响应面法结合模糊评价优化微波辣子鸡丁工艺

任思婕，胡吕霖，沈清，陈健初，叶兴乾，刘东红

（浙江大学生物系统工程与食品科学学院，馥莉食品研究院，浙江省农产品加工技术研究重点实验室，浙江省食品加工技术与装备工程中心，浙江杭州310058）

响应面法结合模糊评价优化微波辣子鸡丁工艺

任思婕，胡吕霖，沈清，陈健初*，叶兴乾，刘东红

（浙江大学生物系统工程与食品科学学院，馥莉食品研究院，浙江省农产品加工技术研究重点实验室，浙江省食品加工技术与装备工程中心，浙江杭州310058）

为优化微波辣子鸡丁的制作工艺，在单因素试验基础上，对微波辣子鸡丁制作工艺进行三因素三水平的响应面试验设计，采用模糊数学综合评价对微波辣子鸡丁成品进行感官评定以确定其最佳制作工艺。结果表明，确定最优制备工艺条件为辣椒粉添加量4.81 g，微波加热时间8.31 min，水淀粉添加量17.25 g，该工艺制作的微波辣子鸡丁的理论感官评价评分为4.297。根据实际工艺情况，调整微波加热时间为8.30 min，在此工艺下得到的微波辣子鸡丁色泽油亮、香气浓郁、口味鲜辣。

微波辣子鸡丁；响应面法；模糊数学综合评价；优化

辣子鸡丁属川渝特色佳肴，色泽油亮，鲜辣醇香，热辣回味，是一款深受消费者喜爱的中式传统食品。传统的辣子鸡丁是以鸡脯肉、干辣椒为原料，再配适量的植物油、花椒、姜、葱、料酒、蒜、白糖等辅料，经过腌制、炒制、调味等一系列工艺加工而成。

随着人们饮食习惯的转变，调理食品这种新的消费方式迅速发展，成为现代高效饮食方式的主流[1]。微波加热以其烹饪速度快、能源消耗少、温度可控、程序可控等优点广受消费者的喜爱[2]，各大调理食品企业也正在开发智能方便的微波炉和营养健康的微波食品以满足人们高效饮食的需求。相较于其他烹饪方式，微波加热未造成明显的营养损失[3-4]，适当的微波加热不会对脂肪酸的营养价值造成影响[5]，加热过程中产生的c9，t11-CLA、t10，c12-CLA共轭亚油酸含量与其他烹饪方式无明显差异[4]，且在加热过程中产生更少的杂环胺、胆固醇氧化产物[6]。但是由于微波加热的原理是利用极性分子在交变电场中反复交变极化摩擦，产生大量的摩擦热，从而完成电磁能向热能的转换[7]，该过程造成水分损失，加热不均等问题，且因加热温度难以到达美拉德反应所需温度，食物的色泽、风味难以满足消费者色香味俱佳的要求。目前针对微波食品的开发，Liu Wen-jie[8]等研究了不同微波功率对肉类组织结构、水分含量等的影响。芮汉明[9]等根据质构测定结果和感官评价值，研究微波处理对白切鸡肌肉质构的影响，确定微波灭菌的最佳频率和时间。

响应曲面法（response surface methodology，RSM）是一种应用较广的试验优化方法，该方法采用合理的试验设计，以经济的方式对实验进行全面研究，可有效快速地确定多因子系统的最佳条件，目前应用于各类食品配方、加工工艺等方面的实践。国内学者采用此法与感官评价结合，对药膳型冬瓜老鸭煲[10]、黑蒜软糖[11]、泡椒牦牛黄喉[12]等进行评价，以优化产品加工制作工艺。

本研究以鸡脯肉为主要原料，辅以辣椒、花椒粉等，采用不同辣椒粉添加量、微波加热时间和水淀粉添加量，运用模糊数据综合评价法结合模糊数学综合评价法得到微波辣子鸡丁感官评分数据，运用响应面优化最佳工艺条件，开发出一种全新、便捷、省时、安全、色香味俱全的辣子鸡丁调理食品，对辣子鸡丁调理食品技术化、工业化生产进行初探。

1 材料与仪器

1.1 材料

冷鲜鸡脯肉：美国泰森食品股份有限公司；红薯淀粉：上海塞翁福农业发展有限公司；低钠盐：浙江蓝海星盐制品有限公司；大豆油：广东惠宜-沃尔玛投资有限公司；加饭酒：绍兴咸亨食品有限公司；花椒粉：福建安记股份有限公司；干辣椒、优级白砂糖（太古股份有限公司）：均购于杭州沃尔玛超市。

1.2 仪器

W25800K-01AG/01AGE微波炉：宁波方太厨具有限公司。

2 方法

2.1 工艺流程

冷鲜鸡脯肉剔除可见脂肪、结缔组织和筋膜→切成大小均匀（2 cm×2 cm×1.5 cm）的小块→洗净沥干→加入水淀粉及调料腌渍30 min→放入油中进行微波加热

2.2 操作要点

冷鲜鸡脯肉剔除可见脂肪、结缔组织和筋膜，切成大小均匀（2 cm×2 cm×1.5 cm）的小块。取300 g鸡脯肉，按m（肉）∶m（食盐）∶m（白糖）∶m（加饭酒）∶m（花椒粉）∶m（油）=100∶1∶1∶3∶0.2∶6的比例准备材料，在鸡块中加入食盐、白糖、加饭酒、花椒粉、辣椒粉、水淀粉，其中水淀粉比例为m（淀粉）∶m（水）=1∶1，混合均匀后腌渍30 min。微波加热在家用微波炉中进行。腌渍后的鸡块放入盛有18 g大豆油的微波专用碗中，640 W微波条件下加热，加盖，每3 min翻面，使鸡块受热均匀。

2.3 试验方法

2.3.1 响应面实验方案设计

2.3.1.1 单因素试验设计

固定工艺过程中各个影响因素的变量，对辣椒粉添加量（1.5、3、4.5、6、7.5 g），对微波加热时间（4、6、8、10、12 min），对水淀粉添加量（15、18、21、24、27 g）分别取5个水平，分析这5个水平对微波辣子鸡丁的感官品质的影响。

2.3.1.2 响应面试验方案设计

根据单因素试验结果，以辣椒粉添加量（A）、微波加热时间（B）、水淀粉添加量（C）为3个因素，以微波辣子鸡丁的模糊数学综合评分为响应值（Y）进一步进行响应面曲面试验设计，见表1。

表1 响应面试验因素水平Table 1 Factors and levels of Box-Behnken experimental design

2.3.2 模糊评价方法

2.3.2.1 感官评定小组的建立

挑选经过感官评定培训的食品专业学生10位（4男6女），在安静的感官评定室中进行感官评定。随机选取样品，将样品置于白瓷碗中，在白炽灯下根据产品香气、色泽、滋味、口感进行评分。要求各品评人员之间用白色隔板隔挡，不能沟通、交流。品评人员在品评前1 h内不可食用烟酒、咖啡等刺激性食物。以10 min为时间间隔单位，每评定一个样品后用清水漱口。

2.3.2.2 确定感官评价因素集U

因素集即影响微波辣子鸡丁感官质量的指标合集，表示方法为U=（u1，u2，u3……um），U为因素集，ui为第i个因素。对于微波辣子鸡丁，确定感官质量指标集U=（u1，u2，u3，u4）。其中u1、u2、u3、u4分别表示香气、色泽、滋味、口感。

2.3.2.3 确定感官评价评语集V

评语集是指微波辣子丁鸡感官质量所属级别的集合，表示为V=（v1，v2，v3……vm），V为评语集，vi为第i级评定语。本实验确立微波辣子鸡丁的评语集V=（v1，v2，v3）。其中v1、v2、v3分别表示优秀、一般、较差，对应的感官评定标准见表2。

表2 微波辣子鸡丁感官评价标准表Table 2 Criteria of sensory evaluation of microwaved spicy chili chicken

2.3.2.4 确定质量因素权重集K

权重是指各因素在被评价因素中的影响，表示为K=（k1，k2，k3……km），本试验采用用户调查法，确定香气、色泽、滋味、口感4项指标的权重[13]，随机挑选100名消费者，根据个人喜好，对4项指标进行重要性打分，总分为10分，各项指标的得分与总分10分的比重即为权重，最后求出各项指标的权重平均值，结果见表3。结果得到，影响微波辣子鸡丁感官评分的指标中，滋味和口感对产品的品质较为关键，而香气和色泽影响较小且影响程度相当。

表3 评价微波辣子鸡丁各质量因素的权重分布统计Table 3 Weight analysis of microwaved spicy chili chicken’s key quality factors

2.3.2.5 模糊矩阵的建立[13-14]

10名品评人员根据评语集V对每一个产品逐一评价，统计各因素所得到评语的次数，绘制成表。将表中各因素所得评语次数除以10，得到3个因素对3项评语的隶属度，建立模糊矩阵Aj。第j号样品的模糊矩阵为：

式中：j＝1，2，3，4为样品编号；i＝1，2，3，4为质量评价因素；ri1，ri2，ri3分别为第i个评价因素对各项评语的隶属度。

2.3.2.6 评定结果

将模糊向量单值化进行比较排序，给3各等级：优秀、一般、较差依次赋予5、3、1分。将综合评价结果集中各个量分别乘以其对应的分数，并进行加和，最后得到每个产品的最终得分。

3 结果与分析

3.1 单因素试验

3.1.1 辣椒粉添加量对感官品质的影响

固定微波加热时间8 min，配方中水淀粉添加量18 g，分析辣椒粉添加量对微波辣子鸡丁感官品质的影响，结果见图1。

图1 辣椒粉添加量对微波辣子鸡丁感官品质的影响Fig.1 Effect of chili pepper on quality of microwaved spicy chili chicken

由图1可知，辣椒粉添加量对微波辣子鸡丁的滋味、香气和色泽影响较大，起初随着辣椒粉添加量的增大，微波辣子鸡丁的感官评分也随之加大，但当其添加量增加到4.5 g以后，感官评分又随着辣椒粉添加量的增大呈现逐渐减小的趋势。可初步确定辣椒粉的添加量为4.5 g。

3.1.2 辣椒粉添加量对感官品质的影响

固定配方中辣椒粉添加量4.5 g，水淀粉添加量18 g，分析微波加热时间对微波辣子鸡丁感官品质的影响，结果见图2。

图2 微波加热时间对微波辣子鸡丁感官品质的影响Fig.2 Effect of microwave heating time on quality of microwaved spicy chili chicken

由图2可知，微波加热时间对微波辣子鸡丁的口感和色泽影响较大，随着微波加热时间的增长，微波辣子鸡丁的感官评分呈现先增长后减少的趋势，当时间达到8 min时，感官评分达到最高。这主要是因为微波加热时间过短造成肉类未完全煮熟，口感不好且有生肉味。而微波加热时间过长会造成肉类因失水过多而口感下降。因此可初步确定微波加热时间为8 min。

3.1.3 水淀粉添加量对感官品质的影响

固定微波加热时间8 min，配方中辣椒粉添加量18 g，分析水淀粉添加量对微波辣子鸡丁感官品质的影响，结果见图3。

图3 水淀粉添加量对微波辣子鸡丁感官品质的影响Fig.3 Effect of the amount of water starch on quality of microwaved spicy chili chicken

由图3可知，开始时随着水淀粉添加量的增大，微波辣子鸡丁的感官评分也随之加大，但当其添加量增加到18 g以后，感官评分随着辣椒粉添加量的增大呈现逐渐减小的趋势。水淀粉添加量对微波辣子鸡丁的色泽和口感影响较大，这是因为添加适量的水淀粉可以在一定程度上抑制微波加热过程中水分含量的减少。水淀粉添加过多会导致鸡肉表面黏稠，失去原有的鸡肉鲜味。

3.2 模糊评价

根据响应面试验方案的设计，严格遵守工艺要点制作出相应的17组产品。10位感官评定人员分别对产品的香气、色泽、滋味、口感4个方面进行感官评价，评价标注见表1。产品的具体评定结果见表4。

表4 产品的评定结果Table 4 Sensory evaluation of product

由表3可知，在10人对产品1色泽的评价结果中，5人认为优秀，4人认为一般，1人认为较差，因此可得 A香气=[0.5，0.4，0.1]，同理可得，A色泽= [0.4，0.1，0.5]，把以上4个因素的评价结果转化为矩阵：

根据模糊变换原理：Y=XR，则对第j号样品的综合评价结果为：Yj=XRj，因此1号产品的综合评价结果为：

按此方法对各个产品的综合模糊评价结果如下：

将模糊向量单值化进行比较排序，赋予3个等级优秀、良好、一般分别5、3、1分值。将综合评定结果集中各个量分别乘以其对应的分值，并进行加和，最后得出每个产品的最后总分，见表5。

表5 响应面分析方案及试验Table 5 Response surface analysis program and results

续表5 响应面分析方案及试验Continue table 5 Response surface analysis program and results

3.3 响应面试验结果分析

以感官评定总分为响应值，使用Design Expert软件对以上数据进行分析，经二次多元回归拟合，确定微波辣子鸡丁感官评定总分（Y）对辣椒粉添加量（A）、微波加热时间（B）、水淀粉添加量（C）的二元多次回归方程，回归模型方差分析见表6。

表6 回归模型方差分析Table 6 Variance analysis of fitted model

由表6可知，该模型的F值为124.28，P值＜0.000 1（＜0.01），证明回归模型极为显著，预测值与试验值由良好相关性（R2=0.993 8，=0.985 8），表明运用响应面法设计的回归方程（模型）是有效的。在回归方程中，A、C、A2、B2、C2影响极显著，B、BC影响显著，其他影响均不显著。通过Design Expert软件进行回归拟合，得到二元多次回归方程：Y=4.25+0.17A+0.13B-0.15C+ 0.051AB-0.040AC+0.16BC-0.45A2-0.32B2-0.27C2。

3.4 最佳工艺条件的确定

由二次回归拟合及方差分析结果得到微波辣子鸡丁的最优制备工艺条件为辣椒粉添加量4.81 g，微波加热时间8.31 min，水淀粉添加量17.25 g，该工艺制作的微波辣子鸡丁的理论感官评价评分为4.297。根据实际微波工艺，调整微波辣子鸡丁最优制备工艺为辣椒粉添加量4.81 g，微波加热时间8.30 min，水淀粉添加量为17.25 g。

3.5 各因素的交互作用

响应指标相对应于辣椒粉添加量、微波加热时间和水淀粉添加量构成了一个三维空间图，由所得的三维响应分析图可以直观且有效地分析出它们之间的相互作用，图4～图6为利用Design Expert对表4数据进行分析处理得到的响应曲面及等高线图。

图4 辣椒粉添加量（A）和微波加热时间（B）对感官评分总分影响的曲面图Fig.4 Response surface plot showing the effect of crossinteraction between the addition of chili powder and heating time

图5 辣椒粉添加量（A）和水淀粉添加量（C）对感官评分总分影响的曲面图Fig.5 Response surface plot showing the effect of cross-interaction between the addition of chili powder and the addition of starch sauce

图6 微波加热时间（B）和水淀粉添加量（C）对感官评分总分影响的曲面图Fig.6 Response surface plot showing the effect of cross-interaction between the heating time and the addition of starch sauce

由图4和图5可知，当微波加热时间、水淀粉添加量一定时，随着辣椒粉添加量的增加，感官评分先上升，当辣椒粉添加量达到某一值时，感官评分也达到极大值，而后随着辣椒粉添加量的增加，感官评分下降，说明辣椒粉添加量与微波辣子鸡丁的感官评分呈二次关系[15]。由图5和图6可知，当辣椒粉添加量和微波加热时间一定时，随着水淀粉添加量不断增加，感官评定呈现先增长后降低的变化趋势。由图4和图6可知，当水淀粉添加量和辣椒粉添加量一定时，随着微波加热时间延长，感官评定呈现先增长后降低的变化趋势。由图4～图6可知，辣椒粉添加量、微波加热时间、水淀粉添加量有一定的交互作用。

3.6 验证试验

为了检验模型预测的准确性，在最佳制作条件下进行微波辣子鸡丁的制作，条件为辣椒粉添加量4.81 g，微波加热时间8.30 min，水淀粉添加量为17.25 g。进行3组平行试验所得结果感官评定分数为4.290，由此可得，采用响应面分析法对微波辣子鸡丁制作条件的优化是有效的。

4 结论

本试验在单因素试验基础上，以微波辣子鸡丁感官评分为响应指标，通过三因素三水平的响应面分析对微波辣子鸡丁制作工艺条件进行了优化，经方差分析得知微波加热时间和水淀粉添加量交互影响极显著。考虑实际微波工艺，确定最优制备工艺条件为辣椒粉添加量4.81 g，微波加热时间8.30 min，水淀粉添加量17.25 g。为制作方便、味美的微波辣子鸡丁，通过响应面优化找到了一个制作最优点，此工艺下得到的微波辣子鸡丁香辣爽口、色泽油亮、香气浓郁。

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Application of Fuzzy Evaluation Combined with Response Surface Methodology in the Formulation Optimization of Microwaved Spicy Chili Chicken

REN Si-jie，HU Ly-lin，SHEN Qing，CHEN Jian-chu*，YE Xing-qian，LIU Dong-hong
（College of Biosystems Engineering and Food Science，Zhejiang University，Fuli Institute of Food Science，Zhejiang Key Laboratory for Agro-Food Processing，Zhejiang R&D Center for Food Technology and Equipment，Hangzhou 310058，Zhejiang，China）

This work was carried out to optimize microwaved spicy chili chicken.The three factors and three levels of response surface experiment was designed on the basis of single factor experiment，which combined with fuzzy comprehensive evaluation to determine the best condition.And the optimal production condition was the addition of chili powder 4.81 g，heating time 8.31 min，the addition of starch sauce 17.25 g.Theoretically，the score of microwaved spicy chili chicken made in this way was 4.297.According to actual situations，heating time was scaled to 8.30 min，under the above conditions，microwaved spicy chili chicken had a good taste，brown color and high aroma.

microwaved spicy chili chicken；response surface methodology；fuzzy evaluation；optimization

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.12.012

2017-03-21

“十二五”国家科技支撑计划项目（2014BAD04B01）

任思婕（1993—），女（汉），硕士研究生，研究方向：现代调理食品的研究与开发。

*通信作者：陈健初（1964—），男，教授，博士，研究方向：食品加工。