基于模糊数学法优化香椿香辣酱加工工艺及营养成分分析

李本姣，杨小丽，李 松，赵思毅，章 攀

（达州市农业科学研究院，四川达州 635000）

香椿（Toona sinensis）为楝科（Meliaceae juss）香椿属（Toona）植物，又名香椿芽、香椿头、椿天等，在我国已有2 000 多年的栽培历史，主要分布在华北、华南、西南各地[1]。香椿作为我国特有的木本蔬菜，其口味独特，香气浓郁，富含蛋白质、维生素、胡萝卜素、钙、钾、铁、黄酮及大量微量元素等[2]，深受人们的喜爱。同时香椿的芽、叶、根、皮和果实均可入药，具有清热解毒、健脾开胃、滋阴补阳、增强人体免疫力、抗衰老[3]、降血糖[4]等功效。香椿叶粗提物具有抑菌[5]、抗肿瘤[6]、健胃理气、润肤明目等药理作用，香椿籽在抗凝血[7]、抗氧化[8]等方面有一定的功效。

四川省达州市香椿种植面积大、产量高、品质优，大竹县作为“中国香椿第一县”，其种植的红香椿产量质量均居全国第一。大竹香椿作为中国国家地理标志产品，具有叶面光滑、色泽鲜红、细嫩多汁、少渣爽口、香味浓郁等优点[9]，种植过程中不施化肥、不用农药，属纯天然绿色食品。然而，香椿是热敏蔬菜，采收后若不进行适当的处理，香椿嫩芽将木质化，失去商品价值。此外，香椿生长期季节性强、采收期短，采后极易出现叶片脱落、腐烂变质等现象，严重影响产业的健康可持续发展。香椿作为蔬菜食品，目前最主要的食用方式为鲜食，加工方式也比较传统，如腌制品、香椿罐头[10]等，严重制约了香椿产业链的发展。大力发展香椿加工产业不仅可以缓解香椿集中上市的压力，防止供应过剩，而且有利于香椿产业链条的良性发展。

本研究以新鲜的香椿嫩芽和辣椒为主要原料，通过单因素和正交试验，采用模糊数学法对香椿香辣酱的感官评分进行评价，研制出一款香椿调味酱料新产品，并对成品的营养成分进行分析，为香椿香辣酱的生产提供科学的理论依据和基础资料。

1 材料与方法

1.1 材料和试剂

红香椿采摘于大竹县巴山红香椿种植专业合作社，食盐、辣椒、白砂糖、大蒜、生姜、豆瓣酱、花椒、香油等，食品级，购于达州市世纪隆超市。

1.2 仪器和设备

电磁炉、电子天平、酱类翻炒机、酱类灌装机、灭菌锅。

1.3 工艺流程及操作要点

1.3.1 工艺流程

1.3.2 操作要点

红香椿挑选清洗：挑选新鲜、无腐烂长度为10～15 cm 的香椿嫩芽，于流动的清水中清洗干净并沥干水分。

烫漂：清洗好的香椿嫩芽进行烫漂处理，烫漂液温度100 ℃、时间60 s，并加入150 mg·L-1的葡萄糖酸锌和200 mg·L-1的亚硫酸钠。

切丁：烫漂好的香椿立即捞出，并用流动水冷却至室温，沥干水分后切成3～5 mm备用。

炒制：当油温升高至125 ℃时，倒入青、红小米辣（比例为1∶1）、大蒜、老姜、豆瓣酱等进行炒制，随后加入食盐、白砂糖、鸡精、花椒油等辅料混合均匀，炒制好后加入切好的香椿丁继续翻炒1 min。

装罐、排气：趁热将香椿香辣酱灌装入灭菌的玻璃瓶中并排气。

杀菌：将装好的香椿香辣酱置于100 ℃温度下保持20 min。

冷却：灭菌后自然冷却。

1.4 试验方法

1.4.1 单因素试验

香椿香辣酱的加工过程中，辣椒和香椿的比例（9∶1、8∶2、7∶3、6∶4、5∶5）、食盐添加量（2%、3%、4%、5%、6%）、白砂糖添加量（1%、1.5%、2%、2.5%、3%）、鸡精添加量（1%、2%、3%、4%、5%）对香椿香辣酱的感官评分影响较大，因此通过对辣椒和香椿的比例、食盐添加量、白砂糖添加量和鸡精添加量进行单因素试验，优化香椿香辣酱加工工艺。

1.4.2 正交试验设计

采用软件进行正交试验设计，根据单因素试验结果选择A（辣椒和香椿的比例）、B（食盐添加量）、C（白砂糖添加量）和D（鸡精添加量）作为4 个考察因子，以模糊数学感官评分作为评价指标，对香椿香辣酱的配方进行优化，正交试验因素水平如表1。

表1 正交试验因素水平表

1.4.3 感官评价方法

随机挑选10名食品专业感官评定人员（男、女各5 人）对香椿香辣酱的色泽、滋味、风味和组织状态进行感官评价，结果如表2。

表2 感官评价标准表

1.4.4 模糊矩阵的建立

1.4.4.1 确定感官评价因素集和评语集

评价因素集是指对产品感官评定因素的集合，以色泽（U1）、滋味（U2）、风味（U3）、组织状态（U4）4个指标构成评价因素集U=｛U1，U2，U3，U4｝。评语集是评价因素所属质量等级的集合，以优（V1）、良（V2）、中（V3）、差（V4）构成评语集V=｛V1，V2，V3，V4｝。试验中优、良、中、差4 个等级分别赋值为90、80、70、60 分，因此评语集V=｛V1，V2，V3，V4｝=｛90，80，70，60｝。

1.4.4.2 确定权重集

采用用户调查法[11]确定权重集，邀请10名感官评定人员对香椿香辣酱中的色泽、滋味、风味和组织状态4 个因素在感官评定过程中的重要性进行打分，确定权重集a=｛0.20，0.40，0.15，0.25｝。

1.4.4.3 模糊评价体系

统计感官评分的结果并处理，计算得到模糊矩阵R。模糊关系综合评价结果为Pi=a×Ri，综合评价得分Yi=Pi×V。

1.4.5 香椿香辣酱营养成分表分析

根据GB 28050—2011 《食品安全国家标准预包装食品营养标签通则》[12]、GB 5009.5—2016《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》[13]、GB 5009.6—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》[14]、GB 5009.91—2017《食品安全国家标准食品中钾、钠的测定》[15]对香椿香辣酱的营养成分表进行分析。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 辣椒和香椿的比例对香椿香辣酱感官评分的影响

辣椒和香椿作为香椿香辣酱最主要的原料，其比例对成品的感官评分影响非常大。由图1 可知，与香椿量10%相比，香椿量为20%时，香椿香辣酱的感官评分明显增长，涨幅达到了14.64%，主要是因为香椿量太低，成品中辣椒的味道太突出，严重影响制品的风味；当香椿量超过20%时，香椿香辣酱的感官评分缓慢下降，这是因为香椿香气成分非常浓郁，主要包括噻吩类、脂类、醛类和烃类化合物[16]，其中己烯醛和二甲基噻吩是香椿香味的特征性成分[17]。当香椿量太高时，制品的风味以香椿为主，对于某些群体来说香椿浓烈的香味可接受度较低，从而降低了制品的感官评分。综上所述，香椿香辣酱中辣椒与香椿的最佳比例为8∶2。

图1 辣椒和香椿的比例对香椿香辣酱感官评分的影响

2.1.2 食盐添加量对香椿香辣酱感官评分的影响

食盐作为调味料，能够增强酱类的口感和香味，在制作酱类食品时，加入适量的食盐可以使酱类的味道更加鲜美。此外，食盐对微生物具有抑制和杀灭作用，可延长酱类食品的保质期[18]。由图2 可知，当食盐的添加量在2%～5%时，香椿香辣酱的感官评分均大于83分，表明人们对食盐的可接受度范围较广。食盐添加量为3%时，香辣酱的感官评分达到了最大值，为87.92 分，但当食盐添加量超过5%时，香辣酱的感官评分明显下降；当食盐添加量为6%时，感官评分仅为75.36 分，与添加量5%相比，感官评分降低了13.12%。这可能是因为食盐添加量过多，会掩盖香椿香辣酱的风味，严重影响制品的滋味。此外，过量摄入食盐也会对人体健康产生负面影响，增加高血压、骨质疏松、胃癌等疾病的风险[19]。

图2 食盐添加量对香椿香辣酱感官评分的影响

2.1.3 白砂糖添加量对香椿香辣酱感官评分的影响

白砂糖作为一种传统的甜味剂，在酱类食品中能够改善食品的口感、风味，白砂糖与氨基酸作用或糖的焦化作用后还能改善制品的色泽[20]。由图3 可知，随着白砂糖添加量的增加，香椿香辣酱的感官评分呈现先增加后降低的趋势。当白砂糖添加量小于2%时，香辣酱的感官评分差别较小；但当白砂糖量超过2%时，香辣酱感官评分的最大值与最小值之间相差了9.01 分。这是因为在酱类食品中适量的白砂糖可以掩盖异味，使制品风味更加柔和饱满，但是过量的白砂糖造成制品过于甜腻[20]。

图3 白砂糖添加量对香椿香辣酱感官评分的影响

2.1.4 鸡精添加量对香椿香辣酱感官评分的影响

鸡精是一种具有鸡的鲜味和香味的复合调味料，主要鲜味剂是谷氨酸钠，还含有食盐、糖、鸡肉粉、香辛料等增味剂，主要作用是提鲜增香，使制品的味道更加丰富。由图4 可知，香椿香辣酱的感官评分在一定范围内随着鸡精添加量的增加而增加，当鸡精添加量为4%时，香辣酱感官评分最高，为82.06 分；当鸡精添加量为1%时，感官评分最低，为75.30 分。最高分与最低分相差6.76 分，表示鸡精的添加量对香辣酱的感官评分影响非常大；但是当鸡精添加量超过4%时，香辣酱感官评分又逐渐降低。这可能是因为鸡精量较多，制品鸡肉味较浓，掩盖了香椿和辣椒的香味。

图4 鸡精添加量对香椿香辣酱感官评分的影响

2.2 模糊数学感官综合评价

在单因素试验结果的基础上，采用正交试验优化香椿香辣酱的配方。邀请10 名培训后的专业感官评价人员进行测评，各因素最终的得票数结果如表3。

表3 感官评价票数分布

将表3 中感官评价结果建立模糊矩阵，将每个样品评价因素的得票数除以参与评价人数10人即可得各个样品的模糊矩阵R1～R9。以1号样品为例，色泽优、良、中、差的得票数分别为5、3、2、0，则R色泽=｛0.5，0.3，0.2，0.0｝，以此类推，R滋味=｛0.4，0.3，0.2，0.1｝，R风味=｛0.3，0.5，0.2，0.0｝，R组织状态=｛0.3，0.6，0.1，0.0｝，由此得到矩阵R1：

评价评语集V=｛90，80，70，60｝，所以综合评价得分Y1=P1×V=0.38×90+0.405×80+0.175×70+0.04×60=81.25。同理，可得到2～9号样品的综合评价得分。

2.3 正交试验结果

以模糊数学感官评分为评价指标，通过正交试验对香椿香辣酱的配方进行优化，结果如表4。由表4可知，A、B、C、D这4个因素的R值分别为1.12、5.35、0.40、2.46，由此可得，4 个因素对模糊数学感官评分影响最大的为B（食盐添加量），其次是D（鸡精添加量）和A（辣椒与香椿的比例），影响最小的为C（白砂糖添加量）。9 组试验中香椿香辣酱试验号A1B2C2D2感官评分最高，为83.75 分，即香椿香辣酱最优配方为：辣椒与香椿的比例为8∶2、食盐添加量为3%、白砂糖添加量为2%、鸡精添加量为3%。

表4 香椿香辣酱正交试验结果

2.4 验证试验

根据正交试验结果得出的最优配方进行3 次验证试验，得到综合感官评分为83.52±0.83分，表明产品感官品质较好。

2.5 香椿香辣酱营养成分表分析

由表5 可知，香椿香辣酱的营养成分比较全面，但是钠含量较高，对于高血压、高血脂患者应控制食用量。通过营养成分表，可让消费者更好地选择营养均衡的食品，避免营养不足或营养过剩的问题。

表5 香椿香辣酱营养成分表

3 小结

采用模糊数学法对香椿香辣酱的感官品质进行评价，通过单因素和正交试验优化产品配方，得到香椿香辣酱的最优配方为：辣椒与香椿的比例为8∶2、食盐添加量为3%、白砂糖添加量为2%、鸡精添加量为3%，此时香椿香辣酱的感官评分最高，为83.75 分；所得产品颜色红褐色、油润且有光泽，口感咸甜适中，香椿味较浓郁。对成品的营养成分表进行分析，得到香椿香辣酱的营养成分丰富且全面。