模糊數(shù)學(xué)評(píng)定結(jié)合響應(yīng)面法優(yōu)化核桃鱘魚(yú)腸的工藝

王輔霞 畢保良 趙冰 赫明漪 皇水芝 鄒鈺萱 李秀芬

摘要：以鱘魚(yú)肉為原料，開(kāi)發(fā)高品質(zhì)的核桃鱘魚(yú)腸。以感官評(píng)分、白度和質(zhì)構(gòu)性質(zhì)為指標(biāo)，研究食鹽、美藤果油、核桃分離蛋白、玉米淀粉的添加量以及蒸煮時(shí)間對(duì)鱘魚(yú)腸品質(zhì)的影響，通過(guò)模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)定結(jié)合響應(yīng)面法優(yōu)化鱘魚(yú)腸的加工工藝。結(jié)果表明，影響核桃鱘魚(yú)腸感官評(píng)分的因素主次順序?yàn)楹颂曳蛛x蛋白添加量＞玉米淀粉添加量＞食鹽添加量。核桃鱘魚(yú)腸的最佳工藝條件：以鱘魚(yú)肉100 g為基準(zhǔn)，核桃分離蛋白添加量為4.4%，玉米淀粉添加量為19%，食鹽添加量為3.0%，美藤果油添加量為5%，蒸煮時(shí)間為40 min。在此條件下加工的核桃鱘魚(yú)腸感官評(píng)分最高，風(fēng)味獨(dú)特，質(zhì)地細(xì)膩有彈性。該研究結(jié)果可為鱘魚(yú)肉的有效利用提供參考。

關(guān)鍵詞：鱘魚(yú)；魚(yú)肉腸；核桃；模糊數(shù)學(xué)；感官評(píng)價(jià)；響應(yīng)面法

中圖分類(lèi)號(hào)：TS254.9 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1000-9973（2023）06-0111-07

Abstract： With sturgeon meat as the raw material， walnut and sturgeon sausage with high quality is developed. Taking sensory score， whiteness and texture properties as the indexes， the effects of the addition amounts of salt， Sacha inchi oil， walnut protein isolate， corn starch， and cooking time on the quality of sturgeon sausage are investigated， and the production process of walnut and sturgeon sausage is optimized by fuzzy mathematics evaluation combined with response surface methodology. The results show that the primary and secondary order of the factors influencing the sensory score of walnut and sturgeon sausage is as follows： walnut protein isolate addition amount>corn starch addition amount>salt addition amount.The optimal process conditions of walnut and sturgeon sausage is as follows： using 100 g sturgeon meat as the basis， the addition amount of walnut protein isolate is 4.4%， the addition amount of corn starch is 19%， the addition amount of salt is 3.0%， the addition amount of Sacha inchi oil is 5%， and the cooking time is 40 min. Under these conditions， the processed walnut and sturgeon sausage has the highest sensory score， unique flavor， fine texture and elasticity. The research results can provide references for the effective utilization of sturgeon meat.

Key words： sturgeon; fish sausage; walnut; fuzzy mathematics; sensory evaluation; response surface methodology

收稿日期：2022-12-18

基金項(xiàng)目：云南省莊平專(zhuān)家工作站（202005AF150042）；云南省基礎(chǔ)研究計(jì)劃項(xiàng)目（202101AT070221）；云南省教育廳科學(xué)研究基金項(xiàng)目（2023J0433）

作者簡(jiǎn)介：王輔霞（1999－），女，碩士研究生，研究方向：食品加工與安全。

*通信作者：趙冰（1987-），男，工程師，碩士，研究方向：食品加工；

李秀芬（1987－），女，講師，博士，研究方向：食品加工與功能性食品。

我國(guó)現(xiàn)已發(fā)展成世界鱘魚(yú)養(yǎng)殖、產(chǎn)量以及魚(yú)子醬加工出口的大國(guó)[1-2]。鱘魚(yú)卵加工成的魚(yú)子醬品質(zhì)極高，有“黑珍珠”的美譽(yù)，與松露、鵝肝并稱(chēng)為“世界三大珍饈”[2]。我國(guó)每年加工魚(yú)子醬產(chǎn)生大量鱘魚(yú)肉副產(chǎn)物，由于養(yǎng)殖時(shí)間長(zhǎng)，這部分鱘魚(yú)肉質(zhì)地較硬、口感較差。去籽鱘魚(yú)肉原料的開(kāi)發(fā)利用是目前鱘魚(yú)加工研究的熱點(diǎn)之一。

魚(yú)肉香腸是以魚(yú)糜為主料制作的高蛋白、低脂肪營(yíng)養(yǎng)型水產(chǎn)肉精深加工制品，深受消費(fèi)者喜愛(ài)[3]。向魚(yú)肉腸中添加多種動(dòng)植物蛋白與油脂、淀粉、鹽等，能提高魚(yú)糜的凝膠強(qiáng)度，改善魚(yú)糜制品的色澤、感官品質(zhì)和質(zhì)構(gòu)性質(zhì)，如花生分離蛋白與魚(yú)油[4]、卵清蛋白與辛烯基琥珀酸淀粉鈉[5]、大豆分離蛋白與卡拉膠[6]等對(duì)魚(yú)糜凝膠的品質(zhì)都有不同程度的提升。核桃蛋白是核桃油生產(chǎn)過(guò)程中的副產(chǎn)物，其氨基酸種類(lèi)齊全[7]，但在魚(yú)糜制品中的應(yīng)用還未見(jiàn)報(bào)道。除魚(yú)油外，美藤果油中多不飽和脂肪酸含量極高（α-亞麻酸和亞油酸分別占48%和36%[8]），極具利用價(jià)值。玉米淀粉能改善肉制品的持水性和組織質(zhì)地[9]。鹽除了能增加魚(yú)糜制品的風(fēng)味，還能促進(jìn)魚(yú)肉肌原纖維蛋白的溶出，使魚(yú)糜制品獲得理想的質(zhì)地和滋味[10]。此外，熱處理是決定魚(yú)糜凝膠以及魚(yú)糜產(chǎn)品品質(zhì)的重要步驟[11]。

本文以鱘魚(yú)肉為主料，采用模糊數(shù)學(xué)評(píng)定結(jié)合響應(yīng)面法優(yōu)化新型核桃鱘魚(yú)腸的加工工藝，研究核桃分離蛋白、美藤果油、玉米淀粉、食鹽的添加量以及蒸煮時(shí)間對(duì)鱘魚(yú)腸品質(zhì)的影響，確定最佳工藝，為開(kāi)發(fā)多樣性鱘魚(yú)肉制品提供了理論依據(jù)，提高了養(yǎng)殖鱘魚(yú)的附加值。

1 材料和方法

1.1 材料與試劑

鱘魚(yú)：會(huì)澤滇澤水產(chǎn)養(yǎng)殖有限公司；核桃分離蛋白：陜西東碩生物科技有限公司；去腥劑：合肥市百味匙食品有限公司；美藤果油：中國(guó)科學(xué)院西雙版納熱帶植物園；焦磷酸鈉、D-異抗壞血酸鈉、Nisin、山梨酸鉀：廣州凱騰生物科技有限公司；玉米淀粉、食用鹽及其他調(diào)味料：昆明市各大超市。

1.2 儀器與設(shè)備

TA-XT Plus質(zhì)構(gòu)儀 英國(guó)Stable Micro Systems公司；電子天平 上海佑科儀器儀表有限公司；CM-5臺(tái)式分光測(cè)色儀 美國(guó)Konica Minolta公司；HH-2數(shù)顯恒溫水浴鍋 常州國(guó)華電器有限公司；DZ-40012E型真空包裝機(jī) 常州新凱包裝機(jī)械制造有限公司；TJ12-H絞肉機(jī) 廣東恒聯(lián)食品機(jī)械有限公司；手動(dòng)灌腸機(jī) 昆明茨壩農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 核桃鱘魚(yú)腸的制備

將鱘魚(yú)肉解凍、清洗，用廚房用紙擦干魚(yú)肉表面的水分，斬拌1 min，稱(chēng)取100 g鱘魚(yú)肉，加入適量食鹽攪拌2 min。以鱘魚(yú)肉為基準(zhǔn)，加調(diào)味輔料（料酒4.0%、香蔥粉0.2%、生姜粉0.4%、大蒜粉0.2%、胡椒粉0.2%、花椒油4.0%、白砂糖1.0%、味精1.0%、焦磷酸鈉0.3%、去腥粉0.4%）、冰水60%、美藤果油、玉米淀粉、核桃分離蛋白，斬拌5 min，4 ℃腌制30 min，灌腸（腸衣內(nèi)徑3 cm），真空包裝，30 ℃水浴60 min，沸水蒸熟，冰水冷卻15 min，4 ℃過(guò)夜，待測(cè)。

1.3.2 單因素試驗(yàn)

在預(yù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，按照1.3.1的方法制作核桃鱘魚(yú)腸，選擇食鹽添加量（1%、2%、3%、4%、5%）、美藤果油添加量（1%、5%、10%、15%、20%）、核桃分離蛋白添加量（1%、3%、5%、7%、9%）、玉米淀粉添加量（10%、15%、20%、25%、30%）、蒸煮時(shí)間（10，20，30，40，50 min）進(jìn)行單因素試驗(yàn)并做感官評(píng)定，測(cè)定核桃鱘魚(yú)腸的白度和質(zhì)構(gòu)性質(zhì)（硬度和咀嚼性），以確定核桃鱘魚(yú)腸的品質(zhì)。

1.3.3 感官評(píng)定方法

由10位經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的品評(píng)員組成評(píng)定小組，從核桃鱘魚(yú)腸的色澤、風(fēng)味、口感和組織狀態(tài)4個(gè)方面給出感官評(píng)分，計(jì)算平均值，核桃鱘魚(yú)腸感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

1.3.4 白度值和質(zhì)構(gòu)性質(zhì)的測(cè)定

1.3.4.1 白度值

白度值用色差儀測(cè)定[12]。將核桃鱘魚(yú)腸切成厚度為1 cm的圓片，置于色差儀的試樣孔上方，讀取顏色值（L*值、a*值和b*值），依據(jù)白度值=100－ （100－L*）2+a*2+b*2計(jì)算6個(gè)重復(fù)樣品的白度值，取平均值。

1.3.4.2 質(zhì)構(gòu)性質(zhì)

質(zhì)構(gòu)性質(zhì)采用TA-XT Plus質(zhì)構(gòu)儀進(jìn)行測(cè)定[13]：將腸放至室溫，切成2 cm3的立方體，置于質(zhì)構(gòu)儀載物臺(tái)上。測(cè)定參數(shù)：探頭型號(hào)P/50，觸發(fā)力5 g，壓縮比40%，測(cè)試速度1 mm/s，每組6個(gè)重復(fù)，計(jì)算平均值。

1.3.5 響應(yīng)面試驗(yàn)

以單因素試驗(yàn)的結(jié)果為基礎(chǔ)，選擇對(duì)核桃鱘魚(yú)腸品質(zhì)影響較大的因素進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)，采用模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)定法，以感官評(píng)分為響應(yīng)值Ｙ，設(shè)計(jì)方案見(jiàn)表2。

參照李云成等[14]的方法并稍作修改，建立模糊數(shù)學(xué)模型。評(píng)定因素集U={u1（色澤）、u2（風(fēng)味）、u3（口感）、u4（組織狀態(tài)）；評(píng)語(yǔ)集 V={v1（優(yōu)）、v2（良）、v3（中）}；權(quán)重集 A={a1（0.2）、a2（0.2）、a3（0.3）、a4（0.3）}；評(píng)價(jià)集K={95，85，75}，綜合評(píng)判集X=A·R，R為模糊矩陣，感官評(píng)分Y=X·K。

1.3.6 數(shù)據(jù)分析

采用Design-Expert 8.0.6.1軟件進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)，Excel 2013對(duì)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，SPSS 18.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，Origin軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 食鹽添加量對(duì)核桃鱘魚(yú)腸品質(zhì)的影響

由圖1可知，食鹽添加量從1%增加到3%時(shí)，核桃鱘魚(yú)腸的感官評(píng)分隨之升高，可能是由于鹽的添加促進(jìn)了肌纖維蛋白的溶出，增加了肌球蛋白重鏈（myosin heavy chain，MHC）的聚合，利于魚(yú)糜彈性網(wǎng)絡(luò)的形成[15]。除感官指標(biāo)外，肉糜制品的色澤也是決定消費(fèi)者對(duì)魚(yú)肉腸產(chǎn)品認(rèn)可度的一個(gè)重要指標(biāo)，白度值不僅與凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有關(guān)，還與添加物的顏色息息相關(guān)[16]，色澤潔白的腸更受歡迎。

由表3可知，添加3%～4%食鹽的核桃鱘魚(yú)腸的白度值較高，說(shuō)明適宜的食鹽添加量有助于改善核桃鱘魚(yú)腸的色澤，食鹽促使魚(yú)腸中水分、蛋白質(zhì)等分子間重排與相互作用，導(dǎo)致魚(yú)糜凝膠光澤度和透明度的改變，最終使白度值發(fā)生變化[17]。食鹽還能夠調(diào)整熟肉制品的質(zhì)地和口感等品質(zhì)特性[15]，硬度和咀嚼性是反映魚(yú)糜制品質(zhì)構(gòu)特性的重要指標(biāo)。由表3還可知，添加3%～4%食鹽的核桃鱘魚(yú)腸的硬度和咀嚼性明顯增加，質(zhì)構(gòu)性質(zhì)得到改善。然而，當(dāng)食鹽添加量超過(guò)3%時(shí)，核桃鱘魚(yú)腸的感官評(píng)分降低。超過(guò)4%時(shí)，由于高鹽度可使蛋白在熱處理前發(fā)生聚集，甚至局部凝膠化[18]，導(dǎo)致鱘魚(yú)腸結(jié)構(gòu)疏松，細(xì)膩度下降，白度、硬度、咀嚼性都下降。因此，核桃鱘魚(yú)腸中食鹽添加量應(yīng)控制在3%左右。

2.1.2 美藤果油添加量對(duì)核桃鱘魚(yú)腸品質(zhì)的影響

由圖2可知，少量添加美藤果油（5％左右）能增加核桃鱘魚(yú)腸的感官品質(zhì)，而過(guò)多的美藤果油（10%～15%）則使鱘魚(yú)腸油膩、硬度增加，從而影響口感（見(jiàn)表3）。美藤果油的添加量在5%～20%范圍內(nèi)對(duì)鱘魚(yú)腸的白度值和咀嚼性影響較小。因此，美藤果油添加量應(yīng)為5%。

2.1.3 核桃分離蛋白添加量對(duì)核桃鱘魚(yú)腸品質(zhì)的影響

添加核桃分離蛋白能改善魚(yú)糜產(chǎn)品的氨基酸組成和比例，蛋白含量增加還能增強(qiáng)魚(yú)糜制品物質(zhì)間相互作用，進(jìn)而增加凝膠強(qiáng)度。

由圖3可知，鱘魚(yú)腸中核桃分離蛋白的最適添加量為3%，當(dāng)添加量超過(guò)3%時(shí)，鱘魚(yú)腸特有的魚(yú)肉滋味被掩蓋，口感和組織狀態(tài)評(píng)分也稍有下降，導(dǎo)致感官評(píng)分降低。添加核桃分離蛋白能顯著提升鱘魚(yú)腸的白度值（見(jiàn)表3），但添加量大于5%時(shí)白度值不再明顯增加。同時(shí)，核桃分離蛋白添加量超過(guò)5%后，可能由于核桃蛋白和鱘魚(yú)肉糜肌纖維蛋白形成較致密的凝膠網(wǎng)絡(luò)，鱘魚(yú)腸硬度值和咀嚼性過(guò)大（見(jiàn)表3），失去柔韌的口感。因此，核桃分離蛋白添加量應(yīng)為3%左右，不超過(guò)5%。

2.1.4 玉米淀粉添加量對(duì)核桃鱘魚(yú)腸品質(zhì)的影響

淀粉是魚(yú)糜制品中促進(jìn)凝膠化最常見(jiàn)的添加物，作為填充物，能改善魚(yú)糜制品的組織質(zhì)地和口感，并降低成本[12]。由圖4可知，20%的玉米淀粉可有改善效鱘魚(yú)腸的組織狀態(tài)，但過(guò)多的淀粉會(huì)影響?hù)~(yú)肉腸的口感和滋味，進(jìn)而影響感官評(píng)分。根據(jù)填充效應(yīng)理論，淀粉在基料中不與魚(yú)糜蛋白交聯(lián)，而是改變物質(zhì)間的化學(xué)相互作用，進(jìn)而提升凝膠性質(zhì)[12]。添加20%及以上的玉米淀粉使鱘魚(yú)腸的白度增加（見(jiàn)表3），可能是由于淀粉糊化促使肉糜透光性和亮度增加[19]。隨著玉米淀粉添加量的增加，鱘魚(yú)腸的硬度值和咀嚼性不斷增加，添加量超過(guò)20%時(shí)，鱘魚(yú)腸的質(zhì)地偏硬，難于咀嚼。據(jù)報(bào)道，魚(yú)糜基料中淀粉溶脹并填充于蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，可加固凝膠體系，提升凝膠強(qiáng)度，導(dǎo)致其硬度增大[19]。綜上，玉米淀粉的最適添加量為20%。

2.1.5 蒸煮時(shí)間對(duì)核桃鱘魚(yú)腸感官品質(zhì)的影響

由圖5可知，隨著蒸煮時(shí)間的延長(zhǎng)，鱘魚(yú)腸的感官評(píng)分逐漸增加，蒸煮40 min時(shí)感官評(píng)分最高。蒸煮時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，鱘魚(yú)腸的咀嚼性下降（見(jiàn)表3），影響口感，感官評(píng)分下降。因此，核桃鱘魚(yú)腸的適宜蒸煮時(shí)間為40 min。

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果分析

2.2.1 模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)價(jià)

2.2.1.1 模糊評(píng)價(jià)矩陣的建立

參照表1的感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)鱘魚(yú)腸進(jìn)行感官評(píng)定并建立模糊矩陣R，結(jié)果見(jiàn)表4。

通過(guò)軟件對(duì)表5中數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合分析，可獲得感官評(píng)分和各因素的回歸方程模型：Y=93.34+0.075A－0.79B－0.41C+0.47AB－0.53AC－0.50BC－1.32A2－1.20B2－1.14C2。

由表6可知，該模型差異極顯著（P＜0.01），而失擬項(xiàng)的P值（P=0.287 4>0.05）不顯著，表明模型具有高度可靠性。將各影響變量的P值與標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比可知，二次項(xiàng)A2、B2、C2的P值均小于0.01，模型的曲面效應(yīng)極顯著，一次項(xiàng)B對(duì)感官評(píng)分的影響極顯著（P<0.01），一次項(xiàng)C、交互項(xiàng)AC和BC的P值均小于0.05，對(duì)感官評(píng)分的影響顯著。模型的R2=96.35%>85%，表明回歸方程的擬合度良好，可用此回歸方程描述各變量與響應(yīng)值之間的關(guān)系。RAdj2=0.916 5，表明91.65%的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可用該模型解釋。綜上，該模型可用于核桃鱘魚(yú)腸工藝優(yōu)化。由模型的F值可知，影響核桃鱘魚(yú)腸感官評(píng)分的主次順序?yàn)锽（核桃分離蛋白添加量）＞C（玉米淀粉添加量）＞A（食鹽添加量）。

2.2.2 各因素間交互作用分析

由圖6可知，在玉米淀粉添加量一定的條件下，隨著核桃分離蛋白添加量和食鹽添加量的增加，魚(yú)腸的感官評(píng)分先升高后降低，當(dāng)核桃分離蛋白添加量為5%、食鹽添加量為3%時(shí)，響應(yīng)值達(dá)到最大值。

由圖7可知，鱘魚(yú)腸的感官評(píng)分先升高后降低，響應(yīng)曲面坡度相對(duì)陡峭，等高線呈橢圓形，表明食鹽添加量和玉米淀粉添加量二者存在顯著交互作用，對(duì)鱘魚(yú)腸的感官評(píng)分影響較大，當(dāng)食鹽添加量為3%、玉米淀粉添加量為20%時(shí)，感官評(píng)分最高。

由圖8可知，隨著核桃分離蛋白添加量和玉米淀粉添加量的增加，核桃鱘魚(yú)腸的感官評(píng)分先升至最高值而后下降，當(dāng)核桃分離蛋白添加量為5%、玉米淀粉添加量為20%時(shí)，響應(yīng)值達(dá)到最大值。

采用Design-Expert V8.0.6.1軟件預(yù)測(cè)出核桃鱘魚(yú)腸的最佳工藝：食鹽添加量為3.0%，核桃分離蛋白添加量為4.4%，玉米淀粉添加量為19%，此時(shí)感官評(píng)分為93.48。通過(guò)驗(yàn)證試驗(yàn)，得出鱘魚(yú)腸的感官評(píng)分為93.23，與預(yù)測(cè)值相差0.25分，表明該模型對(duì)核桃鱘魚(yú)腸加工配方工藝的優(yōu)化是可行的，得到的參數(shù)可以應(yīng)用到實(shí)際加工中。

3 結(jié)論

本研究以單因素試驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化核桃鱘魚(yú)腸的加工工藝，感官評(píng)定采用模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)法，結(jié)果表明核桃鱘魚(yú)腸的最佳工藝：以100 g鱘魚(yú)肉為基準(zhǔn)，添加食鹽3.0%、美藤果油5.0%、玉米淀粉19%、核桃分離蛋白4.4%，腌制30 min，蒸煮40 min，獲得的核桃鱘魚(yú)腸風(fēng)味獨(dú)特，口感細(xì)膩，肉質(zhì)緊實(shí)有彈性。

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