模糊數(shù)學(xué)法在黃秋葵軟罐頭加工中的應(yīng)用

馮桂鳳，張曉 ，張 瀾，張婉鈺，李 昀

（天津農(nóng)學(xué)院食品科學(xué)與生物工程學(xué)院，天津 300384）

黃秋葵，別名秋葵、羊角豆、咖啡黃葵，是錦葵科草本植物，富含黃酮、黏液類物質(zhì)等功能成分，具有美容養(yǎng)顏、強(qiáng)腎補(bǔ)虛、增加免疫力、抗衰老等多種功效，其葉片、芽、花等都可食用，是一種符合現(xiàn)代營養(yǎng)理念的高檔綠色保健蔬菜[1-4]。但黃秋葵不易貯藏，鮮品在0～5℃冷庫中可貯藏7 d。而室溫下僅能貯藏2～3 d。目前，市場上黃秋葵果實(shí)加工產(chǎn)品較少，國內(nèi)外研究還停留在試驗(yàn)階段[5]，因此研究黃秋葵深加工產(chǎn)品對(duì)黃秋葵產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有積極作用。

試驗(yàn)以黃秋葵為原料，通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)，對(duì)影響黃秋葵軟罐頭加工的工藝參數(shù)和湯汁配方進(jìn)行定量研究，確定最佳護(hù)綠和保脆工藝的參數(shù)，同時(shí)確定各調(diào)味料最優(yōu)添加量及其最佳組合，使用模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)價(jià)法，對(duì)感官性質(zhì)進(jìn)行數(shù)學(xué)化和定量化的描述和處理，使評(píng)價(jià)結(jié)果更加客觀[6-7]，為黃秋葵軟罐頭的生產(chǎn)提供理論依據(jù)，同時(shí)擴(kuò)展模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)價(jià)法在食品中的應(yīng)用領(lǐng)域。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

黃秋葵原料，購于天津市紅旗農(nóng)貿(mào)市場；硫酸銅、乙酸鋅、山梨酸鉀、氯化鈣，以上試劑均為分析純。

檸檬酸，食品級(jí)；食鹽、白砂糖、辣椒粉、味精，均為市售；真空包裝袋。

EP208型電磁爐，上海市美小家電有限公司產(chǎn)品；超高壓殺菌設(shè)備，天津華泰森淼有限公司產(chǎn)品；BPX-82型電熱恒溫箱，上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠產(chǎn)品；FA2004型電子天平，上海精科儀器公司產(chǎn)品。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 工藝流程

1.2.2 操作要點(diǎn)

（1） 原料選擇。選擇色澤青綠、脆嫩，無黑斑、無損傷的新鮮秋葵。

（2）挑選、修整。選擇長短、粗細(xì)、色澤、脆嫩一致的，然后沖洗干凈。

（3） 堿液處理。浸泡于質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.8%碳酸鈉中，處理12 min，目的在于除去黃秋葵表面的蠟質(zhì)，有利于下一步硬化。

（4） 熱燙護(hù)綠。熱燙可鈍化酶，以防止褐變、穩(wěn)定色澤，燙漂液加乙酸鋅和硫酸銅為護(hù)綠劑，研究護(hù)綠劑組合的含量和燙漂時(shí)間對(duì)黃秋葵護(hù)綠效果的影響。

（5）硬化保脆。研究不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)氯化鈣及不同浸泡時(shí)間對(duì)保脆效果的影響。

（6）湯汁調(diào)味。研究不同的調(diào)味品對(duì)黃秋葵軟罐頭滋味的影響。

（7）殺菌。參考張翀等人[8]對(duì)軟包裝枇杷罐頭的殺菌工藝，在超高壓工藝300 MPa，15 min條件下進(jìn)行殺菌。

（8）保溫檢驗(yàn)。7 d后觀察是否有脹袋現(xiàn)象。

1.3 護(hù)綠保脆工藝的優(yōu)化

黃秋葵不易貯藏，容易發(fā)生變色現(xiàn)象，因此考慮添加護(hù)綠劑對(duì)其進(jìn)行護(hù)綠，以葉綠素添加量作為指標(biāo)，含量越高說明護(hù)綠效果越好。以乙酸鋅添加量、硫酸銅添加量和燙漂時(shí)間為因素，設(shè)計(jì)L9（33）正交試驗(yàn)。

護(hù)綠因素與水平設(shè)計(jì)見表1。

考慮氯化鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)及其浸泡時(shí)間對(duì)黃秋葵保脆效果的影響，設(shè)計(jì)單因素試驗(yàn)。

（1）氯化鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)單因素試驗(yàn)。將護(hù)綠處理好的黃秋葵分別浸泡在氯化鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%，0.2%，0.3%，0.4%，0.5%當(dāng)中，浸泡時(shí)間20 min，利用感官評(píng)價(jià)方法進(jìn)行效果分析。

表1 護(hù)綠因素與水平設(shè)計(jì)

（2）浸泡時(shí)間單因素試驗(yàn)。不同將黃秋葵放置于氯化鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%浸泡時(shí)間分為30，35，40，45，50 min，利用感官評(píng)價(jià)方法進(jìn)行效果分析。

1.4 湯汁配方的優(yōu)化

從風(fēng)味化學(xué)的角度，使鮮味、咸味、辣味、酸味形成湯汁的風(fēng)味，考慮到消費(fèi)者的飲食習(xí)慣，也添加香油增加湯汁的風(fēng)味。在確定最佳護(hù)綠工藝和保脆工藝的基礎(chǔ)上，固定味精的添加量為1%，以食鹽添加量2.0%，2.5%，3.0%，3.5%，4.0%；辣椒粉添加量1%，2%，3%，4%，5%；檸檬酸添加量0.2%，0.4%，0.6%，0.8%，1.0%；香油添加量1%，2%，3%，4%，5%為考查因素進(jìn)行單因素試驗(yàn)，在此基礎(chǔ)上，采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，選擇3個(gè)較好水平設(shè)計(jì)L9（34）正交試驗(yàn)，確定黃秋葵軟罐頭湯汁最佳配方。

湯汁配方因素與水平設(shè)計(jì)見表2。

表2 湯汁配方因素與水平設(shè)計(jì)/%

1.5 感官評(píng)定方法

采用級(jí)別權(quán)重法，參照練東梅[9]等人黃秋葵酸辣泡菜感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，分別對(duì)黃秋葵軟罐頭的色澤、質(zhì)地、口感、湯汁滋味進(jìn)行打分。

感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表3。

主要是按色澤、質(zhì)地、口感、湯汁滋味4個(gè)方面進(jìn)行品嘗，為提高品評(píng)價(jià)定的可信度，要求感官評(píng)定人員在品評(píng)前不喝酒、不吸煙、不吃辛辣等刺激性食物，評(píng)定一個(gè)樣品后，要以清水漱口再評(píng)定下一個(gè)樣品，品評(píng)后同時(shí)填寫感官品評(píng)表。

表3 感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.6 建立模糊綜合評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模糊

根據(jù)感官評(píng)價(jià)對(duì)黃秋葵軟罐頭進(jìn)行模糊綜合評(píng)判，建立模糊綜合評(píng)價(jià)體系[10-11]。

1.6.1 因素集的確定

因素集，即影響被評(píng)價(jià)對(duì)象品質(zhì)的指標(biāo)，以U={u1，u2，…，ui}表示，其中U為因素集，ui為第i個(gè)因素[12]。對(duì)于黃秋葵軟罐頭品質(zhì)的確定，選擇色澤、質(zhì)地、口感及湯汁滋味作為感官評(píng)價(jià)指標(biāo)，用u1表示色澤，u2表示質(zhì)地，u3表示口感，u4表示湯汁滋味，確定由4項(xiàng)指標(biāo)組成的因素集，即U={u1，u2，u3，u4}。

1.6.2 評(píng)語集的確定

評(píng)語集是參評(píng)者對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)回饋信息的集合，即確定評(píng)定的等級(jí)，可用文字、具體數(shù)值或等級(jí)表示[13]。記為V={v1，v2，…，vi}，V表示對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)等級(jí)或分?jǐn)?shù)。評(píng)語集為V={v1，v2，v3}，其中v1，v2，v3分為代表優(yōu)、良、差。

1.6.3 權(quán)重的確定

權(quán)重集是各評(píng)價(jià)因素的權(quán)重系數(shù)組成的集合，A={a1，a2，a3，a4}，a1，a2，a3，a4分別代表為色澤、質(zhì)地、口感及湯汁滋味的權(quán)重向量，確定黃秋葵軟罐頭感官指標(biāo)的權(quán)重A={0.2，0.3，0.2，0.3}，總和為1。

1.6.4 模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

模糊評(píng)定矩陣根據(jù)評(píng)價(jià)人員的評(píng)定結(jié)果確定，將評(píng)價(jià)結(jié)果除以總?cè)藬?shù)得到模糊矩陣R[14]。感官指標(biāo)綜合評(píng)判的結(jié)果用Y表示，Y是權(quán)重A和模糊矩陣R的合成，即Y=A×R。

2 結(jié)果與分析

2.1 護(hù)綠保脆試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 護(hù)綠效果正交試驗(yàn)結(jié)果

護(hù)綠正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果見表4。

表4 護(hù)綠正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果

2.1.2 保脆效果試驗(yàn)結(jié)果

（1）氯化鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)及浸泡時(shí)間對(duì)保脆效果的影響。

氯化鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)保脆效果的影響見圖1。

圖1 氯化鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)保脆效果的影響

由圖1可知，在0.1%，0.2%，0.3%，0.4%，0.5%這5個(gè)質(zhì)量分?jǐn)?shù)水平中，當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加到0.3%時(shí)，黃秋葵的感官品質(zhì)逐漸變佳，氯化鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%的保脆效果最好，其次氯化鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.4%保脆效果也相對(duì)較好，質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到0.5%時(shí)，雖然硬度最高但脆性不足，同時(shí)黃秋葵內(nèi)部纖維化嚴(yán)重，明顯失去了食用價(jià)值，感官品質(zhì)不好，因此采用氯化鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%的溶液進(jìn)行保脆處理。

（2）氯化鈣浸泡時(shí)間對(duì)保脆效果的影響。

浸泡時(shí)間對(duì)保脆效果的影響見圖2。

圖2 浸泡時(shí)間對(duì)保脆效果的影響

由圖2可知，在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%的氯化鈣溶液中浸泡時(shí)間從30 min增加到45 min時(shí)，其保脆效果越來越好，達(dá)到最佳。超過45 min后，出現(xiàn)黃秋葵過硬，內(nèi)部組織纖維化的情況。因此，確定浸泡時(shí)間為45 min。

在保脆效果試驗(yàn)中，確定在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%的氯化鈣溶液中浸泡30 min為最佳保脆工藝。

2.2 軟罐頭湯汁配方優(yōu)化試驗(yàn)

2.2.1 感官評(píng)價(jià)結(jié)果統(tǒng)計(jì)

參照表3，進(jìn)行四因素三水平的正交試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。

黃秋葵軟罐頭的感官評(píng)定得票統(tǒng)計(jì)見表5。

2.2.2 模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)價(jià)處理

將統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)歸一化處理，得到9個(gè)模糊評(píng)價(jià)矩陣：

以1號(hào)試驗(yàn)號(hào)為例，其他試驗(yàn)號(hào)同上，其中rij表示黃秋葵軟罐頭各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)到該指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果的隸屬程度。

表5 黃秋葵軟罐頭的感官評(píng)定得票統(tǒng)計(jì)

試驗(yàn)號(hào)1的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果為：

用以上方法計(jì)算出9組試驗(yàn)的綜合隸屬度Yj。

試驗(yàn)的綜合隸屬度見表6。

表6 試驗(yàn)的綜合隸屬度

2.2.3 正交試驗(yàn)結(jié)果

將評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)賦值計(jì)算，優(yōu)、良、差分別為90，60，30分，然后相應(yīng)相乘后相加。

正交試驗(yàn)結(jié)果見表7。

表7 正交試驗(yàn)結(jié)果

由表7可知，影響黃秋葵軟罐頭感官品質(zhì)的因素A＞D＞B＞C，即香油添加量對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響最大，辣椒粉和檸檬酸次之，食鹽對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響較小，進(jìn)一步分析得出最佳組合為A2B3C3D4，即香油添加量3%，檸檬酸添加量0.8%，食鹽添加量4%，辣椒粉添加量1%制備的黃秋葵軟罐頭感官評(píng)分最高。

3 結(jié)論

通過單因素試驗(yàn)及正交試驗(yàn)分析，結(jié)合模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)法，得到黃秋葵軟罐頭適宜的護(hù)綠保脆工藝條件為護(hù)綠中乙酸鋅添加量0.06%，硫酸銅添加量0.02%，燙漂時(shí)間15 s，保脆中氯化鈣添加量0.3%，浸泡時(shí)間45 min；適宜的配方為香油添加量3%，檸檬酸添加量0.8%，食鹽添加量4%，辣椒粉添加量1%。按照上述工藝條件制備的黃秋葵軟罐頭很好地加強(qiáng)了黃秋葵原有的色澤和脆度，同時(shí)具有大眾較為喜歡的風(fēng)味，感官評(píng)分為85.5分。

采用模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)法在黃秋葵軟罐頭感官評(píng)定的應(yīng)用，量化了感官評(píng)價(jià)結(jié)果，使評(píng)定結(jié)果更加客觀，可為黃秋葵軟罐頭加配方的優(yōu)化提供參考依據(jù)。