基于模糊数学评价法优化新疆干辣椒炒牛肉预制菜配方工艺

顾雪敏 王梓棚 李喜弟 常梅 马慧 梅洁 孔令明

DOI：10.3969/j.issn.1000-9973.2024.03.018

引文格式：顾雪敏，王梓棚，李喜弟，等.基于模糊数学评价法优化新疆干辣椒炒牛肉预制菜配方工艺[J].中国调味品，2024，49（3）：105-111.

GU X M， WANG Z P， LI X D， et al. Optimization of formula process of Xinjiang stir-fried beef with dried chili prepared dish based on fuzzy mathematics evaluation method[J].China Condiment，2024，49（3）：105-111.

摘要：為充分利用新疆四平头干辣椒，拓宽辣椒产业，开发新产品，以新疆四平头干辣椒为主要原料，以色泽和感官评分为指标，在单因素试验的基础上，采用模糊数学综合评价法结合正交试验对新疆干辣椒炒牛肉预制菜的配方工艺参数进行优化。新疆干辣椒炒牛肉预制菜的最佳配方参数为食盐添加量4%、姜粉添加量1.5%、味精添加量5%、淀粉添加量4%。在此配方条件下新疆干辣椒炒牛肉预制菜产品的感官评分最佳，颜色红润，外观光泽鲜亮，风味独特，具有协调浓郁的辣椒香气，辣椒和牛肉的口感鲜明。

关键词：四平头干辣椒；预制菜；模糊数学评价法；配方优化

中图分类号：TS217.1      文献标志码：A      文章编号：1000-9973（2024）03-0105-07

Optimization of Formula Process of Xinjiang Stir-Fried Beef with Dried

Chili Prepared Dish Based on Fuzzy Mathematics Evaluation Method

GU Xue-min1， WANG Zi-peng1， LI Xi-di2， CHANG Mei2， MA Hui1， MEI Jie1， KONG Ling-ming1*

（1.College of Food Science and Pharmacy， Xinjiang Agricultural University， Urumqi 830052，

China; 2.Xinjiang Xierdan Foods Co.， Ltd.， Urumqi 830023， China）

Abstract： In order to make full use of Xinjiang Sipingtou dried chili， expand the chili industry， and develop new products， taking Xinjiang Sipingtou dried chili as the main raw material， using color and sensory score as the indexes， the fuzzy mathematics comprehensive evaluation method combined with orthogonal test is used to optimize the formula process parameters of Xinjiang stir-fried beef with dried chili prepared dish on the basis of single factor test. The optimal formula parameters of Xinjiang stir-fried beef with dried chili prepared dish are 4% salt， 1.5% ginger powder， 5% monosodium glutamate and 4% starch. Under such formula conditions， the sensory score of Xinjiang stir-fried beef with dried chili prepared dish product is the best. The color is red， the appearance is shiny， it has unique flavor and coordinated and rich chili aroma， and the taste of chili and beef is distinct.

Key words： Sipingtou dried chili; prepared dish; fuzzy mathematics evaluation method; formula optimization

收稿日期：2023-08-18

基金项目：新疆维吾尔自治区重点研发计划项目子课题（2022B02008-3）

作者简介：顾雪敏（2000—），女，硕士研究生，研究方向：食品加工与安全。

*通信作者：孔令明（1976—），男，教授，博士，研究方向：农产品加工与综合利用。

辣椒作为一种药食两用的经济作物，在我国种植广泛[1]，特别是在新疆地区，辣椒的种植面积广阔，产量也非常可观[2]，由于新疆拥有得天独厚的自然条件，新疆生产的干辣椒早熟，不仅在品质和产量方面超过了其他内地省区，而且享有较高的知名度和市场竞争力。随着辣椒种植面积的逐步扩大，人们越来越重视对辣椒精深加工产品及副产品的生产和加工[3]，这是因为辣椒具有广泛的应用领域，不仅可以用于食品调味和烹饪，而且可以用作药材、调料、香料等。辣椒营养丰富，富含蛋白质、糖分、纤维素和微量元素等多种营养物质[4]，具有降血脂、延缓衰老、祛寒治病等功效[5]。对新鲜辣椒进行晾晒、腌渍、制酱、炒制等可以实现辣椒的长期食用。

预制菜是将可食用原料经预加工制成的半成品或成品，根据其烹饪方式的不同分为4个类别：即食、即热、即烹、即配。为了保持预制菜的质量和口感，需按照适宜的方式将其贮藏，包括常温、冷藏和冷冻[6-7]。市面上提供的干辣椒预制菜的种类有限，多数采用传统作坊式或根据师傅的经验来进行生产，缺乏标准的生产工艺流程，这对工业化生产有一定的不利影响。另外，这些干辣椒预制菜未经过严格的杀菌处理，使得质量和保质期难以得到保障。辣椒作为一类营养丰富、应用广泛的食品原料，是开发预制菜的优质原料，在满足快餐市场需求的同时，可较好地丰富预制菜的种类[8]。

模糊数学综合评判方法的最大优点是将复杂、不确定的多因素问题转化为定量的评价模式，通过精确的数字手段进行处理，这使得评价过程变得简单易行并且基于数据事实，能够提供定量客观的评价结果[9-11]。基于此，本研究以新疆四平头干辣椒为主、牛肉为辅，再搭配香辛料增香提鲜，采用模糊数学综合评价结合正交试验的方法，优化新疆干辣椒炒牛肉预制菜的配方工艺，生产出一种复热即食、品质较好的预制菜产品，旨在为预制品的研发提供一定的理论基础，为辣椒新产品的开发和工业化生产提供新思路[12]。

1  材料和方法

1.1  材料与试剂

四平头干辣椒：由新疆西尔丹食品有限公司提供；牛肉、菜籽油、花椒粉、胡椒粉、八角粉、姜粉、食盐、味精、味极鲜酱油、淀粉、透明真空蒸煮袋：均购于美美超市。

1.2  主要仪器与设备

SEMIKRON自动炒菜机、电子分析天平、不锈钢铁盆、不锈钢铁勺、真空包装机、高压蒸汽灭菌锅、低温冰箱、电热恒温鼓风干燥箱、色差仪。

1.3  方法

1.3.1  工艺流程

1.3.2  操作要点

1.3.2.1  牛肉预处理

将冷冻的牛肉低温解冻，浸泡清洗，切成大小、厚薄均匀的牛肉片备用，将切好的牛肉片按复合香辛料比例添加，搅拌均匀，在室温下腌制20 min，以达到增味的效果。

1.3.2.2  干辣椒预处理

选择无霉变、无虫害的优质干辣椒去梗去蒂、清洗干净后，于100 ℃下进行复水处理，水浴热烫5 min后捞出沥干，切成辣椒丝备用。

1.3.2.3  炒制熟化

先进行110 ℃油温预热，然后将腌制好的牛肉片置于炒菜机内炒制4 min，油温升至210 ℃，炒出牛肉特有的风味，放入预处理好的干辣椒继续炒制，依次加入食盐、姜粉、味精、花椒粉、胡椒粉、八角粉、味极鲜酱油上色出香，最后加入淀粉水攪拌均匀出锅。

1.3.2.4  冷却、包装

将经过炒制处理的新疆干辣椒炒牛肉预制菜从炒锅中盛出后冷却10 min，然后将其装入真空包装袋中进行密封包装。

1.3.2.5  灭菌、贮藏

将包装好的新疆干辣椒炒牛肉预制菜放入高压蒸汽灭菌锅中进行灭菌后，在室温下避光贮藏。

1.3.3  指标测定

利用CM-600D色差仪测定新疆干辣椒炒牛肉预制菜的色差，用白板校准颜色。在样品同一位置进行检测，平行进行3次测试，得到L*值、a*值、b*值并记录下来。

1.3.4  模糊数学感官评价法

组建一个由10名（5男5女）经过感官评定培训的食品专业学生组成的评定小组，所有待评的新疆干辣椒炒牛肉预制菜样品被随机分为10份，评定员根据表1中的评价标准对样品的色泽、香气、滋味和组织状态进行打分，感官评价结果见表1。

1.3.5  单因素试验

固定新疆干辣椒炒牛肉预制菜的基础配方为干辣椒50 g（复水后130 g）、牛肉100 g、菜籽油70 mL、味极鲜酱油3 mL、八角0.2 g。选取食盐添加量、姜粉添加量、味精添加量、胡椒粉添加量、花椒粉添加量、淀粉添加量为配方的关键因素进行单因素试验，见表2。

将干辣椒50 g计为1，分别固定食盐添加量6%、姜粉添加量1%、味精添加量6%、胡椒粉添加量0.6%、花椒粉添加量1%、淀粉添加量4%，改变其中任一因素，考察这6个因素对新疆干辣椒炒牛肉预制菜色泽和感官评分的影响[13]。

1.3.6  正交试验设计

在单因素试验的基础上，选择对感官评分影响较大的食盐添加量、姜粉添加量、味精添加量、淀粉添加量4个因素，以模糊数学感官评分为指标，进行四因素三水平的正交试验，见表3。

1.3.7  新疆干辣椒炒牛肉预制菜模糊数学综合评价模型的建立

1.3.7.1  因素集、评语集和权重集的建立

因素集U=（色泽u1，香气u2，滋味u3，组织状态u4）。评语集V=｛优，良，中，差｝，各级评定语对应的感官评分标准见表1。

通过对10名食品感官评价相关人员的评判结果进行统计，确定新疆干辣椒炒牛肉预制菜的色泽、香气、滋味、组织状态的权重系数，由此建立新疆干辣椒炒牛肉预制菜的模糊数学感官评价权重集A=[0.30.20.30.2]。

1.3.7.2  模糊关系综合评判集

Y＝A·R，式中：Y表示感官评价综合评判结果，A表示权重，R表示模糊矩阵。

2  结果与分析

2.1  单因素试验结果

2.1.1  食盐添加量对新疆干辣椒炒牛肉预制菜品质的影响

固定姜粉添加量1%、味精添加量6%、胡椒粉添加量0.6%、花椒粉添加量1%、淀粉添加量4%，食盐添加量选择2%、4%、6%、8%、10%，以色泽和感官评分为指标，考察食盐添加量对新疆干辣椒炒牛肉预制菜品质的影响。

2.1.1.1  色泽

由表4可知，随着食盐添加量的增加，产品的L*值呈先上升后下降的趋势；L*值的变化可能与食盐改变了预制菜中的水分含量有关，预制菜的色泽会影响消费者的购买意愿，预制菜的色泽越亮，即L*值、a*值越大，消费者的青睐程度越高。a*值的变化不显著，b*值的变化趋势不明显。

2.1.1.2  感官评分

由图1可知，感官评分随着食盐添加量的增加呈先上升后缓慢下降的趋势（P＜0.05）。食盐添加量为6%时，感官评分最高。食盐在预制菜中发挥着重要作用，适量的食盐可以改善预制菜的口感和质地，使其更加美味，同时能增加菜品的色泽。然而，当食盐添加过量时，会降低新疆干辣椒炒牛肉预制菜的整体品质，不仅影响食物的味道，而且对人们的健康产生不良影响。因此，提高低盐菜肴的比例、实现减盐目标可以降低消费者对食盐（即钠）的摄入量，从而保持身体健康[14-15]。徐菲等[16]研究发现随着酱牛肉中食盐添加量的增加，其感官评分逐渐降低，这是因为食盐对牛肉的色泽、肌肉的紧致性、口感等因素具有重要的影响。

2.1.2  姜粉添加量对新疆干辣椒炒牛肉预制菜品质的影响

固定食盐添加量6%、味精添加量6%、胡椒粉添加量0.6%、花椒粉添加量1%、淀粉添加量4%，姜粉添加量选择1%、1.5%、2%、2.5%、3%，以色泽和感官评分为指标，考察姜粉添加量对新疆干辣椒炒牛肉预制菜品质的影响。

2.1.2.1  色泽

由表5可知，新疆干辣椒炒牛肉预制菜的L*值呈先降低后升高的趋势（P<0.05），a*值整体呈显著升高趋势（P<0.05），b*值无明显变化趋势。这可能是由于姜粉呈黄褐色，在炒制过程中会黏附在辣椒和牛肉表面，对色泽产生一定的影响。

2.1.2.2  感官评分

姜粉为增香味调料，可以赋予新疆干辣椒炒牛肉预制菜特殊的风味[17]。姜粉添加量对新疆干辣椒炒牛肉预制菜感官评分的影响见图2。

由图2可知，随着姜粉添加量的增加，其感官评分先上升后显著下降（P＜0.05）。姜粉添加量为1.5%时，感官评分最高，此时预制菜的滋味、香气协调；姜粉添加量大于2%时，产品的整体口味变得辛辣，预制菜产品的整体接受性较差。

2.1.3  味精添加量对新疆干辣椒炒牛肉预制菜品质的影响

固定食盐添加量6%、姜粉添加量1.5%、胡椒粉添加量0.6%、花椒粉添加量1%、淀粉添加量4%，味精添加量选择3%、4%、5%、6%、7%，以色泽和感官评分为指标，考察味精添加量對新疆干辣椒炒牛肉预制菜品质的影响。

2.1.3.1  色泽

由表6可知，在味精添加量不同时，新疆干辣椒炒牛肉预制菜的色泽没有呈现规律性变化，在味精添加量为6%时，预制菜的L*值和a*值较大；在味精添加量为5%时，预制菜的b*值最大，并且均有一定的显著性，因此味精添加量对辣椒色泽的影响较小。

2.1.3.2  感官评分

beef with dried chili prepared dish

味精属于鲜味剂的一种，添加一定比例的鲜味剂对其他基本味如咸味具有辅助效果，可以使预制菜的整体风味更加浓郁、醇厚[18]。由图3可知，5%的味精使产品的鲜味较佳。味精添加量过低，没有起到辅助盐的效果；味精添加量过高，使得新疆干辣椒炒牛肉预制菜的鲜味过于突出，口感稍有不适。

2.1.4  胡椒粉添加量对新疆干辣椒炒牛肉预制菜品质的影响

固定食盐添加量6%、姜粉添加量1.5%、味精添加量5%、花椒粉添加量1%、淀粉添加量4%，胡椒粉添加量选择0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1%，以色泽和感官评分为指标，考察胡椒粉添加量对新疆干辣椒炒牛肉预制菜品质的影响。

2.1.4.1  色泽

由表7可知，随着胡椒粉添加量的增加，预制菜的L*值、a*值呈降低趋势，b*值先升高后降低。胡椒粉呈棕褐色，在炒制过程中会黏附在辣椒的表面，对色泽产生一定的影响。

2.1.4.2  感官评分

胡椒粉可以有效地去除肉的膻味，同时味道比花椒粉更浓郁。由图4可知，随着胡椒粉添加量的增加，预制菜的感官评分先升高后降低（P<0.05），当胡椒粉添加量为0.6%时，预制菜鲜味适中，美味可口。

2.1.5  花椒粉添加量对新疆干辣椒炒牛肉预制菜品质的影响

固定食盐添加量6%、姜粉添加量1.5%、味精添加量5%、胡椒粉添加量0.6%、淀粉添加量4%，花椒粉添加量选择0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1%，以色泽和感官评分为指标，考察花椒粉添加量对新疆干辣椒炒牛肉预制菜品质的影响。

2.1.5.1  色泽

由表8可知，花椒粉呈棕褐色粉末状，随着花椒粉添加量的增加，预制菜的L*值、a*值、b*值均呈逐渐下降趋势（P＜0.05），炒制时花椒粉黏附在辣椒的表面，导致预制菜的色泽变暗。

2.1.5.2  感官评分

花椒粉添加量对新疆干辣椒炒牛肉预制菜感官评分的影响见图5。

beef with dried chili prepared dish

花椒粉味道偏麻，椒香浓郁，具有去除腥味和膻味的效果，并且可以提升食物的味道和鲜度。由图5可知，当花椒粉添加量为0.2%～0.8%时，感官评分呈升高趋势（P＞0.05），花椒粉添加量为0.8%时，感官评分最高。适量的花椒粉有助于改善新疆干辣椒炒牛肉预制菜的整体风味，过量的花椒粉使预制菜的风味较辛辣，整体接受性变差。

2.1.6  淀粉添加量对新疆干辣椒炒牛肉预制菜品质的影响

固定食盐添加量6%、姜粉添加量1.5%、味精添加量5%、胡椒粉添加量0.6%、花椒粉添加量0.8%，淀粉添加量选择2%、3%、4%、5%、6%，以色泽和感官评分为指标，考察淀粉添加量对新疆干辣椒炒牛肉预制菜品质的影响。

2.1.6.1  色泽

由表9可知，随着淀粉添加量的增加，新疆干辣椒炒牛肉预制菜的L*值逐渐升高（P＜0.05），a*值、b*值均呈现降低趋势，但是a*值差异不显著，淀粉的增加提高了新疆干辣椒炒牛肉预制菜的亮度。

2.1.6.2  感官评分

淀粉添加量对新疆干辣椒炒牛肉预制菜感官评分的影响见图6。

淀粉在水的作用下会发生糊化现象，这个过程涉及到吸水、溶解和膨胀，最终形成一种具有黏性的糊状溶液[19]，在炒制过程中加入淀粉水具有勾芡作用。由图6可知，当淀粉添加量为4%时，预制菜整体口感协调并且颜色红亮。适量的淀粉有助于改善新疆干辣椒炒牛肉预制菜的整体色泽，过量的淀粉会使汤汁变得浓稠，整体接受性变差。

2.2  模糊评价矩阵的建立及结果

2.2.1  模糊感官评定及模糊矩阵的建立

由表10可得样品1～9的模糊矩阵Rj：

R1=

0.20.30.50

0.40.30.30

0.20.30.50

0.20.60.10.1

，

R2=

0.30.60.10

0.60.30.10

0.60.30.10

0.70.10.20

，

R3=

0.60.20.10.1

0.20.20.60

0.40.30.30

0.30.50.10.1

，

R4=

0.40.40.10.1

0.30.20.50

0.40.40.20

0.30.30.30.1

，

R5=

0.30.50.20

0.20.50.30

0.50.30.20

0.30.60.10

，

R6=

0.20.70.10

0.30.50.10.1

0.50.500

0.30.60.10

，

R7=

0.40.50.10

0.30.60.10

0.40.50.10

0.40.40.20

，

R8=

0.30.30.40

0.40.10.40.1

0.40.20.30.1

0.50.20.30

，

R9=

0.20.20.50.1

0.10.20.60.1

0.40.30.20.1

0.30.30.40

。

根据模糊变换原理可知Y=A·R，以1号样品为例，其综合评价的结果如下：

Y1=A·R1=（0.3  0.2  0.3  0.2）×

0.20.30.50

0.40.30.30

0.20.30.50

0.20.60.10.1

=（0.24  0.36  0.38  0.02）。

按照上述计算方法对1～9号样品进行综合模糊评判，见表11。

表11  综合评判结果

Table 11 Comprehensive evaluation results

Yj

评价结果集

Y1（0.24  0.36  0.38  0.02）

Y2（0.53  0.35  0.12  0）

Y3（0.4  0.29  0.26  0.05）

Y4（0.36  0.34  0.25  0.05）

Y5（0.34  0.46  0.2  0）

Y6（0.33  0.58  0.07  0.02）

Y7（0.38  0.5  0.12  0）

Y8（0.39  0.21  0.35  0.05）

續  表

Yj

评价结果集

Y9（0.26  0.25  0.41  0.08）

2.2.2  正交试验结果

将表11中综合评价结果分别乘以其对应的分值（优90分，良80分，中70分，差60分）并进行加和，正交试验感官综合评价结果见表12。

由表12可知，各因素影响成品评分的主次顺序为D＞B＞A＞C，淀粉添加量对成品评分的影响最大，其次依次是姜粉添加量、食盐添加量和味精添加量。新疆干辣椒炒牛肉预制菜的最优方案为A1B2C2D2，即最优配方为食盐添加量4%、姜粉添加量1.5%、味精添加量5%、淀粉添加量4%。根据正交试验结果的最佳配方进行验证试验，其综合评分均在80以上，重现性良好。

3  结论

制作新疆干辣椒炒牛肉预制菜过程中，不同配方对预制菜成品的风味有一定的影响，因此通过对新疆干辣椒炒牛肉预制菜色泽的测定和感官评价，研究不同配方对新疆干辣椒炒牛肉预制菜风味的影响，采用模糊数学综合评价法优化得到新疆干辣椒炒牛肉预制菜产品的最优配方为食盐添加量4%、姜粉添加量1.5%、味精添加量5%、淀粉添加量4%。在此配方条件下新疆干辣椒炒牛肉预制菜产品的感官评分最佳，颜色红润，外观光泽鲜亮，风味独特，香辣可口，具有协调浓郁的辣椒和牛肉香气。因此，选择此配方作为新疆干辣椒炒牛肉预制菜的最佳配方工艺参数。该研究结果可为传统新疆干辣椒炒牛肉预制菜工艺的工业化应用提供参数借鉴[20-21]。

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