基于模糊數(shù)學(xué)集模型構(gòu)建的發(fā)酵蠔油品質(zhì)組分評定研究

許凌志

(阜新高等?？茖W(xué)校，遼寧 阜新 123000)

蠔油又稱牡蠣發(fā)酵產(chǎn)物, 是我國傳統(tǒng)水產(chǎn)品加工工藝制品之一，是將牡蠣即蠔經(jīng)長時(shí)間的發(fā)酵和調(diào)配而制得的調(diào)味品[1-3]，由于其中營養(yǎng)物質(zhì)豐富，含有種類豐富的氨基酸、呈味核苷酸、有機(jī)酸以及礦物質(zhì)元素，價(jià)值較高并且口味獨(dú)特，具有特殊的澀味、甜味和后味，深受大眾的喜愛[4,5]，發(fā)酵蠔油品質(zhì)組分的好壞影響大眾對于蠔油產(chǎn)品的喜愛和選擇性。國內(nèi)外研究者對牡蠣發(fā)酵蠔油的組分品質(zhì)進(jìn)行了分析和鑒定[6-9]。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了很多計(jì)算機(jī)技術(shù)與食品檢測結(jié)合的新技術(shù)，模糊測度技術(shù)是指在基礎(chǔ)數(shù)學(xué)的前提下，加入模糊數(shù)學(xué)包括模糊理論集等，模糊測度技術(shù)作為一種先進(jìn)的方法可以通過與評價(jià)體系結(jié)合運(yùn)用為解決模糊性問題提供理論依據(jù)[10]。模糊數(shù)學(xué)的發(fā)展雖然為人們解決模糊系統(tǒng)提供了理論依據(jù)[11]，但迄今為止用模糊測度技術(shù)評價(jià)發(fā)酵蠔油品質(zhì)的報(bào)道少之又少，該技術(shù)的發(fā)展和利用也是在近幾年才成熟[12,13]，本研究通過模糊測度技術(shù)對牡蠣發(fā)酵蠔油的品質(zhì)組分進(jìn)行分析，為發(fā)酵蠔油的品質(zhì)測定提供了一種更方便有利的方法。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

從水產(chǎn)品市場購買的新鮮牡蠣；食鹽；三氯乙酸；索氏提取器；氨基酸分析儀等。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 發(fā)酵蠔油制作流程

新鮮牡蠣→20%食鹽腌制并發(fā)酵→基本調(diào)味料調(diào)節(jié)口味→產(chǎn)品。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.2.1 蛋白質(zhì)的測定方法

嚴(yán)格按照GB 5009.5-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測定》的第二法分光光度計(jì)法測定。

1.2.2.2 脂肪的測定方法

按照GB 5009.6-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪的測定》的第一法索氏提取法測定。

1.2.2.3 氨基酸的測定方法

用15%三氯乙酸對蛋白質(zhì)進(jìn)行沉淀，離心取上清，過0.22 μm水膜，采用氨基酸分析儀進(jìn)行分析。

1.2.3 建立因素集、模糊集、權(quán)重集以及隸屬度矩陣

因素集為評價(jià)發(fā)酵蠔油組分的指標(biāo)脂肪含量、蛋白質(zhì)含量以及氨基酸含量組成，通過查閱資料獲得，發(fā)酵蠔油的組分評價(jià)指標(biāo)中較為關(guān)鍵的為脂肪、蛋白質(zhì)以及氨基酸，不僅對蠔油的口感有明顯的作用，而且對其營養(yǎng)成分的作用也極為重要，因此，U1表示為脂肪含量，U2表示為蛋白質(zhì)含量，U3表示為氨基酸含量，U=(U1，U2，U3 )，U=(脂肪含量，蛋白質(zhì)含量，氨基酸含量)。通過查閱資料確定牡蠣不同發(fā)酵時(shí)間的蠔油產(chǎn)品的組分指標(biāo)值并記錄在表1中。

表1 3種不同發(fā)酵時(shí)間的發(fā)酵蠔油的綜合評價(jià)指標(biāo)Table 1 Comprehensive evaluation indexes of fermented oyster sauce with three different fermentation time %

建立隸屬函數(shù)，確定隸屬度矩陣，只有確定了隸屬度函數(shù)和隸屬值才能正確利用模糊統(tǒng)計(jì)運(yùn)算。隸屬度函數(shù)是進(jìn)行模糊度統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)，隸屬度函數(shù)的確定本質(zhì)上是客觀的，作為模糊控制的基礎(chǔ)，模糊概念又帶有一定的主觀性。因此對于隸屬度函數(shù)的確定方式較多且都在實(shí)驗(yàn)階段，沒有準(zhǔn)確的公式，隸屬度函數(shù)的建立根據(jù)每個(gè)研究者對于一個(gè)模糊概念的理解不同具有不同的表達(dá)形式。但是所有解決一個(gè)問題的隸屬度函數(shù)大致相同，將確定的評價(jià)因素代入隸屬度函數(shù)中進(jìn)行統(tǒng)計(jì)運(yùn)算，得到隸屬度值，最后進(jìn)行歸一化處理，建立隸屬矩陣，見表2。

隸屬矩陣的確定：矩陣的確定是表示模糊度集合的工具。由于這種模糊度的不確定性，矩陣中的數(shù)值用[0，1]表示，值越大，則證明其隸屬程度越高。

表2 3種不同發(fā)酵時(shí)間的發(fā)酵蠔油的隸屬度矩陣Table 2 Membership matrix of fermented oyster sauce with three different fermentation time %

權(quán)重集為W，即評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)的集合，發(fā)酵蠔油不同發(fā)酵時(shí)間的產(chǎn)品各組分對產(chǎn)品品質(zhì)的影響程度，通過查閱資料后發(fā)現(xiàn)發(fā)酵蠔油中的各組分的重要程度所構(gòu)成的權(quán)重集W={脂肪含量，蛋白質(zhì)含量，氨基酸含量}，即W={0.2，0.3，0.5}，確定權(quán)重向量W=(0.2，0.3，0.5)，最后的評價(jià)結(jié)果則需要運(yùn)用模糊集B。

求出評價(jià)結(jié)果向量B=R×W，通過算法運(yùn)算，得到最終評價(jià)結(jié)果B。

本研究的隸屬值采用以下公式：

式中：Xij為其中的平均值；Xjmin為最小值；Xjmax為結(jié)果的最大值。

將各指標(biāo)隸屬度進(jìn)行歸一化處理，得到隸屬度矩陣:

B=R×W=B=W×R=(0.2,0.3,0.5)×

2 結(jié)果與討論

2.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

測得牡蠣不同發(fā)酵時(shí)間的發(fā)酵蠔油組分評價(jià)值，見表3。

表3 不同發(fā)酵時(shí)間的發(fā)酵蠔油組分Table 3 Components of fermented oyster sauce with different fermentation time %

由表3可知，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長，蛋白質(zhì)變化最為明顯，發(fā)酵期間的脂肪含量從1.41%變?yōu)?.16%。發(fā)酵過程中粗蛋白含量在發(fā)酵6個(gè)月時(shí)增加到66.2%。這些結(jié)果是由細(xì)菌或霉菌的作用引起的，它們產(chǎn)生小蛋白質(zhì)和多肽。然而，氨基酸含量變化平緩，并且沒有觀察到明顯的變化，在發(fā)酵6個(gè)月時(shí)為14.88%，氨基酸含量豐富對于蠔油的品質(zhì)影響較大，通過上述結(jié)果比較可知，發(fā)酵6個(gè)月的發(fā)酵蠔油品質(zhì)最優(yōu)。

2.2 結(jié)果分析

根據(jù)隸屬矩陣以及權(quán)重集相乘得到的評價(jià)結(jié)果可以得出結(jié)論：發(fā)酵6個(gè)月的蠔油隸屬度為0.5，結(jié)果最大；發(fā)酵4個(gè)月的蠔油隸屬度為0.437，隸屬度其次；并且和發(fā)酵2個(gè)月的隸屬度相差不大，但是發(fā)酵2個(gè)月的結(jié)果最低，隸屬度為0.063，與其他兩者相差較大，這個(gè)結(jié)果與試劑測得的結(jié)果較為相似，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長，蠔油的組分中脂肪含量不斷分解，有所下降，但是蛋白質(zhì)和氨基酸總量逐漸上升，其中氨基酸的種類較多，各種氨基酸的變化趨勢不相同，但從總量來看，三者差距較少，因此可以得出模糊測度技術(shù)的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際結(jié)果差距較小，該方法的結(jié)果較為直觀、準(zhǔn)確。

3 結(jié)論

隨著數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，模糊測度技術(shù)不斷成熟，使用頻率和范圍越來越廣，關(guān)于隸屬矩陣的應(yīng)用也越來越多，主要是應(yīng)用于最優(yōu)工藝和技術(shù)的判斷，該方式既方便又準(zhǔn)確，對于水產(chǎn)品加工工藝以及其他食品加工工藝手段的比較和評價(jià)，采用傳統(tǒng)的方式較為復(fù)雜繁瑣，使用該方法更加的直觀，目前來看，該方法在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用還不是很廣泛，尤其是食品加工領(lǐng)域，因此需要不斷地完善和簡化該方法的運(yùn)算過程，被更多的研究者采用。