模糊數學感官評價結合響應面法優化低脂蛋黃醬工藝配方

李夢倩，章海風，凌曉冬，戴一朋，曹暉

(揚州大學 旅游烹飪學院·食品科學與工程學院，江蘇 揚州 225127)

蛋黃醬(mayonnaise)，又稱美乃滋，是一種水包油型的半固體狀調味品，其營養價值豐富、風味獨特，廣受人們的歡迎[1]。但蛋黃醬所含的熱量很高，患有高血壓、高血脂、冠心病、糖尿病等特殊群體不宜食用，如果攝入過多也會對普通人群的健康造成危害[2]。因此，研究低脂蛋黃醬具有實現健康飲食、豐富食物種類等意義。

蕎麥是我國重要的出口農產品，每年的生產量巨大，其中淀粉含量占70%左右，具有豐富的營養價值[3]。目前對蕎麥的利用主要是以蕎麥粉做混合面粉，對蕎麥淀粉的綜合利用較少。本文利用蕎麥淀粉基作為脂肪替代品添加到蛋黃醬中，根據模糊數學感官綜合評價法和響應面試驗研制低脂蛋黃醬，并分析蛋黃添加量、脂肪替代率和不同DE值的蕎麥淀粉基脂肪替代品對蛋黃醬感官品質的影響，確定最優配方，為蕎麥淀粉基脂肪替代品在低脂蛋黃醬中的應用提供了一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料、儀器與設備

蕎麥淀粉：新田源集團富元淀粉有限公司；大豆油、鹽、糖、雞蛋、白胡椒粉、芥末、醋：蘇果超市；HM-955型手持式電動打蛋器：廣東新寶電器股份有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 蛋黃醬的基礎配方

本試驗中蛋黃醬的基礎配方參照宋芳芳[4]研究的工藝，具體配方見表1。

表1 蛋黃醬的基礎配方Table 1 The basic formula for mayonnaise

1.2.2 蕎麥淀粉基脂肪替代品的制備

稱取一定量蕎麥淀粉加入α-淀粉酶酶解，制得DE值為2，4，6，8的蕎麥淀粉基脂肪替代品。取等量的蒸餾水和蕎麥淀粉基脂肪替代品在60 ℃下攪拌溶解，保溫后使用。

1.2.3 低脂蛋黃醬的制備流程[5-6]

蛋黃醬的制備流程見圖1。

圖1 蛋黃醬的制備流程Fig.1 The preparation process of mayonnaise

1.3 單因素及響應面試驗設計

1.3.1 蛋黃添加量對低脂蛋黃醬感官品質的影響

在脂肪替代率為30%、蕎麥淀粉基脂肪替代品DE值為4、蛋黃添加量分別為8%、10%、12%、14%、16%的條件下，按照1.2.3的制備工藝進行加工，評定此時低脂蛋黃醬的感官品質。

1.3.2 脂肪替代率對低脂蛋黃醬感官品質的影響

蛋黃添加量為14%、蕎麥淀粉基替代品DE值為4、蕎麥淀粉基脂肪替代品替代蛋黃醬中10%、20%、30%、40%、50%的大豆油時，按照1.2.3制備工藝進行加工，評定所制得的低脂蛋黃醬的感官品質。

1.3.3 蕎麥淀粉基替代品DE值對低脂蛋黃醬感官品質的影響

在蕎麥淀粉基脂肪替代品DE值分別為2，4，6，8，蛋黃添加量為14%，脂肪替代率為30%的條件下制備蛋黃醬，評定蛋黃醬的感官品質。

1.4 響應面試驗設計

根據Box-Benhnken的中心組合試驗設計原理，選擇蛋黃添加量(A)、脂肪替代率(B)、蕎麥淀粉脂肪替代品DE值(C)3個因素，以低脂蛋黃醬模糊數學感官綜合評價值為響應值，根據單因素確定的3個水平，使用Design-Expert v8.0軟件進行試驗設計，試驗因素水平表見表2，試驗設計結果見表6。

表2 響應面試驗因素水平表Table 2 The factors and levels of response surface experiment

1.5 低脂蛋黃醬的感官評定

請10名接受過感官評價培訓的人員對產品進行感官評定，測試前將蛋黃醬樣品在室溫下放置1 d并進行隨機編號，參與人員按照評分標準(見表3)，根據蛋黃醬的特性，選擇組織形態、色澤、氣味、口感4個最能反映其品質的感官指標，從這4個方面進行綜合評分，各項滿分以100分計[7]。

表3 感官評定的評分標準Table 3 The sensory evaluation standard

1.6 模糊數學模型感官評價

1.6.1 評價指標集建立

確定低脂蛋黃醬評價指標組成的因素集W={蛋黃添加量(A)、脂肪替代率(B)、蕎麥淀粉基脂肪替代品DE值(C)}。

1.6.2 加權重集和評語集的確定

選取10名具有食品專業知識并有經驗的專業人員，對低脂蛋黃醬的組織形態、色澤、氣味、口感4個評價因素在感官評價中的重要程度進行打分，得出低脂蛋黃醬的權重集，見表4。評語集={優，良，中，差}[8]。

表4 低脂蛋黃醬權重Table 4 The weight of low-fat mayonnaise

1.6.3 模糊關系綜合評判集

采用模糊數學方法對低脂蛋黃醬的感官綜合評價結果進行評定，根據模糊數學矩陣變換原理，每組的評價結果L=模糊矩陣T×權重矩陣X，即L=X×T。其中，T為每個因素不同指標每個等級的票數除以評定總人數[9]。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 蛋黃添加量對低脂蛋黃醬感官品質的影響

由圖2可知，脂肪替代率為30%和蕎麥淀粉基脂肪替代品DE值為4的條件下，隨著蛋黃添加量的增加，低脂蛋黃醬的感官評分呈現先上升后下降的趨勢。在蛋黃添加量為8%時，感官評價分值最低，此時的低脂蛋黃醬色澤暗淡，呈現灰白色，口感差，且醬料分布不均。而當蛋黃添加量達到14%時，感官評分最高，為82，此時的低脂蛋黃醬有色澤，呈現淡黃色，與傳統蛋黃醬無明顯差別，且口感細膩。而蛋黃添加量增加到16%時，感官評價降為76，原因可能是蛋黃添加量大時，醬體粘稠，口感不均勻，且色澤偏深。由此可知，蛋黃添加量會對低脂蛋黃醬的感官品質造成影響，選擇添加量為12%、14%、16%。

圖2 不同蛋黃添加量對低脂蛋黃醬感官品質的影響Fig.2 The effects of different egg yolk additive amount on the sensory quality of low-fat mayonnaise

2.1.2 脂肪替代率對低脂蛋黃醬感官品質的影響

蛋黃添加量為14%、蕎麥淀粉基脂肪替代品DE值為4的條件下，不同脂肪替代率對感官評分的影響結果見圖3。

圖3 不同脂肪替代率對低脂蛋黃醬感官品質的影響Fig.3 The effects of different fat replacement rates on the sensory quality of low-fat mayonnaise

由圖3可知，在脂肪替代率為10%～30%時，感官評分隨之升高，感官評分達到最高時，低脂蛋黃醬的氣味香醇，醬體分布均勻，口感細膩，說明此時脂肪替代率較為合適。但脂肪替代率為40%～50%時，感官評分降低，香氣濃郁，口感不細膩，醬體過于稀疏。因此，選擇脂肪替代率為20%、30%、40%。

2.1.3 不同蕎麥淀粉基脂肪替代品DE值對低脂蛋黃醬感官品質的影響

在蛋黃添加量為14%和脂肪替代率為30%的條件下，測定蕎麥淀粉基脂肪替代品不同DE值對低脂蛋黃醬感官品質的影響，見圖4。

圖4 不同蕎麥淀粉基脂肪替代品DE值對低脂蛋黃醬感官品質的影響Fig.4 The effects of different DE values of buckwheat starch-based fat substitutes on the sensory quality of low-fat mayonnaise

由圖4可知，隨著DE值從4增加到8，低脂蛋黃醬的感官評分逐漸下降，DE值為4時，低脂蛋黃醬香氣濃郁，呈淡黃色，醬體細膩均勻，隨著蕎麥淀粉基脂肪替代品DE值增大，醬體粘稠度降低，分層明顯，有部分水析出，口感下降。因此，確定蕎麥淀粉基脂肪替代品的DE值為2，4，6。

2.2 模糊感官評定及模糊矩陣建立

對10位感官評定人員的感官評價進行統計，結果見表5。

表5 模糊感官評價矩陣Table 5 Fuzzy sensory evaluation matrix

續 表

樣品1組織形態中代表10位評價人員，其中3位選擇了優，5位選擇了良，2位選擇了中，無人選差，以下以此類推。將低脂蛋黃醬各感官因素評價人數除以總評價人數，得到感官模糊矩陣Ti(i=1，2，3，4，……，17)。

每組的評價結果Y(1，2，3，4，……，17)=X×Ti，以樣品1的低脂蛋黃醬為例，如下：

L1={0.21，0.23，0.24，0.32}×

0.024}，同理可得L2～L17。

2.3 模糊綜合評價得分

感官評價優、良、中、差賦值90，80，70，60分4個等級，即感官特殊性數集P={90，80，70，60}[10]。模糊綜合評價等分=P×Li，如樣品1的模糊感官評分={90，80，70，60}×{0.391，0.351，0.234，0.024}=81.09分，同理可得樣品2～17的模糊感官評分。

2.4 響應面試驗

2.4.1 響應面試驗結果

根據單因素試驗確定的因素水平(見表2)，選擇蛋黃添加量(A)、脂肪替代率(B)、蕎麥淀粉基脂肪替代品DE值(C) 3個因素為自變量，模糊數學感官綜合評價值為響應值，使用響應面試驗設計優化各因素參數，試驗結果見表6，對試驗結果進行方差分析,分析結果見表7，并通過繪制等高線圖和響應面圖直觀反映物質之間交互作用的顯著程度。

表6 低脂蛋黃醬響應面試驗設計結果Table 6 The response surface experiment design results of low-fat mayonnaise

表7 響應面回歸模型方差分析結果Table 7 The variance analysis results of response surface regression model

對表7中數據進行二次多元回歸擬合，得到低脂蛋黃醬感官評分對蛋黃添加量(A)、脂肪替代率(B)、DE值(C)的二次多項響應面回歸模型：Y=87.02+1.37A+2.16B-0.17C+0.24AB+0.99AC-1.51BC-5.49A2-7.76B2-2.01C2。

模型的決定系數R2=0.9819，校正后的決定系數為0.9586，說明該模型的擬合程度良好，能夠對低脂蛋黃醬的感官評價值進行預測和分析[11]。經方差分析發現3個因素對低脂蛋黃醬感官品質影響的次序為B>A>C，即脂肪替代率>蛋黃添加量>DE值，其中脂肪替代率對結果的影響極其顯著(P<0.01),蛋黃添加量對結果的影響顯著(P<0.05)。

2.4.2 響應面分析

采用Design-Expert v8.0.6軟件對表6中的數據進行回歸分析，分別繪制各個因素之間的響應面圖和等高線圖(見圖5)，分析3個因素的交互作用與低脂蛋黃醬感官評分之間的關系。

圖5 各因素交互作用對低脂蛋黃醬感官品質影響的響應面和等高線Fig.5 Response surface and contour of the influence of interaction of various factors on the sensory quality of low-fat mayonnaise

等高線圖可以通過其形狀直觀地反映出各因素之間交互作用對蛋黃醬感官評分的影響程度，形狀趨向橢圓形則表示兩因素交互作用顯著，圓形與之相反[12-13]。從響應面圖中的傾斜度確定3個因素之間對蛋黃醬感官評分的影響程度，傾斜程度越大，說明各因素之間交互作用越顯著[14]。由圖5可知，AB因素交互作用的等高線趨于圓形，即當DE值固定時，隨著蛋黃添加量和脂肪替代率增加，感官評分均是先增加后降低，表明蛋黃添加量和脂肪替代率的交互作用弱。而AC和BC因素的等高線趨向于橢圓形且曲面比較陡峭，說明DE值與蛋黃添加量、DE值與脂肪替代率的交互作用強，對響應值的影響大，并且其具有較強的協同作用。

2.4.3 低脂蛋黃醬最優配方

由Design-Expert軟件分析得到最優工藝條件為蛋黃添加量14.24%，脂肪替代率31.48%，蕎麥淀粉脂肪替代品DE值3.86。在此條件下感官綜合評價預測值最高，為87.2686。為了便于操作，將最優配方優化定為蛋黃添加量14%，脂肪替代率30%，蕎麥淀粉基脂肪替代品DE值為4，此時感官評分為87.02，與模型預測值基本一致。

3 結論

本研究以低脂蛋黃醬為研究對象，采用模糊數學感官綜合評價法，結合響應面法對低脂蛋黃醬的工藝配方進行優化，二次多項響應面回歸模型為Y=87.02+1.37A+2.16B-0.17C+0.24AB+0.99AC-1.51BC-5.49A2-7.76B2-2.01C2，得到低脂蛋黃醬的最優配方為蛋黃添加量14%，脂肪替代率30%，蕎麥淀粉基脂肪替代品DE值為4。在此條件下的感官評分為87.02，與模型預測值(87.2686)基本一致，驗證了模型的可靠性。方差分析表明3個因素對低脂蛋黃醬感官品質影響的次序為脂肪替代率>蛋黃添加量>蕎麥淀粉基脂肪替代品DE值。