基于模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)法優(yōu)化蛋清糊配方設(shè)計(jì)

楊雪欣，陳可靖

（哈爾濱商業(yè)大學(xué)旅游烹飪學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150076）

油炸外裹糊食品一直以來深受大家的喜愛，高溫油炸后的產(chǎn)品酥脆可口，其特殊的風(fēng)味和金黃的色澤也能引起人們的食欲[1]。油炸外裹糊食品的原料一般選擇鮮嫩的肉類、海鮮類和蔬菜類，為了在油炸過程中保持這些食材原有的風(fēng)味，在制作菜肴時(shí)會(huì)通過“掛糊”這一烹飪工藝來使產(chǎn)品達(dá)到外酥里嫩的效果[2?3]。原料表層的面糊在油炸過程中會(huì)形成一層保護(hù)層，能防止原料基質(zhì)與油炸用油直接接觸，從而避免原料水分、鮮味和營養(yǎng)物質(zhì)的流失[4?5]。

蛋清糊也叫蛋白糊，屬于軟炸糊中的一種，蛋清糊通常應(yīng)用于鮮嫩食材的加工[6]。蛋清的熱凝性能使其很好地包裹住原料，避免在油炸過程中原料水分和營養(yǎng)物質(zhì)的流失，降低產(chǎn)品的含油量[7?9]。面糊中蛋白質(zhì)含量的增加有助于美拉德反應(yīng)的進(jìn)行，產(chǎn)生特殊的香氣和色澤[10]。楊銘鐸等[11]探究了蛋清糊的物理特性及其對(duì)掛糊油炸豬肉片的影響，發(fā)現(xiàn)在不同分散介質(zhì)（NaCl溶液、蔗糖溶液和蒸餾水）中蛋清糊物理特性變化規(guī)律趨向一致，其中提高蛋清液與淀粉的質(zhì)量比，能增加蛋清糊黏度值和析水率，降低凝沉性，面糊的流變學(xué)粘度和吸水率也會(huì)隨之增加。劉洋等[12]研究了蛋清糊對(duì)掛糊油炸綠茶鮮葉品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)經(jīng)蛋清糊包裹后油炸的綠茶茶多酚含量相比直接炸制的對(duì)照組茶多酚含量要高。Myers等[13]研究發(fā)現(xiàn)在面糊中添加蛋清能有效抑制炸雞的吸油率。Ansarifar等[14]研究也發(fā)現(xiàn)了類似結(jié)論，在面糊配方中添加10%的蛋清能降低油炸奶酪塊的含油量。蛋清糊在軟炸類菜肴中的應(yīng)用十分廣泛，目前國內(nèi)外對(duì)蛋清糊的研究較少，且集中于蛋清糊各組分的種類和含量對(duì)油炸產(chǎn)品品質(zhì)的影響，而有關(guān)蛋清糊的模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)價(jià)未見報(bào)道。

本實(shí)驗(yàn)以蛋清糊為研究對(duì)象，探討了淀粉、蛋清和水等糊的組成成分對(duì)蛋清糊及酥肉品質(zhì)的影響，通過單因素實(shí)驗(yàn)來確定響應(yīng)面試驗(yàn)因素的取值范圍和編碼水平，結(jié)合模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)法得出酥肉的綜合感官評(píng)分，最后利用響應(yīng)面法優(yōu)化出蛋清糊的最佳配方，旨在為蛋清糊的配方設(shè)計(jì)提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

中筋面粉、玉米淀粉、大豆油、雞蛋、里脊肉等 均購于家樂福超市。

TLE204E電子天平 上海梅特勒托利多儀器有限公司；7K120電炸鍋 湖北艾格麗經(jīng)貿(mào)有限公司；NDY-5S數(shù)字式黏度計(jì) 上海精天電子儀器有限公司；RW20.n精密攪拌機(jī) 德國IKA有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 酥肉加工工藝流程 漿糊調(diào)制→里脊肉切配→掛糊→炸制→成品。

操作要點(diǎn)：

糊的制備：將稱好的面粉和淀粉混勻后依次加入蛋清和水，置于攪拌機(jī)中以2000 r/min攪拌10 min，制備成均勻的面糊備用。

樣品處理：將里脊肉切成4 cm×1 cm×1 cm的實(shí)驗(yàn)樣品，樣品的厚度要一致，每一個(gè)樣品稱重（7.00±2.0 g）后，放于冰箱中冷藏備用。

掛糊：里脊肉先稱重，掛糊時(shí)，蛋清糊要完全浸沒里脊肉，翻動(dòng)3～5次后取出瀝干5 s。

油炸：里脊肉需要經(jīng)過兩次炸制，第一次油炸溫度為150℃，油炸時(shí)間為180 s，撈出瀝干多余的油后升高油溫至200℃復(fù)炸30 s即可。

1.2.2 單因素實(shí)驗(yàn)

1.2.2.1 淀粉添加量的優(yōu)選 以面粉和淀粉的總質(zhì)量50 g、水5 g、蛋清50 g為基礎(chǔ)配方，研究質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%、30%、50%、70%、90%的淀粉添加量（以面粉和淀粉的總質(zhì)量計(jì)）對(duì)蛋清糊的黏度值、掛糊量以及酥肉感官評(píng)分的影響。

1.2.2.2 蛋清添加量的優(yōu)選 以淀粉15 g、面粉35 g、水5 g為基礎(chǔ)配方，研究質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%、70%、80%、90%、100%的蛋清添加量（以面粉和淀粉的總質(zhì)量計(jì)）對(duì)蛋清糊的黏度值、掛糊量以及酥肉感官評(píng)分的影響。

1.2.2.3 水添加量的優(yōu)選 以淀粉15 g、面粉35 g、蛋清50 g為基礎(chǔ)配方，研究質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%、8%、12%、16%、20%的水添加量（以面粉和淀粉的總質(zhì)量計(jì)）對(duì)蛋清糊的黏度值、掛糊量以及酥肉感官評(píng)分的影響。

1.2.3 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn) 在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù) Box-Behnken 試驗(yàn)設(shè)計(jì)[15?16]，以淀粉添加量A、蛋清添加量B、水添加量C為自變量，酥肉的感官總分Y為響應(yīng)值，以?1、0、+1分別代表上述各個(gè)變量的水平，采用軟件Design Expert V 8.0.6建立3因素3水平的試驗(yàn)。設(shè)計(jì)因素和水平編碼見表1。

表1 Box-Behnken試驗(yàn)因素與水平編碼Table1 Factorsand coded levelsof Box-Behnken design

1.2.4 感官評(píng)定 參考呂新河[17]的方法，本實(shí)驗(yàn)感官評(píng)價(jià)組成員由10名接受過食品感官評(píng)定培訓(xùn)的烹飪科學(xué)研究生組成，在評(píng)定前禁煙酒、禁食刺激性食物，身體健康。根據(jù)成品口感及質(zhì)地、色澤及形態(tài)、掛糊效果以及可接受度四個(gè)方面對(duì)酥肉進(jìn)行感官評(píng)分，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation score standard

1.2.5 模糊數(shù)學(xué)模型的建立 參照朱由珍等[18]的方法。評(píng)定因素集確立：影響蛋清糊質(zhì)量的指標(biāo)的因素集U={口感及質(zhì)地u1，色澤及形態(tài)u2，掛糊效果u3，可接受度u4}；評(píng)語集確定：評(píng)語集表示方法為V=（v1，v2，v3，v4，v5）=（v很好，v較好，v一般，v較差，v差），其中很好81～100分、較好61～80分、一般41～60分、較差21～40分、差0～20分；各因素權(quán)重集確定：選定10名感官評(píng)定員對(duì)成品的口感及質(zhì)地、色澤及形態(tài)、掛糊效果、總體接受度4個(gè)質(zhì)量因素在感官評(píng)價(jià)中的重要程度進(jìn)行打分，每個(gè)質(zhì)量因素滿分為10.0分，各個(gè)質(zhì)量因素的權(quán)重因子等于各個(gè)質(zhì)量因素的得分與總分100.0分的比值；模糊關(guān)系綜合評(píng)判集：根據(jù)模糊變換原理Y=KA，式中：K為權(quán)重集，A為模糊矩陣，獲取各實(shí)驗(yàn)組的模糊感官評(píng)價(jià)的結(jié)果。

1.2.6 指標(biāo)的測(cè)定

1.2.6.1 黏度值 參考張令文等[19]的方法，采用數(shù)字式黏度計(jì)進(jìn)行測(cè)定，選用2號(hào)轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)速為12 r·min?1。

1.2.6.2 掛糊量 掛糊量的計(jì)算公式如下：

式中：m1表示里脊肉的質(zhì)量，g；m2表示糊的質(zhì)量，g；m3表示蛋清糊的質(zhì)量，g。

1.3 數(shù)據(jù)分析

每個(gè)實(shí)驗(yàn)重復(fù)3遍，試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用SPSS 22.0、Excel 2010進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，Design-Expert 8.0.6進(jìn)行響應(yīng)面分析。

2 結(jié)果和分析

2.1 感官品質(zhì)評(píng)分結(jié)果

10名感官評(píng)定員對(duì)影響酥肉感官品質(zhì)的4個(gè)質(zhì)量因素評(píng)分結(jié)果見表3。由表3可知，在感官評(píng)定過程中，不同感官質(zhì)量因素的重要程度也不同，排序?yàn)閽旌Ч?口感及質(zhì)地>色澤及形態(tài)>總體接受度，各質(zhì)量因素權(quán)重K=｛口感及質(zhì)地，色澤及形態(tài)，掛糊效果，總體接受度｝=｛0.265，0.215，0.400，0.120｝。

表3 評(píng)價(jià)酥肉感官質(zhì)量因素的權(quán)重分布情況Table 3 Weight distribution of thesensory quality factors of crispy meat evaluation

2.2 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 淀粉添加量對(duì)酥肉指標(biāo)的影響 淀粉是蛋清糊中的主要成分之一，淀粉不僅有助于提高油炸產(chǎn)品的酥脆度，還能有效地降低產(chǎn)品的含油量，這主要是因?yàn)榈矸墼谏郎剡^程中發(fā)生糊化作用，淀粉顆粒吸水溶脹和分解，并形成勻稱的糊狀溶液，在原料外層會(huì)形成致密性的保護(hù)層[20?22]。小麥面粉的吸水性能提高面糊的黏度，使面糊均勻地裹在原料基質(zhì)表面，提高油炸產(chǎn)品的品質(zhì)[23]。由圖1可以看出，隨著淀粉添加量的增加，蛋清糊的黏度一直在減少。面粉中含有較多的面筋蛋白，這些面筋蛋白吸水溶脹形成具有粘彈性的面筋質(zhì)，進(jìn)而影響面糊體系的黏度值[24]。由圖2和圖3可以看出隨著淀粉添加量的增加，蛋清糊的掛糊量和酥肉的感官評(píng)分都是呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，當(dāng)添加淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%時(shí)，掛糊量最大。糊的黏度值與掛糊量有一定的相關(guān)性，當(dāng)面糊黏度值太大或大小時(shí)，掛糊難度都比較大[25]。在感官評(píng)價(jià)方面，當(dāng)?shù)矸厶砑恿繛?0%時(shí)達(dá)到最高，因此選擇30%作為淀粉的最佳添加量。

圖1 淀粉添加量對(duì)蛋清糊黏度的影響Fig.1 Effectsof starch amount on viscosity value of egg white batter

圖2 淀粉添加量對(duì)蛋清糊掛糊量的影響Fig.2 Effectsof starch amount on paste amount of egg white batter

圖3 淀粉添加量對(duì)酥肉感官評(píng)分的影響Fig.3 Effects of starch amount on sensory score of crispy meat

2.2.2 蛋清添加量對(duì)酥肉指標(biāo)的影響 蛋清中含有大量的蛋白質(zhì)，具有良好的凝膠性，蛋清在面糊體系中作為一種粘合劑，能很好地裹住面糊的其他成分[26]。另外蛋白質(zhì)的發(fā)泡性還能提高油炸外殼的酥脆度，同時(shí)蛋白質(zhì)還能促進(jìn)美拉德反應(yīng)，從而改善油炸產(chǎn)品的色澤[27]。蛋清添加量對(duì)蛋清糊黏度的影響如圖4所示，隨著蛋清添加量的增加，蛋清糊的黏度值不斷降低。從圖5和圖6可以看出，當(dāng)?shù)扒逄砑恿繛?0%時(shí)，蛋清糊的掛糊量達(dá)到最高值，此時(shí)酥肉感官評(píng)分最高，因此選擇90%作為蛋清的最佳添加量。

圖4 蛋清添加量對(duì)蛋清糊黏度的影響Fig.4 Effectsof egg white amount on viscosity value of egg white batter

圖5 蛋清添加量對(duì)蛋清糊掛糊量的影響Fig.5 Effectsof egg white amount on paste amount of egg white batter

圖6 蛋清添加量對(duì)酥肉感官評(píng)分的影響Fig.6 Effectsof egg white amount on sensory scoreof crispy meat

2.2.3 水添加量對(duì)酥肉指標(biāo)的影響 水的添加可以溶解蛋清糊中其他的水溶性物質(zhì)，還能控制面糊體系的流變學(xué)特性[28]。由圖7可知，隨著水添加量的增加，蛋清糊的黏度值逐漸下降。從圖8和圖9可以看出水添加量對(duì)蛋清糊掛糊量和酥肉感官評(píng)分的影響結(jié)果相似，都是先增大后減小，其中當(dāng)水的添加量為12%時(shí)，蛋清糊掛糊量和酥肉的感官評(píng)分達(dá)到最高值。因此選擇12%作為水的最佳添加量。

圖7 水添加量對(duì)蛋清糊黏度的影響Fig.7 Effects of water amount on viscosity value of egg white batter

圖8 水添加量對(duì)蛋清糊掛糊量的影響Fig.8 Effectsof water amount on paste amount of egg white batter

圖9 水添加量對(duì)酥肉感官評(píng)分的影響Fig.9 Effects of water amount on sensory score of crispy meat

2.3 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果

2.3.1 模糊矩陣的建立結(jié)果 根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案讓10名感官評(píng)定員對(duì)17組樣品進(jìn)行感官評(píng)分，然后匯總統(tǒng)計(jì)各質(zhì)量因素的得分即為酥肉感官評(píng)定的結(jié)果，其中實(shí)驗(yàn)組1的評(píng)價(jià)結(jié)果見表4。

表4 實(shí)驗(yàn)組1的評(píng)定結(jié)果Table 4 Evaluation results of experimental group 1

由表4可知，有4位感官評(píng)定員認(rèn)為實(shí)驗(yàn)組1的成品的口感及質(zhì)地為較好和一般，2位認(rèn)為酥肉的口感及質(zhì)地較差，無人認(rèn)為很好和差。將1號(hào)樣品各質(zhì)量因素等級(jí)的得票人數(shù)除以總?cè)藬?shù)，即可得到樣品1的感官評(píng)定關(guān)系矩陣A1。

根據(jù)模糊變換原理Y1=K×A1可獲得樣品1的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果為：

同理可得Y2～Y17樣品的模糊關(guān)系綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。

2.3.2 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果與分析 把感官評(píng)價(jià)按不同等級(jí)設(shè)為很好100.00分，較好80.00分，一般60.00分，較差40.00分，差20.00分。模糊綜合評(píng)分為綜合評(píng)價(jià)結(jié)果與各個(gè)等級(jí)對(duì)應(yīng)分值的積，因此樣品1的模糊綜合總分為64.21分，其他樣品的綜合評(píng)分見表5。

2.3.3 二次響應(yīng)面回歸模型的建立與分析 利用Design-Expert 8.0.6對(duì)表5進(jìn)行二元多次回歸擬合分析，獲得二次多項(xiàng)回歸方程：Y=72.59+1.65A?B?0.88C?1.16AB?0.91AC+0.37BC?3.40A2?3.25B2?2.51C2。

表5 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案及結(jié)果Table 5 Design and results of response surface experiment

由表6可知，回歸模型具有極顯著差異（P<0.0001），而失擬項(xiàng)不顯著（P=0.4115>0.05），表明所建立的模型可靠度高；模型決定系數(shù)R2=0.9853，表明酥肉感官評(píng)分的變化有98.53%來源于淀粉、蛋清和水的添加量，因此可用該模型對(duì)酥肉的感官評(píng)分進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)。經(jīng)方差分析，3個(gè)因素對(duì)酥肉感官評(píng)分影響的主次順序A>B>C，即淀粉添加量>蛋清添加量>水添加量，其中淀粉添加量、蛋清添加量、水添加量對(duì)酥肉感官評(píng)分的影響均極其顯著（P<0.01），交互項(xiàng)AB對(duì)酥肉感官評(píng)分的影響極其顯著（P<0.01），AC對(duì)酥肉感官評(píng)分的影響顯著（P<0.05），BC對(duì)酥肉感官評(píng)分的影響不顯著（P>0.05），二次項(xiàng)A2、B2、C2對(duì)酥肉的感官評(píng)分的影響均極顯著（P<0.01）。

表6 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果方差分析Table 6 Varianceanalysisof responsesurface experimentsresults

2.3.4 響應(yīng)面與等高線分析結(jié)果 由圖10可知，當(dāng)固定水添加的質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)，隨著淀粉添加量和蛋清添加量的增大，酥肉的感官評(píng)分都是呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，其中感官評(píng)分受淀粉添加量的影響較大；響應(yīng)面呈凸形，表明淀粉添加量和蛋清添加量的交互作用有最大值。由圖11可知，當(dāng)固定蛋清的添加量時(shí)，隨著淀粉添加量和水添加量的增大，酥肉的感官評(píng)分都是呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)；等高線呈閉合的橢圓形且響應(yīng)面呈凸形，表明淀粉添加量和水添加量的交互作用顯著且有最大值；由圖12可知，當(dāng)固定淀粉添加量時(shí)，酥肉的感官評(píng)分都是呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)；響應(yīng)面呈凸形，但響應(yīng)面圖曲面坡度平緩，等高線趨于圓形，說明蛋清添加量和水添加量對(duì)酥肉感官評(píng)分的交互影響弱，交互作用不顯著。上述分析和表6中的顯著性一致。

圖10 淀粉添加量和蛋清添加量對(duì)酥肉感官評(píng)分影響的響應(yīng)面與等高線Fig.10 Responsive surface and contours of effect of starch and egg white amount quantity on the sensory scores of crispy meat

圖11 淀粉添加量和水添加量對(duì)酥肉感官評(píng)分影響的響應(yīng)面與等高線Fig.11 Responsivesurface and contoursof effect of starch and water amount quantity on the sensory scoresof crispy meat

圖12 蛋清添加量和水添加量對(duì)酥肉感官評(píng)分影響的響應(yīng)面與等高線Fig.12 Responsive surface and contours of effect of egg white and water amount quantity on the sensory scores of crispy meat

2.3.5 驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果 利用Design-Expert 8.0.6對(duì)模型進(jìn)行分析，得出蛋清糊的最佳配方為：淀粉添加量36.27%、蛋清添加量87.75%、水添加量11.01%，此時(shí)酥肉的感官評(píng)分預(yù)測(cè)值為73.07分。為了便于實(shí)際操作，將蛋清糊的最佳配方參數(shù)修改為淀粉添加量36%、蛋清添加量90%、水添加量10%，重復(fù)三次實(shí)驗(yàn)取平均值，得到酥肉的感官評(píng)分為75.00±0.05分，與預(yù)測(cè)值接近，誤差率為2.59%，因此驗(yàn)證了響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)分析和模型的可靠性。

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)研究了蛋清糊中各組分對(duì)其掛糊效果以及酥肉感官品質(zhì)的影響，以感官評(píng)分為響應(yīng)值，通過單因素試驗(yàn)和響應(yīng)曲面法確定淀粉添加量為36%、蛋清添加量為90%、水的添加量為10%，在此最優(yōu)條件下制備的酥肉感官評(píng)分為75.00±0.05分，得到的產(chǎn)品口感酥脆不油膩，色澤金黃，形態(tài)完整，掛糊效果最優(yōu)，可接受度也最高，因此，可以利用模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)法結(jié)合響應(yīng)面法來優(yōu)化蛋清糊的配方設(shè)計(jì)。面糊的組成組分對(duì)掛糊油炸制品食用品質(zhì)的影響較大，近年來國內(nèi)外學(xué)者對(duì)此也開展了大量的研究，然而關(guān)于面糊基礎(chǔ)配方的研究卻沒有獲得較大關(guān)注，因此，為了能更好地開發(fā)和利用蛋清糊的基礎(chǔ)組分，提高酥肉的經(jīng)濟(jì)價(jià)值以及改善酥肉的食用品質(zhì)，需進(jìn)一步探究蛋清糊中各組成成分對(duì)酥肉品質(zhì)的影響機(jī)制。