模糊数学结合响应面法优化啤酒鱼调味汁配方工艺

刘莹莹 胡燕 崔莹莹 张宇晴 王敬涵 何志贵 朱云龙

摘要：以啤酒、番茄膏、酸姜和红泡椒等原料制作啤酒鱼调味汁，并对其配方工艺进行研究。基于单因素试验，探究啤酒用量、番茄膏用量、老抽用量及黄原胶溶液用量对啤酒鱼调味汁的影响，并利用模糊数学综合评价法结合响应面试验优化其配方工艺，得到啤酒鱼调味汁的最佳配方为啤酒用量147 g、番茄膏用量19 g、老抽用量1.3 g、黄原胶溶液用量4 g。在此工艺下制作的啤酒鱼调味汁颜色明亮，有光泽，口感协调，啤酒风味浓郁，感官评分为88.47±0.19。对其卫生指标和污染物指标进行测定，均符合国家标准。

关键词：啤酒鱼；调味汁；模糊数学综合评价法；响应面法

中图分类号：TS201.1      文献标志码：A     文章编号：1000-9973（2023）08-0125-06

Optimization of Beer Fish Sauce Formula Process by Fuzzy Mathematics

Combined with Response Surface Method

LIU Ying-ying1，2， HU Yan1，2， CUI Ying-ying2， ZHANG Yu-qing2， WANG Jing-han2，

HE Zhi-gui2*， ZHU Yun-long1*

（1.School of Tourism and Culinary Science， Yangzhou University， Yangzhou 225127， China;

2.College of Leisure and Health， Guilin Tourism University， Guilin 541006， China）

Abstract： Beer fish sauce is prepared with raw materials such as beer， tomato paste， sour ginger and red pickled pepper， and the formula process is optimized. Based on single factor test， the effects of beer dosage， tomato paste dosage， dark soy sauce dosage and xanthan gum solution dosage on beer fish sauce are explored， and fuzzy mathematics comprehensive evaluation method combined with response surface test is used to optimize the formula process. The optimal formula of beer fish sauce is obtained as follows： beer dosage of 147 g， tomato paste dosage of 19 g， dark soy sauce dosage of 1.3 g， xanthan gum solution dosage of 4 g. The beer fish sauce produced by this process is bright and glossy in color， with harmonious taste and strong beer flavor， the sensory score is 88.47±0.19. The health indexes and pollutant indexes are measured， and they are also in line with national standards.

Key words： beer fish; sauce; fuzzy mathematics comprehensive evaluation method; response surface method

收稿日期：2023-02-06

基金項目：广西重点研发计划（2018AB49021）

作者简介：刘莹莹（1999—），女，硕士研究生，研究方向：营养与食品卫生学、食品加工。

通信作者：何志贵（1980—），男，教授，博士，研究方向：植物与功能食品；

朱云龙（1962—），男，教授，研究方向：食品科学。

随着餐饮业的不断发展，为了在保持菜肴质量稳定的前提下，缩短菜肴的烹调加工时间，市面上出现了各种各样的复合调味品[1]，复合调味汁是近年来我国调味行业的研究热点。目前，将复合调味汁和方便食品、快餐食品结合是调味品市场的发展趋势[2-3]。

“啤酒鱼”是广西阳朔县的代表性美食，其鱼肉鲜辣可口，啤酒香味浓郁，被评为“中国菜”之广西十大经典名菜[4]。当下，麻辣鱼、酸汤鱼和酸菜鱼等鱼类菜肴的调味料包层出不穷，但没有啤酒鱼调味汁的标准化、最优化研究。本试验致力于开发一种啤酒鱼调味汁，基于啤酒鱼原有的调味辅料，结合黄原胶的应用，对其配方工艺进行优化，以期对啤酒鱼工业化生产及啤酒风味调味品研发提供参考，推动中式菜肴制作的标准化、科学化和规范化发展。

1 材料与方法

1.1 试验原料

黄原胶：河南中辰生物科技有限公司；漓泉啤酒：燕京啤酒（桂林漓泉）股份有限公司；亨氏番茄膏：亨氏（青岛）食品有限公司；辣椒油、食盐、海天蚝油、海天金标生抽、海天老抽：均购自桂林世纪华联超市；小葱、酸姜、红泡椒、大蒜：均为市售。

1.2 主要仪器与设备

STX622ZH电子天平 上海奥豪斯仪器有限公司；电磁炉 广东美的生活电器制造有限公司；CM-5分光测色计 日本柯尼卡美能达公司；FE28-Standard pH计 梅特勒-托利多仪器国际贸易（上海）有限公司；DSM-10盐度计 上海力辰邦西仪器科技有限公司；HWS-26恒温水浴锅 上海齐欣科学仪器有限公司；WYA-2S阿贝折射仪 上海仪电物理光学仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程

原料筛选、称量→清洗→预处理→熬制→包装→灭菌、冷却→成品。

1.3.2 操作要点

预处理：将黄原胶调制成浓度为1%的溶液，静置3 h后待用；葱切成3 cm长的段，酸姜切成0.3 cm2的粗丝，红泡椒切成1 cm长的段，大蒜拍松后切成粒。

熬制：在锅中先放入一定量的水，然后放入啤酒、番茄膏、葱段、红泡椒、姜丝、蒜粒、盐、蚝油、生抽、老抽和辣椒油，水开后2 200 W加热10 min，再放入黄原胶溶液搅拌均匀，继续加热3 min后用网筛进行过滤，得到的液体即为啤酒鱼调味汁。

包装：用铝箔袋对调味汁进行包装。

灭菌、冷却：将包装好的调味汁采用巴氏灭菌法灭菌，于水浴锅中90 ℃灭菌15 s[5]。

1.3.3 啤酒鱼调味汁单因素试验

在预试验的基础上，确定啤酒鱼调味汁的基础配方为开水200 g、啤酒140 g、番茄膏15 g、老抽1.5 g、黄原胶溶液4 g、小葱15 g、酸姜10 g、大蒜15 g、红泡椒30 g、盐2.5 g、蚝油10 g、生抽5 g、辣椒油10 g。选定影响调味汁品质的啤酒用量、番茄膏用量、老抽用量、黄原胶溶液用量为试验因素。在配方中其他条件不变的情况下，分别探究啤酒用量（130，140，150，160，170 g）、番茄膏用量（15，20，25，30，35 g）、老抽用量（0.5，1，1.5，2，2.5 g）、黄原胶溶液用量（2，3，4，5，6 g）对啤酒鱼调味汁品质的影响。

1.3.4 啤酒鱼调味汁响应面设计试验

基于单因素试验的结果，以啤酒用量、番茄膏用量、老抽用量作为因素，以模糊数学感官评分作为响应值Y，优化设计响应面试验[6]。采用Box-Behnken试验方法，试验设计因素与水平见表1。

1.3.5 感官评价

邀请10位感官品评员对啤酒鱼调味汁进行感官评定，参考文献[7]，具体的评分细则见表2。

1.3.6 模糊数学模型的建立

参考文献[8-10]，建立啤酒鱼调味汁模糊数学感官评价方法。根据调味汁品质评判标准，分别设定因素集和评语集：因素集，即感官质量指标集 U=［U1色泽，U2滋味，U3气味，U4状态］；评语集，即感官质量评语集P=［优，良，中，差］。以色泽、滋味、气味和状态4个因素为评价因素集，以优秀（90）、良（80）、中（70）、差（60）为评语集，采用强制决定法确定调味汁各感官指标的权重，记为X=（X1，X2，X3，X4），X=（0.3，0.3，0.2，0.2）。综合评价的结果记为W。W是权重X和模糊矩阵S的合成，即Wi=X×Si，最后得分Ti=Wi×P，此公式是模糊运算。

1.3.7 色差的测定

取调味汁10 mL放于培养皿中，将样品放置在色差仪探头上，进行色差的测定，记录 L*、a*、b*值，平行试验3次后取平均值。

1.3.8 pH值的测定

参照GB 5009.237－2016对调味汁的pH值进行测定，平行试验3次后取平均值。

1.3.9 食盐含量的测定

参考文献[11]，取调味汁置于盐度计测定室，直接读取数值，平行试验3次后取平均值。

1.3.10 可溶性固形物含量的测定

参照NY/T 2637－2014 进行测定。

1.3.11 卫生指标的测定

沙门氏菌：参照GB 4789.4－2016中的检验方法；金黄色葡萄球菌：参照GB 4789.10－2016中的检验方法。

1.3.12 污染物指标的测定

鉛含量：参照GB 5009.12－2017进行测定；砷含量：按GB 5009.11－2014进行测定。

1.4 数据处理

使用Excel对数据进行整理计算，通过GraphPad Prism 8.0进行单因素作图，并利用 Design-Expert 8.0.6软件对Box-Behnken Design响应面试验进行分析。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果与分析

2.1.1 啤酒用量对啤酒鱼调味汁品质的影响

由图１可知，随着啤酒用量的增加，调味汁的L*值、a*值和b*值均呈现上升的趋势，可能是因为啤酒的添加稀释了调味汁的浓度，使其颜色变浅，所以L*值、a*值不断增加；又因啤酒本身呈黄色，所以用量越大，调味汁的b*值越大。啤酒的用量对调味汁的pH值影响较小，调味汁的品质较稳定。在番茄膏用量15 g、老抽用量1.5 g、黄原胶溶液用量4 g的条件下，啤酒用量为150 g时，啤酒鱼调味汁的感官品质最好。啤酒的添加对调味汁的气味和滋味影响较大，当啤酒用量较小时，调味汁的啤酒风味不突出，口感不协调，感官评分较低；反之，风味过浓，滋味过重，使其感官品质下降[8]。因此，选取啤酒用量150 g为下一步响应面试验的中心点。

2.1.2 番茄膏用量对啤酒鱼调味汁品质的影响

由图２可知，在啤酒用量140 g、老抽用量1.5 g、黄原胶溶液用量4 g的条件下，番茄膏用量为20 g时，啤酒鱼调味汁色泽鲜亮，口感适宜，滋味和谐，感官品质最优。番茄膏用量的多少会影响调味汁的色泽和滋味。随着番茄膏用量的增加，调味汁的pH值呈现上升趋势，说明番茄膏的添加对调味汁的pH值有一定影响。调味汁的L*值、a*值和b*值先上升后下降，原因在于番茄膏用量过多时，调味汁发暗，无光泽。此外，调味汁的口感偏酸，滋味不协调，番茄风味过于突出，感官品质较差。综上所述，番茄膏的最佳用量为20 g，将其作为下一步响应面试验的中心点。

2.1.3 老抽用量对啤酒鱼调味汁品质的影响

由图3可知，随着老抽用量的增加，调味汁的L*值、a*值和b*值不断下降，这因为老抽的主要作用之一是增色，用量越多，调味汁的颜色越深[7]。调味汁的pH值随着老抽用量的增大而减小，说明老抽的用量与调味汁的pH值呈负相关。在啤酒用量140 g、番茄膏用量15 g、黄原胶溶液用量4 g的条件下，老抽用量为1.5 g时，啤酒鱼调味汁呈现明亮的红褐色，滋味协调，感官品质最好。老抽用量较少时，调味汁鲜味不足，口感较差，颜色较浅；老抽用量较多时，调味汁滋味过咸，颜色偏深，发暗。因此，选择老抽用量1.5 g为下一步响应面试验的中心点。

2.1.4 黄原胶溶液用量对啤酒鱼调味汁品质的影响

由图4可知，在啤酒用量140 g、番茄膏用量15 g、老抽用量1.5 g的条件下，黄原胶溶液用量为4 g时，啤酒鱼调味汁的黏稠度适宜，口感和色泽较优。黄原胶是一种在食品和非食品工业中用作黏稠剂的多糖[12]，其溶液具有低浓度、高黏度的特性，溶液pH值为4时的酸性最适合于黄原胶溶液的水化作用，形成的氢键作用更强[13]。在黄原胶溶液用量为4 g时，调味汁的pH值达到最小值4.31，其水化作用较强，啤酒鱼调味汁的黏稠度较好。黄原胶可以使调味汁透明发亮，添加量较少时，色泽较差；用量较多时，调味汁过于浓稠，也会影响色泽[7]，所以调味汁的L*值先上升后下降。综合以上因素，黄原胶溶液的最佳用量为4 g。与图1～图3进行对比，调味汁品质随黄原胶溶液用量的变化而变化的幅度最小，可认为其影响不如其他3个因素显著，故不将其列入响应面试验[14]。

2.2 模糊数学模型的建立

2.2.1 感官评价结果

将10名感官评定员对响应面17组样品的感官评分进行整理统计，对应的结果见表3。

2.2.2 建立模糊矩阵

模糊矩阵＝样品的等级评价人数／总人数[8]。以１号样品为例，在色泽的评价中，7人选优，３人选良，0人选中，０人选差，即可得到模糊矩阵S1～S17：

。

依据模糊运算公式Wi=X×Si，对样品进行综合模糊评判，可得出：W1＝（0.71，0.29，0，0），W2＝（0.61，0.37，0.02，0），W3＝（0.8，0.2，0，0），W4＝（0.35，0.5，0.15，0），W5＝（0.08，0.47，0.32，0.13），W6＝（0.82，0.16，0.02，0），W7＝（0.06，0.29，0.42，0.23），W8＝（0.1，0.38，0.4，0.12），W9＝（0.73，0.24，0.03，0），W10＝（0.08，0.34，0.33，0.25），W11＝（0.28，0.35，0.3，0.07），W12＝（0.55，0.32，0.1，0.03），W13＝（0，0.08，0.39，0.53），W14＝（0.23，0.4，0.22，0.15），W15＝（0，0.03，0.37，0.6），W16＝（0.12，0.26，0.46，0.16），W17＝（0.19，0.36，0.33，0.12）。

依据Ti=Wi×P，可得出最后得分，以T1为例：

T1＝W1×P＝（0.71，0.29，0，0）×（90，80，70，60）＝87.1；以此类推，最后总得分见表4。

2.3 响应面试验结果与分析

2.3.1 试验结果

通过试验得到响应面设计方案及试验结果，见表4。

2.3.2 试验分析

对响应面试验结果进行分析得到回归模型的方差分析，见表5。

由表5可知，回归模型的F值为77.57，P值＜0.000 1，相关性极显著，且方程的失拟项不显著，相关系数R2 =0.990 1，说明该模型与实际结果的拟合度较高，试验可靠有效。模型中一次项A、B具有极显著性，一次项C作用显著；交互项AB作用显著，交互项AC具有极显著性，交互项BC不显著；A、B、C的平方项具有极显著性。

依據Design-Expert 8.0.6软件进行优化处理，对调味汁的感官品质和加工工艺进行回归与拟合，所得标准方程：Y=87.20－3.80A－3.15B－1.05C－1.43AB+5.53AC+0.53BC－8.14A2－6.29B2－4.54C2。

2.3.3 交互因素对啤酒鱼调味汁感官品质的影响

利用Design-Expert 8.0.6软件对数据进行处理，得到响应面三维曲面图，见图5～图7。

由图5～图7可知，交互项BC的响应曲面图坡度较均匀平缓，等高线图接近圆形，说明B和C的交互作用不显著，即交互项BC对啤酒鱼调味汁的感官品质影响较小。交互项AB、AC的响应曲面图坡度较陡峭，等高线图呈椭圆形，表明A和B、A和C的交互作用显著，对啤酒鱼调味汁的感官品质影响较大。在一定范围内，番茄膏用量随着啤酒用量的增加而增加，使得成品口感适宜、滋味协调。随着啤酒用量的增加，老抽的用量也要增加，成品才能颜色明亮，有光泽，否则调味汁颜色较浅，影响品质。

2.3.4 最佳工艺结果的确定及验证

经Design-Expert 8.0.6软件处理可得，方程的极值点为啤酒用量146.76 g、番茄膏用量18.86 g、老抽用量1.34 g，此时感官评分为88.345 7。根据实际情况调整参数，进行试验验证。在啤酒用量147 g、番茄膏用量19 g、老抽用量1.3 g的工艺条件下，重复试验3次，得到啤酒鱼调味汁的感官评分为88.47±0.19，与理论分析结果基本相同。

2.4 调味汁品质分析

2.4.1 调味汁的感官评价

啤酒鱼调味汁呈流体状，无分层状态，也未出现沉淀现象[15]，无霉变，无异味，无正常视力可见外来物，是一款红褐色且啤酒风味浓郁的调味汁，符合GB 31644－2018《食品安全国家标准 复合调味料》感官要求。

2.4.2 调味汁的质量指标

将最优工艺配方制得的啤酒鱼调味汁进行理化指标检测，并根据GB 31644－2018《食品安全國家标准 复合调味料》进行卫生指标和污染物指标测定，见表6。

由表6可知，啤酒鱼调味汁的各项质量指标均符合国家标准，说明其质量安全，可放心食用。

3 结论

模糊数学综合评价方法比较客观，可以较好地评价产品的感官品质。通过单因素试验和模糊数学评价法结合响应面试验，得到影响啤酒鱼调味汁感官品质的因素顺序为啤酒用量＞番茄膏用量＞老抽用量。其最佳工艺配方为啤酒147 g、番茄膏19 g、老抽1.3 g、黄原胶溶液4 g、小葱15 g、酸姜10 g、大蒜15 g、红泡椒30 g、盐2.5 g、蚝油10 g、生抽5 g、辣椒油10 g。制得的调味汁色泽鲜亮，滋味浓郁，风味独特。啤酒鱼调味汁的开发丰富了调味汁的种类，也为啤酒风味菜肴的工业化奠定了基础。本试验只对其加工工艺进行了优化，其风味规律、营养成分以及贮藏品质提升等方面还需要进一步研究。

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