模糊數(shù)學(xué)模型在豌豆素食雞排感官評價中的應(yīng)用

蘇復(fù)工，劉少偉，娜音圖

(華東理工大學(xué) 食品科學(xué)與工程系，生物反應(yīng)器國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200237)

普通肉類中的飽和脂肪酸、膽固醇、激素類等物質(zhì)含量較高，會給消費(fèi)者帶來心臟病、高血壓、糖尿病等諸多疾病的風(fēng)險；而植物蛋白中的膽固醇、脂肪酸及抗生素的含量非常低[1]。越來越多的消費(fèi)者為了健康選擇植物蛋白作為第一蛋白攝入源。豌豆蛋白是一種易得并且生產(chǎn)成本低的植物蛋白，其氨基酸成分和種類十分豐富，能夠滿足人類對蛋白質(zhì)攝取的需求[2]，但關(guān)于利用豌豆蛋白制作素食雞排國內(nèi)幾乎沒有報道。

傳統(tǒng)的感官評價通常是：未經(jīng)培訓(xùn)的評價人員對測試樣品進(jìn)行評估往往傾向于用語言描述，難以用數(shù)字衡量，并且具有一定的局限性，主觀差異比較明顯。而模糊數(shù)學(xué)正好能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)感官評價的缺點(diǎn)，它可以為每個描述性的語言賦值，進(jìn)行編碼，經(jīng)過一定的邏輯運(yùn)算，使得每個產(chǎn)品獲得一個分?jǐn)?shù)[3-4]。目前它已廣泛應(yīng)用于香腸、調(diào)味品、風(fēng)味鹵蛋等食品領(lǐng)域[5-9]。

響應(yīng)面法是一種利用數(shù)學(xué)統(tǒng)計的有效集合，通過建立試驗(yàn)因素和響應(yīng)值之間的函數(shù)關(guān)系分析試驗(yàn)因素對響應(yīng)值的影響程度，確定最優(yōu)試驗(yàn)參數(shù)，并預(yù)測最優(yōu)結(jié)果[10-12]。它能夠減少試驗(yàn)次數(shù)，使產(chǎn)品優(yōu)化的時間大大縮短，被廣泛應(yīng)用于食品研究領(lǐng)域。

本研究通過在豌豆復(fù)合組織蛋白中加入甲基纖維素、結(jié)冷膠、香精等輔料，以感官評分為最終指標(biāo)。基于針對不同配方的豌豆素食雞排的感官評分，構(gòu)建模糊數(shù)學(xué)模型并結(jié)合響應(yīng)面法確定豌豆素食雞排的最佳配方，研制出一種營養(yǎng)健康、美味的素食雞排，這既為追求素食主義的消費(fèi)者提供了一種選擇，又促進(jìn)了豌豆蛋白產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，具有實(shí)際的研究價值。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料

豌豆組織蛋白：食品教研室自制；葡萄糖：河南萬邦生物科技有限公司；鹽：中鹽上海市鹽業(yè)有限公司；甲基纖維素：山東赫達(dá)股份有限公司；高酰基結(jié)冷膠：河南糖柜食品有限公司；香精：奇華頓生物科技有限公司；玉米胚芽油：山東煙臺雙塔食品有限公司。

1.1.2 儀器設(shè)備

CP213電子分析天平 奧豪斯儀器(上海)有限公司；TPA質(zhì)構(gòu)儀、電熱水浴鍋 上海一恒科學(xué)儀器有限公司；DHG-9123A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海齊欣科學(xué)儀器有限公司；UV-2000紫外分光光度計 尤尼柯(上海)儀器有限公司；高速離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠。

1.2 方法

1.2.1 工藝流程

1.2.2 操作要點(diǎn)

1.2.2.1 豌豆組織蛋白的預(yù)處理

水和豌豆組織蛋白重量的比例是1∶1.75，將25 ℃的水均勻噴灑在豌豆組織蛋白表面，使其充分復(fù)水，復(fù)水時間為30 min。

1.2.2.2 膠體的預(yù)處理

將膠體重量按照1∶15的比例加水，并不斷攪拌，讓膠體充分吸水。

1.2.2.3 混合、成型

將拆絲后的花生組織蛋白放入攪拌機(jī)內(nèi)，然后按比例依次加入油脂、糖、鹽、香精和水化膠體，慢慢攪拌至形成均勻、具有黏性的團(tuán)狀物；最后放入模具內(nèi)定型。

1.2.2.4 蒸煮、包裝、冷凍

將豌豆素食雞排放入蒸煮鍋中蒸煮，溫度設(shè)置為95 ℃，時間為4 min。蒸煮好的豌豆素食雞排冷卻至室溫后進(jìn)行真空包裝，放于-18 ℃下凍藏。

1.2.3 感官評價標(biāo)準(zhǔn)

參照植物基肉制品的感官評價要求[13]，由8名食品教研室的師生組成感官評價小組，制定感官評價標(biāo)準(zhǔn)，見表1。

表1 豌豆素食雞排感官評分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 The sensory evaluation standards of vegetarian chicken chops with peas

1.2.4 模糊數(shù)學(xué)感官評價模型的建立

以內(nèi)部纖維結(jié)構(gòu)、表面彈性、風(fēng)味、組織口感作為評價因素，組成評價因素集U=(U1,U2,U3,U4)；評語集為V=(V1,V2,V3,V4)T=(優(yōu),良,中,差)T，其中優(yōu)90分；良80分；中70分；差60分；各因素權(quán)重集X的確定:有8名食品教研室的師生為各個因素打分(見表2)，得出各因素的權(quán)重集X=(X1,X2,X3,X4)=(表面彈性,內(nèi)部纖維結(jié)構(gòu),風(fēng)味,組織口感)=(0.30,0.22,0.23,0.25)。

表2 豌豆素食雞排各因素權(quán)重打分Table 2 The weight scores of each factor of vegetarian chicken chops with peas

構(gòu)建模糊數(shù)學(xué)模型Y=X×R。

式中：Y為模糊數(shù)學(xué)感官評價結(jié)果，X為各因素的權(quán)重集，R為每個樣品的模糊評價矩陣。之后對等級因素進(jìn)行賦值，得到感官評價得分。

G=Y×V。

式中：G為感官評價得分，Y為模糊數(shù)學(xué)感官評價結(jié)果，V為評語集。

眾所周知,重置期權(quán)(Reset options)的最終收益與期權(quán)有效期中的一些預(yù)先設(shè)定的時間點(diǎn)的風(fēng)險價格有關(guān)。這些預(yù)先設(shè)定的時間點(diǎn)通常被稱為敲定價重訂日。盡管在實(shí)際的金融市場中,重置期權(quán)的重訂日可以有多個,但為記號簡單起見,這里僅考慮有一個敲定價重定日的情形。所用方法和技巧可以推廣到多個重訂日的情形。下面給出重置期權(quán)下一個定義。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 18.0統(tǒng)計分析，采用Origin 2018作圖，響應(yīng)面分析結(jié)果用Design Expert V10.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

由圖1可知，甲基纖維素的添加量對豌豆素食雞排的感官評分有顯著影響，甲基纖維素能夠粘黏豌豆組織蛋白，使得豌豆素食雞排的纖維結(jié)構(gòu)更致密、咀嚼感更強(qiáng)烈，增加豌豆素食雞排的硬度和咀嚼性；當(dāng)甲基纖維素的添加量過多時，感官評分有降低的趨勢，這是由于膠體添加量過大，此時豌豆素食雞排的硬度和咀嚼性被膠體本身的硬度和咀嚼性所影響[14]。當(dāng)甲基纖維素的添加量為0.8%時，感官評分達(dá)到最大值，此時豌豆素食雞排的表面彈性比較高，用手指按壓能夠快速回彈，內(nèi)部纖維結(jié)構(gòu)較為致密。

圖1 甲基纖維素添加量對豌豆素食雞排感官評分的影響Fig.1 The effect of methyl cellulose addition amount on the sensory scores of vegetarian chicken chops with peas

由圖2可知，結(jié)冷膠的添加量對豌豆素食雞排的感官評分有顯著影響，結(jié)冷膠的結(jié)構(gòu)中存在甘油醚和乙酰基，高溫后能夠增加豌豆素食雞排的保油性和保水性，使得豌豆素食雞排更具有汁水。而結(jié)冷膠的添加量過大，豌豆素食雞排的感官評分降低，可能是由于膠體本身的結(jié)構(gòu)所導(dǎo)致的[15]。結(jié)冷膠的添加量為0.8%時，感官評分最高，此時豌豆素食雞排表面無龜裂現(xiàn)象，咀嚼感強(qiáng)烈，有嚼勁，非常像肉。

圖2 結(jié)冷膠添加量對豌豆素食雞排感官評分的影響Fig.2 The effect of gellan gum addition amount on the sensory scores of vegetarian chicken chops with peas

由圖3可知，香精的添加量對豌豆素食雞排的感官評分有顯著影響，香精的添加能夠掩蓋豌豆刺鼻的豆腥味，提高豌豆素食雞排的風(fēng)味和口感。香精的添加量為0.8%時，感官評分最高，此時的豌豆素食雞排沒有刺鼻的豆腥味，雞肉的風(fēng)味適中；當(dāng)香精的添加量低于0.8%時，感官評分較低，這是由于香精的添加量不足難以掩蓋豌豆刺鼻的豆腥味；而添加量高于0.8%時，感官評分反而降低，這是由于香精的添加量過多產(chǎn)生了讓人不愉快的氣味，有刺鼻的味道。

圖3 香精添加量對豌豆素食雞排感官評分的影響Fig.3 The effect of essence addition amount on the sensory scores of vegetarian chicken chops with peas

2.2 豌豆素食雞排配方的優(yōu)化結(jié)果

2.2.1 模糊數(shù)學(xué)感官評價結(jié)果

在單因試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，采用中心組合設(shè)計原理進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計，得到17種配方，邀請20名食品系的師生對17種不同配方的豌豆素食雞排進(jìn)行優(yōu)、良、中、差四級感官評價，評價結(jié)果見表3。

表3 豌豆素食雞排四級評價結(jié)果Table 3 The results of four-grade evaluation of vegetarian chicken chops with peas

根據(jù)模糊數(shù)學(xué)模型，得到1號樣品的模糊評價矩陣:

同理可求得其他樣品的模糊評價矩陣：

Y1=X×R1=(0.30 0.22 0.23 0.25)×

同理可求得其他樣品的綜合評價矩陣：

模糊數(shù)學(xué)感官評分：對綜合評價矩陣進(jìn)行等級賦值G=Y×V，得到1號樣品的模糊數(shù)學(xué)感官評分：

同理可求得其他樣品的模糊數(shù)學(xué)感官評分：

G2=84.83，G3=84.7，G4=76.28，G5=79.41，G6=74.495，G7=84.825，G8=79.76，G9=77.675，G10=83.44，G11=74.59，G12=73.115，G13=84.14，G14=79.945，G15=78.995，G16=74.23，G17=78.81。

2.2.2 響應(yīng)面分析試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)17組豌豆素食雞排的模糊數(shù)學(xué)感官評分結(jié)合響應(yīng)面分析，其試驗(yàn)結(jié)果和方差分析見表4和表5。

表4 豌豆素食雞排感官評分的響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果Table 4 The response surface test results for sensory evaluation scores of vegetarian chicken chops with peas

表5 豌豆素食雞排響應(yīng)面試驗(yàn)方差分析Table 5 Analysis of variance of response surface test for vegetarian chicken chops with peas

根據(jù)表4的豌豆素食雞排感官評分試驗(yàn)結(jié)果，通過回歸模型的擬合，得到回歸方程Y=-153.71+205.72A+202.29B+171.45C+9.97AB-40.63AC-48.63BC-111.04A2-102.79B2-59.20C2。

由表5可知，回歸模型的F值為69.55，P<0.0001，表明回歸模型差異極顯著，擬合程度較好；失擬項(xiàng)的F值為1.27，P=0.399>0.05，失擬項(xiàng)不顯著，說明該方程與實(shí)際擬合的效果較好，該方程可用于試驗(yàn)結(jié)果的運(yùn)算。同時回歸方程中的相關(guān)系數(shù)R2為0.9889，校正決定系數(shù)RAdj2為0.9747，這從另一指標(biāo)也說明了該回歸方程的精確度和擬合度較好。表5中A2、B2、C2對豌豆素食雞排感官評分的影響差異極顯著，說明香精、甲基纖維素、結(jié)冷膠與豌豆素食雞排感官評分并不是簡單的線性關(guān)系；由表5中A、B、C的F值可以得出，三者對豌豆素食雞排感官評分的影響大小順序是：B>C>A，即甲基纖維素>結(jié)冷膠>香精。

2.2.3 最佳配方的確定及回歸模型的驗(yàn)證

根據(jù)Design Expert V10.0軟件進(jìn)行最優(yōu)化分析，得到最佳配方：香精的添加量為0.94706%，甲基纖維素的添加量為0.8464%，結(jié)冷膠的添加量為0.7756%，豌豆素食雞排的感官評分預(yù)測值為86.548，根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)需要，最佳配方調(diào)整為:香精的添加量為0.95%，甲基纖維素的添加量為0.85%，結(jié)冷膠的添加量為0.78%，經(jīng)過多次平行試驗(yàn)，測得此時豌豆素食雞排的硬度為3867.562 g，感官評分為85.86，與響應(yīng)面的最優(yōu)預(yù)測值十分接近。

3 結(jié)論

本研究以豌豆復(fù)合組織蛋白為原料，探究香精、甲基纖維素、結(jié)冷膠對豌豆素食雞排感官評分的影響，通過構(gòu)建模糊數(shù)學(xué)模型并結(jié)合響應(yīng)面方法對豌豆素食雞排感官評分的分析，得到最佳配方：香精的添加量為0.95%，甲基纖維素的添加量為0.85%，結(jié)冷膠的添加量為0.78%；經(jīng)測定，豌豆素食雞排的硬度為3867.562 g，感官評分為85.86。因此可利用模糊數(shù)學(xué)模型結(jié)合響應(yīng)面法用于豌豆素食雞排的研制。