基于模糊數(shù)學(xué)評價(jià)法優(yōu)化低鈉鹽腌制即食紅魚片工藝

何曉彤，許志平，鄧旗，龔麗，孫力軍*，房志家，余允晴，羅柏林

（1.廣東海洋大學(xué)食品科技學(xué)院，廣東省水產(chǎn)品加工與安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東省海洋生物制品工程實(shí)驗(yàn)室，廣東省海洋食品工程技術(shù)研究中心，水產(chǎn)品深加工廣東普通高等學(xué)校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東湛江 524088；2.廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備研究所，廣東廣州 510630）

紅魚，學(xué)名紅笛鯛（Lutjanussanguineus），屬于笛鯛科、笛銷屬，主要盛產(chǎn)于我國北部灣，因其味道鮮美、肉質(zhì)細(xì)膩、高蛋白低脂肪、營養(yǎng)價(jià)值高而受到人們的喜愛[1-3]。目前，紅魚主要以初加工制作成紅魚干為主，整體利用率不高，亟需開發(fā)紅魚深加工產(chǎn)品。而紅魚加工主要采用高鈉食鹽腌制，研究表明長期高鈉飲食會引發(fā)高血壓、冠心病等疾病[4-5]，因此，在加工過程中減少鈉鹽的使用已成為一種趨勢[6-7]。將氯化鉀置換部分氯化鈉制成的低鈉鹽已在腌臘肉類中得以應(yīng)用[8-9]。然而，目前仍缺少低鈉鹽在魚類腌制上的應(yīng)用，特別是在紅魚方便食品加工中的應(yīng)用[10]。因此，研發(fā)低鈉鹽腌制即食紅魚片產(chǎn)品可提高紅魚產(chǎn)品深加工的水平和市場競爭力，從而促進(jìn)紅魚資源的利用。

感官評價(jià)是綜合評價(jià)食品質(zhì)量的重要方法，其中模糊數(shù)學(xué)感官評價(jià)法，是一種能消除個人感官評估中的主觀性，科學(xué)、全面地評價(jià)多個質(zhì)量指標(biāo)，提供更精準(zhǔn)、客觀的評估結(jié)果的方法[11-12]，此種評價(jià)法應(yīng)用在水產(chǎn)品加工工藝優(yōu)化中尚不多見。

本研究以紅魚為原料，采用模糊數(shù)學(xué)感官評定法，通過正交試驗(yàn)確定腌制料配比，測定水分含量、質(zhì)構(gòu)、色差等指標(biāo)，探究不同烘干和油炸工藝對紅魚片品質(zhì)的影響，再進(jìn)一步通過正交試驗(yàn)，確定最佳烘干和油炸工藝的加工條件，從而確定低鈉鹽腌制即食紅魚片產(chǎn)品的最佳加工工藝，研制出一款風(fēng)味獨(dú)特、食用便利的即食產(chǎn)品，以期為紅魚的深加工利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

冰鮮紅魚、低鈉鹽（主要成分為85% 氯化鈉和15%氯化鉀）、白砂糖、生抽、料酒、白醋、碳酸氫鈉、辣椒面、花生油：市售。

1.2 儀器與設(shè)備

YZ-1531-T 型多功能油炸鍋：廣東友田家用電器有限公司；TMS-Pro 型質(zhì)構(gòu)分析儀：美國FTC 公司；NS810 型色差儀：深圳市三恩馳科技有限公司；GZX-9240MBE 型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：上海博迅實(shí)業(yè)有限公司；JA2003 型電子天平：上海市安亭電子儀器廠。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

紅魚原材料→前處理→腌制→烘干→油炸→真空包裝→成品。

操作要點(diǎn)：取冰鮮紅魚的魚肉清洗，擦干表面水分，切成3 cm×2 cm×1 cm 的魚片，將魚片加入腌料液中腌制20 min，腌制后，用清水洗去調(diào)料，擦干表面水分后，將魚片均勻擺放在網(wǎng)片上，置于電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中進(jìn)行熱風(fēng)干燥，烘干一定時間后取出冷卻，再將魚片置于盛有花生油的多功能油炸鍋中進(jìn)行油炸熟制，冷卻后將魚片進(jìn)行真空包裝，置于陰涼處放置。

1.3.2 腌制料配比的優(yōu)化

在預(yù)試驗(yàn)制備腌制料配方基礎(chǔ)上，選擇低鈉鹽、白砂糖、生抽、料酒、白醋、碳酸氫鈉、辣椒面作為腌制料，以感官評分為指標(biāo)，對不同調(diào)味條件的紅魚片色澤、組織狀態(tài)、氣味和滋味進(jìn)行評價(jià)，以確定最佳腌制料的配比（基于每100 g 紅魚的調(diào)味添加物質(zhì)量），各腌制料配比正交試驗(yàn)因素水平見表1。

表1 腌制料配比正交試驗(yàn)因素水平Table 1 Level of orthogonal test factors for proportion of pickling spices

1.3.3 烘干和油炸加工工藝的確定

1.3.3.1 單因素試驗(yàn)

對最佳腌制料配比腌制后的紅魚進(jìn)行烘干和油炸工藝的探究，以烘干溫度（40、45、50、55、60 ℃）、烘干時間（1、2、3、4、5 h）、油炸溫度（150、160、170、180、190 ℃）、油炸時間（1.5、2.0、2.5、3.0、3.5 min）為單因素，以水分含量、質(zhì)構(gòu)、色差、感官評分為評價(jià)指標(biāo)，探究紅魚片品質(zhì)的變化規(guī)律。

1.3.3.2 正交優(yōu)化試驗(yàn)

以烘干溫度（A'）、烘干時間（B'）、油炸溫度（C'）、油炸時間（D'）作為4 個主要影響因素，進(jìn)行正交試驗(yàn)，選取正交表L9（34）進(jìn)行正交分析，通過感官評分確定最佳的加工工藝參數(shù)，正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表2。

表2 烘干和油炸加工條件正交試驗(yàn)因素水平Table 2 Level of orthogonal test factors for drying and frying conditions

1.3.4 模糊數(shù)學(xué)感官評價(jià)

1.3.4.1 感官評定標(biāo)準(zhǔn)

參考段少奇等[13]的方法，選擇10 人組成感官評定小組，根據(jù)表3 感官評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對紅魚片產(chǎn)品進(jìn)行感官評價(jià)。

表3 感官評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Sensory evaluation criteria

1.3.4.2 評價(jià)因素集確立

評定因素集即影響紅魚產(chǎn)品的感官質(zhì)量的指標(biāo)集合，本研究中的因素集U={色澤，組織狀態(tài)，氣味，滋味}。

1.3.4.3 評定集確定

評定集是即食紅魚片的感官質(zhì)量所屬質(zhì)量等級的集合，表示方法為V=（v1，v2，v3，v4，v5）=（100，80，60，40，20）；經(jīng)感官評定小組討論，確定評定集為V=（很好v1，較好v2，一般v3，較差v4，很差v5）。

1.3.4.4 各因素權(quán)重集確定

被評對象權(quán)重集合記為K=（k1，k2，k3，k4），且k1+k2+k3+k4=1。10 名感官評估員對產(chǎn)品色澤、組織狀態(tài)、氣味、滋味4 個質(zhì)量因素在感官評價(jià)中的重要程度進(jìn)行打分，總分為10，最后各因素得分總和與總分100的比值，即為各因素的權(quán)重因子。

1.3.4.5 模糊關(guān)系綜合評判集

感官評價(jià)員對即食紅魚片的每個影響因素進(jìn)行等級評定，對每個評定等級打分人數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并作歸一化處理，構(gòu)成模糊關(guān)系矩陣。根據(jù)模糊矩陣變換原理，將權(quán)重矩陣K與模糊關(guān)系矩陣A相乘得到每組的評價(jià)結(jié)果Y，即Y=K×A。

1.3.5 水分含量測定

參考GB 5009.3—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測定》中的直接干燥法，測定魚片水分含量，每個樣品設(shè)立3 個平行。

1.3.6 質(zhì)構(gòu)測定

取大小、高度相同的紅魚片，待上機(jī)測定。上機(jī)檢測參數(shù)為P/10 探頭，測試速度為1 mm/s，測試形變量為40%，觸發(fā)力為0.500 N，樣品壓縮間隔時間為5 s，測定硬度、咀嚼性和彈性指標(biāo)[14]。每個樣品設(shè)立3 個平行。

1.3.7 色差測定

采用色差儀測量紅魚片制品的L*值、a*值和b*值，每個樣品設(shè)立3 個平行。其中，L*值表示亮度，a*值表示紅綠色澤，b*值表示黃藍(lán)色澤[15]。

1.4 統(tǒng)計(jì)方法

使用SPSS 22.0 對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)程序操作，并進(jìn)一步對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，組間對比采用ANOVA方差分析，以P＜0.05 表示統(tǒng)計(jì)學(xué)上存在顯著性差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 感官品質(zhì)評價(jià)結(jié)果

10 名感官評估員對即食紅魚片4 項(xiàng)品質(zhì)影響因素的權(quán)重統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表4。

表4 紅魚片質(zhì)量因素的權(quán)重分布及評價(jià)得分Table 4 Weight distribution and evaluation score of quality factors of Lutjanus sanguineus fillets

由表4 可知，各質(zhì)量因素權(quán)重分別為色澤0.215、組織狀態(tài)0.235、氣味0.235、滋味0.315。根據(jù)影響因素的大小排序?yàn)樽涛?、組織狀態(tài)和氣味、色澤。

2.2 腌制料配比的優(yōu)化結(jié)果

2.2.1 模糊數(shù)學(xué)感官評價(jià)結(jié)果

感官評估員按照很好、較好、一般、較差、很差的評價(jià)等級逐一對18 組樣品的色澤、組織狀態(tài)、氣味、滋味進(jìn)行打分，并統(tǒng)計(jì)匯總各等級中的評定人數(shù)，得到腌制料配比的感官評價(jià)結(jié)果見表5。

表5 腌制料配比的感官評定結(jié)果Table 5 Sensory evaluation results of proportion of pickling spices

2.2.2 模糊矩陣的建立及綜合評價(jià)結(jié)果

對表5 不同因素和程度所得到的票數(shù)進(jìn)行歸納總結(jié)，歸一化得到即食紅魚片的感官評價(jià)模糊關(guān)系矩陣Ai，以1 號樣品為例。

依據(jù)迷糊矩陣變換原理Yi=K×Ai，計(jì)算綜合評價(jià)結(jié)果。

Y1所得感官綜合評價(jià)結(jié)果表示1 號樣品即腌制料為低鈉鹽5 g/100 g、白砂糖3 g/100 g、生抽3 g/100 g、料酒120 g/100 g、白醋2 g/100 g、碳酸氫鈉0.4 g/100 g、辣椒面9 g/100 g 所得的即食紅魚片，21.0% 認(rèn)為其感官評價(jià)很好，46.1%認(rèn)為其感官較好，25.5%認(rèn)為其感官一般，7.5%認(rèn)為其感官較差。將感官評分的5 個等級轉(zhuǎn)換為R=（100，80，60，40，20）。以樣品1 為例，其模糊綜合總分T1=R×Y1=76.11，其他樣品的模糊綜合總分計(jì)算以此類推。

2.2.3 腌制料配比的正交試驗(yàn)結(jié)果

在前期預(yù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確定使用低鈉鹽、白砂糖、生抽、料酒、白醋、碳酸氫鈉、辣椒面作為腌制料，其中低鈉鹽、白砂糖和生抽作為調(diào)味劑[16-17]，能增加產(chǎn)品的特殊風(fēng)味和口感，料酒和白醋起到除異味、去腥的作用，碳酸氫鈉起到膨化作用。以感官評分為指標(biāo)，對腌制料進(jìn)行七因素三水平正交試驗(yàn)，正交試驗(yàn)結(jié)果表6。

表6 腌制料配比的正交試驗(yàn)結(jié)果Table 6 Orthogonal test results on proportion of pickling spices

由表6 可知，第15 組樣品的感官評分最高，為85.94。極差分析結(jié)果可知，影響即食紅魚片感官品質(zhì)的主次順序依次為A＞D＞B＞E＞G＞C＞F，即低鈉鹽＞料酒＞白砂糖＞白醋＞辣椒面＞生抽＞碳酸氫鈉，其中低鈉鹽的添加量對即食紅魚片的影響最為關(guān)鍵，與普通食鹽相比，含氯化鉀的低鈉鹽的咸味稍弱[18]，但仍在腌制過程中起主要作用。正交優(yōu)化得到的最優(yōu)方案為A2B3C1D2E1F3G1，即添加量分別為低鈉鹽6 g/100 g、白砂糖5 g/100 g、生抽3.0 g/100 g、料酒150 g/100 g、白醋2.0 g/100 g、碳酸氫鈉0.6 g/100 g、辣椒面9 g/100 g，此條件下的感官評分為87.43，高于其他方案組合。結(jié)果表明，此工藝下加工的即食紅魚片香氣濃郁，無腥味，且咸淡適中，具有鮮味。

2.3 烘干和油炸加工工藝的確定

2.3.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.3.1.1 烘干溫度對即食紅魚片品質(zhì)的影響

冰鮮紅魚肉的含水量較高，若紅魚片直接高溫油炸，會使表面硬化嚴(yán)重，影響口感[19]。因此需對紅魚進(jìn)行預(yù)干燥，除去魚肉內(nèi)的部分水分，能在一定程度上提高產(chǎn)品品質(zhì)，本試驗(yàn)采用的熱風(fēng)干燥具有操作簡單、易于控制、成本低等優(yōu)點(diǎn)。

在固定烘干時間3 h、油炸溫度160 ℃、油炸時間2 min 的條件下，不同烘干溫度對紅魚片品質(zhì)的影響如圖1所示。

圖1 烘干溫度對即食紅魚片品質(zhì)的影響Fig.1 Effect of drying temperature on quality of instant Lutjanus sanguineus fillets

由圖1A 可知，隨著烘干溫度的升高，紅魚片的水分含量逐漸降低，當(dāng)烘干溫度達(dá)到55 ℃時，水分含量顯著降低（P＜0.05）。由圖1B 可知，當(dāng)烘干溫度達(dá)到55 ℃和60 ℃時，紅魚片的硬度顯著增大（P＜0.05），彈性顯著降低（P＜0.05）。由圖1C 可知，烘干溫度高于50 ℃時，L*值隨著烘干溫度的升高而顯著降低（P＜0.05），b*值沒有顯著性變化（P＞0.05），當(dāng)烘干溫度為55 ℃時，a*值達(dá)到最大。由此可知，烘干溫度對紅魚片的色澤中的亮度影響較大，當(dāng)烘干溫度過高時，色澤顯著變暗，而適當(dāng)?shù)暮娓蓽囟饶苁股珴沙式瘘S色。由圖1D 可知，烘干溫度為50 ℃時，即食紅魚片的感官評分達(dá)到最大值，此時紅魚片軟硬適中，咀嚼性適中，富有彈性，色澤呈金黃色。最終選擇45、50、55 ℃為烘干溫度進(jìn)行正交試驗(yàn)。

2.3.1.2 烘干時間對即食紅魚片品質(zhì)的影響

在固定烘干溫度50 ℃、油炸溫度160 ℃、油炸時間2 min 的條件下，不同烘干時間對即食紅魚片品質(zhì)的影響如圖2所示。

圖2 烘干時間對即食紅魚片品質(zhì)的影響Fig.2 Effect of drying time on quality of instant Lutjanus sanguineus fillets

由圖2A 可知，隨著烘干時間的延長，紅魚片中的水分含量顯著降低（P＜0.05）。由圖2B 可知，當(dāng)烘干時間達(dá)到3 h 及以上時，硬度和咀嚼性顯著增大（P＜0.05）。由圖2C 可知，L*值隨著烘干時間的延長呈下降趨勢，a*值呈上升趨勢，b*值呈先下降再上升再下降的變化趨勢。由此可知，烘干時間對紅魚片的水分含量和硬度影響較大，當(dāng)烘干時間過短時，魚片脫水不充分，使油炸后的魚片不酥脆，而當(dāng)烘干時間過長時，魚片脫水程度過高，使油炸后的魚片表面硬化嚴(yán)重[20]。由圖2D 可知，感官評分隨著烘干時間延長呈先升高后降低的趨勢，當(dāng)烘干時間為3 h 時，即食紅魚片的感官評分達(dá)到最大值，此時魚片的含水量適中，軟硬程度適中，色澤鮮艷，呈金黃色。最終選擇烘干時間為2、3、4 h 進(jìn)行正交試驗(yàn)。

2.3.1.3 油炸溫度對即食紅魚片品質(zhì)的影響

在固定烘干溫度50 ℃、烘干時間3 h、油炸時間2 min 的條件下，不同油炸溫度對即食紅魚片品質(zhì)的影響如圖3所示。

圖3 油炸溫度對即食紅魚片品質(zhì)的影響Fig.3 Effect of frying temperature on quality of instant Lutjanus sanguineus fillets

由圖3A 可知，紅魚片中的水分含量隨油炸溫度的升高而顯著降低（P＜0.05）。由圖3B 可知，隨著油炸溫度的升高，魚片的硬度和咀嚼性逐漸增大，當(dāng)油炸溫度達(dá)到170 ℃及以上，硬度會明顯增大，而油炸溫度達(dá)到160 ℃及以上時，魚片的彈性沒有顯著性變化（P＞0.05）。由圖3C 可知，隨著油炸溫度的逐步提高，L*值呈下降的趨勢，a*值呈上升趨勢，b*值呈先上升后下降趨勢，當(dāng)油炸溫度為170 ℃時，b*值達(dá)到最大值，為21.32。由此可知，油炸溫度對紅魚片的水分含量影響較大，當(dāng)溫度過高時，含水量多，口感不酥脆，而油炸溫度過低時，含水量低，口感較硬[21]。由圖3D 可知，當(dāng)油炸溫度為170 ℃，即食紅魚片的感官評分達(dá)到最大值，此時的魚片含水量適中，軟硬程度適中，色澤鮮艷。最終選擇油炸溫度為160、170、180 ℃進(jìn)行正交試驗(yàn)。

2.3.1.4 油炸時間對即食紅魚片品質(zhì)的影響

在固定烘干溫度50 ℃、烘干時間3 h、油炸溫度160 ℃的條件下，不同油炸時間對即食紅魚片品質(zhì)的影響如圖4所示。

圖4 油炸時間對即食紅魚片品質(zhì)的影響Fig.4 Effect of frying time on quality of instant Lutjanus sanguineus fillets

由圖4A 可知，紅魚片中的水分含量隨油炸時間的延長呈下降趨勢，當(dāng)油炸時間達(dá)到3.0、3.5 min 時，水分含量顯著降低（P＜0.05）。由圖4B 可知，隨著油炸時間的延長，魚片的硬度和咀嚼性明顯增加，而當(dāng)油炸時間到達(dá)2.0 min 及以上時，彈性沒有顯著性變化（P＞0.05）。由圖4C 可知，隨著油炸時間的延長，L*值呈下降趨勢，a*值呈上升趨勢，b*值先增大后降低，當(dāng)油炸時間為2.5 min 時，b*值達(dá)到最大值。由此可知，油炸時間對魚片的水分含量和硬度影響較大，油炸時間過短時，含水量多，口感不酥脆，而油炸時間過長時，含水量低，口感較硬[22]。由圖4D 可知，感官評分隨油炸時間的延長呈先升高后降低的趨勢，當(dāng)油炸時間為3.0 min 時，即食紅魚片的感官評分達(dá)到最大值，此時的魚片水分含量適中，軟硬程度適中，色澤鮮艷。最終選擇油炸時間為2.5、3.0、3.5 min 進(jìn)行正交試驗(yàn)。

2.3.2 正交試驗(yàn)結(jié)果

2.3.2.1 模糊數(shù)學(xué)感官評價(jià)結(jié)果

在前期單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對烘干溫度、烘干時間、油炸溫度、油炸時間進(jìn)行正交試驗(yàn)，感官評估員逐一對9 組樣品進(jìn)行打分，并統(tǒng)計(jì)匯總在各等級中的評定人數(shù)，得到烘干和油炸工藝感官評價(jià)結(jié)果，見表7。

表7 烘干和油炸工藝感官評價(jià)結(jié)果Table 7 Sensory evaluation results of drying and frying process

2.3.2.2 正交優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果

正交試驗(yàn)結(jié)果見表8。

表8 正交試驗(yàn)感官評價(jià)結(jié)果Table 8 Sensory evaluation results of orthogonal test

由表8 可知，影響即食紅魚片感官評分的因素大小順序?yàn)镃'＞B'＞D'＞A'，即油炸溫度＞烘干時間＞油炸時間＞烘干溫度，得到的最優(yōu)組合為A'2B'2C'1D'2，即烘干溫度為50 ℃、烘干時間為3 h，油炸溫度為160 ℃，油炸時間為3.0 min。利用驗(yàn)證試驗(yàn)對該工藝參數(shù)條件生產(chǎn)的即食紅魚片進(jìn)行感官評價(jià)，感官評分為90.56，高于同部位、同體積、同高度的其他正交組的感官評分，此工藝參數(shù)生產(chǎn)的紅魚片品質(zhì)較好。

3 結(jié)論

為探究腌制料配比和加工條件對低鹽腌制即食紅魚片品質(zhì)的影響并優(yōu)化其制備工藝。最佳的腌制料配比為低鈉鹽6 g/100 g、白砂糖5 g/100 g、生抽3.0 g/100 g、料酒150 g/100 g、白醋2.0 g/100 g、碳酸氫鈉0.6 g/100 g、辣椒面9 g/100 g，通過單因素和正交試驗(yàn)確定了最佳加工條件：烘干溫度50 ℃、烘干時間3 h、油炸溫度160 ℃、油炸時間3.0 min，此方案得到紅魚片的水分含量為36.11%，硬度為3 190.36 N，彈性為0.36 mm，咀嚼性為950.23 mJ，L*值為47.34，a*值為4.92，b*值為21.38。本研究確定了低鈉鹽腌制即食紅魚片的最佳工藝條件，制得一種色澤金黃、肉質(zhì)緊實(shí)、香氣濃郁、咸淡適中的即食紅魚片產(chǎn)品，為紅魚精深加工提供有力支持。