模糊數(shù)學感官評價模型的建立及紫菜醬調配工藝優(yōu)化

陳璇，王林江，錢亮亮，郭瑛，馬勇，陳昌威，張夢雪，盤賽昆*

(1.江蘇海洋大學 食品科學與工程學院，江蘇 連云港 222005；2.連云港市質量技術綜合檢驗檢測中心，江蘇 連云港 222006)

調味醬是一種可以將多種調料混合在一起的醬狀調味品，以滿足使用者的需求，其調料種類很多。調味醬作為現(xiàn)代調味品的重要組成部分，迎合消費者口味、品味的需要，隨著中國廣袤的飲食文化和食品產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，其市場潛力很大[1—2]。

食物感官評估是一種通過視覺、聽覺、嗅覺、味覺、觸覺等感知途徑對食物的感官品質進行全面的評估[3]。但在實踐中，感官評定的屬性邊界存在著模糊性，難以量化，且容易被主觀因素所影響。模糊數(shù)學是感官評定中常用的一種數(shù)學方法，它能把復雜的感覺因子抽象成數(shù)值，從而得出最優(yōu)的參數(shù)和調整方案[4]。

模糊數(shù)學綜合評價的客觀、準確程度取決于評價體系的建立、評價數(shù)據(jù)的可信度和權值范圍，但是它可以有效地降低評價指標和評價對象之間的主觀評價偏差，從而使評價的科學性、合理性和客觀性得到改善[5—8]。

本文研究利用干紫菜下腳料制備紫菜醬的工藝。固定調味料的基礎配方，以模糊感官評分為指標，通過單因素試驗確定了食用油、混合豆粉、鹽、白砂糖、五香粉添加量的范圍，通過正交試驗優(yōu)化調味料的配方，通過測定紫菜醬成品的理化指標、衛(wèi)生指標和營養(yǎng)成分來評價紫菜醬成品的品質。

1 材料與方法

1.1 材料

干紫菜下腳料：連云港力優(yōu)食品有限公司；熟豆粉：成都人民營養(yǎng)食品廠；五香粉：上海味好美食品有限公司；食用植物調和油：益海(連云港)糧油工業(yè)有限公司；食用鹽：江蘇蘇鹽井神股份有限公司。

1.2 主要儀器設備

BS323S電子天平 賽多利斯科學儀器(北京)有限公司；WSC-S色差計 上海儀電物理光學儀器有限公司。

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1.3 試驗方法

1.3.1 紫菜醬的感官評價

1.3.1.1 感官評價方法

感官評價最貼近消費者的實際感受，能對其做出全面的評價，但其評價結果更易受到感官評價人員構成和個人喜好的影響，在評價過程中容易產(chǎn)生偏差。而模糊數(shù)學綜合評判是基于模糊轉換的基本原理，利用模糊矩陣對評價結果進行量化，以排除主觀和模糊性，從而科學、準確、公正地判斷產(chǎn)品的質量[9—11]。因此，本文應用模糊數(shù)學的感官評定方法，對色澤、風味、體態(tài)、口感進行了感官評定。組織10位20～40歲的食品專業(yè)評審員。在評估之前，嚴禁抽煙、飲酒、進食、互相交談。參與評分者根據(jù)表1中4項指標分為好、較好、一般、差4個級別。紫菜醬感官評價標準見表1。

表1 調味醬成品的感官品質評價標準Table 1 Sensory quality evaluation standards of the finished product of flavoring sauce

1.3.1.2 建立評價因素集

評價因子又稱為“參數(shù)”，能夠從多個角度全面地反映紫菜醬的感官品質。建立了第一個評價因子集合U1={顏色u1，氣味u2，形狀u3，成分u4}和二級評價因素集U2={顏色u21，光澤度u22，香氣u23，異味u24，均一性u25，流動性u26，粗糙度u27，滋味u28}。

1.3.1.3 建立評價評語集

評價等級集可以用等級、文字或者具體數(shù)值來表示。建立紫菜醬評價等級集V={好v1，較好v2，一般v3，差v4}。

1.3.1.4 評價指標集的權重系數(shù)的確定

在感官評定中，感官評定的各個指標所賦予的權重對模糊評判的效果有很大的影響。按指數(shù)權值的大小，一次評價因素加權的確定A=(a1，a2，…，an)和二級評價因素加權的確定B=(b11，b12，b21，b22，b31，b32，b41，b42)，然后計算出各感官評價因素的綜合權重wij=ai×bij，i=1，2，3，4；j=1，2。其次，建立了感官綜合評定的權值集合W。

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1.3.1.5 確定評估矩陣及綜合評估值的計算

模糊評判矩陣是指參與模糊綜合評定的各個因子按照各自的隸屬程度而構成的評定結果，按照不同的評價指標進行票數(shù)分布，建立矩陣R,同時為求出模糊綜合評判的值，設定為好、較好、一般、差4個評定等級，分值分別設為 95，85，65，15，將 Fuzzy子集引入評估集，來判斷矩陣R和權域矩陣A進行模糊轉換可得，將綜合評價結果Y=W·R[12]乘以對應的等級分值，最后求和可以得出成品的最終綜合評價值T，即為感官評分。

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1.3.2 調配過程的單因素試驗

1.3.2.1 混合豆粉(玉米淀粉、熟豆粉)添加量對紫菜醬成品感官品質的影響

熟豆粉可以增加產(chǎn)品的風味，并能提高產(chǎn)品的顏色及組織狀況。在制備成品時，以打漿后的干紫菜下腳料的重量為基準，食鹽添加量為2%，白砂糖添加量為3%，五香粉添加量為1.5%，控制食用油添用量為2%，混合豆粉添加量為 5%、10%、15%、20%、25%，測定不同混合豆粉添加量對紫菜醬成品感官品質的影響。

1.3.2.2 食鹽添加量對紫菜醬成品感官品質的影響

在日常烹調時，鹽是必不可少的。中國古代的人們在調味時，都會用到鹽和梅子，《尚書》中記載：“若作和羹，爾惟鹽梅?！笨刂苹旌隙狗厶砑恿繛?5%，白砂糖添加量為3%，五香粉添加量為 1.5%，油添加量為2%，選取食鹽添加量為1%、2%、3%、4%、5%，考察不同食鹽添加量對紫菜醬產(chǎn)品感官品質的影響。

1.3.2.3 白砂糖添加量對紫菜醬成品感官品質的影響

在日常生活中，白砂糖是一種常見的甜味劑，它能提高食品的口味，特別是當它與咸味、鮮味等調味料合用時，能遮蓋住某些雜味，使消費者更容易接受?？刂苹旌隙狗厶砑恿繛?5%，食用油添加量為2%，食鹽添加量為3%,五香粉添加量為 1.5%，食用油添加量為2%，控制白砂糖添加量為2%、3%、4%、5%、6%，探究不同白砂糖添加量對紫菜醬產(chǎn)品感官品質的影響。

1.3.2.4 五香粉添加量對紫菜醬成品感官品質的影響

五香粉，顧名思義，是由5種以上的香料混合而成的調料。五香粉是集多種食材之精華而制成，具有辛溫、健脾溫中、消炎利尿、增強人體免疫力的作用。在制備紫菜醬成品時，以打漿后的干紫菜下腳料的重量為基準，固定混合豆粉添加量為 15%，食鹽添加量為 3%，白砂糖添加量為4%，食用油添加量為2%，五香粉添加量為1%、1.5%、2%、2.5%、3%，探究五香粉添加量對成品感官品質的影響。

1.3.2.5 食用油添加量對紫菜醬成品感官品質的影響

油能讓菜變得五顏六色。油的作用是水或蒸氣的1倍，能快速地將原料的表面和內部的水分排出，油脂的分子會滲入到食材的內部，使得食物的香味變得更加濃郁。同時在烹飪時，油脂會滲入到食材的組織中，既能改善菜品的味道，又能彌補部分低脂食物的營養(yǎng)，增加食物的卡路里，即營養(yǎng)價值。固定混合豆粉添加量為15%，食鹽添加量為3%，白砂糖添加量為4%，五香粉添加量為1.5%，控制食用油的添加量為1%、2%、3%、4%、5%，考察不同食用油添加量對紫菜醬成品感官品質的影響。

1.3.3 成品的色澤分析

參考高雅文等[13]的方法，將預熱后的色差計進行校準，再將樣品填充在比色皿內，壓實、抹平。置于色差計測色指定的位置，測定調味料成品的L*值(亮度值/暗度值)、a*值(紅度值/綠度值)和b*值(黃度值/藍度值)。

1.3.4 正交試驗

基于單因素試驗，以五因素四水平正交試驗為依據(jù)，運用模糊數(shù)學感官評價方法，對其配方進行優(yōu)選。試驗因素和水平見表2。

表2 紫菜醬成品正交試驗因素水平表Table 2 Factors and levels of orthogonal test for Porphyra yezoensis sauce

2 結果與討論

2.1 成品感官評價指標集權重系數(shù)的確定

2.1.1 一級考察因素權重的確定

采用問卷調查的方式，對評價指標進行了集中的再集中[13]，食品專業(yè)評審員共10人，年齡在20～40歲之間，身體健康，精神狀態(tài)良好，大部分是從事食品行業(yè)的學生。根據(jù)所占比例的比重，對色澤、風味、形態(tài)、口感等對影響風味的因素進行了分析與評價，得出了各個指標的權重，從而進行權重系數(shù)的計算：對問卷調查結果進行整理和分析，將各個指標的總得分除以總人數(shù)，即可得出某一指標的權重(W)，結果見表3。

表3 感官評價一級考察因素的權重Table 3 Weight of first-level investigation factors in sensory evaluation

續(xù) 表

2.1.2 二級考察因素權重的確定

需要考察后確定同一個一級考察因素下的兩個二級考察因素a和b的重要程度。若兩個指標具有相同的重要性則用1表示；若兩個指標相比前者比后者更重要，則用 2～8表示，2表示稍微重要，8表示最重要，結果見表4。

表4 感官評價二級考察因素的權重Table 4 Weight of second-level investigation factors in sensory evaluation

2.1.3 綜合感官評價權重的確定

各感官評價因素的綜合權重wij=ai×bij，i=1，2，3，4；j=1，2。計算結果如下:w11=0.19×0.666 7=0.126 7,w12=0.19×0.333 3=0.063 3,w21=0.28×0.200 0=0.056 0，w22=0.28×0.800 0=0.224,w31=0.21×0.500 0=0.105 0,w32=0.21×0.500 0=0.105 0,w41=0.32×0.750 0=0.240 0，w42=0.32×0.250 0=0.080 0。即：W={0.126 7，0.063 3，0.056 0，0.224 0，0.105 0，0.105 0，0.240 0，0.080 0}。

2.2 調配過程的單因素試驗

2.2.1 混合豆粉(玉米淀粉+熟豆粉)添加量對成品的影響

L*與豆醬加入量之間存在著顯著的負相關關系，而a*和b*則與豆醬的加入量成正比。其主要原因是黃豆醬是主要的輔料，其添加量的增大會使豆醬的顏色變得更加暗淡。

由圖1可知，隨著混合豆粉添加量的增加，成品醬汁顏色的L*值呈下降趨勢，而紅度指數(shù)a*值、黃色指數(shù)b*值增加。結果表明，青菜醬色的光亮指數(shù)L*與熟豆粉的加入量之間存在著顯著的負相關關系，而紅度指數(shù)a*、黃色指數(shù)b*則與熟豆粉的加入量成正比?？赡苁且驗橹鸩郊尤氲幕旌隙狗凵雀?，使紫菜醬的色澤更深。

由圖2可知，隨著混合豆粉添加量的不斷增加，產(chǎn)品的感官評分顯著增加(P<0.05)。當混合豆粉添加量為15%時，其感官評分最高，隨著混合豆粉添加量的不斷增加，紫菜醬成品過于濃稠，整體的醬汁顏色暗淡，感官評分也隨之下降，因而可以確定混合豆粉添加量為15%是最佳的單因素水平。

圖2 混合豆粉添加量對紫菜醬成品感官評分的影響Fig.2 Effect of the addition amount of mixed soybean powder on the sensory score of finished Porphyra yezoensis sauce product

2.2.2 食鹽添加量對成品的影響

由圖3可知，顏色的光亮指數(shù)L*隨著食鹽添加量的增加而逐漸降低，而紅度指數(shù)a*值和黃色指數(shù)b*則逐漸升高。由此可以看出，紫菜醬的光亮指數(shù)L*與食鹽添加量之間存在著顯著的負相關關系，紅色指數(shù)a*和黃色指數(shù)b*與食鹽添加量之間存在著顯著的正相關關系，因此，隨著食鹽添加量的增加，醬汁的顏色也會變深，但顏色上的差異并不大。

由圖4可知，當食鹽添加量為3%時，紫菜醬的感官評分最高，食鹽添加量的多少決定了醬本身的口感，如果添加太多會導致過咸，食鹽添加量在1.0%時咸度適宜，是最佳食鹽添加量。

圖4 食鹽添用量對紫菜醬成品感官評分的影響Fig.4 Effect of salt addition amount on the sensory score of finished Porphyra yezoensis sauce product

2.2.3 白砂糖添加量對成品的影響

由圖5可知，顏色的亮度指數(shù)L*隨白砂糖添加量的增加而降低，而紅度指數(shù)a*、黃色指數(shù)b*則呈逐漸增加的趨勢。由此可知，紫菜醬的光亮指數(shù)L*與白砂糖添加量之間存在著顯著的負相關關系，紅度指數(shù)a*、黃色指數(shù)b*與其添加量之間存在著顯著的正相關關系。加入的白砂糖越多，溫度越高，顏色越黑。

由圖6可知，白砂糖添加量為4%時甜味比較容易被接受，使得紫菜醬的口感較佳。隨著白砂糖添加量的增加，在添加量為4%時感官評分最高，繼續(xù)添加會使紫菜醬的口感太過甜膩，不宜食用。因此，確定白砂糖的最佳添加量為4%。

圖6 白砂糖添加量對紫菜醬成品感官評分的影響Fig.6 Effect of white granulated sugar addition amount on the sensory score of finished Porphyra yezoensis sauce product

2.2.4 五香粉添加量對成品的影響

由圖7可知，五香粉添加量越多，其光亮指數(shù)L*值越低，而紅度指數(shù)a*、黃色指數(shù)b*則越高。并且該數(shù)值隨五香粉添加量的增大而有明顯的改變(P<0.05)。結果表明，紫菜醬的L*值與五香粉添加量之間存在著顯著的負相關關系，而與a*、b*值之間存在著顯著的正相關關系。

由圖8可知，當五香粉添加量逐漸增加時，產(chǎn)品的感官評分呈現(xiàn)顯著變化(P<0.05)。當五香粉添加量為2%時，產(chǎn)品的感官評分最高。由于五香粉的香味過大，添加過多會掩蓋紫菜醬本身的風味，因而，需要選出五香粉的最佳添加量水平。由圖8可知，選擇2%為五香粉最佳添加量。

圖8 五香粉添加量對紫菜醬成品感官評分的影響Fig.8 Effect of five-spice powder addition amount on the sensory score of finished Porphyra yezoensis sauce product

2.2.5 食用油添加量對成品的影響

食用油是制作紫菜醬過程中不可或缺的。由圖9可知，當食用油添加量為3%時，感官評分最高，若繼續(xù)添加食用油，則會導致醬體過于油膩，嚴重影響口感。

圖9 食用油添加量對紫菜醬成品感官評分的影響Fig.9 Effect of edible oil addition amount on the sensory score of finished Porphyra yezoensis sauce product

2.3 紫菜醬成品配方的優(yōu)化

根據(jù)正交試驗方案所確定的配方，按生產(chǎn)工藝生產(chǎn)醬料，并按表1所規(guī)定的標準，對16份樣品進行了感官評價，結果見表5。

表5 紫菜醬成品感官評價票數(shù)分布Table 5 Distribution of votes for sensory evaluation of finished Porphyra yezoensis sauce product

2.3.1 紫菜醬成品評價矩陣的建立

參考傅志豐等[14]的方法，對16組正交試驗的評價結果建立成品的評價矩陣R。以試驗組1為例，顏色投票結果中好、較好、一般、差的投票人數(shù)分別為1，6，3，0，所以R顏色=(1，6，3，0)。同理，R光澤度=(4，4，2，0)，R香氣=(2，2，4，2)，R異味=(4，3，2，1)，R均一性=(6，2，2，0)，R流動性=(2，3，3，2)，R粗糙度=(3，3，4，0)，R滋味=(4，3，2，1)。將以上8 個因素的感官評定票數(shù)轉換為矩陣，則有:

同理可得：

2.3.2 紫菜醬成品綜合評價結果的計算

(0.3713，0.328 7，0.267 1，0.032 9)。

同理，對試驗組 2～16 的綜合評價結果進行計算，可以得到其余試驗組的結果。

Y1=(0.371 3,0.328 7,0.267 1,0.032 9),Y2=(0.444 8,0.331 2,0.212 7,0.011 2)，Y3=(0.271 3,0.325 7,0.337 5,0.065 4),Y4=(0.369 8,0.307 8,0.301 7,0.020 7)，Y5=(0.494 1,0.310 9,0.188 7,0.006 3),Y6=(0.366 4,0.333 4,0.243 3,0.046 3)，Y7=(0.337 9,0.420 1,0.242 0,0.000 0),Y8=(0.423 4,0.255 7,0.289 8,0.031 2)，Y9=(0.234 4,0.376 5,0.328 3,0.060 8),Y10=(0.268 7,0.359 2,0.329 9,0.042 3)，Y11=(0.427 4,0.342 3,0.217 6,0.012 7),Y12=(0.240 8,0.389 3,0.309 1,0.060 8)，Y13=(0.251 1,0.378 1,0.328 3,0.042 5),Y14=(0.310 7,0.321 2,0.307 3,0.060 8)，Y15=(0.210 4,0.400 5,0.328 3,0.060 8),Y16=(0.256 8,0.400 5,0.281 9,0.060 8)。

2.3.3 紫菜醬成品綜合評價值的計算

將綜合評價結果乘以評語集對應的等級分值并求和，得出每個成品最終的綜合評價值Ti，其中i=1，2,…,n，n=16，即感官評分。以試驗組1為例，T1=Σ(0.371 3，0.328 7，0.267 1，0.032 9)×(95，85，65，15)=Σ(35.275，27.938，17.362，0.494)=81.07。用同樣的方法，可以得到其他試驗組產(chǎn)品的感官評分，見表6。

表6 香紫菜醬成品正交試驗結果Table 6 Orthogonal test results of finished Porphyra yezoensis sauce product

續(xù) 表

以感官品質為指標的方差分析結果見表7。

表7 紫菜醬成品方差分析Table 7 Analysis of variance of finished Porphyra yezoensis sauce products

由表6和表7可知，A、C和E3個因素在0.05水平上都顯著，紫菜醬生產(chǎn)工藝最佳條件為A2B1C2D2E4，即混合豆粉添加量為15%，食鹽添加量為2%，白砂糖添加量為4%，五香粉添加量為2%，食用油添加量為4%。由極差分析結果可知，5個因素對感官品質的影響程度不同，其重要性順序為A>E>D>C>B，即在紫菜醬的配方研究中，混合豆粉添加量>食用油添加量>五香粉添加量>白砂糖添加量>食鹽添加量。為了確保食品的質量，必須嚴格控制混合豆粉、食用油、五香粉的添加量。

由表8可知，對根據(jù)正交法優(yōu)選出的最優(yōu)配方進行了3個平行檢驗試驗，得到紫菜醬檢驗的平均感官評分為85.78。

表8 紫菜醬成品感官評價驗證試驗結果Table 8 Results of sensory evaluation verification test of finished Porphyra yezoensis sauce product

3 結論

本研究采用模糊數(shù)學感官評分作為評價指標，采用單因素試驗和正交試驗，結合成品的色差分析，對紫菜醬的工藝配方進行了優(yōu)化。結果表明，紫菜醬成品的最佳配方為混合豆粉添加量15%、食鹽添加量2%、白砂糖添加量4%、五香粉添加量2%、食用油添加量4%，此工藝下配制的紫菜醬光澤度最好，且口感細膩，甜咸適中。