模糊数学感官评价法优化玉米面条制作工艺

王喜庆，尹 超，石俊姣

面条起源于中国，距今已有四千多年的历史，是中国最为经典的传统主食之一[1］.根据生产原料的不同可将面条分为小麦面条和含非小麦成分的杂粮面条.与小麦面条相比，杂粮面条营养丰富成分多样，具有很高的营养价值及药用价值[2］，长期食用有助于治疗和预防多种慢性疾病[3］.玉米是杂粮中最常见的一种，其营养丰富，含有钙、磷、镁及铁等人体所需矿物质，还富含卵磷脂、赖氨酸及维生素E 等多种营养物质[4-5］.玉米因其营养丰富，常被用来开发功能食品，最常见的就是玉米面条.白青云等[6］以玉米为原料，对其进行发芽和超微粉碎处理，然后与小麦粉混合制得玉米面条，玉米粉的添加量达到了45%.李晓娜等[7］以玉米为原料，选用发酵改性和添加谷朊粉添、沙蒿胶、黄原胶改良的方法，制成纯玉米面条.李康等[8］研究了玉米-粳米混合粉配比对面条品质的影响，发现玉米粉和粳米粉按照3∶7 混合时制得的面条蒸煮损失少、拉伸特性良好，面条蒸煮前后内部结构致密，孔隙率更小.

在对面条质量评价体现中，感官特性是一个重要指标，能够全面反映面条的质量情况.感官评价通常是指通过人体的视觉、味觉等感觉器官所引起反应，用于测量、分析和解释产品的分析方法[9］.然而，由于感官评价主要依托感觉进行评分，在质量评价和描述上具有较强的主观性和不准确性，且通过简单的实验数据求算数平均值的方法无法将其消除.而采用模糊数学的方法用等级来代替具体分数，可有效地降低单个实验数据对整体评价结果的影响，能够最大限度地反映不同处理组之间的差异性[10］.赵芷萱等[11］用模糊数学感官评价法优化了发芽糙米的工艺；LU等[12］用模糊数学模型对添加不同纤维素酶的馒头的感官特性进行了评价；谢小瑜等[13］用模糊数学感官评价法优化了红枣茶发酵饮料工艺，获得了感官品质较好的红枣茶发酵工艺.

本研究对玉米粉、谷朊粉、黄原胶和食盐的添加量进行了系统研究，通过模糊数学和正交优化实验方法，研究玉米粉、谷朊粉、黄原胶和食盐的添加量对玉米面条感官评分的影响，以期制作一种营养全面的玉米面条，为玉米食品的开发和玉米资源的利用提供新思路.

1 材料与方法

1.1 材料

小麦粉、玉米粉、食盐（黑龙江省绥化市华辰超市）；谷朊粉（新乡封丘县华丰粉业有限公司）；黄原胶（山东阜东发酵有限公司）.

1.2 仪器

HQ350-1 型手动压面机，天津市宏福来食品机械厂；TSK-9416 型针式和面机，厦口灿坤实业股份有限公司；ME104E 型电子天平，德国Sartorius 仪器公司；B5A 多功能搅拌机，广州市威万事实业有限公司.

1.3 实验方案

1.3.1 玉米面条制作工艺流程

玉米与小麦混合粉→和面→熟化→压片→切条→干燥→成品.

1.3.2 玉米面条的操作要点

和面：将玉米粉和小麦粉按所需比例混合，待混合均匀后逐渐加入清水搅拌，然后置于面团搅拌机中混合均匀，直到面团表面光滑成型.

熟化：将和好的面团用保鲜膜覆盖包裹，置于室温条件下醒发20~30 min，直至面团能够充分吸收水分、形成良好的面筋网络结构为止.

压片、切条：面团醒发好后，先用擀面杖擀成一定厚度，再用压面机压制，分别使用1、2、3、4 档，使面片逐渐变薄，然后改用切片模式，将面片压成长约20 cm、粗约2 mm、厚约2 mm 的面条.

煮制：在锅中放入足够量的清水，加热待水沸时下入面条，并对面条进行不定时的搅动，待面条煮至最佳蒸煮时间后放入不锈钢漏网中沥去水分.最佳蒸煮时间为面条中间白芯刚好消失的时间.

1.3.3 玉米面条配方的确定

本实验参考了相关文献资料并通过预试验选择玉米粉添加量（A）、谷朊粉添加量（B）、黄原胶添加量（C）和食盐添加量（D）作为玉米面条的影响因素，通过L9（34）正交实验设计的方案制备玉米面条，以模糊数学感官综合评价分数作为考察指标，确定产品指标的最佳配方.正交实验因素与水平见表1.

表1 正交实验因素与水平

1.3.4 感官评价方法

参照LS/T 3202-1993《面条用小麦粉》进行细微修改，选取10 名感官特性正常的品评员，从色泽、表现状态、适口性、韧性、粘性、食味光滑性六个方面对成品面条进行感官评价，评分标准见表2.

1.3.5 模糊数学评价法

玉米面条的因素集，即影响被评价对象感官质量的指标集合.该集合以玉米面条的色泽、表现状态、适口性、韧性、粘性、食味光滑性为构成，以优、中、差为评价等级集，依据感官得分结果，构造矩阵模型，并依据模糊数学原理进行综合分析[14-15］.

（1）评价对象集Y的确定.评价对象集Y代表正交实验中的9 组试验的集合，即Y={Y1，Y2，Y3，Y4，Y5，Y6，Y7，Y8，Y9}，用Yj表示9 组玉米面条的综合评价，其中j=1，2，3，…，9.

（2）评价因素集F的确定.玉米面条的评价因素集为：F={F1，F2，F3，F4，F5，F6}，F1~F6分别代表感官品质因素中色泽、表现状态、适口性、韧性、粘性、食味光滑性的指标.

（3）评价等级集Z的确定.评价等级是指每个因素的评价所属质量基本的集合，即Z={Z1，Z2，Z3}，Z1~Z3分别代表感官评价中的优、中、差.

（4）评价权重X的确定.权重系数依据表2 的评价标准确定，感官评价色泽、表现状态、适口性、韧性、粘性、食味光滑性的分值分别为10 分、10 分、20 分、25 分、25 分、10 分，因此将色泽、表现状态、适口性、韧性、粘性、食味光滑性的权重系数分别设计为0.10、0.10、0.20、0.25、0.25、0.10，总和为1.X={X1，X2，X3，X4，X5，X6}={0.10，0.10，0.20，0.25，0.25，0.10}.

表2 面条感官评价

1.4 数据处理与统计分析

图表的绘制采用Excel，方差分析使用SPSS 17.0 软件，在P＜0.05 试验水平上对数据进行统计分析.

2 结果与分析

2.1 感官评定结果

由10 名品评员对9 组实验（表3）中玉米面条感官品质的三个因素进行评价，感官评价结果见表3.

2.2 建立模糊矩阵

将表3 中每个实验号所得数据分布除以评定小组成员的总数10，依次得到9 个模糊矩阵，分布对应1~9 号试验.

表3 玉米面条感官评价结果

2.3 计算综合隶属度及感官评分

根据模糊数学法变换原理Yj=X·Rj，计算样品各因素隶属关系.

方法计算可得Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7、Y8、Y9，结果Yj如表4 所示.

表4 试验的综合隶属度

每组试验的感官评价总分由表4 评分结果分别乘以其对应的分值（优、中、差依次被赋予分值100 分、80 分、60 分），并进行加和得出，T1=74.7，T2=74.5，T3=80.5，T4=84.9，T5=78.9，T6=78.7，T7=79.7，T8=72.0，T9=72.6. 根 据上述模糊数学评价总分可以得出，9 个样品感官品质优劣排序为：样品4＞样品3＞样品7＞样品5＞样品6＞样品1＞样品2＞样品9＞样品8.

2.4 正交实验结果

玉米粉添加量（A）、谷朊粉添加量（B）、黄原胶添加量（C）、食盐添加量（D）为研究因素，以模糊感官评价为指标，采用四水平三因素法进行正交试验，每项实验重复3 次，结果见表5.

表5 正交实验设计及结果

根据表5 中极差结果可知，影响玉米面条感官评分的因素主次顺序A＞B＞C＞D，即玉米粉添加量对玉米面条的感官评分影响最大，谷朊粉添加量是较重要因素，黄原胶添加量是次要因素，食盐添加量对玉米面条感官影响最小，通过正交实验得到的最优配方组合A2B1C3D3，即玉米粉添加量20%、谷朊粉添加量4%、黄原胶添加量0.9%以及食盐添加量1.5%.在此基础上制作的玉米面条，进行3 次重复的验证实验，感官评分结果见表6.

表6 验证实验的感官评定结果

通过模糊矩阵转换得到3 次验证实验X1、X2、X3，对感官质量因素的综合隶属度评价结果分别为{0.46，0.38，0.16}、{0.495，0.3，0.205}、{0.47，0.373，0.155}，通过计算得出感官综合评分 结 果分别为86.0、85.5、86.3，其平均 值 为86.0，高于正交实验的84.9 分，且相对误差平均值为0.33，重现性好.这说明利用模糊数学和正交实验相结合的方法对玉米面条的配方进行优化是行之有效的.在此条件下制作的玉米面条表面光滑、口感细腻有嚼劲，具有玉米特有的黄色和玉米香味.

3 讨论

3.1 制作工艺对玉米面条品质的影响

在面条中加入一定量的玉米粉，可以丰富面条的营养价值，但玉米粉的加入也会破坏小麦面筋的结构，影响面条的食用品质.本研究选择谷朊粉、黄原胶以及食盐来改善玉米面条的品质.谷朊粉主要是补充面筋蛋白，改善玉米小麦面团的筋性，使玉米面条更有嚼劲.但由于要保留一定量的玉米粉添加量，不宜添加过量的谷朊粉，因此还选择了黄原胶和食盐胶进行改良.根据正交实验获得了玉米粉添加量20%、谷朊粉添加量4%、黄原胶添加量0.9%、食盐添加量1.5%.该结果与张庆霞[16］的研究有一定差异，即玉米粉的添加量明显低于本研究，这主要是因为本研究在玉米面条的制作过程中添加了一定量的黄原胶和食盐，有效地缓解了玉米粉对面筋蛋白组织的破坏，从而可以在玉米面条品质不变的条件下，添加更多的玉米粉.这也说明黄原胶和食盐可以有效改善玉米面条的食用品质，是一种较好的玉米面条品质改良剂.

3.2 模糊数学感官评价法对玉米面条制作工艺的影响

在研究食品品质改良和工艺优化的过程中，感官评价是一个重要的衡量指标.本研究运用模糊数学感官评价法对四种因素对玉米面条品质的影响进行判定，能有效减少人为主观判断的影响，从而得到较为客观和科学的评价结果.从模糊数学评价得分来看：T1=74.7，T2=74.5，T3=80.5，T4=84.9，T5=78.9，T6=78.7，T7=79.7，T8=72.0，T9=72.6.可知，样品4＞样品3＞样品7＞样品5＞样品6＞样品1＞样品2＞样品9＞样品8.

本研究利用模糊数学评价玉米面条的感官得分，模糊数学的应用方法与学者[17］一致，即直接采用模糊数学方法对感官得分进行处理.而有的学者[18］在利用模糊数学对感官结果评价之前，首先通过单因素实验获最佳范围，然后再进行模糊数学的运算.本研究在应用模糊数学对玉米面条感官得分进行处理时没有选择单因素实验，主要原因是考虑选择的玉米粉、谷朊粉、黄原胶和食盐四个因素的变化范围较小，对感官评分的影响变化范围不是非常大（正交实验最低分72.0、最高分84.9）.同时，还选择了10 名品评员多次评分，补充了缺少单因素实验可能存在的不足.因此，对模糊数学感官评价法的应用要结合具体处理对象及影响因素，不能单纯地选择或者舍弃单因素实验，这都会对模糊数学处理感官评价得分产生重要的影响，进而影响模糊数学感官评价法的应用.

4 结论

本实验综合应用模糊数学感官评价和正交实验设计，对玉米面条的最佳配方进行了探讨.确定的最佳配方为：玉米粉添加量20%、谷朊粉添加量4%、黄原胶添加量0.9%、食盐添加量1.5%.在此条件下制作的玉米面条表面光滑、口感细腻有嚼劲，具有玉米特有的黄色和玉米香味，感官评分为86.0 分.采用模糊数学综合评定法结合正交实验优化法制定的玉米面条具有较好的食用品质，为玉米资源的开发与利用提供理论依据和数据支持.