基于模糊數(shù)學綜合評價法確定燕麥麩豬肉丸中的淀粉種類

汪倩，姜萬舟，王瑞花，田金虎，陳健初，葉興乾，劉東紅

(浙江大學 生物系統(tǒng)工程與食品科學學院，馥莉食品研究院，浙江省農(nóng)產(chǎn)品加工技術研究重點實驗室，浙江省食品加工技術與裝備工程中心，浙江 杭州， 310058)

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基于模糊數(shù)學綜合評價法確定燕麥麩豬肉丸中的淀粉種類

汪倩，姜萬舟，王瑞花，田金虎，陳健初*，葉興乾，劉東紅

(浙江大學 生物系統(tǒng)工程與食品科學學院，馥莉食品研究院，浙江省農(nóng)產(chǎn)品加工技術研究重點實驗室，浙江省食品加工技術與裝備工程中心，浙江 杭州， 310058)

摘要通過研究玉米淀粉、小麥淀粉、紅薯淀粉和馬鈴薯淀粉對燕麥麩豬肉丸的物理指標(烹飪損失率、凍融析水率及總壓出汁率)、感官性狀、質(zhì)構(gòu)及色差的影響來確定最佳淀粉種類。以感官評定為基礎對樣品的滋味、彈性、表觀狀態(tài)和色澤進行權(quán)重分析，在此基礎上利用模糊數(shù)學綜合評價法對豬肉丸進行綜合評分；利用質(zhì)構(gòu)儀測定硬度、彈性、黏聚性、咀嚼性和回復性，色差計測定色澤差異，并進一步進行感官品質(zhì)、質(zhì)構(gòu)及色澤之間的相關性分析。實驗表明：玉米淀粉使燕麥麩肉丸的烹飪損失率最小，且為負值，而馬鈴薯淀粉使樣品的烹飪損失率最大，且為正值，但凍融析水率及總壓出汁率無明顯變化；模糊數(shù)學法評價燕麥麩肉丸品質(zhì)的權(quán)重集為K=(滋味0.44，彈性0.21，表觀狀態(tài)0.18，色澤0.17)，添加小麥淀粉的燕麥麩豬肉丸的感官評分最高，同時，儀器檢測結(jié)果表明，添加小麥淀粉的燕麥麩豬肉丸的亮度最佳，色澤最好；相關性分析進一步表明，硬度與亮度是影響燕麥麩肉丸感官評價的主要質(zhì)構(gòu)及色澤因素。綜上所述，小麥淀粉是燕麥麩豬肉丸中的最佳選擇。

關鍵詞模糊數(shù)學；燕麥麩肉丸；感官評價；質(zhì)構(gòu)分析；色差分析；理化指標

豬肉丸是我國一種歷史悠久的家常傳統(tǒng)肉制品，一般由瘦肉和肥膘以質(zhì)量比7∶3的比例制成，其口感細膩、多汁爽口、彈性十足、香味濃厚，受到各地居民的喜愛。然而，隨著人們健康意識的提高，低脂高纖產(chǎn)品備受關注，而選用燕麥麩來代替部分肥膘則可以達到降脂增纖的目的。在燕麥麩豬肉丸生產(chǎn)過程中，淀粉原料發(fā)揮著重要作用。淀粉也稱團粉、生粉或芡粉，具有提高肉丸保水性、改善肉丸組織形態(tài)、吸油乳化、包結(jié)等作用[1—5]。然而，不同的淀粉，其性質(zhì)因其分子結(jié)構(gòu)不同而有所差異。目前，用于肉制品中的淀粉種類主要有玉米淀粉、小麥淀粉、馬鈴薯淀粉、紅薯淀粉等。ELIZABETH[6]、HANNA等人[7]選用馬鈴薯淀粉作為低脂香腸的淀粉原料。而MAJA等人[8]選用米淀粉作為低脂香腸的淀粉原料，HASRET[9]選用小麥淀粉作為牛肉丸的淀粉原料。另外，經(jīng)SERDARO[10]等人研究發(fā)現(xiàn)，玉米淀粉添加量對肉丸的感官特性無顯著影響。然而，目前對不同淀粉用于燕麥麩肉丸后所產(chǎn)生的感官、質(zhì)構(gòu)、色差等差異的系統(tǒng)研究鮮見。

感官評價能夠較完整地描述食品的感官特征，是食品綜合質(zhì)量評價的重要方法[11]。目前，烹飪行業(yè)對菜點的質(zhì)量評價一般都停留在色香味形質(zhì)等感官方面，以分數(shù)評判為主要方式，具有模糊性，故評價結(jié)果會存在一定的局限性和誤差[12]。而模糊綜合評判方法通過對食品感官質(zhì)量中多因素的制約關系進行數(shù)學化的抽象，建立一個反映其本質(zhì)和動態(tài)過程的理想化評價模式，從而可以避免這種誤差[13-14]。國內(nèi)已有學者用此法評價了糯玉米汁[15]、油條[16]，剁椒[17]，蘑菇羹[18]，魷魚[19]，肉丸[20]，紅燒肉[21]等產(chǎn)品。但將模糊數(shù)學綜合感官評價法應用于不同淀粉的燕麥麩肉丸的研究還鮮見報道。本文將基于模糊數(shù)學綜合評價法比較不同淀粉對燕麥麩肉丸的感官特性的影響差異，并綜合質(zhì)構(gòu)、色差、物理指標特性，確定燕麥麩肉丸中的最佳淀粉種類。

1材料與儀器

冷鮮豬后腿瘦肉、豬后腿肥膘，購于杭州沃爾瑪超市；燕麥麩高纖粉(畦里香)、玉米淀粉(上海味美思)、小麥淀粉(上海主鼎)、紅薯淀粉(上海塞翁福)、馬鈴薯淀粉(上海禾煜)、日曬自然鹽(雪濤)、味精(梁山菱花)、白糖(太古優(yōu)級白砂糖)、蔥姜料酒(王致和)、味極鮮(海天牌)，購于杭州沃爾瑪超市；復合磷酸鹽，徐州恒世磷酸鹽有限公司；大豆分離蛋白，谷神生物科技集團有限公司。

絞肉機(九陽)；電磁爐(美的)；家用煮鍋(蘇泊爾)；精密天平(GB204，瑞士METTLER TIKED)；分光測色計(CM-600d)、質(zhì)構(gòu)儀(TA XT2i，英國 Stable Micro System)。

2實驗方法

2.1工藝流程

原料肉洗凈瀝干→肥瘦肉分開并切丁→冰箱冷凍室內(nèi)預冷50 min→絞瘦肉→腌制嫩化調(diào)味→絞肥膘及調(diào)燕麥麩糊→加入肥膘/燕麥麩→斬拌→成型→預煮→煮

2.2操作要點

豬后腿肉去除淋巴及結(jié)締組織后切成瘦肉丁，稱取適量置于冰箱冷凍室(-20 ℃)內(nèi)預冷50 min后，在絞肉機高速檔絞肉2次打成肉糜，按m(瘦肉)∶m(淀粉)(玉米淀粉、小麥淀粉、紅薯淀粉、馬鈴薯淀粉)∶m(食鹽)∶m(復合磷酸鹽)∶m(大豆分離蛋白)∶m(白糖)∶m(味精)∶m(料酒)∶m(醬油)∶m(冰水)=100∶6∶3.5∶0.4∶2∶1.2∶0.3∶5∶2.5∶20的比例加入材料，并用絞肉機低速檔斬拌2次后覆膜置于冰箱冷藏室(4 ℃)中腌制2.5 h。肥膘于高速檔2次攪成糜，燕麥麩與水按1∶3(g∶mL)調(diào)成糊。瘦肉腌制完畢后，按m(瘦肉)∶m(肥膘)∶m(燕麥麩糊)=100∶20∶22.86添加材料，于低速檔斬拌2次。用手搓成質(zhì)量約10 g的丸子，80 ℃預煮2 min成型，95 ℃煮3 min。

2.3物理指標檢測

2.3.1烹飪損失率[公式(1)]

(1)

式中：m1，肉丸煮制前的質(zhì)量；m2，肉丸煮制后冷卻至室溫，用吸水紙吸干表面水分后的質(zhì)量。

2.3.2凍融析水率[公式(2)]

(2)

式中：m1，肉丸凍結(jié)前的質(zhì)量；m2，肉丸常溫解凍后的質(zhì)量；WHC表示失水百分比。

2.3.3總壓出汁率[公式(3)]

(3)

式中：m1，常溫解凍后樣品的質(zhì)量；m2，用濾紙將其包裹后置于冷凍離心機中，在20 ℃下，4 000 r/min離心10 min，去除濾紙后的質(zhì)量。

2.4感官評定小組的建立

參照IRENEUSZ[22]的方法并略有改動，挑選經(jīng)過感官評定培訓的食品專業(yè)學生10人(4男6女)組成感官評定小組。所有待評樣品以統(tǒng)一容器盛裝，隨機取樣，要求評定員評定前12 h內(nèi)不得飲酒，不食刺激性食物，評定員在單獨的房間進行評定，評定過程禁止相互討論，以10 min為時間間隔單位，評定完一個樣品后以清水漱口。

2.5質(zhì)構(gòu)分析

參照MELENDRES[23]和HAYES[24]的方法，并略有改動。選用探頭為P/5(直徑5mm的圓柱形探頭)，測試模式為多循環(huán)模式，測試速度1.0 mm/s，形變量為50%，下壓次數(shù)2次，測定不同樣品切面，每個樣品重復5次。

2.6色差分析

參照ISMAIL[25]的方法，并略有改動。選用分光測色計，利用白板調(diào)零后進行樣品的測定，每組樣品重復5次。

2.7數(shù)據(jù)統(tǒng)計

采用SPSS 20.0軟件進行數(shù)據(jù)分析，測定結(jié)果以平均值±標準差表示。實驗數(shù)據(jù)采用ANOVA進行鄧肯氏(Duncan’s)差異分析，以P<0.05表示。

3結(jié)果與討論

3.1物理指標分析結(jié)果

將不同樣品進行理化指標檢測，分別得到烹飪損失率、凍融析水率及總壓出汁率(表1)。由表1單因素顯著性分析結(jié)果可知，不同淀粉的燕麥麩肉丸其烹飪損失率差異顯著(P<0.05)，而凍融析水率及總壓出汁率差異較小。其中，除馬鈴薯淀粉外，其他淀粉所做燕麥麩肉丸的質(zhì)量增加，而玉米淀粉增加最多，這可能與不同淀粉的吸水性不同有關。綜合分析可知，淀粉對燕麥麩肉丸的烹飪損失率影響顯著，而對其凍存后的質(zhì)量變化無顯著影響。

表1　不同淀粉對燕麥麩肉丸理化特性的影響 (n=5)

注：(1) 表中數(shù)據(jù)為均值±標準差(n=5)；(2) a，b，c，d不同字母表示同一列質(zhì)構(gòu)屬性的顯著性差異(P<0.05)。

3.2確定感官評價因素集U

因素集，即影響被評判對象質(zhì)量的指標集合，以U=(u1，u2，…，ui，…，um)表示，其中U為因素集，ui為第i個因素。對于燕麥麩肉丸，確定4項指標組成的因素集，即U=(滋味u1，彈性u2，表觀狀態(tài)u3，色澤u4)。

3.3確定評語集V

評語集是被評對象所屬質(zhì)量級別的集合，表示為V=(v1，v2，…，vi，…，vm)(2

表2　燕麥麩肉丸感官評價標準表

3.4確定質(zhì)量因素權(quán)重集K

權(quán)重是指各個因素在被評價因素中的影響和所處地位，表示為K=(k1，k2，…ki，…，km)，根據(jù)歸一化原則，權(quán)重集K中的元素總和為1[26]。

本實驗采用用戶調(diào)查法[27]確定滋味、彈性、表觀狀態(tài)、色澤4項指標的權(quán)重。隨機選取100名群眾,根據(jù)個人的喜好程度，對4項指標進行重要性打分，總分100分。各項指標的得分與總分100的比重即為權(quán)重，最后求出各項指標的權(quán)重平均值，結(jié)果見表3。

表3　評價燕麥麩肉丸各風味質(zhì)量因素的權(quán)重分布統(tǒng)計

則4項風味質(zhì)量因素的權(quán)重集合為：K=(k1，k2，k3，k4)= (0.44，0.21， 0.18， 0.17)。由此可見，4項風味質(zhì)量因素中權(quán)重最大的為燕麥麩肉丸的滋味，其次為肉丸的彈性，權(quán)重較小的為肉丸的表觀狀態(tài)和色澤。

3.5模糊評價矩陣的建立及結(jié)論

10名感官評定員對4組樣品按燕麥麩肉丸的滋味、彈性、表觀狀態(tài)、色澤4個因素逐一評價，對應的等級票數(shù)分布情況見表4。將表4中各樣品的質(zhì)量因素各等級所得票數(shù)折算成贊成的比率，結(jié)合各個樣品所有因素的評價結(jié)果，得到模糊矩陣Aj。第j號樣品的模糊矩陣為：

其中：j=1，2，3，4為樣品編號，i=1，2，3，4為質(zhì)量評價因素，ri1，ri2，ri3分別為第i個評價因素各評價等級所得票數(shù)的贊成比率。

表4　不同淀粉的燕麥麩肉丸感官評定票數(shù)分布

注：v1：優(yōu)秀；v2：一般；v3：較差。

由表4可知，1～4號樣品的模糊矩陣如下：

3.6模糊變換及綜合評價結(jié)果

根據(jù)模糊矩陣變換原理：R=K×A，則對第j號樣品評價結(jié)果為Rj=K×Aj，以第1組樣品為例的綜合評價結(jié)果為：

R1=K×A1=(0.44，0.21，0.18，0.17)×

以上結(jié)果可以說明，1號淀粉所得的肉丸有45.2%的感官評定員認為優(yōu)秀，41.0%認為一般，13.8%認為較差。同理可得其他樣品的綜合評價結(jié)果：R1=(0.452, 0.410,0.138)；R2=(0.789, 0.193, 0.018)；R3=(0.710, 0.290, 0.000)；R4=(0.707, 0.254, 0.039)，及樣品隸屬頻率分布圖(圖1)。

圖1　樣品隸屬頻率分布Fig.1　Ratio distribution of different grades

優(yōu)秀贊成比率最大的樣品即可認定為風味質(zhì)量的模糊感官評分最高，即在此條件下的燕麥麩肉丸品質(zhì)最佳。從以上評價結(jié)果可以得出2號樣品的優(yōu)秀贊成比率最大，達到了78.9%，即有78.9%的感官評定員認為2號樣品優(yōu)秀，超過了其他產(chǎn)品，因此，根據(jù)最大隸屬原則，2號樣品的綜合感官最佳，其對應的淀粉種類為小麥淀粉，與王利華[28]的報道結(jié)果一致。

綜合最大隸屬原則與改進算法可得，燕麥麩肉丸中添加小麥淀粉對肉的感官品質(zhì)影響最好，最受歡迎。

表5　燕麥麩肉丸感官評價的綜合排序結(jié)果

3.7質(zhì)構(gòu)分析結(jié)果

將不同樣品進行質(zhì)構(gòu)分析，分別得到硬度、彈性、黏聚性、咀嚼度和回復性的結(jié)果(表6)。由表6單因素顯著性分析結(jié)果可知，不同樣品其同一質(zhì)構(gòu)屬性差異顯著(P<0.05)，其中硬度、黏聚性、咀嚼性及回復性存在顯著差異，而彈性幾乎不存在差異。另外，玉米淀粉所做肉丸的黏聚性、咀嚼性最大；小麥淀粉所做肉丸的黏聚性及回復力最大，紅薯淀粉所做肉丸的硬度、黏聚性、咀嚼性、回復力均最??；馬鈴薯淀粉所做肉丸的硬度最大。

表6　燕麥麩肉丸質(zhì)構(gòu)分析結(jié)果(n=5)

注：(1)表6中數(shù)據(jù)為均值±標準差(n=5)；(2) a，b，c，d不同字母表示同一列質(zhì)構(gòu)屬性的顯著性差異(P<0.05)。

3.8色差分析結(jié)果

將不同樣品切片進行色差分析，分別得到燕麥麩肉丸的亮度、黃度及紅度(表7)。由表7單因素顯著性分析結(jié)果可知，不同淀粉的燕麥麩肉丸其亮度差異顯著(P<0.05)，而紅度及黃度無明顯差異。其中，玉米淀粉所做燕麥麩肉丸的色澤最暗，而小麥淀粉所做燕麥麩肉丸的色澤最亮。

表7　燕麥麩肉丸色差析結(jié)果(n=5)

注：(1)表7中數(shù)據(jù)為均值±標準差(n=5)；(2) a，b，c，d不同字母表示同一列質(zhì)構(gòu)屬性的顯著性差異(P<0.05)。

3.9相關性分析

將實驗所得的感官總評、質(zhì)構(gòu)分析、色差分析數(shù)據(jù)采用ANOVA進行鄧肯氏(Duncan’s)差異分析，結(jié)果見表8。燕麥麩肉丸的硬度與咀嚼性呈顯著性正相關，黏聚性與咀嚼性、回復性兩兩呈極顯著正相關；亮度與紅度呈顯著性正相關，與黃度、色差總評呈極顯著正相關，紅度與色差總評呈顯著性正相關。另外，感官總評與樣品的硬度呈顯著性負相關，與亮度呈顯著性正相關，這表明，樣品的硬度越小，亮度越大，則感官評價越高，肉丸越受歡迎。

表8　燕麥麩肉丸質(zhì)構(gòu)儀測試品質(zhì)與感官評價品質(zhì)間的相關系數(shù)

注：“*”和“**”分別表示P<0.05和P<0.01。

4結(jié)論

根據(jù)理化指標分析得出，不同淀粉對肉丸凍存后的質(zhì)量變化無顯著影響，但對烹飪損失率影響較大，且玉米淀粉使成品質(zhì)量增加最多。在感官評價的基礎上確定燕麥麩肉丸的滋味、彈性、表觀狀態(tài)、色澤為質(zhì)量評價因素，并根據(jù)用戶調(diào)查法得到以上因素的評判權(quán)重集為K=(0.44，0.21，0.18，0.17)，應用改進的模糊數(shù)學綜合評價體系及色澤分析得出燕麥麩肉丸中最佳的淀粉為小麥淀粉。結(jié)合儀器分析測定，感官總評與樣品的硬度呈顯著性負相關，與亮度呈顯著性正相關，這表明，樣品的硬度越小，亮度越大，則感官評價越高，燕麥麩肉丸越受歡迎。

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The determination of starch in oat bran meatballs based on the fuzzy mathematics evaluation

WANG Qian, JIANG Wan-zhou,WANG Rui-hua,，TIAN Jin-hu, CHEN Jian-chu*, YE Xing-qian，LIU Dong-hong

(Zhejiang University, College of Biosystems Engineering and Food Science, Fuli Institute of Food Science,Zhejiang Key Laboratory for Agro-Food Processing, Zhejiang & D Center for Food Technology and Equipment, Hangzhou 310058, China)

ABSTRACTThe objective of the present study was to choose the best starch used in oat bran meatballs from corn ,wheat , sweet potato and potato starch. It was evaluated by the physical indexes (cooking loss, freeze-thaw drainage rate and total pressure juice yield),sensory properties, structure quality and color. According to the physical indexes of the oat bran meatballs before and after cooking ,we can evaluate the influence of different starch on meatballs. As four key factors: taste, resilience, apparent and color were on weight analysis based on sensory evaluation, and the integrated assessment system was established. The texture profile analysis (TPA) was performed for the assessment of hardness, cohesiveness, chewiness, springiness and resilience, colorimeter was used to distinguish the color difference , and then the correlation of sensory quality, structure and color were analyzed .The results showed that the cooking loss of meatballs with corn starch was the least and had a negative value , with potato starch, the loss had a positive value. However,?freeze-thaw drainage rate and total pressure juice yield were similar. The quality weight collection of oat bran meatballs was K = (flavor and taste 0.44, resilience 0.21, apparent 0.18 , color 0.17 ), and the best starch on color and sensory properties was wheat starch. The correlation analysis , the hardness and lightness were key factors to the sensory evaluation of oat bran meatballs. In summary, the wheat starch was the best choice in making the meatballs.

Key wordsfuzzy mathematics；oat bran meatballs； sensory perception；textures；color analysis； physical and chemical index

收稿日期：2015-06-18，改回日期：2015-10-15

基金項目：國家科技支撐計劃項目 (2014BAD04B01)

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201603010

第一作者：碩士研究生(陳健初教授為通訊作者)。