基于模糊数学原理的植物蛋白肉感官评定

李亚敏，佟宗航，张亚婷，阳伟红，初璇，邢竹青

（天津中医药大学健康科学与工程学院，天津 301617）

根据联合国粮农组织资料显示，到2050年左右，全球的肉类消费预计会增加1倍，传统畜牧业将无法满足消费需求[1]。我国是肉类生产和消费的大国，而动物的养殖和加工过程需要消耗大量的资源。植物蛋白肉的问世可以缓解资源过度消耗的压力[2]，在一定程度上弥补肉类产能的不足[3]，在营养价值上也具有低脂肪、低胆固醇的特点。用植物蛋白肉代替动物肉，可以降低由于动物肉不当摄入引发疾病的风险[4-5]。植物蛋白肉产品已经成为民众广泛关注的话题，并在全球引起一股热潮[6-8]。但目前国内消费者关于选购植物蛋白肉也存在一定顾虑，其中影响是否选购的重要因素之一就是其味道口感是否能够接近真肉产品，给予相似的味觉享受[9]。截至目前，植物蛋白肉产品像真性感官评定体系尚未有系统性的研究报道，影响了植物蛋白肉产品的改良升级及规范监管。

本研究旨在采用二元对比决策法和归一化法，对各项指标赋予权重，消除主观影响，确定适用于植物蛋白肉产品像真性的感官评定指标，并对这些指标进行排序，确定每项指标所占权重，最终为企业质量控制和市场监管形成适用于植物蛋白肉产品像真性的感官评定体系提供参考。

1 材料与方法

1.1 评价对象

不同品牌真肉产品（鸡肉1种、牛肉1种、猪肉1种）和对应植物蛋白仿制肉产品（植物蛋白肉仿制鸡块4种、植物蛋白仿制牛肉饼6种、植物蛋白仿制猪肉馅5种），共计18个产品：市售。

1.2 方法

1.2.1 植物蛋白肉感官评定指标的筛选和确定

感官评价中选择合适的指标对于评定的准确性和全面性是十分关键的。查阅相关感官评价文献[10-11]，以视觉、嗅觉、听觉、味觉、触觉5个人体感官器官出发选择描述词汇。采用标度法[12]对每个词汇进行选择，用数字1～10等距表示，从1到10强度逐渐增加。选择并筛选10名具有良好的感官判断能力和食品相关专业背景知识，身体健康且有责任心的评价员，首先对评价员进行感官培训和基本概念的培训，让评价员熟悉15种市售植物蛋白肉产品及3种真肉产品的特点，随后保证评价员在精神状态良好且身上不带有任何气味的状态下[13-15]，采用标度法对每个词汇做出重要程度的标记，评价过程中禁止相互讨论。最终确定出色泽、形态特征、软硬度、汁水性、紧实度、颗粒感、纤维感、弹性、咀嚼性、特征风味、呈味特征、基础风味、余味13个指标作为植物蛋白肉像真性感官评价的待选指标。

1.2.2 植物蛋白肉感官评定优选指标的优先级排序方法

用C=（cij）(13×13)矩阵表达13项优选指标之间的关系，由10名专业评价员根据各因素对整体像真性的影响重要程度由1～10分进行项目间两两对比打分[16]（1为最不重要，10为最重要），评价员各自独立打分。运用模糊二元对比决策法[17]，根据每组的得分计算得到总分和优先选择比[18]。将优先选择比作为矩阵R的元素，得到13项指标的关系矩阵，通过模糊优先排序法对其比较结果进行排序，最终得到13项优选指标的优先级。

1.2.3 植物蛋白肉感官评定优选指标权重的确定方法

设定13项优选指标总评分值为100分，根据模糊二元对比优先级排序的结果，由10名专业评价员对13项评价项目依次进行评分，每位评价员独立打分，同一排名的项目可打不同的分数，但要求排名靠后的优选指标的评分分值不能高于排名靠前的指标，最后收回全部评分表，将13项指标按照二元对比决策法得出的优选项指标得分的平均值作归一化处理，即可得到各项指标权重[19]。

1.2.4 数据分析处理

收集感官评定表，在基于模糊二元对比决策法基础上进行计算，采用Excel进行结果统计。

2 结果与讨论

2.1 植物蛋白肉感官评定指标的选择

植物蛋白肉像真性感官评价指标经过筛选并最终确定为色泽、形态特征、软硬度、汁水性、紧实度、颗粒感、纤维感、弹性、咀嚼性、特征风味、呈味特征、基础风味、余味13个指标。

从感官特性[20-22]分析，13项指标包含了外观（色泽、形态特征）、质地（紧实度、颗粒感、纤维感、弹性、咀嚼性、软硬度、汁水性）、风味（特征风味、基础风味及余味）气味（呈味特征）共4方面，符合肉制品的感官特性。从感官维度分析，13项指标包含了视觉（色泽、形态特征）、嗅觉（呈味特征）、味觉（特征风味、基础风味、余味）、触觉（软硬度、汁水性、紧实度、颗粒感、纤维感、弹性、咀嚼性）4个感官维度。因此，将这13项指标作为植物蛋白肉像真性感官评定指标较为全面。

相较于真肉而言，植物蛋白肉像真性特征对色泽、形态特征依赖性更强，第一印象很大程度上影响着消费者的购买欲。在风味上，牛肉和鸡肉侧重于口感是否细腻，风味是否浓郁，而植物蛋白肉更侧重于特征风味、呈味特征、基础风味、余味等方面，这与真肉和植物蛋白肉感官特性有关。植物蛋白肉旨在用植物蛋白让消费者体验到真肉的感觉，根据对牛肉和鸡肉感官评价来看[23-25]，软硬度、汁水性、紧实度、颗粒感、纤维感、弹性、咀嚼性对真肉和植物蛋白肉都十分重要。

2.2 植物蛋白肉感官评定指标优先级排序

根据二元对比法的相关理论，为了比较出13个指标的优先级，确定13个指标的关系矩阵，用C=（cij）(13×13)表示该矩阵，且满足：（1）cij+cji=1（i=1，2，3，...，13；j=1，2，3，...，13）；（2）cii=0；（3）0≤cij≤1，最终确定指标的优先级顺序。对以上感官评定指标两两对比，进行二元对比决策评分。将二元对比法的调查结果进行收集汇总，分析结果见表1。

表1 植物蛋白肉感官评定指标二元对比法对比评分结果Table 1 Comparison of scoring results of sensory evaluation indexes of plant-based meat by binary comparison method

续表1 植物蛋白肉感官评定指标二元对比法对比评分结果Continue table 1 Comparison of scoring results of sensory evaluation indexes of plant-based meat by binary comparison method

二元对比法的调查结果一方面可以让读者全面了解每个指标的优势和劣势，另一方面可以让研究人员清楚地看到各个指标的排序根据每组的得分计算得到总分和优先选择。优先选择比为各组的总分与满分（100分）的比值，保留小数点后2位。将优先选择比作为矩阵R的元素，得到13项指标的关系矩阵，如表2所示。

表2 植物蛋白肉感官评定指标优先选择比矩阵Table 2 Sensory evaluation index preference ratio matrix of plant-based meat

为使关系矩阵R反映出指标的先后顺序，需要选定一个阈值λ∈[0，1]，得出λ-截矩阵，Cλ=（cij(λ)）。该矩阵随着λ取值的变化而变化，能够直接反映出指标的优先级顺序，根据公式，λ自1开始取值并逐渐减小，当第一次出现Cλ的某一行元素全为1时，此时对应的指标为第一优选指标（可能不唯一）。之后除去第一优选指标所在的行和列，得到新的关系矩阵，按照同样的方法得到第二个优选指标，以此类推，即可得出13个指标的先后顺序，见表3。

表3 感官评定指标优先级排序结果Table 3 Prioritization results of sensory evaluation indexes

由表3可知，特征风味在植物蛋白肉产品像真性评价中占有重要地位，次之为形态特征，第3位为软硬度、汁水性、弹性和咀嚼性（并列），均属于产品的质地特点，而基础风味、呈味特征和余味对于整体感官评价像真性的影响作用较小。本研究运用模糊二元对比决策理论确定植物蛋白肉仿真性感官评定指标顺序，可以避免排序结果与事实不符的情况，减少误差，从而得到更精确的结果。

2.3 植物蛋白肉感官评定指标权重的确定

感官评价中的权重直接反映了各因素的重要性程度，也就是顾客对各因素偏重程[26-28]。将13项指标按照二元对比决策法得出的优先顺序进行编号。目前国际认可的标准和国内外成熟的评价体系均为百分制，因此本研究也采用百分制。根据10名专业评价员的打分情况，对每项指标得分的平均值作归一化处理，结果见表4。

表4 植物蛋白肉感官评定指标的权重评分结果Table 4 Weight scoring results of sensory evaluation indexes for plant-based meat

由表4可知，特征风味的权重最高，为19%，形态特征次之，为15%，软硬度排名第三。进行优先级排序时软硬度与汁水性、弹性和咀嚼性为同一级别，但在赋予权重时可以看出四者之间还存在重要性差异。余味的权重最低，仅为2%。从指标权重的分布情况可以看出，在进行植物蛋白肉产品评定时，更看重风味与口感方面的像真性，研究人员进行关于人们购买植物蛋白肉更偏向哪方面的问卷调查中发现，人们在选择植物蛋白肉时更偏向于产品的风味与口感[29-30]，与本试验结果一致。

2.4 植物蛋白肉像真性感官评价体系的建立

以100分作为植物蛋白肉像真性感官评定满分。特征风味19分，形态特征15分，软硬度10分，汁水性9分，弹性9分，咀嚼性9分，色泽6分，紧实度6分，颗粒感5分，纤维感4分，呈味特征3分，基础风味3分，余味2分。每项指标分为3个等级，制定植物蛋白肉像真性感官评价每项指标的评分标准，传统利用大豆蛋白经过拉丝制作的素肉产品侧重于风味[31]，而植物蛋白肉偏向形态特征和风味特征。最终建立植物蛋白肉像真性感官评定表见表5。

表5 植物蛋白肉像真性感官评定表Table 5 Evaluation table of similarity of plant-based meat

3 结论

本研究通过前期筛选并结合专业人员评分确定13项植物蛋白肉像真性感官评定优选指标。利用二元对比决策法对13项感官评定优选指标进行两两对比，并通过矩阵表达出13项优选指标关系，运用模糊优先级排序法确定了该13项优选指标的优先级顺序。通过专业评价员根据排序情况对每项指标打分，得分的平均值作归一化处理，最终得出各项指标的权重，建立了一套植物蛋白肉像真性感官评定表。本研究结果为今后植物蛋白肉像真性品质评价分析提供了参考，对植物蛋白肉生产企业的产品质量监管和行业标准的统一规范制定奠定了前期基础，也为后续我国不断提升植物蛋白肉生产质量、优化产品配方和生产工艺条件提供了一个系统的感官评价植物蛋白肉产品像真性的评价手段。