熱功率對(duì)啤酒魚的影響 加熱功率在120～1000 W 時(shí)，啤酒魚的嫩度評(píng)分及綜合評(píng)價(jià)值隨加熱功率的增大持續(xù)升高（圖3）。以1000 W 的加熱功率煮制得到的啤酒魚綜合評(píng)價(jià)值最高（7.27）。加熱功率高于1000 W 后，魚肉彈性、氣味評(píng)分降低，組織變得松散，綜合評(píng)價(jià)值降低。這是由于非穩(wěn)態(tài)傳熱是加工過程中的基本特征，魚體內(nèi)外受熱是不均勻的，內(nèi)部成熟時(shí)，外部可能因加熱過度而品質(zhì)劣化[23]。隨著加熱功率增大，啤酒魚的剪切力持續(xù)下降，表明嫩度升高，但同時(shí)出品率也呈下降趨勢(shì)。加熱功率為2000 W 時(shí)，出品率僅為65.82%。王琳可[24]發(fā)現(xiàn)中火煮制雞腿的總體評(píng)價(jià)要優(yōu)于小火和大火煮制的雞腿。因此，選擇合適的火候十分重要，能既保證成熟并達(dá)到整體品質(zhì)最優(yōu)。綜合考慮，選擇1000 W 作為響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)加熱功率的中間值進(jìn)行后續(xù)研究。

圖3 加熱功率對(duì)啤酒魚綜合評(píng)價(jià)值、出品率及剪切力的影響Fig.3 Effects of heating power on sensory comprehensive evaluation value,yield and shearing force of the beer fish

2.2 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)

2.2.1 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果 由于模糊數(shù)學(xué)感官綜合評(píng)價(jià)方法綜合了對(duì)樣品的嫩度、彈性、組織狀態(tài)、氣味和滋味等五個(gè)方面的評(píng)價(jià)，本研究基于單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選取啤酒添加量（X1）、煮制時(shí)間（X2）、加熱功率（X3）為自變量并以模糊數(shù)學(xué)感官綜合評(píng)價(jià)值為響應(yīng)值Y，經(jīng)Box-Behnken 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)一步優(yōu)化各因素參數(shù)值（表3）。

表3 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果Table 3 Design and results of response surface experiments

2.2.2 回歸模型的建立及方差分析 根據(jù)感官綜合評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行多元回歸擬合，獲得啤酒魚綜合評(píng)價(jià)值（Y）對(duì)自變量啤酒添加量（X1）、煮制時(shí)間（X2）、加熱功率（X3）的二次回歸方程：Y=7.81+0.16X1+0.2X2+0.014X3?0.13X1X2?0.22X1X3?0.071X2X3?0.52X12?0.4X22?0.005498X32。模型的決定系數(shù)R2為0.9744，校正決定系數(shù)R2adj為0.9407，表明該模型能夠解釋94.07%響應(yīng)值的變化，說明該模型擬合程度良好，可對(duì)啤酒魚的綜合評(píng)價(jià)值進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)。

為進(jìn)一步檢驗(yàn)該二次回歸方程有效性，對(duì)回歸模型的方差進(jìn)行分析（表4）。本研究中模型的方差極顯著（P<0.01），失擬項(xiàng)不顯著（P>0.05），說明回歸模型與實(shí)測(cè)值擬合良好。逐步顯著性檢驗(yàn)結(jié)果表明，一次項(xiàng)X1和X2達(dá)到極顯著水平（P<0.01），表明啤酒魚制作過程中，煮制時(shí)間及啤酒添加量對(duì)感官綜合評(píng)價(jià)值的影響很大。根據(jù)回歸方程中各因素的系數(shù)，可以得到各因素影響強(qiáng)弱順序?yàn)椋褐笾茣r(shí)間>啤酒添加量>加熱功率。交互項(xiàng)X1X2對(duì)響應(yīng)值Y 的影響顯著（P<0.05），X1X3極顯著（P<0.01），而X2X3不顯著（P>0.05）。二次項(xiàng)X12和X22對(duì)響應(yīng)值Y 的影響極顯著（P<0.01），而X32不顯著（P>0.05），表明各因素與響應(yīng)值不是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系。

表4 響應(yīng)面二次模型的方差分析Table 4 Analysis of variance for the response surface quadratic model

2.2.3 響應(yīng)面圖分析及工藝優(yōu)化 通過Design-Expert軟件的Model Graphs 模塊得到了兩因素交互作用的響應(yīng)面圖（圖4）。如圖4（a）所示，X1X2兩因素的等高線趨于圓形，曲面圖坡度陡峭，表明啤酒添加量與煮制時(shí)間交互作用較弱，對(duì)綜合評(píng)價(jià)值影響較大。如圖4（b）所示，X1X3兩因素的等高線趨于橢圓形，曲面圖坡度陡峭，表明啤酒添加量與加熱功率交互作用較強(qiáng)，對(duì)響應(yīng)值影響較大。沿著啤酒添加量方向，等高線密度明顯高于加熱功率方向，說明啤酒添加量對(duì)綜合評(píng)價(jià)值的影響大于加熱功率。如圖4（c）所示，X2X3兩因素的等高線趨于橢圓形，曲面圖較平坦，表明煮制時(shí)間與加熱功率交互作用較強(qiáng)，對(duì)響應(yīng)值影響較小。沿著加熱時(shí)間方向，等高線密度明顯高于加熱功率方向，說明加熱時(shí)間對(duì)綜合評(píng)價(jià)值的影響大于加熱功率。

圖4 兩因素交互作用的響應(yīng)面圖Fig.4 Response surface graphs of interaction between two factors

模型預(yù)測(cè)最優(yōu)條件為：啤酒添加量66.54%，煮制時(shí)間32.92 min，加熱功率500.01 W。在此條件下，啤酒魚的感官綜合評(píng)價(jià)值預(yù)測(cè)值最高為7.89。為驗(yàn)證預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值之間的擬合程度及模型的有效性，進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。但考慮到操作的可行性，對(duì)自變量值修正為：啤酒添加量66%，煮制時(shí)間33 min，加熱功率500 W，得到實(shí)測(cè)值為7.91±0.01，與模型的預(yù)測(cè)值7.89 基本一致，表明模型有效可靠。

2.3 啤酒對(duì)啤酒魚風(fēng)味與質(zhì)構(gòu)特性的影響

2.3.1 啤酒對(duì)啤酒魚風(fēng)味特性的影響 與空白組相比，最優(yōu)組和傳統(tǒng)組魚肉中己醛、庚醛等物質(zhì)信號(hào)強(qiáng)度降低（圖5，A 區(qū)）。最優(yōu)組和傳統(tǒng)組出現(xiàn)乙醇、2,3-戊二酮等物質(zhì)的信號(hào)，且傳統(tǒng)組中這些物質(zhì)信號(hào)的強(qiáng)度比最優(yōu)組高（圖5，B 區(qū)）。己醛、庚醛是羅非魚中的主要腥味物質(zhì)，由ω-6 脂肪酸氧化后產(chǎn)生，在低濃度下具有青草味，高濃度時(shí)會(huì)產(chǎn)生有不良?xì)馕禰25?26]。乙醇是啤酒中含量最豐富的醇類物質(zhì)，貢獻(xiàn)啤酒風(fēng)味，并在其他成分的風(fēng)味感知中發(fā)揮作用[27]。2,3-戊二酮是啤酒發(fā)酵過程的產(chǎn)物，具有類似蜂蜜的氣味[28]。本實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)添加啤酒煮制后的魚肉腥味物質(zhì)信號(hào)強(qiáng)度降低與乙醇促進(jìn)小分子物質(zhì)揮發(fā)及魚肉pH 降低有關(guān)（表5）。魚肉pH 降低使肌原纖維蛋白的疏水結(jié)合位點(diǎn)減少，從而降低了其與醛類物質(zhì)的結(jié)合能力[29]。由于傳統(tǒng)組相比最優(yōu)組添加了更多的啤酒，因此魚肉中啤酒風(fēng)味物質(zhì)信號(hào)強(qiáng)度更高。

圖5 啤酒魚的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)GC-IMS 指紋圖譜Fig.5 GC-IMS fingerprint of beer fish’s volatile flavor compounds

2.3.2 啤酒對(duì)啤酒魚質(zhì)構(gòu)特性的影響 如表5所示，經(jīng)優(yōu)化工藝得到的最優(yōu)組啤酒魚肉質(zhì)硬度、咀嚼性和pH 顯著低于空白組及傳統(tǒng)組（P<0.05），但彈性及內(nèi)聚性無顯著性變化（P>0.05）。最優(yōu)組的感官綜合評(píng)價(jià)值高于傳統(tǒng)組，可能是由于傳統(tǒng)組的啤酒加入量為100%，使風(fēng)味感官分值降低，該結(jié)果與對(duì)傳統(tǒng)組風(fēng)味特征的研究結(jié)果一致。pH 變化會(huì)影響肌原纖維蛋白的凝膠特性，而熟肉的質(zhì)構(gòu)特性高度依賴于肌原纖維蛋白的凝膠化[30]。此外，啤酒中的乙醇能使肌原纖維蛋白的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，從而影響肉質(zhì)[8]。陳麗艷等[31]發(fā)現(xiàn)糟鵝肉的硬度、咀嚼性隨著白酒添加量的增加先降低后升高，內(nèi)聚性一直下降，而彈性整體變化較小。本實(shí)驗(yàn)中，添加適量啤酒能改善啤酒魚口感和風(fēng)味。經(jīng)啤酒煮制后的魚肉pH 降低及啤酒中乙醇的含量，可能是導(dǎo)致魚肉中肌原纖維蛋白的凝膠強(qiáng)度減弱從而改變魚肉質(zhì)構(gòu)的原因，啤酒的組成成分對(duì)肌原纖維蛋白的空間結(jié)構(gòu)的影響還有待進(jìn)一步研究。

表5 啤酒魚的魚肉質(zhì)構(gòu)特性、pH 及綜合評(píng)價(jià)值Table 5 Texture profile analysis,pH and comprehensive evaluation value of beer fish

3 結(jié)論

本研究通過建立啤酒魚模糊數(shù)學(xué)感官綜合評(píng)價(jià)的方法，結(jié)合響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)對(duì)啤酒魚煮制工藝條件進(jìn)行優(yōu)化，得到最佳工藝參數(shù)為：啤酒添加量66%，煮制時(shí)間33 min，加熱功率500 W，在此條件下制得的啤酒魚綜合評(píng)價(jià)值為7.91，與模型的預(yù)測(cè)值7.89基本一致。啤酒添加量、煮制時(shí)間影響啤酒魚的感官品質(zhì)，啤酒魚工業(yè)化生產(chǎn)中可以將以上參數(shù)作為加工控制關(guān)鍵點(diǎn)。優(yōu)化后的啤酒魚制作工藝得到的啤酒魚感官綜合評(píng)價(jià)值高于傳統(tǒng)方法制得的啤酒魚。經(jīng)優(yōu)化工藝煮制后的魚肉中己醛、庚醛等腥味物質(zhì)的濃度降低，出現(xiàn)乙醇、2,3-戊二酮等啤酒風(fēng)味物質(zhì)；肉質(zhì)硬度、咀嚼性、pH 降低，表明啤酒能起到去腥增香、改變?nèi)赓|(zhì)的作用。本研究的結(jié)果可為啤酒魚的工業(yè)化生產(chǎn)中風(fēng)味及魚肉品質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)價(jià)提供理論依據(jù)。