基于模糊數學綜合評價法優化水晶蝦仁的漿液配方

傅 麗,張 妤,龔 輝,李瀾奇,葉興乾,陳士國,陳健初

(浙江大學生物系統工程與食品科學學院,馥莉食品研究院,浙江省農產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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基于模糊數學綜合評價法優化水晶蝦仁的漿液配方

傅 麗,張 妤,龔 輝,李瀾奇,葉興乾*,陳士國,陳健初

(浙江大學生物系統工程與食品科學學院,馥莉食品研究院,浙江省農產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)

實驗以模糊數學理論為指導,構建了水晶蝦仁的綜合評價體系,對漿液中的小蘇打、蛋清和淀粉的比例進行正交實驗從而得出最佳配比。以感官評定為基礎對樣品的色澤、香味、滋味和質地進行權重分析,利用模糊數學綜合評價法對水晶蝦仁進行評分;并通過質構、水分儀器測定以及烹制損失率的計算,對蝦仁硬度、彈性、粘聚性、咀嚼性、回復性、水分含量和烹飪損失進行測定,并進一步對水晶蝦仁的感官品質與各項因素進行相關性分析。實驗表明:水晶蝦仁的四項因素的權重集為K=(色澤0.23,香味0.17,滋味0.34,質地0.26);模糊數學綜合評價法優化獲得水晶蝦仁的最佳上漿配比工藝條件為:小蘇打0.5%,蛋清3%,淀粉3%;結合儀器測定分析進一步得到,在該配比下,水晶蝦仁的粘聚性、咀嚼性、回復性和烹飪損失率是最佳的,同時水分含量也較高,所以綜合來看,漿液最佳配比小蘇打:蛋清:淀粉=0.5%:3%:3%。

模糊數學,水晶蝦仁,感官評價,工藝優化,質構,水分含量,烹飪損失率

蝦制品的營養非常豐富,不僅含有多種的氨基酸、肽類、多不飽和脂肪酸等,還具有很高的蛋白質含量[1],由于其獨特的風味和質感,已經成為全世界最受歡迎的海制品之一[2]。然而由于蝦的易黑變及易腐敗性,它的貨架期很短[3],所以冷凍蝦在市場上應用廣泛,有必要去為冷凍蝦仁市場開拓新出路。蝦的加工方式有很多,腌制[4]、蒸[5]、煮[6]、烤[7]等不同烹飪處理能賦予其獨特的口感和風味。水晶蝦仁是中華傳統的菜肴,因其成菜晶瑩剔透,有水晶般的光澤而得名,深受人們的喜愛[8]。水晶蝦仁一般優先選用晶瑩飽滿的河蝦蝦仁,解凍時最好選擇自然解凍或者流水解凍的方式。目前,水晶蝦仁的制作尚處于傳統手藝階段,缺乏理論和規范化處理。隨著中式菜肴調理食品的日益研究,有必要將水晶蝦仁的制作工藝進行優化并形成理論,便于推廣其市場應用。

表2 L9(33)正交實驗Table 2 L9(33)orthogonal experiment

水晶蝦仁制作過程中非常關鍵的步驟是其上漿工藝[9],漿上的好,炒出來的蝦仁才脆嫩。而上漿過程中最重要的是小蘇打、蛋清、淀粉的添加量及各自比例[10]。所以探究清楚這三種配料的最適比,對未來的水晶蝦仁加工工藝探究有著非常重要的理論作用。

感官評價能夠較完整地描述食品的感官特征,是食品綜合質量評價的重要方法[11]。然而傳統的感官評價大多停留在人的視嗅覺以及口感滋味上,以此來進行分數評定,這樣的評定方法受人為因素影響較大,主觀性居多從而不具有穩定性[12]。所以對樣品建立模糊數學綜合評價體系,通過語義傳達盡量減少個人喜愛的傾向性影響進行綜合分析[13],可以得到更加客觀的結果。目前模糊綜合評定法已廣泛應用于叉燒包[14]、紅燒肉[15]、肉丸[16]等多個研究中,但對于水晶蝦仁上漿工藝優化的報道還沒有。而影響蝦仁質感風味較多的,除了滋味等感官外,其質構、水分含量等物理結構也有很大的影響,所以本文將基于模糊數學綜合評價法評價和優化水晶蝦仁的上漿工藝,并結合質構、水分等儀器分析評價儀器測試品質與感官評價之間的相關性,為水晶蝦仁的工業化生產和未來的市場開發提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

冷凍蝦仁 40～60粒/500 g,東海捕撈,去除蝦殼后于-80 ℃冷藏;生鮮雞蛋、小麥淀粉 上海主鼎;食用小蘇打 甘汁園;大豆色拉油 元寶牌;日曬自然鹽 雪濤;味精 梁山菱花;白糖 太古優級白砂糖;料酒 王致和。

GB204精密天平 瑞士METTLER TIKED;TA XT2i質構儀 英國Stable Micro System;家用鐵鍋 蘇泊爾;C21-ST2125電磁爐、冰箱 美的。

1.2 實驗方法

1.2.1 工藝流程 冷凍蝦仁→流水解凍→清洗→(吸水紙上)晾干→上漿(漿液事先調配好)→放置4 ℃冰箱冷藏30 min→過油→出鍋瀝油→高湯烹制→出鍋

1.2.2 操作要點 蝦仁最好自然晾干,使用毛巾擦干時會破壞蝦仁表皮。上漿是水晶蝦仁制作的關鍵工藝,漿液是用小蘇打、蛋清、淀粉按一定比例調配并加入適量的糖(1%)、鹽(1%)混合而成,最好現配現用。過油的油溫在150 ℃左右,蝦仁放進熱油中,40 s之后即可出鍋瀝油。高湯中的水、味精、料酒、蔥姜蒜混合物以及淀粉水溶液的比例分別為50%、0.3%、3%、6%、10%,調配好的高湯放入鍋中煮沸,放入蝦仁1 min后即可出鍋。

1.2.3 實驗設計 通過預實驗處理,選定小蘇打、蛋清和淀粉的范圍在5%以內,鹽、糖量為1%,此時性價比和口感呈現效果綜合更優。在此基礎上,對小蘇打、蛋清、淀粉的比例進行探究。為了減少實驗重復量并且使其更具代表性,采用正交實驗中的均勻排布思想[15],設計出了9組實驗以此代替全面實驗,實驗因素及水平見表1,實驗組合見表2。

表1 L9(33)正交實驗因素和水平Table 1 Factors and levels of L9(33)orthogonal experiment

1.2.4 感官小組的建立 參照IRENEUSZ[17]的方法,挑選經過感官評定培訓的食品專業學生10人(5男5女)組成感官評定小組。所有待評樣品隨機分為10份,分發給評定員,評定員在評定前1 h不得食用口味重的刺激性食物和酒,評定員在單獨的房間里進行評定,評定過程中禁止相互討論,以5 min為時間間隔單位,每評定完一個樣品后需以清水漱口。

1.2.5 質構分析 參照MELENDRES[18]和HAYES[19]的方法,并略有改動。選用探頭為P/5(直徑為5 mm的圓柱形探頭),測試模式為多循環模式,測試速度1.0 mm/s,形變量為50%,下壓次數2次,測定蝦仁第二節腹部肌肉,測試5個平行樣。

1.2.6 烹飪損失率測定

式中:m1,蝦仁上漿后烹制前的質量(g);m2,蝦仁烹制后,擦干表面湯汁后的質量(g)。

1.2.7 水分含量的測定 參照Tsironi[20]等人的方法,并略作修改。烹制后的水晶蝦仁,將表面的湯汁用潔凈紙擦拭干凈,于絞肉機中低速檔攪拌2次,精確稱取3 g樣品,鋪平于測定盤上,利用AM150快速水分測定儀測定,每個樣品重復5次,取平均值。

1.2.8 數據統計 采用SPSS 20.0軟件進行數據分析,測定結果以平均值± 標準差表示。實驗數據采用ANOVA進行鄧肯氏(Duncan’s)差異分析,以p<0. 05表示。

2 結果與討論

2.1 確定因素集U

表3 水晶蝦仁感官評價標準表Table 3 Criteria of sensory evaluation of crystal shrimp

因素集指的是影響被評判樣品質量的指標集,表示為U=(u1,u2,…,ui,…,um),其中U為因素集,ui為第i個因素。對于水晶蝦仁的感官評定,可以確定其中4項指標組成的因素集,U=(色澤u1,香味u2,滋味u3,質地u4)。

2.2 確定評語集V

評語集指的是被評樣品所屬質量級別的集合,以V=(v1,v2,…,vi,…,vm)(2

2.3 確定質量因素權重集K

權重集指的是已確定的各個因素在被評價的所有因素中的重要程度,以K=(k1,k2,k3,…,ki,…,km)表示,根據歸一化原則,權重集K中的元素總和為1[21]。

實驗采用用戶調查法[22]確定色澤、香味、滋味、質地4項指標的權重。隨機選取20名不同專業和年齡階段的評定員,根據個人喜好程度,對4項指標進行重要性打分,總分為100分。各項指標的得分與總分的比重即為權重,最后要求出各項指標的權重平均值,結果見表4。

表4 水晶蝦仁各個影響因素的權重分布Table 4 Weight analysis of crystal shrimp on key quality factors

4項風味質量因素的權重集合為:K=(k1,k2,k3,k4)=(0.23,0.17,0.34,0.26)。由表4可知,在4項影響風味的因素中,所占權重最大的是蝦仁的滋味,蝦仁的質地與色澤次之,權重較小的是蝦仁的香味。與唐建華[23]對水晶蝦風味質量因素權重的調查結果一致。

2.4 模糊評價矩陣的建立及結果

選取的10名感官評定員對9組樣品按照水晶蝦仁的色澤、香味、滋味、質地4個因素逐一評價,對應的等級票數分布情況見表5。將表5中各樣品的質量因素各等級所得票數折算成贊成的比率,結合各個樣品所有因素的評價結果,得到模糊矩陣Aj。第j個樣品的模糊矩陣為:

其中:j=1,2,3,…,9為樣品編號,i=1,2,3,4為質量評價因素,ri1,ri2,ri3分別為第i個評價因素各評價等級所得票數的贊成比率。

由表5可知:1～9號樣品的模糊矩陣如下:

2.5 模糊變換及綜合評價結果

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

以上結果說明在第一種上漿配比下(小蘇打0.5%,蛋清2%,淀粉2%)所得的水晶蝦仁有42%的感官評定員認為優秀,53.7%認為一般,4.3%認為較差。同理可得其他樣品的綜合評價結果:R2=(0.613,0.387,0);R3=(0.558,0.385,0.057);R4=(0.61,0.333,0.057);R5=(0.572,0.368,0.06);R6=(0.544,0.362,0.094);R7=(0.299,0.573,0.068);R8=(0.389,0.397,0.154);R9=(0.343,0.631,0.026)。

表5 不同上漿工藝條件下水晶蝦仁感官評定票數分布Table 5 Vote distribution of sensory evaluation of crystal shrimp at different sizing condition

注:v1:優秀;v2:一般:v3;較差。

表6 水晶蝦仁感官評價的綜合排序結果Table 6 The sort results of crystal shrimp comprehensive evaluation

表7 水晶蝦仁質構分析結果(n=5)Table 7 The texture profile analysis of the crystal shrimp(n=5)

注:表中數據為均值±標準差(n=5);a,b,…,i不同字母表示同一列質構屬性的顯著性差異(p<0.05)。

從分析結果來看,優秀贊成比率越大,則樣品的風味口感的模糊數學感官評分越高,則蝦仁的品質越佳。從上述結果可以看出,2號樣品的優秀贊成比率是最大的,達到61.3%,說明有61.3%的感官評定員對2號樣品給予了優秀評價,超過了其他編號的產品,并且優秀贊成比率與一般贊成比率總和達到了100%,即沒有人認為2號樣品品質較差,而根據最大隸屬原則,可以認定2號樣品綜合感官最佳,其對應的最佳上漿工藝為:小蘇打0.5%,蛋清3%,淀粉3%。

2.6 質構分析

將經過不同上漿工藝處理的水晶蝦仁進行質構分析,分別得到水晶蝦仁的硬度、彈性粘聚性、咀嚼度和回復性的結果,見表7。由表7可知,不同上漿工藝處理對水晶蝦仁的質構屬性影響顯著(p<0.05),其中不同樣品之間粘聚性和咀嚼度的差異最大,而彈性的差異最小。

2.7 烹飪損失率及水分含量分析結果

對水晶蝦仁烹制前后的質量進行測定,通過公式計算其在烹制過程中的損失率,見表8。由表8可知,不同配比的漿液對于烹飪過程中蝦仁的損失率有著比較明顯的差異影響(p<0.05)。用快速水分測定儀對不同處理組的樣品進行測定,分別得出9組樣品的水分含量結果(見表8)。

表9 水晶蝦仁質構儀測試品質與感官評價品質間的相關系數Table 9 The correlation coefficients and significance for instrument measurement and sensory evaluation of the crystal shrimp

注:“*”和“**”分別表示p<0.05和p<0.01。

由表8可知,不同小蘇打、蛋清和淀粉的配比對水晶蝦仁的水分含量影響并不大,9組樣品間的差異性較小。之所以彼此間顯著性差異較小可能跟油炸過程中蝦仁水分流失較大有關,從而導致樣品彼此間的差異性不明顯。

表8 水晶蝦仁烹飪損失率以水分含量的測定的測定(n=5)Table 8 The determination of cooking loss rate and moisture content of the crystal shrimp(n=5)

注:表中數據為均值±標準差(n=5);a,b,…,i不同字母表示同一列質構屬性的顯著性差異(p<0.05)。

2.8 相關性分析

由表9可知,水晶蝦仁的硬度與咀嚼性之間呈顯著正相關,粘聚性與咀嚼性、回復性之間均呈顯著正相關,咀嚼性與回復性之間也呈現顯著正相關,彈性和粘聚性之間呈顯著負相關,感官評分與粘聚性、咀嚼性、回復性之間皆呈現顯著正相關,說明水晶蝦仁上漿配比的不同對樣品質構屬性具有較顯著的影響;樣品的烹飪損失率與其他因素并沒有呈現顯著性相關,但是與感官得分呈現一定的正相關性。樣品的水分含量與感官評分呈現負相關性,可知蝦仁的水分含量在一定程度上會影響到其感官品質,即水分含量越高,蝦仁樣品的感官評分越低,則口感愈佳。

3 結論

根據感官評價及質構分析綜合得出,水晶蝦仁烹制過程中的重要步驟上漿配料比,對其品質有著重大影響。在感官評價的基礎上選出影響水晶蝦仁品質重要因素的色澤、香味、滋味、質地;通過用戶調查法與二次對比法分析得出4項重要因素的評判權重集為K=(0.23,0.17,0.34,0.26)。同時,在模糊數學綜合評價體系分析結果得出水晶蝦仁上漿的最佳配比是:小蘇打0.5%,蛋清3%,淀粉3%。通過質構儀的測定,對水晶蝦仁的硬度、彈性、粘聚性、咀嚼性和回復性五項因素進行了測定,分析結果得出水晶蝦仁的粘聚性、咀嚼性和回復性與感官評價結果之間呈現顯著性相關,而硬度、彈性與感官評價之間并不具有十分顯著的相關性。通過烹制過程中損失率的測定,發現不同烹制條件對樣品烹制過程中的損失率有著比較明顯的影響,但是相關性分析可以看出烹制損失率與其他因素并沒有呈現顯著性相關。通過對樣品水分含量的測定,發現不同組別的蝦仁水分含量差異性并不顯著,但相關性分析可以看出水分含量與感官評價之間相關性顯著,所以可以看出水分含量對蝦仁的感官品質有著比較大的影響。

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Formular optimization of starch in crystal shrimps based on the fuzzy mathematics evaluation

FU Li,ZHANG Yu,GONG Hui,LI Lan-qi,YE Xing-qian*,CHEN Shi-guo,CHEN Jian-chu

(College of Biosystems Engineering and Food Science,Zhejiang University, Fuli Institute of Food Science,Hangzhou 310058,China)

The sensory evaluation system for crystal shrimp was established based on the theory of fuzzy mathematics. In order to get the optimal proportion of baking soda,egg white,and starch of seriflux,orthogonal experiments on the three proportion were taken.Weight analysis was carried out on four key factors including color,odor,taste and texture based on sensory evaluation,and the integrated assessment system was established.The texture profile analysis,moisture analysis and the cooking loss rate was performed for the assessment of hardness,cohesiveness,chewiness,springiness,resilience,moisture content and the cooking loss rate,and then the correlation of sensory quality and the factors were analyzed. The results showed that the quality weight collection of crystal shrimp was K=(color 0.23,odor0.17,taste0.34,texture0.26),and the optimum conditions were as follows:baking soda0.5%,egg white3%,starch3%. As regards instrument measurements,the cohesiveness,chewiness,resilience and cooking loss rate were the best result in this proportion,and moisture content is good enough. In summary,the optimal proportion of seriflux is baking soda 0.5%,egg white 3%,starch 3%.

fuzzy mathematics;crystal shrimp;sensory perception;process optimization;textures;moisture content;cooking loss rate

2016-11-21

傅麗(1993-)，女，在讀碩士研究生，研究方向：現代調理食品的研究與開發，E-mail：18867143561@163.com。

*通訊作者:葉興乾(1962-)，男，博士，教授，研究方向：果蔬加工，E-mail：psu@zju.edu.cn。

國家科技支撐計劃項目(2014BAD04B01)。

TS254.1

B

1002-0306(2017)11-0209-06

10.13386/j.issn1002-0306.2017.11.031