模糊數學法在黃秋葵軟罐頭加工中的應用

馮桂鳳，張曉 ，張 瀾，張婉鈺，李 昀

（天津農學院食品科學與生物工程學院，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、黏液類物質等功能成分，具有美容養顏、強腎補虛、增加免疫力、抗衰老等多種功效，其葉片、芽、花等都可食用，是一種符合現代營養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，市場上黃秋葵果實加工產品較少，國內外研究還停留在試驗階段[5]，因此研究黃秋葵深加工產品對黃秋葵產業發展具有積極作用。

試驗以黃秋葵為原料，通過單因素試驗和正交試驗，對影響黃秋葵軟罐頭加工的工藝參數和湯汁配方進行定量研究，確定最佳護綠和保脆工藝的參數，同時確定各調味料最優添加量及其最佳組合，使用模糊數學感官評價法，對感官性質進行數學化和定量化的描述和處理，使評價結果更加客觀[6-7]，為黃秋葵軟罐頭的生產提供理論依據，同時擴展模糊數學感官評價法在食品中的應用領域。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

黃秋葵原料，購于天津市紅旗農貿市場；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；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品；超高壓殺菌設備，天津華泰森淼有限公司產品；BPX-82型電熱恒溫箱，上海博訊實業有限公司醫療設備廠產品；FA2004型電子天平，上海精科儀器公司產品。

1.2 試驗方法

1.2.1 工藝流程

1.2.2 操作要點

（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、色澤、脆嫩一致的，然后沖洗干凈。

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

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

（5）硬化保脆。研究不同質量分數氯化鈣及不同浸泡時間對保脆效果的影響。

（6）湯汁調味。研究不同的調味品對黃秋葵軟罐頭滋味的影響。

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

（8）保溫檢驗。7 d后觀察是否有脹袋現象。

1.3 護綠保脆工藝的優化

黃秋葵不易貯藏，容易發生變色現象，因此考慮添加護綠劑對其進行護綠，以葉綠素添加量作為指標，含量越高說明護綠效果越好。以乙酸鋅添加量、硫酸銅添加量和燙漂時間為因素，設計L9（33）正交試驗。

護綠因素與水平設計見表1。

考慮氯化鈣質量分數及其浸泡時間對黃秋葵保脆效果的影響，設計單因素試驗。

（1）氯化鈣質量分數單因素試驗。將護綠處理好的黃秋葵分別浸泡在氯化鈣質量分數為0.1%，0.2%，0.3%，0.4%，0.5%當中，浸泡時間20 min，利用感官評價方法進行效果分析。

表1 護綠因素與水平設計

（2）浸泡時間單因素試驗。不同將黃秋葵放置于氯化鈣質量分數為0.3%浸泡時間分為30，35，40，45，50 min，利用感官評價方法進行效果分析。

1.4 湯汁配方的優化

從風味化學的角度，使鮮味、咸味、辣味、酸味形成湯汁的風味，考慮到消費者的飲食習慣，也添加香油增加湯汁的風味。在確定最佳護綠工藝和保脆工藝的基礎上，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%為考查因素進行單因素試驗，在此基礎上，采用正交試驗設計，選擇3個較好水平設計L9（34）正交試驗，確定黃秋葵軟罐頭湯汁最佳配方。

湯汁配方因素與水平設計見表2。

表2 湯汁配方因素與水平設計/%

1.5 感官評定方法

采用級別權重法，參照練東梅[9]等人黃秋葵酸辣泡菜感官評價標準，分別對黃秋葵軟罐頭的色澤、質地、口感、湯汁滋味進行打分。

感官評價標準見表3。

主要是按色澤、質地、口感、湯汁滋味4個方面進行品嘗，為提高品評價定的可信度，要求感官評定人員在品評前不喝酒、不吸煙、不吃辛辣等刺激性食物，評定一個樣品后，要以清水漱口再評定下一個樣品，品評后同時填寫感官品評表。

表3 感官評價標準

1.6 建立模糊綜合評價數學模糊

根據感官評價對黃秋葵軟罐頭進行模糊綜合評判，建立模糊綜合評價體系[10-11]。

1.6.1 因素集的確定

因素集，即影響被評價對象品質的指標，以U={u1，u2，…，ui}表示，其中U為因素集，ui為第i個因素[12]。對于黃秋葵軟罐頭品質的確定，選擇色澤、質地、口感及湯汁滋味作為感官評價指標，用u1表示色澤，u2表示質地，u3表示口感，u4表示湯汁滋味，確定由4項指標組成的因素集，即U={u1，u2，u3，u4}。

1.6.2 評語集的確定

評語集是參評者對評價指標回饋信息的集合，即確定評定的等級，可用文字、具體數值或等級表示[13]。記為V={v1，v2，…，vi}，V表示對應的評價等級或分數。評語集為V={v1，v2，v3}，其中v1，v2，v3分為代表優、良、差。

1.6.3 權重的確定

權重集是各評價因素的權重系數組成的集合，A={a1，a2，a3，a4}，a1，a2，a3，a4分別代表為色澤、質地、口感及湯汁滋味的權重向量，確定黃秋葵軟罐頭感官指標的權重A={0.2，0.3，0.2，0.3}，總和為1。

1.6.4 模糊數學綜合評價結果

模糊評定矩陣根據評價人員的評定結果確定，將評價結果除以總人數得到模糊矩陣R[14]。感官指標綜合評判的結果用Y表示，Y是權重A和模糊矩陣R的合成，即Y=A×R。

2 結果與分析

2.1 護綠保脆試驗結果

2.1.1 護綠效果正交試驗結果

護綠正交試驗設計結果見表4。

表4 護綠正交試驗設計結果

2.1.2 保脆效果試驗結果

（1）氯化鈣質量分數及浸泡時間對保脆效果的影響。

氯化鈣質量分數對保脆效果的影響見圖1。

圖1 氯化鈣質量分數對保脆效果的影響

由圖1可知，在0.1%，0.2%，0.3%，0.4%，0.5%這5個質量分數水平中，當質量分數增加到0.3%時，黃秋葵的感官品質逐漸變佳，氯化鈣質量分數為0.3%的保脆效果最好，其次氯化鈣質量分數在0.4%保脆效果也相對較好，質量分數達到0.5%時，雖然硬度最高但脆性不足，同時黃秋葵內部纖維化嚴重，明顯失去了食用價值，感官品質不好，因此采用氯化鈣質量分數為0.3%的溶液進行保脆處理。

（2）氯化鈣浸泡時間對保脆效果的影響。

浸泡時間對保脆效果的影響見圖2。

圖2 浸泡時間對保脆效果的影響

由圖2可知，在質量分數為0.3%的氯化鈣溶液中浸泡時間從30 min增加到45 min時，其保脆效果越來越好，達到最佳。超過45 min后，出現黃秋葵過硬，內部組織纖維化的情況。因此，確定浸泡時間為45 min。

在保脆效果試驗中，確定在質量分數為0.3%的氯化鈣溶液中浸泡30 min為最佳保脆工藝。

2.2 軟罐頭湯汁配方優化試驗

2.2.1 感官評價結果統計

參照表3，進行四因素三水平的正交試驗，對試驗結果進行感官評價。

黃秋葵軟罐頭的感官評定得票統計見表5。

2.2.2 模糊數學感官評價處理

將統計數據歸一化處理，得到9個模糊評價矩陣：

以1號試驗號為例，其他試驗號同上，其中rij表示黃秋葵軟罐頭各項評價指標到該指標評價結果的隸屬程度。

表5 黃秋葵軟罐頭的感官評定得票統計

試驗號1的綜合評價結果為：

用以上方法計算出9組試驗的綜合隸屬度Yj。

試驗的綜合隸屬度見表6。

表6 試驗的綜合隸屬度

2.2.3 正交試驗結果

將評價標準賦值計算，優、良、差分別為90，60，30分，然后相應相乘后相加。

正交試驗結果見表7。

表7 正交試驗結果

由表7可知，影響黃秋葵軟罐頭感官品質的因素A＞D＞B＞C，即香油添加量對試驗結果的影響最大，辣椒粉和檸檬酸次之，食鹽對試驗結果的影響較小，進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分最高。

3 結論

通過單因素試驗及正交試驗分析，結合模糊數學綜合評價法，得到黃秋葵軟罐頭適宜的護綠保脆工藝條件為護綠中乙酸鋅添加量0.06%，硫酸銅添加量0.02%，燙漂時間15 s，保脆中氯化鈣添加量0.3%，浸泡時間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了黃秋葵原有的色澤和脆度，同時具有大眾較為喜歡的風味，感官評分為85.5分。

采用模糊數學綜合評價法在黃秋葵軟罐頭感官評定的應用，量化了感官評價結果，使評定結果更加客觀，可為黃秋葵軟罐頭加配方的優化提供參考依據。