基于模糊數學研究牛肝醬加工工藝及其風味物質成分測定

陳華榮，張星紅，張人淑

(1.河南交通職業技術學院，鄭州 450005；2.河南工學院，河南 新鄉 453003；3.焦作工貿職業學院，河南 焦作 454550)

我國屬于養牛大國，每年牛出欄數量超過1億頭[1]。隨著我國牛產業的發展，牛副產業也呈現良好的發展態勢[2]。牛肝中左旋肉堿、谷胱甘肽、牛黃酸、維生素A、維生素E的含量非常高[3]，相關的研究結果表明，牛肝中的多種活性物質具有很明顯的生理和保健功效[4-5]。

隨著我國牛產業的迅速發展，與牛相關的附加產物也快速增加，但目前相關副產物開發力度較低，營養和經濟價值都沒有得到充分的體現[6-7]。市場上以牛肝為主的產品還相對較少，將牛肝加工成為牛肝醬是目前最為常見的方法之一[8]，但牛肝的腥味重，打碎之后腥味更加明顯，所以在牛肝醬制作過程中，去腥顯得尤為重要[9]。曹偉峰等[10]研究鴨肝醬時，采用添加香辛料的方式去除鴨肝中腥味。陳瑤等[11]研究指出，制作雞、鴨、鵝肝醬時，可先將動物肝臟預熱，然后去除肝臟的腥味[12]，但是預熱的過程會造成肝臟中的營養成分損失[13]，所以本研究通過添加乙基麥芽酚、I+G、干貝素等復合型風味改良劑去除牛肝中的腥味。

本研究以牛肝作為主要的原材料，通過單因素試驗和模糊數學方法對牛肝醬進行研究。對牛肝的清洗時間、液料比例、乙基麥芽酚添加量、I+G添加量和干貝素添加量進行研究，以感官評分作為評價指標，確定牛肝醬加工工藝，為牛肝醬的生產提供理論科學依據和基礎資料。

1 試驗材料及方法

牛肝購買于農貿市場，將牛肝表面的脂肪和酯類物質去除，并用保鮮膜將其覆蓋包裹，置于低溫冰箱(-20 ℃)中保存待用。所使用的大豆粉、淀粉、植物油和其他香料均為食品級。

1.1 試驗材料和設備

膠體磨、電子天平、增力電動攪拌器、組織搗碎機和高壓蒸汽滅菌鍋。

1.2 試驗方法

1.2.1 單因素試驗

牛肝醬的加工過程中，清洗時間(1，1.5，2，2.5，3 h)、液料比例(3∶1、4∶1、5∶1、6∶1、7∶1)、乙基麥芽酚添加量(0%、0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%)、I+G添加量(0%、0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%)和干貝素添加量(0%、0.05%、0.1%、0.15%、0.2%、0.25%)對牛肝醬感官評分均會產生較大的影響，所以通過對牛肝醬的清洗時間、液料比例、乙基麥芽酚添加量、I+G添加量和干貝素添加量進行研究，優化牛肝醬加工工藝。

1.2.2 模糊矩陣的建立

為了使感官評價結果更加科學，利用模糊數學方法對牛肝醬進行感官評價，牛肝醬的感官評價標準見表1。

表1 牛肝醬感官評價標準

1.2.2.1 確定評價對象集

待測牛肝醬樣品被稱為評價對象集，設定評價對象集Yn=(Y1，Y2，Y3……Yn)。

1.2.2.2 確定感官評價因素集

影響判斷對象的指標被稱為因素集，設因素集X=(γ，β，α)，分別代表牛肝醬的口感、色澤和風味。

1.2.2.3 確定感官評價權重集

不同的條件對牛肝醬感官影響不同，設權重為I=(I1，I2，I3)，將牛肝醬中影響口感、色澤和風味(γ，β，α)的權重確定為0.3，0.3，0.4，即I=(0.3，0.3，0.4)。

1.2.2.4 確定感官評價的綜合評分集和計算綜合評分

根據感官評價分數，依次計算每個對象集的感官評分數，即：Sn=(γ×0.3+β×0.3+α×0.4)。

1.3 牛肝醬感官評價指標

邀請5名長時間從事感官評價的人員，以牛肝醬的口感、色澤和風味作為指標，對牛肝醬進行感官評價。

1.4 模糊數學正交組合試驗

經過單因素試驗分析和研究，獲得牛肝醬制作的最佳加工工藝取值范圍，以A(清洗時間)、B(液料比例)、C(乙基麥芽酚添加量)、D(I+G添加量)和E(干貝素添加量)作為影響因素，感官評價分數作為指標，對加工工藝進行優化分析，正交試驗因素水平表見表2。

表2 模糊數學正交試驗因素水平表

2 結果與討論

2.1 單因素試驗

2.1.1 清洗時間和液料比例對牛肝醬感官評分的影響

由圖1中a可知，隨著清洗時間的增長，牛肝醬的感官評分呈現先增大后減小的趨勢，當牛肝的清洗時間小于2 h時，牛肝醬的感官評分隨著清洗時間的增長而增大，這是由于牛肝中含有牛血，隨著清洗時間的增長，牛肝中的牛血逐漸減少，牛肝醬的感官評分逐漸增大。當牛肝的清洗時間大于2 h時，牛肝醬的感官評分隨著清洗時間的增長而減小。這是由于隨著牛肝清洗時間的增長，牛肝中的水分含量逐漸增多[14-15]，導致牛肝表層組織松散，從而降低了牛肝醬的被接受度[16]。

圖1 清洗時間和液料比例對牛肝醬感官評分的影響

由圖1中b可知，隨著液料比例的增加，牛肝醬的感官評分呈現先增大后減小的趨勢。當液料比例為6∶1時，牛肝醬的感官評分最高，為85分，當液料比例低于6∶1時，牛肝醬的感官評分隨著液料比例的增加而逐漸增大，當牛肝醬的液料比例大于6∶1時，牛肝醬的感官評分逐漸減小。

2.1.2 乙基麥芽酚添加量對牛肝醬品質的影響

在肉類制品加工的過程中，添加乙基麥芽酚可以在很大程度上增加肉制品的香味，乙基麥芽酚作為食品添加劑，其添加量有一定的限制，肉類產品中的限制一般為0.03%～0.07%。由圖2可知，乙基麥芽酚的添加量對牛肝醬的感官評分會產生一定程度的影響，當添加一定量的乙基麥芽酚時，牛肝醬的口感較為細膩，且具有明顯香味，能夠覆蓋牛肝本身的腥味，當乙基麥芽酚的添加量小于0.04%時，牛肝醬的感官評分隨著乙基麥芽酚添加量的增加而增大；當乙基麥芽酚的添加量大于0.04%時，牛肝醬的感官評分隨著乙基麥芽酚添加量的增加而減小。

圖2 乙基麥芽酚添加量對牛肝醬品質的影響

2.1.3 I+G添加量對牛肝醬品質的影響

食品添加劑I+G具有強力味精之稱，能夠增強肉類的香味，抑制牛肝的腥味。在國家標準中，I+G添加量不能超過0.06%。由圖3可知，當I+G添加量為0%～0.02%時，牛肝醬的感官評分受I+G添加量的影響較小；當I+G添加量為0.02%～0.04%時，牛肝醬的感官評分隨著I+G添加量的增加而增大；當I+G添加量大于0.04%時，牛肝醬的感官評分隨著I+G添加量的增加而減小。當I+G添加量為0.04%時，牛肝醬的口感較為細膩，香味濃郁，整體風味較佳。

圖3 I+G添加量對牛肝醬品質的影響

2.1.4 干貝素添加量對牛肝醬品質的影響

干貝素能夠增加牛肝醬的鮮味，但是其添加量有一定的限制，一般需要低于0.5%。由圖4可知，干貝素對牛肝醬的品質影響較大，不添加干貝素時，牛肝醬整體風味單一，有明顯的腥味，隨著干貝素添加量逐漸增加，牛肝醬的整體風味較為細膩，風味比其他未添加干貝素的牛肝醬好[17]。當干貝素添加量持續增加時，牛肝醬的鮮味過大，遮蓋了牛肝醬特有的風味，導致其感官評分下降，所以最優的干貝素添加量為0.2%。

圖4 干貝素添加量對牛肝醬品質的影響

2.2 基于模糊數學優化牛肝醬制作工藝

采用模糊數學的方法對牛肝醬加工工藝的影響因素進行分析。采用不同的組合方式，牛肝醬的感官評分存在一定的差異，牛肝醬的感官評分結果見表3。

表3 牛肝醬感官評價結果

由表3可知，采用不同的組合方式，牛肝醬的感官評分存在一定差異。采用模糊數學的方法對牛肝醬的組合方式進行計算。結果表明，牛肝醬的最佳制作工藝為A2B1C0D2E2，即清洗時間2.5 h、液料比例6∶1、乙基麥芽酚添加量0.03%、I+G添加量0.05%和干貝素添加量0.25%，此時牛肝醬的感官評分為86分。

2.3 牛肝醬中揮發性成分研究

在加熱的過程中，牛肝醬受熱會產生揮發性風味物質，這些物質主要來源于蛋白質中的美拉德反應和酯化反應，主要包括醇類、酸類、醛類、酮類、酯類和一些其他具有香氣的揮發性成分，一共有37種揮發性風味物質在牛肝醬中被檢出，見表4。

表4 牛肝醬中風味物質成分測定

3 小結

采用模糊數學感官評價的方法，獲得制作牛肝醬的最佳加工工藝為清洗時間2.5 h、液料比例6∶1、乙基麥芽酚添加量為0.03%、I+G添加量為0.05%和干貝素添加量為0.25%，此時牛肝醬的感官評分為86分。在牛肝醬中一共檢測出37種揮發性風味物質，這些揮發性物質使得牛肝醬成為一種高蛋白、低脂肪的健康營養類食品[18-20]。