基于模糊數(shù)學(xué)法優(yōu)化香椿香辣醬加工工藝及營養(yǎng)成分分析

李本姣，楊小麗，李 松，趙思毅，章 攀

（達(dá)州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，四川達(dá)州 635000）

香椿（Toona sinensis）為楝科（Meliaceae juss）香椿屬（Toona）植物，又名香椿芽、香椿頭、椿天等，在我國已有2 000 多年的栽培歷史，主要分布在華北、華南、西南各地[1]。香椿作為我國特有的木本蔬菜，其口味獨(dú)特，香氣濃郁，富含蛋白質(zhì)、維生素、胡蘿卜素、鈣、鉀、鐵、黃酮及大量微量元素等[2]，深受人們的喜愛。同時(shí)香椿的芽、葉、根、皮和果實(shí)均可入藥，具有清熱解毒、健脾開胃、滋陰補(bǔ)陽、增強(qiáng)人體免疫力、抗衰老[3]、降血糖[4]等功效。香椿葉粗提物具有抑菌[5]、抗腫瘤[6]、健胃理氣、潤膚明目等藥理作用，香椿籽在抗凝血[7]、抗氧化[8]等方面有一定的功效。

四川省達(dá)州市香椿種植面積大、產(chǎn)量高、品質(zhì)優(yōu)，大竹縣作為“中國香椿第一縣”，其種植的紅香椿產(chǎn)量質(zhì)量均居全國第一。大竹香椿作為中國國家地理標(biāo)志產(chǎn)品，具有葉面光滑、色澤鮮紅、細(xì)嫩多汁、少渣爽口、香味濃郁等優(yōu)點(diǎn)[9]，種植過程中不施化肥、不用農(nóng)藥，屬純天然綠色食品。然而，香椿是熱敏蔬菜，采收后若不進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，香椿嫩芽將木質(zhì)化，失去商品價(jià)值。此外，香椿生長期季節(jié)性強(qiáng)、采收期短，采后極易出現(xiàn)葉片脫落、腐爛變質(zhì)等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響產(chǎn)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。香椿作為蔬菜食品，目前最主要的食用方式為鮮食，加工方式也比較傳統(tǒng)，如腌制品、香椿罐頭[10]等，嚴(yán)重制約了香椿產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。大力發(fā)展香椿加工產(chǎn)業(yè)不僅可以緩解香椿集中上市的壓力，防止供應(yīng)過剩，而且有利于香椿產(chǎn)業(yè)鏈條的良性發(fā)展。

本研究以新鮮的香椿嫩芽和辣椒為主要原料，通過單因素和正交試驗(yàn)，采用模糊數(shù)學(xué)法對香椿香辣醬的感官評分進(jìn)行評價(jià)，研制出一款香椿調(diào)味醬料新產(chǎn)品，并對成品的營養(yǎng)成分進(jìn)行分析，為香椿香辣醬的生產(chǎn)提供科學(xué)的理論依據(jù)和基礎(chǔ)資料。

1 材料與方法

1.1 材料和試劑

紅香椿采摘于大竹縣巴山紅香椿種植專業(yè)合作社，食鹽、辣椒、白砂糖、大蒜、生姜、豆瓣醬、花椒、香油等，食品級，購于達(dá)州市世紀(jì)隆超市。

1.2 儀器和設(shè)備

電磁爐、電子天平、醬類翻炒機(jī)、醬類灌裝機(jī)、滅菌鍋。

1.3 工藝流程及操作要點(diǎn)

1.3.1 工藝流程

1.3.2 操作要點(diǎn)

紅香椿挑選清洗：挑選新鮮、無腐爛長度為10～15 cm 的香椿嫩芽，于流動(dòng)的清水中清洗干凈并瀝干水分。

燙漂：清洗好的香椿嫩芽進(jìn)行燙漂處理，燙漂液溫度100 ℃、時(shí)間60 s，并加入150 mg·L-1的葡萄糖酸鋅和200 mg·L-1的亞硫酸鈉。

切?。籂C漂好的香椿立即撈出，并用流動(dòng)水冷卻至室溫，瀝干水分后切成3～5 mm備用。

炒制：當(dāng)油溫升高至125 ℃時(shí)，倒入青、紅小米辣（比例為1∶1）、大蒜、老姜、豆瓣醬等進(jìn)行炒制，隨后加入食鹽、白砂糖、雞精、花椒油等輔料混合均勻，炒制好后加入切好的香椿丁繼續(xù)翻炒1 min。

裝罐、排氣：趁熱將香椿香辣醬灌裝入滅菌的玻璃瓶中并排氣。

殺菌：將裝好的香椿香辣醬置于100 ℃溫度下保持20 min。

冷卻：滅菌后自然冷卻。

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 單因素試驗(yàn)

香椿香辣醬的加工過程中，辣椒和香椿的比例（9∶1、8∶2、7∶3、6∶4、5∶5）、食鹽添加量（2%、3%、4%、5%、6%）、白砂糖添加量（1%、1.5%、2%、2.5%、3%）、雞精添加量（1%、2%、3%、4%、5%）對香椿香辣醬的感官評分影響較大，因此通過對辣椒和香椿的比例、食鹽添加量、白砂糖添加量和雞精添加量進(jìn)行單因素試驗(yàn)，優(yōu)化香椿香辣醬加工工藝。

1.4.2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用軟件進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果選擇A（辣椒和香椿的比例）、B（食鹽添加量）、C（白砂糖添加量）和D（雞精添加量）作為4 個(gè)考察因子，以模糊數(shù)學(xué)感官評分作為評價(jià)指標(biāo)，對香椿香辣醬的配方進(jìn)行優(yōu)化，正交試驗(yàn)因素水平如表1。

表1 正交試驗(yàn)因素水平表

1.4.3 感官評價(jià)方法

隨機(jī)挑選10名食品專業(yè)感官評定人員（男、女各5 人）對香椿香辣醬的色澤、滋味、風(fēng)味和組織狀態(tài)進(jìn)行感官評價(jià)，結(jié)果如表2。

表2 感官評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)表

1.4.4 模糊矩陣的建立

1.4.4.1 確定感官評價(jià)因素集和評語集

評價(jià)因素集是指對產(chǎn)品感官評定因素的集合，以色澤（U1）、滋味（U2）、風(fēng)味（U3）、組織狀態(tài)（U4）4個(gè)指標(biāo)構(gòu)成評價(jià)因素集U=｛U1，U2，U3，U4｝。評語集是評價(jià)因素所屬質(zhì)量等級的集合，以優(yōu)（V1）、良（V2）、中（V3）、差（V4）構(gòu)成評語集V=｛V1，V2，V3，V4｝。試驗(yàn)中優(yōu)、良、中、差4 個(gè)等級分別賦值為90、80、70、60 分，因此評語集V=｛V1，V2，V3，V4｝=｛90，80，70，60｝。

1.4.4.2 確定權(quán)重集

采用用戶調(diào)查法[11]確定權(quán)重集，邀請10名感官評定人員對香椿香辣醬中的色澤、滋味、風(fēng)味和組織狀態(tài)4 個(gè)因素在感官評定過程中的重要性進(jìn)行打分，確定權(quán)重集a=｛0.20，0.40，0.15，0.25｝。

1.4.4.3 模糊評價(jià)體系

統(tǒng)計(jì)感官評分的結(jié)果并處理，計(jì)算得到模糊矩陣R。模糊關(guān)系綜合評價(jià)結(jié)果為Pi=a×Ri，綜合評價(jià)得分Yi=Pi×V。

1.4.5 香椿香辣醬營養(yǎng)成分表分析

根據(jù)GB 28050—2011 《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)預(yù)包裝食品營養(yǎng)標(biāo)簽通則》[12]、GB 5009.5—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測定》[13]、GB 5009.6—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪的測定》[14]、GB 5009.91—2017《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中鉀、鈉的測定》[15]對香椿香辣醬的營養(yǎng)成分表進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 辣椒和香椿的比例對香椿香辣醬感官評分的影響

辣椒和香椿作為香椿香辣醬最主要的原料，其比例對成品的感官評分影響非常大。由圖1 可知，與香椿量10%相比，香椿量為20%時(shí)，香椿香辣醬的感官評分明顯增長，漲幅達(dá)到了14.64%，主要是因?yàn)橄愦涣刻?，成品中辣椒的味道太突出，?yán)重影響制品的風(fēng)味；當(dāng)香椿量超過20%時(shí)，香椿香辣醬的感官評分緩慢下降，這是因?yàn)橄愦幌銡獬煞址浅庥?，主要包括噻吩類、脂類、醛類和烴類化合物[16]，其中己烯醛和二甲基噻吩是香椿香味的特征性成分[17]。當(dāng)香椿量太高時(shí)，制品的風(fēng)味以香椿為主，對于某些群體來說香椿濃烈的香味可接受度較低，從而降低了制品的感官評分。綜上所述，香椿香辣醬中辣椒與香椿的最佳比例為8∶2。

圖1 辣椒和香椿的比例對香椿香辣醬感官評分的影響

2.1.2 食鹽添加量對香椿香辣醬感官評分的影響

食鹽作為調(diào)味料，能夠增強(qiáng)醬類的口感和香味，在制作醬類食品時(shí)，加入適量的食鹽可以使醬類的味道更加鮮美。此外，食鹽對微生物具有抑制和殺滅作用，可延長醬類食品的保質(zhì)期[18]。由圖2 可知，當(dāng)食鹽的添加量在2%～5%時(shí)，香椿香辣醬的感官評分均大于83分，表明人們對食鹽的可接受度范圍較廣。食鹽添加量為3%時(shí)，香辣醬的感官評分達(dá)到了最大值，為87.92 分，但當(dāng)食鹽添加量超過5%時(shí)，香辣醬的感官評分明顯下降；當(dāng)食鹽添加量為6%時(shí)，感官評分僅為75.36 分，與添加量5%相比，感官評分降低了13.12%。這可能是因?yàn)槭雏}添加量過多，會(huì)掩蓋香椿香辣醬的風(fēng)味，嚴(yán)重影響制品的滋味。此外，過量攝入食鹽也會(huì)對人體健康產(chǎn)生負(fù)面影響，增加高血壓、骨質(zhì)疏松、胃癌等疾病的風(fēng)險(xiǎn)[19]。

圖2 食鹽添加量對香椿香辣醬感官評分的影響

2.1.3 白砂糖添加量對香椿香辣醬感官評分的影響

白砂糖作為一種傳統(tǒng)的甜味劑，在醬類食品中能夠改善食品的口感、風(fēng)味，白砂糖與氨基酸作用或糖的焦化作用后還能改善制品的色澤[20]。由圖3 可知，隨著白砂糖添加量的增加，香椿香辣醬的感官評分呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢。當(dāng)白砂糖添加量小于2%時(shí)，香辣醬的感官評分差別較?。坏?dāng)白砂糖量超過2%時(shí)，香辣醬感官評分的最大值與最小值之間相差了9.01 分。這是因?yàn)樵卺u類食品中適量的白砂糖可以掩蓋異味，使制品風(fēng)味更加柔和飽滿，但是過量的白砂糖造成制品過于甜膩[20]。

圖3 白砂糖添加量對香椿香辣醬感官評分的影響

2.1.4 雞精添加量對香椿香辣醬感官評分的影響

雞精是一種具有雞的鮮味和香味的復(fù)合調(diào)味料，主要鮮味劑是谷氨酸鈉，還含有食鹽、糖、雞肉粉、香辛料等增味劑，主要作用是提鮮增香，使制品的味道更加豐富。由圖4 可知，香椿香辣醬的感官評分在一定范圍內(nèi)隨著雞精添加量的增加而增加，當(dāng)雞精添加量為4%時(shí)，香辣醬感官評分最高，為82.06 分；當(dāng)雞精添加量為1%時(shí)，感官評分最低，為75.30 分。最高分與最低分相差6.76 分，表示雞精的添加量對香辣醬的感官評分影響非常大；但是當(dāng)雞精添加量超過4%時(shí)，香辣醬感官評分又逐漸降低。這可能是因?yàn)殡u精量較多，制品雞肉味較濃，掩蓋了香椿和辣椒的香味。

圖4 雞精添加量對香椿香辣醬感官評分的影響

2.2 模糊數(shù)學(xué)感官綜合評價(jià)

在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，采用正交試驗(yàn)優(yōu)化香椿香辣醬的配方。邀請10 名培訓(xùn)后的專業(yè)感官評價(jià)人員進(jìn)行測評，各因素最終的得票數(shù)結(jié)果如表3。

表3 感官評價(jià)票數(shù)分布

將表3 中感官評價(jià)結(jié)果建立模糊矩陣，將每個(gè)樣品評價(jià)因素的得票數(shù)除以參與評價(jià)人數(shù)10人即可得各個(gè)樣品的模糊矩陣R1～R9。以1號樣品為例，色澤優(yōu)、良、中、差的得票數(shù)分別為5、3、2、0，則R色澤=｛0.5，0.3，0.2，0.0｝，以此類推，R滋味=｛0.4，0.3，0.2，0.1｝，R風(fēng)味=｛0.3，0.5，0.2，0.0｝，R組織狀態(tài)=｛0.3，0.6，0.1，0.0｝，由此得到矩陣R1：

評價(jià)評語集V=｛90，80，70，60｝，所以綜合評價(jià)得分Y1=P1×V=0.38×90+0.405×80+0.175×70+0.04×60=81.25。同理，可得到2～9號樣品的綜合評價(jià)得分。

2.3 正交試驗(yàn)結(jié)果

以模糊數(shù)學(xué)感官評分為評價(jià)指標(biāo)，通過正交試驗(yàn)對香椿香辣醬的配方進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)果如表4。由表4可知，A、B、C、D這4個(gè)因素的R值分別為1.12、5.35、0.40、2.46，由此可得，4 個(gè)因素對模糊數(shù)學(xué)感官評分影響最大的為B（食鹽添加量），其次是D（雞精添加量）和A（辣椒與香椿的比例），影響最小的為C（白砂糖添加量）。9 組試驗(yàn)中香椿香辣醬試驗(yàn)號A1B2C2D2感官評分最高，為83.75 分，即香椿香辣醬最優(yōu)配方為：辣椒與香椿的比例為8∶2、食鹽添加量為3%、白砂糖添加量為2%、雞精添加量為3%。

表4 香椿香辣醬正交試驗(yàn)結(jié)果

2.4 驗(yàn)證試驗(yàn)

根據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果得出的最優(yōu)配方進(jìn)行3 次驗(yàn)證試驗(yàn)，得到綜合感官評分為83.52±0.83分，表明產(chǎn)品感官品質(zhì)較好。

2.5 香椿香辣醬營養(yǎng)成分表分析

由表5 可知，香椿香辣醬的營養(yǎng)成分比較全面，但是鈉含量較高，對于高血壓、高血脂患者應(yīng)控制食用量。通過營養(yǎng)成分表，可讓消費(fèi)者更好地選擇營養(yǎng)均衡的食品，避免營養(yǎng)不足或營養(yǎng)過剩的問題。

表5 香椿香辣醬營養(yǎng)成分表

3 小結(jié)

采用模糊數(shù)學(xué)法對香椿香辣醬的感官品質(zhì)進(jìn)行評價(jià)，通過單因素和正交試驗(yàn)優(yōu)化產(chǎn)品配方，得到香椿香辣醬的最優(yōu)配方為：辣椒與香椿的比例為8∶2、食鹽添加量為3%、白砂糖添加量為2%、雞精添加量為3%，此時(shí)香椿香辣醬的感官評分最高，為83.75 分；所得產(chǎn)品顏色紅褐色、油潤且有光澤，口感咸甜適中，香椿味較濃郁。對成品的營養(yǎng)成分表進(jìn)行分析，得到香椿香辣醬的營養(yǎng)成分豐富且全面。