基于模糊數(shù)學(xué)評(píng)定與正交試驗(yàn)優(yōu)化香菇銀魚仔辣醬的研制

陳建旭，陳志光，卓成靖，吳婉貞

廣東美味源香料股份有限公司（陽江 529800）

香菇（Lentinusedodes）又名冬菇、香蕈、香信，屬擔(dān)子菌綱（Basidaiom-ycetes）傘菌目（Agaricales）口蘑科（Tricholomatacete）香菇屬（Lentinus）[1-3]，因其含有豐富的活性蛋白質(zhì)、人體必需氨基酸、多糖、酚類物質(zhì)[4]、維生素、礦物質(zhì)、纖維、嘌呤[5]等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，素有“菇中之王”[6]、“山珍之王”[7]、“植物皇后”[8]的美譽(yù)。香菇乃是肉質(zhì)肥厚、味道鮮美、香氣獨(dú)特的藥食同源食物，不但營(yíng)養(yǎng)豐富，還具有藥用保健療效[9]，已經(jīng)成為世界第二大食用菌[10-11]，為食品行業(yè)和制藥行業(yè)提供重要資源。銀魚屬于淡水魚類，廣泛分布于東南亞水域[12-13]，營(yíng)養(yǎng)豐富，經(jīng)濟(jì)價(jià)值高[14]，肉細(xì)鮮嫩，整體可食[15]，蛋白質(zhì)含量高，且脂肪含量低，還具有潤(rùn)肺、止咳、利尿等功效，享有“水中人參”[16]、“長(zhǎng)壽精品”[15]之美稱。其營(yíng)養(yǎng)完全，非常適合體質(zhì)虛弱、消化不良、高血脂、肺虛咳嗽等癥者食用[17]。

模糊數(shù)學(xué)模型感官評(píng)定已被廣泛應(yīng)用于肉制品[18]、休閑食品[19-20]、調(diào)味品[21]和飲料[22-24]等食品領(lǐng)域，并取得良好的效果[25]。目前，市面上流通的香辣醬品類繁多，但以香菇和銀魚仔為原料研制開發(fā)的辣醬比較罕見。此試驗(yàn)利用模糊數(shù)學(xué)模型結(jié)合正交試驗(yàn)的方法優(yōu)化香菇銀魚仔辣醬的制作，豐富了辣醬的種類，也為香菇和銀魚仔的深度開發(fā)及綜合利用提供一種新的途徑和參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

花生油（漠陽花糧油工業(yè)有限公司）；呈味核苷酸二鈉[希杰（聊城）生物科技有限公司]；食用香精（廣東美味源香料股份有限公司）；豆瓣醬（成都恒豐源食品有限公司）；香菇、銀魚仔、辣椒干、生姜、大蒜、洋蔥、花生、芝麻、白砂糖、谷氨酸鈉和食鹽（均購(gòu)于廣東陽西東方農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)）。

1.2 儀器與設(shè)備

C12-WK2102電磁爐（美的集團(tuán)股份有限公司）；LT3002E電子天平（常熟市天量?jī)x器有限責(zé)任公司）；YX-280D（電腦型）滅菌鍋：合肥華泰醫(yī)療設(shè)備有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 香菇銀魚仔辣醬制備配方

基礎(chǔ)配方中原輔料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下：花生油51%、香菇10%、辣椒干10%、銀魚仔7%、豆瓣醬7%、白砂糖2%、食用鹽5%、谷氨酸鈉2.2%、生姜1%、大蒜1%、洋蔥1%、花生1%、芝麻1%、香辛料（花椒、桂皮、八角、白芷、陳皮、草果、香葉）0.5%、呈味核苷酸二鈉0.1%、食用香精0.2%。

1.3.2 香菇銀魚仔辣醬的制備工藝流程（圖1）

圖1 工藝流程圖

1.3.3 操作要點(diǎn)

1.3.3.1 料預(yù)處理

挑選無損傷、無腐爛的生姜、大蒜和洋蔥，去除不可食用部分，清洗晾干，然后搗碎備用；挑選無蟲、無霉?fàn)€、完整、顏色鮮紅有光澤的新一代干辣椒，除梗，清洗浸泡，然后瀝干，切碎備用；挑選無蟲、無霉?fàn)€的香菇干，除柄，浸泡，瀝干，切粒，然后煸炒5 min，備用；挑選顏色雪白、無異味的銀魚仔，于150 ℃油炸30 s，然后冷卻備用。

1.3.3.2 炒制

炒鍋中加入花生油，加熱至145 ℃時(shí)，將制備好的辣椒和豆瓣醬放入鍋中炒制，油溫保持在115 ℃左右，翻炒6 min至辣椒表皮發(fā)白發(fā)亮?xí)r，再加入生姜、大蒜和洋蔥，繼續(xù)翻炒7 min至醬料油亮、色澤紅潤(rùn)、香氣濃郁時(shí)，加入香菇和銀魚仔炒制2 min，然后加入其他剩余的原輔料調(diào)味即可，待醬體溫度降至70 ℃時(shí)，加入食用香精攪拌均勻。炒制過程中，嚴(yán)格控制油溫和炒制的時(shí)間，從而確保制作過程中不同批次炒制的辣醬基本一致。

1.3.3.3 裝瓶滅菌

玻璃瓶清洗干凈置于滅菌鍋121 ℃滅菌10 min，香菇銀魚仔辣醬出鍋后趁熱裝罐，擰緊并倒置，然后采用水浴殺菌。

1.3.4 單因素試驗(yàn)

基礎(chǔ)配方中其他原輔料含量不變，對(duì)香菇銀魚仔辣醬原輔料進(jìn)行單因素試驗(yàn)，研究香菇添加量（3%，6%，9%，12%和15%）、銀魚仔添加量（3%，6%，9%，12%和15%）、辣椒添加量（1%，4%，7%，10%和13%）、豆瓣醬添加量（2%，4%，6%，8%和10%）對(duì)香菇銀魚仔辣醬感官評(píng)分的影響，每批次炒制以300 g辣醬為基準(zhǔn)，按配方比例準(zhǔn)確稱取，不足部分或者超出部分以花生油作為調(diào)整。

1.3.5 香菇銀魚仔辣醬配方優(yōu)化試驗(yàn)[26]

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以香菇銀魚仔辣醬的色澤、滋味、狀態(tài)和氣味為評(píng)價(jià)指標(biāo)，結(jié)合模糊數(shù)學(xué)模型評(píng)定方法以香菇銀魚仔辣醬綜合評(píng)分作為最終的評(píng)價(jià)指標(biāo)，設(shè)計(jì)L9(34)正交試驗(yàn)，優(yōu)選香菇銀魚仔辣醬的最佳配方，因素和水平情況見表1。

表1 正交試驗(yàn)因素水平表 單位：%

1.3.6 感官評(píng)價(jià)方法

參照辣椒醬的感官評(píng)價(jià)要求[27]，邀請(qǐng)10名研發(fā)部食品工程師組成感官評(píng)價(jià)小組，制定感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，見表2。

表2 香菇銀魚仔辣醬感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1.3.7 模糊數(shù)學(xué)模型的建立[28-29]

以香菇銀魚仔辣醬的色澤、滋味、狀態(tài)、氣味作為評(píng)價(jià)因素，組成評(píng)價(jià)因素集U=（U1，U2，U3，U4）；評(píng)語集為V=（V1，V2，V3，V4）T=（優(yōu)，良，中，差）T，其中：優(yōu)90分；良80分；中70分；差60分。各因素權(quán)重集K的確定：由10位技術(shù)中心研發(fā)部食品工程師為各個(gè)因素打分（見表3），得出各因素的權(quán)重集K=（K1，K2，K3，K4）=（色澤，滋味，狀態(tài)，氣味）=（0.290，0.275，0.225，0.210）。

表3 香菇銀魚仔辣醬各因素權(quán)重打分

構(gòu)建模糊數(shù)學(xué)模型，如式（1）所示。

式中：Yj為模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)價(jià)結(jié)果；K為各因素的權(quán)重集；Rj為每個(gè)樣品的模糊評(píng)價(jià)矩陣。然后對(duì)等級(jí)因素進(jìn)行賦值，得到感官評(píng)分，如式（2）所示。

式中：Sj為感官評(píng)分；Yj為模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)價(jià)結(jié)果；V為評(píng)價(jià)集。

1.3.8 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2007軟件對(duì)單因素試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行繪圖以及正交試驗(yàn)結(jié)果的分析處理，試驗(yàn)結(jié)果采用M±SD的形式表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 香菇添加量對(duì)香菇銀魚仔辣醬感官品質(zhì)的影響

在辣醬中添加香菇除了可以增加其營(yíng)養(yǎng)性和功能性外，還可以給辣醬帶來特殊的香菇特有的香氣和嚼勁，提升辣醬的味覺。圖2表明，在試驗(yàn)范圍內(nèi)，感官評(píng)分隨著香菇添加量的增加而升高，但到達(dá)一定量后，感官評(píng)分又開始呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。有可能是因?yàn)橄愎教砑恿窟^多時(shí)，掩蓋了銀魚仔的咀嚼感，整體滋味和口感下降。

圖2 香菇添加量對(duì)香菇銀魚仔辣醬感官評(píng)分的影響

2.1.2 銀魚仔添加量對(duì)香菇銀魚仔辣醬感官品質(zhì)的影響銀魚仔不但蛋白含量高，富含各種微量元素，而且還可以賦予辣醬特殊的風(fēng)味。由圖3可知，感官評(píng)分隨著銀魚仔的增加而升高，但是超過12%后，感官評(píng)分趨于平緩下降?？赡苁且?yàn)殂y魚仔添加量過多，腥味會(huì)過于突出，影響醬體的氣味和形態(tài)。

圖3 銀魚仔添加量對(duì)香菇銀魚仔辣醬感官評(píng)分的影響

2.1.3 辣椒添加量對(duì)香菇銀魚仔辣醬感官品質(zhì)的影響辣椒味辛、性熱，營(yíng)養(yǎng)豐富，能促進(jìn)消化液分泌，增進(jìn)食欲。由圖4可知，在試驗(yàn)范圍內(nèi)隨著辣椒添加量的增加，感官評(píng)分隨之增大，當(dāng)超過7%時(shí)，感官評(píng)分開始下降?？赡苁且?yàn)槔苯泛窟^高，使得醬體過于辛辣，整體可接受程度降低。

圖4 辣椒添加量對(duì)香菇銀魚仔辣醬感官評(píng)分的影響

2.1.4 豆瓣醬添加量對(duì)香菇銀魚仔辣醬感官品質(zhì)的影響

添加豆瓣醬可以豐富辣醬的醬香，柔和銀魚的香氣，優(yōu)質(zhì)的豆瓣醬鮮亮棕紅，氣味醇厚，給人愉悅可口的快感，促進(jìn)食欲。由圖5可知，隨著豆瓣醬添加量的增大，感官評(píng)分緩緩升高，超過6%之后，感官評(píng)分呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，可能是因?yàn)槎拱赆u的量過多，造成香菇銀魚仔辣醬的鹽分過高，影響口感和滋味。

圖5 豆瓣醬添加量對(duì)香菇銀魚仔辣醬感官評(píng)分的影響

2.2 正交試驗(yàn)優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果分析

2.2.1 模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)價(jià)結(jié)果

在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，采用正交試驗(yàn)進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)，得到9種試驗(yàn)方案，由公司技術(shù)中心研發(fā)部10位食品研發(fā)工程師，對(duì)9種不同配方的香菇銀魚仔辣醬進(jìn)行優(yōu)、良、中、差四級(jí)感官評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果見表4。

表4 香菇銀魚仔辣醬感官評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)模糊數(shù)學(xué)模型，得到1號(hào)樣品的模糊評(píng)價(jià)矩陣：

綜合評(píng)價(jià)：根據(jù)模糊數(shù)學(xué)模型Yj=K·Rj，得到1號(hào)樣品的綜合評(píng)價(jià)矩陣：

同理可得：

Y2=（0.372 5，0.322 5，0.276 0，0.029 0），Y3=（0.519 5，0.251 5，0.150 0，0.079 0），Y4=（0.356 5，0.422 5，0.200 0，0.021 0），Y5=（0.550 0，0.276 0，0.174 0，0.000 0），Y6=（0.216 0，0.455 0，0.256 5，0.072 5），Y7=（0.543 5，0.343 5，0.113 0，0.000），Y8=（0.608 0，0.200 0，0.171 0，0.021 0），Y9=（0.206 5，0.266 0，0.363 0，0.164 5）。

模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)分：對(duì)綜合評(píng)價(jià)矩陣進(jìn)行等級(jí)賦值Sj=Yj·V，得到1號(hào)樣品的模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)分：

同理可得：

S2=80.39分，S3=82.12分，S4=81.15分，S5=83.76分，S6=78.15分，S7=84.31分，S8=83.95分，S9=75.15分。

2.2.2 正交試驗(yàn)以及配方的優(yōu)化

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，根據(jù)9組香菇銀魚仔辣醬的模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)分結(jié)合正交試驗(yàn)進(jìn)行結(jié)果分析，其試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 香菇銀魚仔辣醬感官評(píng)分的正交試驗(yàn)結(jié)果

通過正交試驗(yàn)結(jié)果分析可得：香菇銀魚仔辣醬的最佳工藝配方組合為A3B2C3D3，即豆瓣醬添加量6%，銀魚仔添加量12%，辣椒添加量10%，香菇添加量12%，影響香菇銀魚仔辣醬感官評(píng)分的先后順序?yàn)镃＞B＞D＞A，即辣椒添加量＞銀魚仔添加量＞香菇添加量＞豆瓣醬添加量。

2.3 最佳工藝條件試驗(yàn)驗(yàn)證

在優(yōu)化得到的最佳工藝條件（豆瓣醬6%，銀魚仔12%，辣椒10%，香菇12%）下進(jìn)行香菇銀魚仔辣醬感官評(píng)分的驗(yàn)證試驗(yàn)，做3份平行試樣，結(jié)果如表6所示。

表6 最優(yōu)條件下香菇銀魚仔辣醬感官評(píng)分

由表6可知，在最佳工藝條件下所得的香菇銀魚仔辣醬感官評(píng)分為85.32±0.65分，優(yōu)于正交試驗(yàn)中所有試驗(yàn)方案，并且數(shù)據(jù)穩(wěn)定。

2.4 香菇銀魚仔辣醬各項(xiàng)指標(biāo)的檢測(cè)[27,30-31]

根據(jù)GB 5009.3—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測(cè)定》，采用直接干燥法，測(cè)得成品的水分含量為（6.86±0.29）g/100 g，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；根據(jù)GB 2001—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中氯化物的測(cè)定》，采用銀量法，測(cè)得成品食鹽的含量為（5.95±0.09）g/100 g，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；根據(jù)GB 12456—2021《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中總酸的測(cè)定》，采用酸堿指示劑滴定法，測(cè)得成品的總酸含量為（1.23±0.04）g/100 g（以乳酸計(jì)），符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；根據(jù)GB 5009.229—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中酸價(jià)的測(cè)定》，采用冷溶劑指示劑滴定法，測(cè)得成品的酸價(jià)為（2.28±0.03）mg/g，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；根據(jù)GB 5009.33—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測(cè)定》，采用分光光度法，測(cè)得成品的亞硝酸鹽含量為（1.62±0.02）mg/kg，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；根據(jù)GB 4789.2—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)菌落總數(shù)測(cè)定》，測(cè)得菌落總數(shù)＜103CFU/g；根據(jù)GB 4789.3—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)大腸菌群計(jì)數(shù)》，采用大腸菌群MPN計(jì)數(shù)法，測(cè)得成品中大腸菌落未檢出。

3 結(jié)論

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過構(gòu)建模糊數(shù)學(xué)模型并結(jié)合正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化了香菇銀魚仔辣醬制備配方。結(jié)果表明，辣椒添加量對(duì)香菇銀魚仔辣醬感官評(píng)分影響最大，其次是銀魚仔添加量和香菇添加量，豆瓣醬影響最小。優(yōu)化得到的香菇銀魚仔辣醬最佳配方：香菇12%、銀魚仔12%、辣椒10%、豆瓣醬6%、花生油45%、花生1%、芝麻1%、白砂糖2%、味精2.2%、食鹽5%、生姜1%、大蒜1%、洋蔥1%、香辛料0.5%、呈味核苷酸二鈉0.1%、食用香精0.2%，此優(yōu)化配方下制備的香菇銀魚仔辣醬色澤鮮艷，口感醇香濃郁，咸甜適宜，有飽滿的香菇銀魚香氣，感官評(píng)分為85.32±0.65分，各項(xiàng)指標(biāo)的檢測(cè)結(jié)果均符合國(guó)家食品安全標(biāo)準(zhǔn)，可為香菇銀魚仔辣醬的制備提供一定的理論依據(jù)。