基于模糊数学综合评价法优化水晶虾仁的浆液配方

傅 丽,张 妤,龚 辉,李澜奇,叶兴乾,陈士国,陈健初

(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)



基于模糊数学综合评价法优化水晶虾仁的浆液配方

傅 丽,张 妤,龚 辉,李澜奇,叶兴乾*,陈士国,陈健初

(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)

实验以模糊数学理论为指导,构建了水晶虾仁的综合评价体系,对浆液中的小苏打、蛋清和淀粉的比例进行正交实验从而得出最佳配比。以感官评定为基础对样品的色泽、香味、滋味和质地进行权重分析,利用模糊数学综合评价法对水晶虾仁进行评分;并通过质构、水分仪器测定以及烹制损失率的计算,对虾仁硬度、弹性、粘聚性、咀嚼性、回复性、水分含量和烹饪损失进行测定,并进一步对水晶虾仁的感官品质与各项因素进行相关性分析。实验表明:水晶虾仁的四项因素的权重集为K=(色泽0.23,香味0.17,滋味0.34,质地0.26);模糊数学综合评价法优化获得水晶虾仁的最佳上浆配比工艺条件为:小苏打0.5%,蛋清3%,淀粉3%;结合仪器测定分析进一步得到,在该配比下,水晶虾仁的粘聚性、咀嚼性、回复性和烹饪损失率是最佳的,同时水分含量也较高,所以综合来看,浆液最佳配比小苏打:蛋清:淀粉=0.5%:3%:3%。

模糊数学,水晶虾仁,感官评价,工艺优化,质构,水分含量,烹饪损失率

虾制品的营养非常丰富,不仅含有多种的氨基酸、肽类、多不饱和脂肪酸等,还具有很高的蛋白质含量[1],由于其独特的风味和质感,已经成为全世界最受欢迎的海制品之一[2]。然而由于虾的易黑变及易腐败性,它的货架期很短[3],所以冷冻虾在市场上应用广泛,有必要去为冷冻虾仁市场开拓新出路。虾的加工方式有很多,腌制[4]、蒸[5]、煮[6]、烤[7]等不同烹饪处理能赋予其独特的口感和风味。水晶虾仁是中华传统的菜肴,因其成菜晶莹剔透,有水晶般的光泽而得名,深受人们的喜爱[8]。水晶虾仁一般优先选用晶莹饱满的河虾虾仁,解冻时最好选择自然解冻或者流水解冻的方式。目前,水晶虾仁的制作尚处于传统手艺阶段,缺乏理论和规范化处理。随着中式菜肴调理食品的日益研究,有必要将水晶虾仁的制作工艺进行优化并形成理论,便于推广其市场应用。

表2 L9(33)正交实验Table 2 L9(33)orthogonal experiment

水晶虾仁制作过程中非常关键的步骤是其上浆工艺[9],浆上的好,炒出来的虾仁才脆嫩。而上浆过程中最重要的是小苏打、蛋清、淀粉的添加量及各自比例[10]。所以探究清楚这三种配料的最适比,对未来的水晶虾仁加工工艺探究有着非常重要的理论作用。

感官评价能够较完整地描述食品的感官特征,是食品综合质量评价的重要方法[11]。然而传统的感官评价大多停留在人的视嗅觉以及口感滋味上,以此来进行分数评定,这样的评定方法受人为因素影响较大,主观性居多从而不具有稳定性[12]。所以对样品建立模糊数学综合评价体系,通过语义传达尽量减少个人喜爱的倾向性影响进行综合分析[13],可以得到更加客观的结果。目前模糊综合评定法已广泛应用于叉烧包[14]、红烧肉[15]、肉丸[16]等多个研究中,但对于水晶虾仁上浆工艺优化的报道还没有。而影响虾仁质感风味较多的,除了滋味等感官外,其质构、水分含量等物理结构也有很大的影响,所以本文将基于模糊数学综合评价法评价和优化水晶虾仁的上浆工艺,并结合质构、水分等仪器分析评价仪器测试品质与感官评价之间的相关性,为水晶虾仁的工业化生产和未来的市场开发提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

冷冻虾仁 40～60粒/500 g,东海捕捞,去除虾壳后于-80 ℃冷藏;生鲜鸡蛋、小麦淀粉 上海主鼎;食用小苏打 甘汁园;大豆色拉油 元宝牌;日晒自然盐 雪涛;味精 梁山菱花;白糖 太古优级白砂糖;料酒 王致和。

GB204精密天平 瑞士METTLER TIKED;TA XT2i质构仪 英国Stable Micro System;家用铁锅 苏泊尔;C21-ST2125电磁炉、冰箱 美的。

1.2 实验方法

1.2.1 工艺流程 冷冻虾仁→流水解冻→清洗→(吸水纸上)晾干→上浆(浆液事先调配好)→放置4 ℃冰箱冷藏30 min→过油→出锅沥油→高汤烹制→出锅

1.2.2 操作要点 虾仁最好自然晾干,使用毛巾擦干时会破坏虾仁表皮。上浆是水晶虾仁制作的关键工艺,浆液是用小苏打、蛋清、淀粉按一定比例调配并加入适量的糖(1%)、盐(1%)混合而成,最好现配现用。过油的油温在150 ℃左右,虾仁放进热油中,40 s之后即可出锅沥油。高汤中的水、味精、料酒、葱姜蒜混合物以及淀粉水溶液的比例分别为50%、0.3%、3%、6%、10%,调配好的高汤放入锅中煮沸,放入虾仁1 min后即可出锅。

1.2.3 实验设计 通过预实验处理,选定小苏打、蛋清和淀粉的范围在5%以内,盐、糖量为1%,此时性价比和口感呈现效果综合更优。在此基础上,对小苏打、蛋清、淀粉的比例进行探究。为了减少实验重复量并且使其更具代表性,采用正交实验中的均匀排布思想[15],设计出了9组实验以此代替全面实验,实验因素及水平见表1,实验组合见表2。

表1 L9(33)正交实验因素和水平Table 1 Factors and levels of L9(33)orthogonal experiment

1.2.4 感官小组的建立 参照IRENEUSZ[17]的方法,挑选经过感官评定培训的食品专业学生10人(5男5女)组成感官评定小组。所有待评样品随机分为10份,分发给评定员,评定员在评定前1 h不得食用口味重的刺激性食物和酒,评定员在单独的房间里进行评定,评定过程中禁止相互讨论,以5 min为时间间隔单位,每评定完一个样品后需以清水漱口。

1.2.5 质构分析 参照MELENDRES[18]和HAYES[19]的方法,并略有改动。选用探头为P/5(直径为5 mm的圆柱形探头),测试模式为多循环模式,测试速度1.0 mm/s,形变量为50%,下压次数2次,测定虾仁第二节腹部肌肉,测试5个平行样。

1.2.6 烹饪损失率测定

式中:m1,虾仁上浆后烹制前的质量(g);m2,虾仁烹制后,擦干表面汤汁后的质量(g)。

1.2.7 水分含量的测定 参照Tsironi[20]等人的方法,并略作修改。烹制后的水晶虾仁,将表面的汤汁用洁净纸擦拭干净,于绞肉机中低速档搅拌2次,精确称取3 g样品,铺平于测定盘上,利用AM150快速水分测定仪测定,每个样品重复5次,取平均值。

1.2.8 数据统计 采用SPSS 20.0软件进行数据分析,测定结果以平均值± 标准差表示。实验数据采用ANOVA进行邓肯氏(Duncan’s)差异分析,以p<0. 05表示。

2 结果与讨论

2.1 确定因素集U

表3 水晶虾仁感官评价标准表Table 3 Criteria of sensory evaluation of crystal shrimp

因素集指的是影响被评判样品质量的指标集,表示为U=(u1,u2,…,ui,…,um),其中U为因素集,ui为第i个因素。对于水晶虾仁的感官评定,可以确定其中4项指标组成的因素集,U=(色泽u1,香味u2,滋味u3,质地u4)。

2.2 确定评语集V

评语集指的是被评样品所属质量级别的集合,以V=(v1,v2,…,vi,…,vm)(2

2.3 确定质量因素权重集K

权重集指的是已确定的各个因素在被评价的所有因素中的重要程度,以K=(k1,k2,k3,…,ki,…,km)表示,根据归一化原则,权重集K中的元素总和为1[21]。

实验采用用户调查法[22]确定色泽、香味、滋味、质地4项指标的权重。随机选取20名不同专业和年龄阶段的评定员,根据个人喜好程度,对4项指标进行重要性打分,总分为100分。各项指标的得分与总分的比重即为权重,最后要求出各项指标的权重平均值,结果见表4。

表4 水晶虾仁各个影响因素的权重分布Table 4 Weight analysis of crystal shrimp on key quality factors

4项风味质量因素的权重集合为:K=(k1,k2,k3,k4)=(0.23,0.17,0.34,0.26)。由表4可知,在4项影响风味的因素中,所占权重最大的是虾仁的滋味,虾仁的质地与色泽次之,权重较小的是虾仁的香味。与唐建华[23]对水晶虾风味质量因素权重的调查结果一致。

2.4 模糊评价矩阵的建立及结果

选取的10名感官评定员对9组样品按照水晶虾仁的色泽、香味、滋味、质地4个因素逐一评价,对应的等级票数分布情况见表5。将表5中各样品的质量因素各等级所得票数折算成赞成的比率,结合各个样品所有因素的评价结果,得到模糊矩阵Aj。第j个样品的模糊矩阵为:

其中:j=1,2,3,…,9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个评价因素各评价等级所得票数的赞成比率。

由表5可知:1～9号样品的模糊矩阵如下:

2.5 模糊变换及综合评价结果

根据模糊矩阵变换原理:R=K×A,则对第j号样品评价结果为Rj=K×Aj,以第1组样品为例的综合评价结果为:

以上结果说明在第一种上浆配比下(小苏打0.5%,蛋清2%,淀粉2%)所得的水晶虾仁有42%的感官评定员认为优秀,53.7%认为一般,4.3%认为较差。同理可得其他样品的综合评价结果:R2=(0.613,0.387,0);R3=(0.558,0.385,0.057);R4=(0.61,0.333,0.057);R5=(0.572,0.368,0.06);R6=(0.544,0.362,0.094);R7=(0.299,0.573,0.068);R8=(0.389,0.397,0.154);R9=(0.343,0.631,0.026)。

表5 不同上浆工艺条件下水晶虾仁感官评定票数分布Table 5 Vote distribution of sensory evaluation of crystal shrimp at different sizing condition

注:v1:优秀;v2:一般:v3;较差。

表6 水晶虾仁感官评价的综合排序结果Table 6 The sort results of crystal shrimp comprehensive evaluation

表7 水晶虾仁质构分析结果(n=5)Table 7 The texture profile analysis of the crystal shrimp(n=5)

注:表中数据为均值±标准差(n=5);a,b,…,i不同字母表示同一列质构属性的显著性差异(p<0.05)。

从分析结果来看,优秀赞成比率越大,则样品的风味口感的模糊数学感官评分越高,则虾仁的品质越佳。从上述结果可以看出,2号样品的优秀赞成比率是最大的,达到61.3%,说明有61.3%的感官评定员对2号样品给予了优秀评价,超过了其他编号的产品,并且优秀赞成比率与一般赞成比率总和达到了100%,即没有人认为2号样品品质较差,而根据最大隶属原则,可以认定2号样品综合感官最佳,其对应的最佳上浆工艺为:小苏打0.5%,蛋清3%,淀粉3%。

2.6 质构分析

将经过不同上浆工艺处理的水晶虾仁进行质构分析,分别得到水晶虾仁的硬度、弹性粘聚性、咀嚼度和回复性的结果,见表7。由表7可知,不同上浆工艺处理对水晶虾仁的质构属性影响显著(p<0.05),其中不同样品之间粘聚性和咀嚼度的差异最大,而弹性的差异最小。

2.7 烹饪损失率及水分含量分析结果

对水晶虾仁烹制前后的质量进行测定,通过公式计算其在烹制过程中的损失率,见表8。由表8可知,不同配比的浆液对于烹饪过程中虾仁的损失率有着比较明显的差异影响(p<0.05)。用快速水分测定仪对不同处理组的样品进行测定,分别得出9组样品的水分含量结果(见表8)。

表9 水晶虾仁质构仪测试品质与感官评价品质间的相关系数Table 9 The correlation coefficients and significance for instrument measurement and sensory evaluation of the crystal shrimp

注:“*”和“**”分别表示p<0.05和p<0.01。

由表8可知,不同小苏打、蛋清和淀粉的配比对水晶虾仁的水分含量影响并不大,9组样品间的差异性较小。之所以彼此间显著性差异较小可能跟油炸过程中虾仁水分流失较大有关,从而导致样品彼此间的差异性不明显。

表8 水晶虾仁烹饪损失率以水分含量的测定的测定(n=5)Table 8 The determination of cooking loss rate and moisture content of the crystal shrimp(n=5)

注:表中数据为均值±标准差(n=5);a,b,…,i不同字母表示同一列质构属性的显著性差异(p<0.05)。

2.8 相关性分析

由表9可知,水晶虾仁的硬度与咀嚼性之间呈显著正相关,粘聚性与咀嚼性、回复性之间均呈显著正相关,咀嚼性与回复性之间也呈现显著正相关,弹性和粘聚性之间呈显著负相关,感官评分与粘聚性、咀嚼性、回复性之间皆呈现显著正相关,说明水晶虾仁上浆配比的不同对样品质构属性具有较显著的影响;样品的烹饪损失率与其他因素并没有呈现显著性相关,但是与感官得分呈现一定的正相关性。样品的水分含量与感官评分呈现负相关性,可知虾仁的水分含量在一定程度上会影响到其感官品质,即水分含量越高,虾仁样品的感官评分越低,则口感愈佳。

3 结论

根据感官评价及质构分析综合得出,水晶虾仁烹制过程中的重要步骤上浆配料比,对其品质有着重大影响。在感官评价的基础上选出影响水晶虾仁品质重要因素的色泽、香味、滋味、质地;通过用户调查法与二次对比法分析得出4项重要因素的评判权重集为K=(0.23,0.17,0.34,0.26)。同时,在模糊数学综合评价体系分析结果得出水晶虾仁上浆的最佳配比是:小苏打0.5%,蛋清3%,淀粉3%。通过质构仪的测定,对水晶虾仁的硬度、弹性、粘聚性、咀嚼性和回复性五项因素进行了测定,分析结果得出水晶虾仁的粘聚性、咀嚼性和回复性与感官评价结果之间呈现显著性相关,而硬度、弹性与感官评价之间并不具有十分显著的相关性。通过烹制过程中损失率的测定,发现不同烹制条件对样品烹制过程中的损失率有着比较明显的影响,但是相关性分析可以看出烹制损失率与其他因素并没有呈现显著性相关。通过对样品水分含量的测定,发现不同组别的虾仁水分含量差异性并不显著,但相关性分析可以看出水分含量与感官评价之间相关性显著,所以可以看出水分含量对虾仁的感官品质有着比较大的影响。

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Formular optimization of starch in crystal shrimps based on the fuzzy mathematics evaluation

FU Li,ZHANG Yu,GONG Hui,LI Lan-qi,YE Xing-qian*,CHEN Shi-guo,CHEN Jian-chu

(College of Biosystems Engineering and Food Science,Zhejiang University, Fuli Institute of Food Science,Hangzhou 310058,China)

The sensory evaluation system for crystal shrimp was established based on the theory of fuzzy mathematics. In order to get the optimal proportion of baking soda,egg white,and starch of seriflux,orthogonal experiments on the three proportion were taken.Weight analysis was carried out on four key factors including color,odor,taste and texture based on sensory evaluation,and the integrated assessment system was established.The texture profile analysis,moisture analysis and the cooking loss rate was performed for the assessment of hardness,cohesiveness,chewiness,springiness,resilience,moisture content and the cooking loss rate,and then the correlation of sensory quality and the factors were analyzed. The results showed that the quality weight collection of crystal shrimp was K=(color 0.23,odor0.17,taste0.34,texture0.26),and the optimum conditions were as follows:baking soda0.5%,egg white3%,starch3%. As regards instrument measurements,the cohesiveness,chewiness,resilience and cooking loss rate were the best result in this proportion,and moisture content is good enough. In summary,the optimal proportion of seriflux is baking soda 0.5%,egg white 3%,starch 3%.

fuzzy mathematics;crystal shrimp;sensory perception;process optimization;textures;moisture content;cooking loss rate

2016-11-21

傅丽(1993-)，女，在读硕士研究生，研究方向：现代调理食品的研究与开发，E-mail：18867143561@163.com。

*通讯作者:叶兴乾(1962-)，男，博士，教授，研究方向：果蔬加工，E-mail：psu@zju.edu.cn。

国家科技支撑计划项目(2014BAD04B01)。

TS254.1

B

1002-0306(2017)11-0209-06

10.13386/j.issn1002-0306.2017.11.031