基于模糊數(shù)學(xué)的蘑菇醬活性酶含量評(píng)定方法研究

崔小珂，孫延彬

(1.平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 平頂山 467001；2.平頂山學(xué)院，河南 平頂山 467001)

蘑菇醬是一種以鮮蘑為原材料，添加各種不同的調(diào)味品，在菌種作用下發(fā)酵而成的傳統(tǒng)食品，食用過(guò)程簡(jiǎn)單，具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[1]。在發(fā)酵過(guò)程中，活性酶含量直接影響蘑菇醬的質(zhì)量，對(duì)活性酶含量進(jìn)行有效測(cè)定和控制也是蘑菇醬發(fā)酵過(guò)程中的關(guān)鍵因素[2]。在發(fā)酵過(guò)程中，pH值、環(huán)境溫度以及其他人為條件均會(huì)影響活性酶的含量，因此對(duì)蘑菇醬的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估是一項(xiàng)復(fù)雜的過(guò)程，無(wú)法直接進(jìn)行定量描述[3-4]。采用模糊數(shù)學(xué)可對(duì)蘑菇醬發(fā)酵過(guò)程中的多種影響因素和無(wú)法使用數(shù)字進(jìn)行精確描述的變化量進(jìn)行定量描述[5-7]。

本文采用模糊數(shù)學(xué)研究方法，對(duì)蘑菇醬發(fā)酵過(guò)程中活性酶含量變化過(guò)程進(jìn)行測(cè)定，將蘑菇醬中活性酶含量的定性評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)化為定量評(píng)價(jià)，對(duì)蘑菇醬中活性酶含量進(jìn)行總體評(píng)價(jià)。

1 蘑菇醬制備過(guò)程

稱(chēng)取1 kg鮮蘑，清洗干凈后瀝干，放入50 ℃溫水中浸泡，1.5 h后撈出瀝干，將鮮蘑切成小丁備用。稱(chēng)取適量生姜、大蒜以及大蔥等調(diào)味品，剝皮、洗凈、瀝干后切成粉末狀備用。將辣椒油加熱，溫度達(dá)到130 ℃左右時(shí)加入切碎的調(diào)味品粉末，炸出香味后，再加入黃豆醬，有醬香飄出時(shí)，加入鮮蘑丁進(jìn)行炒制，微黃后停止，加入精鹽、味精、五香粉、料酒、防腐劑以及抗氧化劑等。放置冷卻后，裝入瓶中，在90 ℃水浴中進(jìn)行恒溫處理，10 min后擰緊瓶蓋，常溫放置7 d。發(fā)酵完成后，蘑菇醬色澤應(yīng)紅亮有光澤，蘑菇香清爽鮮美，整體氣味協(xié)調(diào)，有蘑菇特有的清香，口感醇厚，味道鮮美，蘑菇具有一定的咀嚼性，蘑菇醬整體黏稠適中均勻，同時(shí)含有一定的油量[8]。蘑菇醬綜合評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 蘑菇醬綜合評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Comprehensive evaluation criteria of mushroom sauce

2 模糊數(shù)學(xué)評(píng)定

利用模糊數(shù)學(xué)進(jìn)行過(guò)程評(píng)定時(shí)，首先需要確定對(duì)象因素的評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)每一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)評(píng)價(jià)，形成目標(biāo)對(duì)象評(píng)價(jià)集。設(shè)評(píng)價(jià)過(guò)程中因子集為U={u1,u2,……un}，評(píng)價(jià)集為V={v1,v2,……vn}，各目標(biāo)因素的權(quán)重分配矩陣為A，根據(jù)各因素之間的邏輯關(guān)系評(píng)估因子集和評(píng)價(jià)集之間的隸屬關(guān)系，得到集合U和V之間的模糊關(guān)系矩陣[9-10]。最后利用模糊變換原理即可得到權(quán)重分配矩陣A和模糊關(guān)系矩陣R之間的模糊子集B。

隸屬函數(shù)分為偏大型、偏小型以及對(duì)稱(chēng)型3種類(lèi)型，每種類(lèi)型的隸屬函數(shù)包含多個(gè)具體函數(shù)，本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法，確定使用偏大型柯西分布隸屬函數(shù)：

其中，x表示各評(píng)價(jià)因子的評(píng)價(jià)值，該評(píng)價(jià)值可通過(guò)專(zhuān)家評(píng)價(jià)因素獲取，將評(píng)價(jià)值代入隸屬函數(shù)，即可求出評(píng)價(jià)因子的隸屬度。

3 活性酶含量模糊評(píng)定

本文進(jìn)行蘑菇醬活性酶含量評(píng)定時(shí)，按照活性酶的來(lái)源確定評(píng)價(jià)因子，建立評(píng)價(jià)因子集。在蘑菇醬發(fā)酵前，人為添加的酶被定義為外源酶，與原材料無(wú)關(guān)；發(fā)酵過(guò)程中由微生物代謝產(chǎn)生的酶被定義為內(nèi)源酶；原材料中固有的酶被定義為固有酶[11-12]。

活性酶含量中評(píng)價(jià)指標(biāo)分為4個(gè)不同的等級(jí)，每個(gè)級(jí)別對(duì)應(yīng)分值見(jiàn)表2。

表2 評(píng)價(jià)級(jí)別對(duì)應(yīng)分?jǐn)?shù)值Table 2 Corresponding score values of evaluation levels

在蘑菇醬發(fā)酵過(guò)程中，活性酶主要包含淀粉酶、酸性蛋白酶以及中性蛋白酶，對(duì)活性酶含量產(chǎn)生影響的主要因素包括酶的種類(lèi)、環(huán)境pH值、發(fā)酵溫度以及發(fā)酵時(shí)間[13-14]。對(duì)每一個(gè)影響因素按照不同的評(píng)價(jià)等級(jí)進(jìn)行評(píng)價(jià)，形成評(píng)價(jià)集合。蘑菇醬活性酶含量評(píng)價(jià)集見(jiàn)表3。

表3 蘑菇醬活性酶含量評(píng)價(jià)集Table 3 Evaluation set of active enzyme content in mushroom sauce

根據(jù)表3中評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重，可得出各因素評(píng)價(jià)權(quán)重向量：

按照評(píng)價(jià)集中每個(gè)級(jí)別對(duì)應(yīng)的分?jǐn)?shù)值計(jì)算得出總分，按照總分指標(biāo)進(jìn)行劃分，當(dāng)總分大于9.5時(shí)，表示活性酶含量高；當(dāng)總分大于8且小于9.5時(shí)，表示活性酶含量較高；當(dāng)總分大于6.5且小于8時(shí)，表示活性酶含量一般；當(dāng)總分小于6.5時(shí)，表示活性酶含量低。

4 模糊評(píng)定結(jié)果

對(duì)蘑菇醬中活性酶含量進(jìn)行定量分析時(shí)，對(duì)各種酶評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)定，利用模糊數(shù)學(xué)理論，借助隸屬函數(shù)特性對(duì)蘑菇醬活性酶含量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。本文進(jìn)行蘑菇醬活性酶含量測(cè)定時(shí)，分別選取3種不同蘑菇醬，在發(fā)酵前、發(fā)酵時(shí)和發(fā)酵后對(duì)其中活性酶含量評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定?；钚悦负吭u(píng)價(jià)指標(biāo)測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 蘑菇醬活性酶含量評(píng)價(jià)指標(biāo)測(cè)定結(jié)果Table 4 Determination results of evaluation indexes of active enzyme content in mushroom sauce

綜上所述，根據(jù)蘑菇醬活性酶含量評(píng)價(jià)指標(biāo)測(cè)定結(jié)果，建立蘑菇醬酶含量評(píng)價(jià)因素等級(jí)集合：

U=[u1,u2,u3]

在3種蘑菇醬中，分別在3個(gè)不同發(fā)酵階段從不同酶來(lái)源方向進(jìn)行評(píng)價(jià)測(cè)定，形成蘑菇醬活性酶含量感官評(píng)價(jià)模糊矩陣。根據(jù)模糊數(shù)學(xué)變換原理，對(duì)蘑菇醬活性酶含量進(jìn)行評(píng)價(jià)，并采取歸一化結(jié)果處理，得出蘑菇醬活性酶含量測(cè)定評(píng)價(jià)結(jié)果，見(jiàn)表5。

表5 蘑菇醬活性酶含量評(píng)價(jià)結(jié)果Table 5 Evaluation results of active enzyme content in mushroom sauce

由表5可知，3個(gè)樣本在發(fā)酵前所添加的外源酶，經(jīng)過(guò)發(fā)酵后，其含量會(huì)發(fā)生改變，且變化幅度主要受到環(huán)境因素的影響，蘑菇醬中微生物的代謝同樣會(huì)帶來(lái)酶含量的變化。蘑菇醬發(fā)酵過(guò)程中，活性酶主要是中性蛋白酶，同時(shí)含有少量的淀粉酶和酸性蛋白酶，發(fā)酵環(huán)境酸堿性直接影響中性蛋白酶活性，從而導(dǎo)致中性蛋白酶含量發(fā)生變化。外源酶主要是發(fā)酵前根據(jù)不同的風(fēng)味需求添加的酶，外源酶種類(lèi)會(huì)直接影響發(fā)酵過(guò)程中活性酶含量。因此在蘑菇醬發(fā)酵過(guò)程中，一般采用恒溫工藝，減少環(huán)境溫度對(duì)酶活性的影響，使活性酶保持較平穩(wěn)的變化，活性酶含量直接影響蘑菇醬的風(fēng)味，不同的發(fā)酵時(shí)間會(huì)影響活性酶含量的變化，從而對(duì)蘑菇醬的質(zhì)量產(chǎn)生不同程度的影響。

5 結(jié)論

采用模糊數(shù)學(xué)對(duì)蘑菇醬中活性酶含量變化進(jìn)行評(píng)定，能夠有效將定性評(píng)價(jià)過(guò)程轉(zhuǎn)化為定量評(píng)價(jià)過(guò)程。模糊數(shù)學(xué)評(píng)定可以對(duì)蘑菇醬中不同的評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行分析，能夠根據(jù)具體的生產(chǎn)工藝過(guò)程分析得出評(píng)判因子集合與權(quán)重，并能對(duì)各影響因素進(jìn)行量化，從而得出綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。