基于模糊數(shù)學評價法優(yōu)化蛋清糊配方設計

楊雪欣，陳可靖

（哈爾濱商業(yè)大學旅游烹飪學院，黑龍江哈爾濱 150076）

油炸外裹糊食品一直以來深受大家的喜愛，高溫油炸后的產(chǎn)品酥脆可口，其特殊的風味和金黃的色澤也能引起人們的食欲[1]。油炸外裹糊食品的原料一般選擇鮮嫩的肉類、海鮮類和蔬菜類，為了在油炸過程中保持這些食材原有的風味，在制作菜肴時會通過“掛糊”這一烹飪工藝來使產(chǎn)品達到外酥里嫩的效果[2?3]。原料表層的面糊在油炸過程中會形成一層保護層，能防止原料基質與油炸用油直接接觸，從而避免原料水分、鮮味和營養(yǎng)物質的流失[4?5]。

蛋清糊也叫蛋白糊，屬于軟炸糊中的一種，蛋清糊通常應用于鮮嫩食材的加工[6]。蛋清的熱凝性能使其很好地包裹住原料，避免在油炸過程中原料水分和營養(yǎng)物質的流失，降低產(chǎn)品的含油量[7?9]。面糊中蛋白質含量的增加有助于美拉德反應的進行，產(chǎn)生特殊的香氣和色澤[10]。楊銘鐸等[11]探究了蛋清糊的物理特性及其對掛糊油炸豬肉片的影響，發(fā)現(xiàn)在不同分散介質（NaCl溶液、蔗糖溶液和蒸餾水）中蛋清糊物理特性變化規(guī)律趨向一致，其中提高蛋清液與淀粉的質量比，能增加蛋清糊黏度值和析水率，降低凝沉性，面糊的流變學粘度和吸水率也會隨之增加。劉洋等[12]研究了蛋清糊對掛糊油炸綠茶鮮葉品質的影響，發(fā)現(xiàn)經(jīng)蛋清糊包裹后油炸的綠茶茶多酚含量相比直接炸制的對照組茶多酚含量要高。Myers等[13]研究發(fā)現(xiàn)在面糊中添加蛋清能有效抑制炸雞的吸油率。Ansarifar等[14]研究也發(fā)現(xiàn)了類似結論，在面糊配方中添加10%的蛋清能降低油炸奶酪塊的含油量。蛋清糊在軟炸類菜肴中的應用十分廣泛，目前國內(nèi)外對蛋清糊的研究較少，且集中于蛋清糊各組分的種類和含量對油炸產(chǎn)品品質的影響，而有關蛋清糊的模糊數(shù)學感官評價未見報道。

本實驗以蛋清糊為研究對象，探討了淀粉、蛋清和水等糊的組成成分對蛋清糊及酥肉品質的影響，通過單因素實驗來確定響應面試驗因素的取值范圍和編碼水平，結合模糊數(shù)學評價法得出酥肉的綜合感官評分，最后利用響應面法優(yōu)化出蛋清糊的最佳配方，旨在為蛋清糊的配方設計提供技術參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

中筋面粉、玉米淀粉、大豆油、雞蛋、里脊肉等 均購于家樂福超市。

TLE204E電子天平 上海梅特勒托利多儀器有限公司；7K120電炸鍋 湖北艾格麗經(jīng)貿(mào)有限公司；NDY-5S數(shù)字式黏度計 上海精天電子儀器有限公司；RW20.n精密攪拌機 德國IKA有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 酥肉加工工藝流程 漿糊調(diào)制→里脊肉切配→掛糊→炸制→成品。

操作要點：

糊的制備：將稱好的面粉和淀粉混勻后依次加入蛋清和水，置于攪拌機中以2000 r/min攪拌10 min，制備成均勻的面糊備用。

樣品處理：將里脊肉切成4 cm×1 cm×1 cm的實驗樣品，樣品的厚度要一致，每一個樣品稱重（7.00±2.0 g）后，放于冰箱中冷藏備用。

掛糊：里脊肉先稱重，掛糊時，蛋清糊要完全浸沒里脊肉，翻動3～5次后取出瀝干5 s。

油炸：里脊肉需要經(jīng)過兩次炸制，第一次油炸溫度為150℃，油炸時間為180 s，撈出瀝干多余的油后升高油溫至200℃復炸30 s即可。

1.2.2 單因素實驗

1.2.2.1 淀粉添加量的優(yōu)選 以面粉和淀粉的總質量50 g、水5 g、蛋清50 g為基礎配方，研究質量分數(shù)為10%、30%、50%、70%、90%的淀粉添加量（以面粉和淀粉的總質量計）對蛋清糊的黏度值、掛糊量以及酥肉感官評分的影響。

1.2.2.2 蛋清添加量的優(yōu)選 以淀粉15 g、面粉35 g、水5 g為基礎配方，研究質量分數(shù)為60%、70%、80%、90%、100%的蛋清添加量（以面粉和淀粉的總質量計）對蛋清糊的黏度值、掛糊量以及酥肉感官評分的影響。

1.2.2.3 水添加量的優(yōu)選 以淀粉15 g、面粉35 g、蛋清50 g為基礎配方，研究質量分數(shù)為4%、8%、12%、16%、20%的水添加量（以面粉和淀粉的總質量計）對蛋清糊的黏度值、掛糊量以及酥肉感官評分的影響。

1.2.3 響應面優(yōu)化試驗 在單因素實驗的基礎上，根據(jù) Box-Behnken 試驗設計[15?16]，以淀粉添加量A、蛋清添加量B、水添加量C為自變量，酥肉的感官總分Y為響應值，以?1、0、+1分別代表上述各個變量的水平，采用軟件Design Expert V 8.0.6建立3因素3水平的試驗。設計因素和水平編碼見表1。

表1 Box-Behnken試驗因素與水平編碼Table1 Factorsand coded levelsof Box-Behnken design

1.2.4 感官評定 參考呂新河[17]的方法，本實驗感官評價組成員由10名接受過食品感官評定培訓的烹飪科學研究生組成，在評定前禁煙酒、禁食刺激性食物，身體健康。根據(jù)成品口感及質地、色澤及形態(tài)、掛糊效果以及可接受度四個方面對酥肉進行感官評分，評分標準見表2。

表2 感官評分標準Table 2 Sensory evaluation score standard

1.2.5 模糊數(shù)學模型的建立 參照朱由珍等[18]的方法。評定因素集確立：影響蛋清糊質量的指標的因素集U={口感及質地u1，色澤及形態(tài)u2，掛糊效果u3，可接受度u4}；評語集確定：評語集表示方法為V=（v1，v2，v3，v4，v5）=（v很好，v較好，v一般，v較差，v差），其中很好81～100分、較好61～80分、一般41～60分、較差21～40分、差0～20分；各因素權重集確定：選定10名感官評定員對成品的口感及質地、色澤及形態(tài)、掛糊效果、總體接受度4個質量因素在感官評價中的重要程度進行打分，每個質量因素滿分為10.0分，各個質量因素的權重因子等于各個質量因素的得分與總分100.0分的比值；模糊關系綜合評判集：根據(jù)模糊變換原理Y=KA，式中：K為權重集，A為模糊矩陣，獲取各實驗組的模糊感官評價的結果。

1.2.6 指標的測定

1.2.6.1 黏度值 參考張令文等[19]的方法，采用數(shù)字式黏度計進行測定，選用2號轉子，轉速為12 r·min?1。

1.2.6.2 掛糊量 掛糊量的計算公式如下：

式中：m1表示里脊肉的質量，g；m2表示糊的質量，g；m3表示蛋清糊的質量，g。

1.3 數(shù)據(jù)分析

每個實驗重復3遍，試驗數(shù)據(jù)使用SPSS 22.0、Excel 2010進行統(tǒng)計和分析，Design-Expert 8.0.6進行響應面分析。

2 結果和分析

2.1 感官品質評分結果

10名感官評定員對影響酥肉感官品質的4個質量因素評分結果見表3。由表3可知，在感官評定過程中，不同感官質量因素的重要程度也不同，排序為掛糊效果>口感及質地>色澤及形態(tài)>總體接受度，各質量因素權重K=｛口感及質地，色澤及形態(tài)，掛糊效果，總體接受度｝=｛0.265，0.215，0.400，0.120｝。

表3 評價酥肉感官質量因素的權重分布情況Table 3 Weight distribution of thesensory quality factors of crispy meat evaluation

2.2 單因素實驗結果

2.2.1 淀粉添加量對酥肉指標的影響 淀粉是蛋清糊中的主要成分之一，淀粉不僅有助于提高油炸產(chǎn)品的酥脆度，還能有效地降低產(chǎn)品的含油量，這主要是因為淀粉在升溫過程中發(fā)生糊化作用，淀粉顆粒吸水溶脹和分解，并形成勻稱的糊狀溶液，在原料外層會形成致密性的保護層[20?22]。小麥面粉的吸水性能提高面糊的黏度，使面糊均勻地裹在原料基質表面，提高油炸產(chǎn)品的品質[23]。由圖1可以看出，隨著淀粉添加量的增加，蛋清糊的黏度一直在減少。面粉中含有較多的面筋蛋白，這些面筋蛋白吸水溶脹形成具有粘彈性的面筋質，進而影響面糊體系的黏度值[24]。由圖2和圖3可以看出隨著淀粉添加量的增加，蛋清糊的掛糊量和酥肉的感官評分都是呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，當添加淀粉質量分數(shù)為30%時，掛糊量最大。糊的黏度值與掛糊量有一定的相關性，當面糊黏度值太大或大小時，掛糊難度都比較大[25]。在感官評價方面，當?shù)矸厶砑恿繛?0%時達到最高，因此選擇30%作為淀粉的最佳添加量。

圖1 淀粉添加量對蛋清糊黏度的影響Fig.1 Effectsof starch amount on viscosity value of egg white batter

圖2 淀粉添加量對蛋清糊掛糊量的影響Fig.2 Effectsof starch amount on paste amount of egg white batter

圖3 淀粉添加量對酥肉感官評分的影響Fig.3 Effects of starch amount on sensory score of crispy meat

2.2.2 蛋清添加量對酥肉指標的影響 蛋清中含有大量的蛋白質，具有良好的凝膠性，蛋清在面糊體系中作為一種粘合劑，能很好地裹住面糊的其他成分[26]。另外蛋白質的發(fā)泡性還能提高油炸外殼的酥脆度，同時蛋白質還能促進美拉德反應，從而改善油炸產(chǎn)品的色澤[27]。蛋清添加量對蛋清糊黏度的影響如圖4所示，隨著蛋清添加量的增加，蛋清糊的黏度值不斷降低。從圖5和圖6可以看出，當?shù)扒逄砑恿繛?0%時，蛋清糊的掛糊量達到最高值，此時酥肉感官評分最高，因此選擇90%作為蛋清的最佳添加量。

圖4 蛋清添加量對蛋清糊黏度的影響Fig.4 Effectsof egg white amount on viscosity value of egg white batter

圖5 蛋清添加量對蛋清糊掛糊量的影響Fig.5 Effectsof egg white amount on paste amount of egg white batter

圖6 蛋清添加量對酥肉感官評分的影響Fig.6 Effectsof egg white amount on sensory scoreof crispy meat

2.2.3 水添加量對酥肉指標的影響 水的添加可以溶解蛋清糊中其他的水溶性物質，還能控制面糊體系的流變學特性[28]。由圖7可知，隨著水添加量的增加，蛋清糊的黏度值逐漸下降。從圖8和圖9可以看出水添加量對蛋清糊掛糊量和酥肉感官評分的影響結果相似，都是先增大后減小，其中當水的添加量為12%時，蛋清糊掛糊量和酥肉的感官評分達到最高值。因此選擇12%作為水的最佳添加量。

圖7 水添加量對蛋清糊黏度的影響Fig.7 Effects of water amount on viscosity value of egg white batter

圖8 水添加量對蛋清糊掛糊量的影響Fig.8 Effectsof water amount on paste amount of egg white batter

圖9 水添加量對酥肉感官評分的影響Fig.9 Effects of water amount on sensory score of crispy meat

2.3 響應面優(yōu)化試驗結果

2.3.1 模糊矩陣的建立結果 根據(jù)實驗方案讓10名感官評定員對17組樣品進行感官評分，然后匯總統(tǒng)計各質量因素的得分即為酥肉感官評定的結果，其中實驗組1的評價結果見表4。

表4 實驗組1的評定結果Table 4 Evaluation results of experimental group 1

由表4可知，有4位感官評定員認為實驗組1的成品的口感及質地為較好和一般，2位認為酥肉的口感及質地較差，無人認為很好和差。將1號樣品各質量因素等級的得票人數(shù)除以總人數(shù)，即可得到樣品1的感官評定關系矩陣A1。

根據(jù)模糊變換原理Y1=K×A1可獲得樣品1的綜合評價結果為：

同理可得Y2～Y17樣品的模糊關系綜合評價結果。

2.3.2 Box-Behnken試驗設計結果與分析 把感官評價按不同等級設為很好100.00分，較好80.00分，一般60.00分，較差40.00分，差20.00分。模糊綜合評分為綜合評價結果與各個等級對應分值的積，因此樣品1的模糊綜合總分為64.21分，其他樣品的綜合評分見表5。

2.3.3 二次響應面回歸模型的建立與分析 利用Design-Expert 8.0.6對表5進行二元多次回歸擬合分析，獲得二次多項回歸方程：Y=72.59+1.65A?B?0.88C?1.16AB?0.91AC+0.37BC?3.40A2?3.25B2?2.51C2。

表5 響應面試驗設計方案及結果Table 5 Design and results of response surface experiment

由表6可知，回歸模型具有極顯著差異（P<0.0001），而失擬項不顯著（P=0.4115>0.05），表明所建立的模型可靠度高；模型決定系數(shù)R2=0.9853，表明酥肉感官評分的變化有98.53%來源于淀粉、蛋清和水的添加量，因此可用該模型對酥肉的感官評分進行分析和預測。經(jīng)方差分析，3個因素對酥肉感官評分影響的主次順序A>B>C，即淀粉添加量>蛋清添加量>水添加量，其中淀粉添加量、蛋清添加量、水添加量對酥肉感官評分的影響均極其顯著（P<0.01），交互項AB對酥肉感官評分的影響極其顯著（P<0.01），AC對酥肉感官評分的影響顯著（P<0.05），BC對酥肉感官評分的影響不顯著（P>0.05），二次項A2、B2、C2對酥肉的感官評分的影響均極顯著（P<0.01）。

表6 響應面試驗結果方差分析Table 6 Varianceanalysisof responsesurface experimentsresults

2.3.4 響應面與等高線分析結果 由圖10可知，當固定水添加的質量分數(shù)時，隨著淀粉添加量和蛋清添加量的增大，酥肉的感官評分都是呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，其中感官評分受淀粉添加量的影響較大；響應面呈凸形，表明淀粉添加量和蛋清添加量的交互作用有最大值。由圖11可知，當固定蛋清的添加量時，隨著淀粉添加量和水添加量的增大，酥肉的感官評分都是呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢；等高線呈閉合的橢圓形且響應面呈凸形，表明淀粉添加量和水添加量的交互作用顯著且有最大值；由圖12可知，當固定淀粉添加量時，酥肉的感官評分都是呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢；響應面呈凸形，但響應面圖曲面坡度平緩，等高線趨于圓形，說明蛋清添加量和水添加量對酥肉感官評分的交互影響弱，交互作用不顯著。上述分析和表6中的顯著性一致。

圖10 淀粉添加量和蛋清添加量對酥肉感官評分影響的響應面與等高線Fig.10 Responsive surface and contours of effect of starch and egg white amount quantity on the sensory scores of crispy meat

圖11 淀粉添加量和水添加量對酥肉感官評分影響的響應面與等高線Fig.11 Responsivesurface and contoursof effect of starch and water amount quantity on the sensory scoresof crispy meat

圖12 蛋清添加量和水添加量對酥肉感官評分影響的響應面與等高線Fig.12 Responsive surface and contours of effect of egg white and water amount quantity on the sensory scores of crispy meat

2.3.5 驗證試驗結果 利用Design-Expert 8.0.6對模型進行分析，得出蛋清糊的最佳配方為：淀粉添加量36.27%、蛋清添加量87.75%、水添加量11.01%，此時酥肉的感官評分預測值為73.07分。為了便于實際操作，將蛋清糊的最佳配方參數(shù)修改為淀粉添加量36%、蛋清添加量90%、水添加量10%，重復三次實驗取平均值，得到酥肉的感官評分為75.00±0.05分，與預測值接近，誤差率為2.59%，因此驗證了響應面實驗分析和模型的可靠性。

3 結論

本實驗研究了蛋清糊中各組分對其掛糊效果以及酥肉感官品質的影響，以感官評分為響應值，通過單因素試驗和響應曲面法確定淀粉添加量為36%、蛋清添加量為90%、水的添加量為10%，在此最優(yōu)條件下制備的酥肉感官評分為75.00±0.05分，得到的產(chǎn)品口感酥脆不油膩，色澤金黃，形態(tài)完整，掛糊效果最優(yōu)，可接受度也最高，因此，可以利用模糊數(shù)學評價法結合響應面法來優(yōu)化蛋清糊的配方設計。面糊的組成組分對掛糊油炸制品食用品質的影響較大，近年來國內(nèi)外學者對此也開展了大量的研究，然而關于面糊基礎配方的研究卻沒有獲得較大關注，因此，為了能更好地開發(fā)和利用蛋清糊的基礎組分，提高酥肉的經(jīng)濟價值以及改善酥肉的食用品質，需進一步探究蛋清糊中各組成成分對酥肉品質的影響機制。