基于模糊数学与响应面分析法开发味噌风味鲅鱼罐头

步营，吕月月,2，朱文慧*，李学鹏，李仕政，励建荣，位正鹏

(1.渤海大学 食品科学与工程学院，生鲜农产品贮藏加工及安全控制技术国家地方联合工程研究中心，辽宁 锦州 121013；2.大连工业大学 海洋食品精深加工关键技术省部共建协同创新中心，辽宁 大连 116034；3.莒南新希望六和食品有限公司，山东 临沂 276600；4.泰祥集团-荣成泰祥食品股份有限公司，国家马鲛鱼加工技术研发分中心，山东 荣成 264300)

近年来，随着人们生活水平的提高和现代社会节奏的加快，对方便食品提出了更高的要求，其不仅要满足快节奏的生活，还要满足人们的营养需要[1]。水产品由于营养丰富及其特殊的风味、口感而广受人们的喜爱，其中方便食品已经成为水产食品开发的重要方向[2-4]。在众多方便食品中，罐头类食品不仅营养丰富、便于运输携带、方便食用、保质期长，而且能在一定程度上保持食品的原有风味，越来越多地受到人们的青睐[5-6]。

鲅鱼学名蓝点马鲛，属于鲈形目鲅科，体长而侧扁，呈纺锤形[7]，主要分布于我国渤海、黄海和东海。鲅鱼肉多刺少，肉质细腻、味道鲜美、含有丰富蛋白质、维生素A、矿物质及不饱和脂肪酸等营养物质。目前鲅鱼深加工产品开发较少，加工水平较低[8-9]。味噌利用大豆和谷物发酵而成，是一种营养风味、味道独特的调味品[10]，其含有丰富的蛋白质和人体所需的氨基酸等营养物质[11]。有研究表明，味噌本身具有提高免疫力的功能[12]，日本的免疫学调查也表明经常喝味噌汤的人癌症发病率低，因此，味噌可以作为一种健康食品进行推广[13]。现阶段对鲅鱼罐头的研究，常见的有红烧、咸干鲅鱼等[14-15]，味噌风味类鲅鱼罐头的开发研究未见报道。因此，本文基于模糊数学与响应面分析法开发一款味噌风味鲅鱼罐头，为市场提供了更多的选择。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器设备

鲅鱼：购于锦州市林西水产市场；味噌、盐曲、白砂糖、淀粉、I+G、生姜：食品级，均为市售。

JA4103电子天平 上海舜宇恒平科学仪器有限公司；LDZX-50FBS立式蒸汽灭菌锅 上海申安医疗器械厂；电磁炉 美的集团。

1.2 试验方法

1.2.1 工艺流程

原料预处理→去腥→沥干→调味→装罐→排气→杀菌→冷却→产品。

1.2.2 操作要点1.2.2.1 原料预处理

将鲅鱼处理干净后沥干水分备用。

1.2.2.2 去腥

将处理好的鲅鱼放入料酒中以料液比1∶50浸泡20 min，结束后，冲洗干净并沥干。

1.2.2.3 调味

根据试验所得的罐头配方进行调味。

1.2.2.4 高温杀菌

样品装罐、排气、封口后进行高温杀菌，温度121 ℃，时间20 min，杀菌后降温至室温，得成品。

1.2.3 感官评定方法

参考孙红梅等[16]和代文婷等[17]的方法并加以修改，感官评定小组由10名经过专门感官训练的本科生和研究生组成(男性5名，女性5名)，分别从味噌风味鲅鱼罐头的色泽、气味、口感3个指标进行感官评价，以优、良、差3个等级对每组样品进行评分，产品品质评价标准见表1。要求感官评定员在评价前 12 h 禁吃辛辣刺激食物，每评价一个样品后需用清水漱口，间隔 10 min再评定下一个样品，且评价过程中避免讨论。

表1 味噌风味鲅鱼罐头的感官评价标准Table 1 The sensory evaluation criteria for canned miso-flavor Spanish mackerel

1.2.4 模糊数学模型的建立

参照张斌等[18]和孔祥佳等[19]的方法并加以修改，建立味噌风味鲅鱼罐头的模糊数学感官评价方法。根据产品品质评判标准，以色泽、气味、口感3项指标建立评价因素集U={u1,u2,u3}；以优、良、差为评语集V={v1,v2,v3}，各级评语集对应的感官评定标准见表1。根据感官评定结果，建立3个单因素评价矩阵，用模糊数学评判方法进行分析。

采用用户调查法[20]让感官评定小组成员对产品的3个因素所占比重进行打分，确定权重集a=(a1,a2,a3)，总权重和为1。

模糊数学感官评价结果为b=a×R，a为权重集，R为评判矩阵。

1.2.5 罐头配方单因素试验

1.2.5.1 盐曲添加量的确定

保持其他调味料添加量不变，味噌添加量为5%，白砂糖添加量为6%，设置盐曲添加量分别为1%、2%、3%、4%、5%，以感官为评价指标，进行单因素试验。

1.2.5.2 白砂糖添加量的确定

保持其他调味料添加量不变，盐曲添加量为3%，味噌添加量为5%，设置白砂糖添加量分别为4%、5%、6%、7%、8%，以感官为评价指标，进行单因素试验。

1.2.5.3 味噌添加量的确定

保持其他调味料添加量不变，盐曲添加量为3%，白砂糖添加量为6%，设置味噌添加量分别为3%、4%、5%、6%、7%，以感官为评价指标，进行单因素试验。

1.2.6 响应面试验

在单因素试验的基础上，以盐曲(A)、白砂糖(B)、味噌(C)添加量为考察因素，以感官评分(Y)为响应值，进行响应面试验设计分析，试验设计见表2。

表2 响应面试验设计表Table 2 Response surface experiment design table

1.3 数据处理

每组至少做3次平行试验，试验数据采用SPSS 19.0、Origin 9.0、Design Expert 8.0.6软件进行试验设计和数据分析。

2 结果与讨论

2.1 模糊数学感官评价结果

由10人组成的感官评价小组对32个样品进行评价打分，统计各因素在每个等级中的票数，进行归一化得到鲅鱼罐头的感官评价模糊关系矩阵R[21]。

其中，x为样品编号，每一行代表一个因素的感官评价结果。

根据色泽、气味、口感3个因素所占权重确定权重集a=(0.2，0.3，0.5)。

将权重a乘以矩阵R可得到每个样品的评价结果，矩阵b反映对样品进行感官评价时优、良、差的赞成比。以样品1为例，其模糊数学感官评价结果为：

其中，b11=0.2，b12=0.26，b13=0.54，即b1=(0.2，0.26，0.54)；结果表明，在该工艺条件下，有20%的人觉得样品1为优，26%的人觉得样品1为良，54%的人觉得样品1为差，同理可得其他样品的模糊数学感官评价结果。

2.2 罐头配方单因素试验结果分析

2.2.1 单因素试验感官评价结果

根据评语集和评价指标等级分布，设定优100分，良50分，差0分，即评价等级集 K=(100,50，0)。产品的模糊综合评价得分T=b·K，由第1个样品 b1=(0.2，0.26，0.54)可知，第1个样品的综合评分 T1=0.2×100+0.26×50+0.54×0=33，同理可得到其他样品的综合评分。

2.2.2 盐曲添加量对感官评分的影响

由图1可知，随着盐曲添加量的增加，感官评分先升高再降低。盐曲添加量少于3%时，由于添加量过低，导致味道过淡；盐曲添加量超过3%时，添加量过多，味道过咸，盐曲的气味掩盖了鱼肉的香气，效果不佳。适当地添加盐曲，会提升鲅鱼罐头的整体风味。所以盐曲添加量为3%时感官评分最高，为62分，此时产品咸度适口，口感最佳。

图1 盐曲添加量对感官评分的影响Fig.1 Effect of salt koji additive amount on sensory evaluation score

2.2.3 白砂糖添加量对感官评分的影响

由图2可知，随着白砂糖添加量的增加，感官评分先升高再降低。白砂糖添加量少于6%时，由于添加量过低，不能充分和味噌的香气结合，导致甜味不足，香气不够；白砂糖添加量超过6%时，添加量过多，导致甜度过大，掩盖了鱼肉的香气，效果不好。适当地添加白砂糖，会提高鲅鱼罐头的整体风味。所以，白砂糖添加量为6%时，感官评分最高，为62分，此时产品甜香适宜，口感协调。

图2 白砂糖添加量对感官评分的影响Fig.2 Effect of white granulated sugar additive amount on sensory evaluation score

2.2.4 味噌添加量对感官评分的影响

由图3可知，随着味噌添加量的增加，感官评分先升高再降低。味噌添加量少于5%时，由于添加量过低，导致味道过淡，且口感不协调；味噌添加量超过5%时，添加量过多，导致味噌的味道掩盖了鱼肉的香气，效果不好。适当地添加味噌，会提高鲅鱼罐头的整体风味。所以，味噌添加量为5%时，感官评分最高，为69分，此时产品适口，口感协调。

图3 味噌添加量对感官评分的影响Fig.3 Effect of miso additive amount on sensory evaluation score

2.3 响应面试验分析结果

在单因素试验的基础上，分别以盐曲(A)、白砂糖(B)、味噌(C)添加量为试验因素，以感官评分(Y)为响应值，得到罐头配方的响应面试验结果，见表3。将所得的试验结果进行多元拟合，得到回归式模型：Y=89.00-2.13A-0.13B+1.00C+0.75AB-0.50AC-0.50BC-7.62A2-2.12B2-2.88C2。

表3 响应面试验设计及结果表Table 3 Response surface experiment design and results

一般说来，响应面模型的适应性会受到其建模、拟合和优化过程的影响而产生误差，如果模型中的P< 0.05，失拟项值>0.05同时存在，则能证明该模型具有良好的适应性[22]。

由表4可知，模型中P<0.01，模型极显著；失拟项P>0.05，不显著，说明构建的模型较可靠。在试验数据与回归模型的拟合性上，可以通过决定系数R2进行验证，R2值越接近于1，模型的可靠性越高。决定系数R2为94.08%，调整后的决定系数R2为86.48%，两者都大于80%，表明该模型拟合效果较好，可以准确地预测罐头配方条件[23]。

表4 响应面试验方差分析表Table 4 Response surface test variance analysis

F值能够反映各因素对响应值的重要性，F值越大，表明对响应值的影响越大[24-25]。由表4可知，根据F值的大小可以判断3个因素对感官评分影响的顺序为A>C>B，即盐曲添加量>味噌添加量>白砂糖添加量。其中一次项A对罐头的感官评分影响显著(P<0.05)，B，C对产品的感官评分无显著差异(P>0.05)。二次项A2对感官评分影响极显著(P<0.01)，B2、C2对结果影响显著(P<0.05)。交互项AB、BC、AC对结果影响不显著(P>0.05)。

各影响因素两两作用对产品的交互作用见图4。

图4 试验因素间的交互作用对感官评分的影响Fig.4 Effect of interaction of test factors on sensory scores

由图4可知，在所选范围内各影响因素的交互作用存在极大值，既是响应面的最高点，同时也是等值线最小椭圆的中心点。由表4数据分析可知，盐曲、白砂糖、味噌添加量的两两交互作用不显著(P>0.05)。

通过Design Expert 8.0.6软件分析得出罐头的最佳配方参数为盐曲添加量3.38%、白砂糖添加量6.02%、味噌添加量5.14%，在此参数下制得的产品感官评分为87.1分。为了进一步对模型的最优组合配方进行准确性和可行性验证，在盐曲添加量3.4%、白砂糖添加量6%、味噌添加量5.1%条件下味噌风味鲅鱼罐头的感官值为88分，与模型预测值相近，表明该模型是可靠的。

3 结论

本研究以鲅鱼为原料，采用模糊数学感官评定法，通过单因素试验和响应面优化分析得到罐头配方的最佳参数为盐曲添加量3.4%、白砂糖添加量6%，味噌添加量5.1%，淀粉添加量1%，I+G添加量0.5%，生姜添加量0.5%，在此条件下产品的感官评分为88分，与模型预测值十分接近。经此配方得到的味噌风味鲅鱼罐头不仅充分利用了味噌和盐曲的独特风味，同时也提高了鲅鱼的利用率和食用价值，开阔了罐头类产品的市场前景。