基于模糊數學法優化香椿香辣醬加工工藝及營養成分分析

李本姣，楊小麗，李 松，趙思毅，章 攀

（達州市農業科學研究院，四川達州 635000）

香椿（Toona sinensis）為楝科（Meliaceae juss）香椿屬（Toona）植物，又名香椿芽、香椿頭、椿天等，在我國已有2 000 多年的栽培歷史，主要分布在華北、華南、西南各地[1]。香椿作為我國特有的木本蔬菜，其口味獨特，香氣濃郁，富含蛋白質、維生素、胡蘿卜素、鈣、鉀、鐵、黃酮及大量微量元素等[2]，深受人們的喜愛。同時香椿的芽、葉、根、皮和果實均可入藥，具有清熱解毒、健脾開胃、滋陰補陽、增強人體免疫力、抗衰老[3]、降血糖[4]等功效。香椿葉粗提物具有抑菌[5]、抗腫瘤[6]、健胃理氣、潤膚明目等藥理作用，香椿籽在抗凝血[7]、抗氧化[8]等方面有一定的功效。

四川省達州市香椿種植面積大、產量高、品質優，大竹縣作為“中國香椿第一縣”，其種植的紅香椿產量質量均居全國第一。大竹香椿作為中國國家地理標志產品，具有葉面光滑、色澤鮮紅、細嫩多汁、少渣爽口、香味濃郁等優點[9]，種植過程中不施化肥、不用農藥，屬純天然綠色食品。然而，香椿是熱敏蔬菜，采收后若不進行適當的處理，香椿嫩芽將木質化，失去商品價值。此外，香椿生長期季節性強、采收期短，采后極易出現葉片脫落、腐爛變質等現象，嚴重影響產業的健康可持續發展。香椿作為蔬菜食品，目前最主要的食用方式為鮮食，加工方式也比較傳統，如腌制品、香椿罐頭[10]等，嚴重制約了香椿產業鏈的發展。大力發展香椿加工產業不僅可以緩解香椿集中上市的壓力，防止供應過剩，而且有利于香椿產業鏈條的良性發展。

本研究以新鮮的香椿嫩芽和辣椒為主要原料，通過單因素和正交試驗，采用模糊數學法對香椿香辣醬的感官評分進行評價，研制出一款香椿調味醬料新產品，并對成品的營養成分進行分析，為香椿香辣醬的生產提供科學的理論依據和基礎資料。

1 材料與方法

1.1 材料和試劑

紅香椿采摘于大竹縣巴山紅香椿種植專業合作社，食鹽、辣椒、白砂糖、大蒜、生姜、豆瓣醬、花椒、香油等，食品級，購于達州市世紀隆超市。

1.2 儀器和設備

電磁爐、電子天平、醬類翻炒機、醬類灌裝機、滅菌鍋。

1.3 工藝流程及操作要點

1.3.1 工藝流程

1.3.2 操作要點

紅香椿挑選清洗：挑選新鮮、無腐爛長度為10～15 cm 的香椿嫩芽，于流動的清水中清洗干凈并瀝干水分。

燙漂：清洗好的香椿嫩芽進行燙漂處理，燙漂液溫度100 ℃、時間60 s，并加入150 mg·L-1的葡萄糖酸鋅和200 mg·L-1的亞硫酸鈉。

切丁：燙漂好的香椿立即撈出，并用流動水冷卻至室溫，瀝干水分后切成3～5 mm備用。

炒制：當油溫升高至125 ℃時，倒入青、紅小米辣（比例為1∶1）、大蒜、老姜、豆瓣醬等進行炒制，隨后加入食鹽、白砂糖、雞精、花椒油等輔料混合均勻，炒制好后加入切好的香椿丁繼續翻炒1 min。

裝罐、排氣：趁熱將香椿香辣醬灌裝入滅菌的玻璃瓶中并排氣。

殺菌：將裝好的香椿香辣醬置于100 ℃溫度下保持20 min。

冷卻：滅菌后自然冷卻。

1.4 試驗方法

1.4.1 單因素試驗

香椿香辣醬的加工過程中，辣椒和香椿的比例（9∶1、8∶2、7∶3、6∶4、5∶5）、食鹽添加量（2%、3%、4%、5%、6%）、白砂糖添加量（1%、1.5%、2%、2.5%、3%）、雞精添加量（1%、2%、3%、4%、5%）對香椿香辣醬的感官評分影響較大，因此通過對辣椒和香椿的比例、食鹽添加量、白砂糖添加量和雞精添加量進行單因素試驗，優化香椿香辣醬加工工藝。

1.4.2 正交試驗設計

采用軟件進行正交試驗設計，根據單因素試驗結果選擇A（辣椒和香椿的比例）、B（食鹽添加量）、C（白砂糖添加量）和D（雞精添加量）作為4 個考察因子，以模糊數學感官評分作為評價指標，對香椿香辣醬的配方進行優化，正交試驗因素水平如表1。

表1 正交試驗因素水平表

1.4.3 感官評價方法

隨機挑選10名食品專業感官評定人員（男、女各5 人）對香椿香辣醬的色澤、滋味、風味和組織狀態進行感官評價，結果如表2。

表2 感官評價標準表

1.4.4 模糊矩陣的建立

1.4.4.1 確定感官評價因素集和評語集

評價因素集是指對產品感官評定因素的集合，以色澤（U1）、滋味（U2）、風味（U3）、組織狀態（U4）4個指標構成評價因素集U=｛U1，U2，U3，U4｝。評語集是評價因素所屬質量等級的集合，以優（V1）、良（V2）、中（V3）、差（V4）構成評語集V=｛V1，V2，V3，V4｝。試驗中優、良、中、差4 個等級分別賦值為90、80、70、60 分，因此評語集V=｛V1，V2，V3，V4｝=｛90，80，70，60｝。

1.4.4.2 確定權重集

采用用戶調查法[11]確定權重集，邀請10名感官評定人員對香椿香辣醬中的色澤、滋味、風味和組織狀態4 個因素在感官評定過程中的重要性進行打分，確定權重集a=｛0.20，0.40，0.15，0.25｝。

1.4.4.3 模糊評價體系

統計感官評分的結果并處理，計算得到模糊矩陣R。模糊關系綜合評價結果為Pi=a×Ri，綜合評價得分Yi=Pi×V。

1.4.5 香椿香辣醬營養成分表分析

根據GB 28050—2011 《食品安全國家標準預包裝食品營養標簽通則》[12]、GB 5009.5—2016《食品安全國家標準 食品中蛋白質的測定》[13]、GB 5009.6—2016《食品安全國家標準 食品中脂肪的測定》[14]、GB 5009.91—2017《食品安全國家標準食品中鉀、鈉的測定》[15]對香椿香辣醬的營養成分表進行分析。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 辣椒和香椿的比例對香椿香辣醬感官評分的影響

辣椒和香椿作為香椿香辣醬最主要的原料，其比例對成品的感官評分影響非常大。由圖1 可知，與香椿量10%相比，香椿量為20%時，香椿香辣醬的感官評分明顯增長，漲幅達到了14.64%，主要是因為香椿量太低，成品中辣椒的味道太突出，嚴重影響制品的風味；當香椿量超過20%時，香椿香辣醬的感官評分緩慢下降，這是因為香椿香氣成分非常濃郁，主要包括噻吩類、脂類、醛類和烴類化合物[16]，其中己烯醛和二甲基噻吩是香椿香味的特征性成分[17]。當香椿量太高時，制品的風味以香椿為主，對于某些群體來說香椿濃烈的香味可接受度較低，從而降低了制品的感官評分。綜上所述，香椿香辣醬中辣椒與香椿的最佳比例為8∶2。

圖1 辣椒和香椿的比例對香椿香辣醬感官評分的影響

2.1.2 食鹽添加量對香椿香辣醬感官評分的影響

食鹽作為調味料，能夠增強醬類的口感和香味，在制作醬類食品時，加入適量的食鹽可以使醬類的味道更加鮮美。此外，食鹽對微生物具有抑制和殺滅作用，可延長醬類食品的保質期[18]。由圖2 可知，當食鹽的添加量在2%～5%時，香椿香辣醬的感官評分均大于83分，表明人們對食鹽的可接受度范圍較廣。食鹽添加量為3%時，香辣醬的感官評分達到了最大值，為87.92 分，但當食鹽添加量超過5%時，香辣醬的感官評分明顯下降；當食鹽添加量為6%時，感官評分僅為75.36 分，與添加量5%相比，感官評分降低了13.12%。這可能是因為食鹽添加量過多，會掩蓋香椿香辣醬的風味，嚴重影響制品的滋味。此外，過量攝入食鹽也會對人體健康產生負面影響，增加高血壓、骨質疏松、胃癌等疾病的風險[19]。

圖2 食鹽添加量對香椿香辣醬感官評分的影響

2.1.3 白砂糖添加量對香椿香辣醬感官評分的影響

白砂糖作為一種傳統的甜味劑，在醬類食品中能夠改善食品的口感、風味，白砂糖與氨基酸作用或糖的焦化作用后還能改善制品的色澤[20]。由圖3 可知，隨著白砂糖添加量的增加，香椿香辣醬的感官評分呈現先增加后降低的趨勢。當白砂糖添加量小于2%時，香辣醬的感官評分差別較小；但當白砂糖量超過2%時，香辣醬感官評分的最大值與最小值之間相差了9.01 分。這是因為在醬類食品中適量的白砂糖可以掩蓋異味，使制品風味更加柔和飽滿，但是過量的白砂糖造成制品過于甜膩[20]。

圖3 白砂糖添加量對香椿香辣醬感官評分的影響

2.1.4 雞精添加量對香椿香辣醬感官評分的影響

雞精是一種具有雞的鮮味和香味的復合調味料，主要鮮味劑是谷氨酸鈉，還含有食鹽、糖、雞肉粉、香辛料等增味劑，主要作用是提鮮增香，使制品的味道更加豐富。由圖4 可知，香椿香辣醬的感官評分在一定范圍內隨著雞精添加量的增加而增加，當雞精添加量為4%時，香辣醬感官評分最高，為82.06 分；當雞精添加量為1%時，感官評分最低，為75.30 分。最高分與最低分相差6.76 分，表示雞精的添加量對香辣醬的感官評分影響非常大；但是當雞精添加量超過4%時，香辣醬感官評分又逐漸降低。這可能是因為雞精量較多，制品雞肉味較濃，掩蓋了香椿和辣椒的香味。

圖4 雞精添加量對香椿香辣醬感官評分的影響

2.2 模糊數學感官綜合評價

在單因素試驗結果的基礎上，采用正交試驗優化香椿香辣醬的配方。邀請10 名培訓后的專業感官評價人員進行測評，各因素最終的得票數結果如表3。

表3 感官評價票數分布

將表3 中感官評價結果建立模糊矩陣，將每個樣品評價因素的得票數除以參與評價人數10人即可得各個樣品的模糊矩陣R1～R9。以1號樣品為例，色澤優、良、中、差的得票數分別為5、3、2、0，則R色澤=｛0.5，0.3，0.2，0.0｝，以此類推，R滋味=｛0.4，0.3，0.2，0.1｝，R風味=｛0.3，0.5，0.2，0.0｝，R組織狀態=｛0.3，0.6，0.1，0.0｝，由此得到矩陣R1：

評價評語集V=｛90，80，70，60｝，所以綜合評價得分Y1=P1×V=0.38×90+0.405×80+0.175×70+0.04×60=81.25。同理，可得到2～9號樣品的綜合評價得分。

2.3 正交試驗結果

以模糊數學感官評分為評價指標，通過正交試驗對香椿香辣醬的配方進行優化，結果如表4。由表4可知，A、B、C、D這4個因素的R值分別為1.12、5.35、0.40、2.46，由此可得，4 個因素對模糊數學感官評分影響最大的為B（食鹽添加量），其次是D（雞精添加量）和A（辣椒與香椿的比例），影響最小的為C（白砂糖添加量）。9 組試驗中香椿香辣醬試驗號A1B2C2D2感官評分最高，為83.75 分，即香椿香辣醬最優配方為：辣椒與香椿的比例為8∶2、食鹽添加量為3%、白砂糖添加量為2%、雞精添加量為3%。

表4 香椿香辣醬正交試驗結果

2.4 驗證試驗

根據正交試驗結果得出的最優配方進行3 次驗證試驗，得到綜合感官評分為83.52±0.83分，表明產品感官品質較好。

2.5 香椿香辣醬營養成分表分析

由表5 可知，香椿香辣醬的營養成分比較全面，但是鈉含量較高，對于高血壓、高血脂患者應控制食用量。通過營養成分表，可讓消費者更好地選擇營養均衡的食品，避免營養不足或營養過剩的問題。

表5 香椿香辣醬營養成分表

3 小結

采用模糊數學法對香椿香辣醬的感官品質進行評價，通過單因素和正交試驗優化產品配方，得到香椿香辣醬的最優配方為：辣椒與香椿的比例為8∶2、食鹽添加量為3%、白砂糖添加量為2%、雞精添加量為3%，此時香椿香辣醬的感官評分最高，為83.75 分；所得產品顏色紅褐色、油潤且有光澤，口感咸甜適中，香椿味較濃郁。對成品的營養成分表進行分析，得到香椿香辣醬的營養成分豐富且全面。