基于模糊数学研究牛肝酱加工工艺及其风味物质成分测定

陈华荣，张星红，张人淑

(1.河南交通职业技术学院，郑州 450005；2.河南工学院，河南 新乡 453003；3.焦作工贸职业学院，河南 焦作 454550)

我国属于养牛大国，每年牛出栏数量超过1亿头[1]。随着我国牛产业的发展，牛副产业也呈现良好的发展态势[2]。牛肝中左旋肉碱、谷胱甘肽、牛黄酸、维生素A、维生素E的含量非常高[3]，相关的研究结果表明，牛肝中的多种活性物质具有很明显的生理和保健功效[4-5]。

随着我国牛产业的迅速发展，与牛相关的附加产物也快速增加，但目前相关副产物开发力度较低，营养和经济价值都没有得到充分的体现[6-7]。市场上以牛肝为主的产品还相对较少，将牛肝加工成为牛肝酱是目前最为常见的方法之一[8]，但牛肝的腥味重，打碎之后腥味更加明显，所以在牛肝酱制作过程中，去腥显得尤为重要[9]。曹伟峰等[10]研究鸭肝酱时，采用添加香辛料的方式去除鸭肝中腥味。陈瑶等[11]研究指出，制作鸡、鸭、鹅肝酱时，可先将动物肝脏预热，然后去除肝脏的腥味[12]，但是预热的过程会造成肝脏中的营养成分损失[13]，所以本研究通过添加乙基麦芽酚、I+G、干贝素等复合型风味改良剂去除牛肝中的腥味。

本研究以牛肝作为主要的原材料，通过单因素试验和模糊数学方法对牛肝酱进行研究。对牛肝的清洗时间、液料比例、乙基麦芽酚添加量、I+G添加量和干贝素添加量进行研究，以感官评分作为评价指标，确定牛肝酱加工工艺，为牛肝酱的生产提供理论科学依据和基础资料。

1 试验材料及方法

牛肝购买于农贸市场，将牛肝表面的脂肪和酯类物质去除，并用保鲜膜将其覆盖包裹，置于低温冰箱(-20 ℃)中保存待用。所使用的大豆粉、淀粉、植物油和其他香料均为食品级。

1.1 试验材料和设备

胶体磨、电子天平、增力电动搅拌器、组织捣碎机和高压蒸汽灭菌锅。

1.2 试验方法

1.2.1 单因素试验

牛肝酱的加工过程中，清洗时间(1，1.5，2，2.5，3 h)、液料比例(3∶1、4∶1、5∶1、6∶1、7∶1)、乙基麦芽酚添加量(0%、0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%)、I+G添加量(0%、0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%)和干贝素添加量(0%、0.05%、0.1%、0.15%、0.2%、0.25%)对牛肝酱感官评分均会产生较大的影响，所以通过对牛肝酱的清洗时间、液料比例、乙基麦芽酚添加量、I+G添加量和干贝素添加量进行研究，优化牛肝酱加工工艺。

1.2.2 模糊矩阵的建立

为了使感官评价结果更加科学，利用模糊数学方法对牛肝酱进行感官评价，牛肝酱的感官评价标准见表1。

表1 牛肝酱感官评价标准

1.2.2.1 确定评价对象集

待测牛肝酱样品被称为评价对象集，设定评价对象集Yn=(Y1，Y2，Y3……Yn)。

1.2.2.2 确定感官评价因素集

影响判断对象的指标被称为因素集，设因素集X=(γ，β，α)，分别代表牛肝酱的口感、色泽和风味。

1.2.2.3 确定感官评价权重集

不同的条件对牛肝酱感官影响不同，设权重为I=(I1，I2，I3)，将牛肝酱中影响口感、色泽和风味(γ，β，α)的权重确定为0.3，0.3，0.4，即I=(0.3，0.3，0.4)。

1.2.2.4 确定感官评价的综合评分集和计算综合评分

根据感官评价分数，依次计算每个对象集的感官评分数，即：Sn=(γ×0.3+β×0.3+α×0.4)。

1.3 牛肝酱感官评价指标

邀请5名长时间从事感官评价的人员，以牛肝酱的口感、色泽和风味作为指标，对牛肝酱进行感官评价。

1.4 模糊数学正交组合试验

经过单因素试验分析和研究，获得牛肝酱制作的最佳加工工艺取值范围，以A(清洗时间)、B(液料比例)、C(乙基麦芽酚添加量)、D(I+G添加量)和E(干贝素添加量)作为影响因素，感官评价分数作为指标，对加工工艺进行优化分析，正交试验因素水平表见表2。

表2 模糊数学正交试验因素水平表

2 结果与讨论

2.1 单因素试验

2.1.1 清洗时间和液料比例对牛肝酱感官评分的影响

由图1中a可知，随着清洗时间的增长，牛肝酱的感官评分呈现先增大后减小的趋势，当牛肝的清洗时间小于2 h时，牛肝酱的感官评分随着清洗时间的增长而增大，这是由于牛肝中含有牛血，随着清洗时间的增长，牛肝中的牛血逐渐减少，牛肝酱的感官评分逐渐增大。当牛肝的清洗时间大于2 h时，牛肝酱的感官评分随着清洗时间的增长而减小。这是由于随着牛肝清洗时间的增长，牛肝中的水分含量逐渐增多[14-15]，导致牛肝表层组织松散，从而降低了牛肝酱的被接受度[16]。

图1 清洗时间和液料比例对牛肝酱感官评分的影响

由图1中b可知，随着液料比例的增加，牛肝酱的感官评分呈现先增大后减小的趋势。当液料比例为6∶1时，牛肝酱的感官评分最高，为85分，当液料比例低于6∶1时，牛肝酱的感官评分随着液料比例的增加而逐渐增大，当牛肝酱的液料比例大于6∶1时，牛肝酱的感官评分逐渐减小。

2.1.2 乙基麦芽酚添加量对牛肝酱品质的影响

在肉类制品加工的过程中，添加乙基麦芽酚可以在很大程度上增加肉制品的香味，乙基麦芽酚作为食品添加剂，其添加量有一定的限制，肉类产品中的限制一般为0.03%～0.07%。由图2可知，乙基麦芽酚的添加量对牛肝酱的感官评分会产生一定程度的影响，当添加一定量的乙基麦芽酚时，牛肝酱的口感较为细腻，且具有明显香味，能够覆盖牛肝本身的腥味，当乙基麦芽酚的添加量小于0.04%时，牛肝酱的感官评分随着乙基麦芽酚添加量的增加而增大；当乙基麦芽酚的添加量大于0.04%时，牛肝酱的感官评分随着乙基麦芽酚添加量的增加而减小。

图2 乙基麦芽酚添加量对牛肝酱品质的影响

2.1.3 I+G添加量对牛肝酱品质的影响

食品添加剂I+G具有强力味精之称，能够增强肉类的香味，抑制牛肝的腥味。在国家标准中，I+G添加量不能超过0.06%。由图3可知，当I+G添加量为0%～0.02%时，牛肝酱的感官评分受I+G添加量的影响较小；当I+G添加量为0.02%～0.04%时，牛肝酱的感官评分随着I+G添加量的增加而增大；当I+G添加量大于0.04%时，牛肝酱的感官评分随着I+G添加量的增加而减小。当I+G添加量为0.04%时，牛肝酱的口感较为细腻，香味浓郁，整体风味较佳。

图3 I+G添加量对牛肝酱品质的影响

2.1.4 干贝素添加量对牛肝酱品质的影响

干贝素能够增加牛肝酱的鲜味，但是其添加量有一定的限制，一般需要低于0.5%。由图4可知，干贝素对牛肝酱的品质影响较大，不添加干贝素时，牛肝酱整体风味单一，有明显的腥味，随着干贝素添加量逐渐增加，牛肝酱的整体风味较为细腻，风味比其他未添加干贝素的牛肝酱好[17]。当干贝素添加量持续增加时，牛肝酱的鲜味过大，遮盖了牛肝酱特有的风味，导致其感官评分下降，所以最优的干贝素添加量为0.2%。

图4 干贝素添加量对牛肝酱品质的影响

2.2 基于模糊数学优化牛肝酱制作工艺

采用模糊数学的方法对牛肝酱加工工艺的影响因素进行分析。采用不同的组合方式，牛肝酱的感官评分存在一定的差异，牛肝酱的感官评分结果见表3。

表3 牛肝酱感官评价结果

由表3可知，采用不同的组合方式，牛肝酱的感官评分存在一定差异。采用模糊数学的方法对牛肝酱的组合方式进行计算。结果表明，牛肝酱的最佳制作工艺为A2B1C0D2E2，即清洗时间2.5 h、液料比例6∶1、乙基麦芽酚添加量0.03%、I+G添加量0.05%和干贝素添加量0.25%，此时牛肝酱的感官评分为86分。

2.3 牛肝酱中挥发性成分研究

在加热的过程中，牛肝酱受热会产生挥发性风味物质，这些物质主要来源于蛋白质中的美拉德反应和酯化反应，主要包括醇类、酸类、醛类、酮类、酯类和一些其他具有香气的挥发性成分，一共有37种挥发性风味物质在牛肝酱中被检出，见表4。

表4 牛肝酱中风味物质成分测定

3 小结

采用模糊数学感官评价的方法，获得制作牛肝酱的最佳加工工艺为清洗时间2.5 h、液料比例6∶1、乙基麦芽酚添加量为0.03%、I+G添加量为0.05%和干贝素添加量为0.25%，此时牛肝酱的感官评分为86分。在牛肝酱中一共检测出37种挥发性风味物质，这些挥发性物质使得牛肝酱成为一种高蛋白、低脂肪的健康营养类食品[18-20]。