基于模糊数学法对发酵河鲀鱼肠加工工艺进行优化

摘要：河鲀鱼中存在毒性，使其合理利用受到了很大限制。发酵工艺可使被废弃的河鲀鱼内脏得到有效利用，从而减少资源浪费。该研究基于此，先利用单因素试验和正交试验分析不同发酵剂接种量、发酵时间和发酵温度对河鲀鱼肠感官评分的影响，并获得最佳河鲀鱼肠加工工艺条件，再利用模糊数学评价不同葡萄糖添加量、食用盐添加量和马铃薯淀粉添加量对发酵河鲀鱼肠感官评分的影响。研究结果表明，发酵河鲀鱼肠的最佳加工工艺为发酵剂接种量3.5%、发酵时间10 h、发酵温度40 ℃、葡萄糖添加量3%、食用盐添加量2%和马铃薯淀粉添加量12%。

关键词：发酵河鲀鱼肠；模糊数学；加工工艺；优化

中图分类号：TS254.4""""" 文献标志码：A"""" 文章编号：1000-9973（2024）11-0140-04

Optimization of Processing Technology of Fermented Pufferfish

Sausage Based on Fuzzy Mathematics Method

YUE Jun-rui， BAI Qing-yue

（Shanxi Technology and Business University， Taiyuan 030006， China）

Abstract： The toxicity of pufferfish greatly limits its rational utilization.The internal organs of discarded pufferfish can be effectively utilized through fermentation technology， thereby reducing resource waste. Based on this， in this study， single factor test and orthogonal test are firstly used to analyze the effects of different fermentation agent inoculation amount， fermentation time and fermentation temperature on the sensory score of pufferfish sausage， and the optimal processing technology conditions of pufferfish sausage are obtained， and then fuzzy mathematics is used to evaluate the effects of different addition amount of glucose， salt and potato starch on the sensory score of fermented pufferfish sausage. The research results show that the optimal processing technology of fermented pufferfish sausage is fermentation agent inoculation amount of 3.5%， fermentation time of 10 h， fermentation temperature of 40 ℃， glucose addition amount of 3%， salt addition amount of 2% and potato starch addition amount of 12%.

Key words： fermented pufferfish sausage; fuzzy mathematics; processing technology; optimization

收稿日期：2024-05-13

基金项目：山西省高等学校科技创新项目（2023L491）

作者简介：岳俊瑞（1989—），女，讲师，硕士，研究方向：微分方程、模糊数学在食品中的应用。

暗纹东方鲀（Takifugu obscurus），又称斑点鲀或河鲀，是一种生活在海水和淡水交界区域的鱼类，属于鲀科（Tetraodontidae）[1]，主要分布在我国东海、黄海、南海以及东北亚地区的河口或滨海湾等地域。暗纹东方鲀作为一种可食用鱼类，具有一定的营养价值。然而，需要注意的是鲀类中的一些成员含有一种神经毒素（特别是河豚毒素）[2-3]。暗纹东方鲀富含蛋白质，可提供身体所需的氨基酸，有助于维持肌肉、组织和身体功能，也含有脂肪，如富含ω-3脂肪酸的EPA（二十碳五烯酸）和DHA（二十二碳六烯酸），对心脏健康有益，富含维生素D、维生素B12、硒和磷等矿物质，这些成分能够对骨骼健康和免疫系统的功能发挥至关重要的作用[4-5]。

鱼类发酵产品研究在食品科学领域得到了一定程度的关注[6]，尤其是利用发酵来改善食物品质、延长食物保质期以及开发具有特色风味的食品，在一些国家和地区，鱼酱是一种受欢迎的调味品，通过发酵鱼类可以产生具有丰富风味和香气的鱼酱[7-8]，而发酵过程中产生的酶和微生物可以改变食物的风味和口感。鱼酱油也是通过鱼类的发酵制备而成的，可用于提升食物的风味，在东南亚地区非常流行。另外，一些地区会利用鱼的发酵产物来制备调味料或汤底，以增添独特的风味[9]。鱼类发酵产生的液体部分具有独特的风味和化学特性，可以用于调味、调汤等[10]。

河鲀鱼在一些地方有着特定的文化价值和传统的食用方式，研究发酵工艺可以保留这种传统食材的特点，同时为其带来创新，使其适应现代人的口味和需求。发酵河鲀鱼肠可以创造新的食品类产品，丰富市场选择，优质的发酵河鲀鱼肠产品具有较高的市场价值，可对当地经济发展产生积极影响[11]。

发酵河鲀鱼肠加工涉及微生物学、食品化学等多个领域，对于这些领域的研究和知识拓展具有推动作用，有助于增进人们对食品加工技术的理解和认识。

1 材料与方法

1.1 试验材料与试剂

河鲀：购于鲀之鲜水产有限公司；发酵菌株（冻干菌种，植物乳酸杆菌和戊糖片球菌）：购于中国微生物菌种保藏管理中心；食用盐、葡萄糖、蔗糖、土豆培养基。

1.2 试验仪器

电子天平、分析天平、超净工作台、高压灭菌锅、高速冷冻离心机、生化培养箱、鼓风干燥箱、高速搅拌机、恒温水浴锅、低温保存箱、冷藏和冷冻冰箱、pH计。

1.3 试验方法

1.3.1 发酵河鲀鱼肠的制作

本研究以戊糖片球菌和植物乳杆菌为发酵剂，根据菌种使用说明书，将冻干粉末用液体培养基溶解后，在平板内进行划线，再将单个菌落接种到液体培养基中扩大培养15 h，培养结束后调整菌液浓度为107 CFU/mL，再将其置于4 ℃冰箱中保存待用。

将河鲀鱼肉清洗干净，在低温条件下添加一定的辅料和发酵剂，搅拌3 min，将其混合均匀，再制作成完整的鱼肠，将其放入生化培养箱中进行培养，在35 ℃条件下培养8 h。发酵结束后，先将鱼肠加热至45 ℃，再将其加热至95 ℃，并维持30 min进行灭菌，然后将其放入冰水中冷却，最后将其放入4 ℃冰箱中保存12 h冷藏备用。

1.3.2 感官评价

邀请10位具有感官评价经验的人员对发酵鱼肠进行感官评价，以发酵鱼肠的口感、风味、色泽和组织状态为评价指标，对发酵鱼肠进行感官评价。发酵鱼肠感官评价标准见表1。

1.3.3 单因素试验

控制接种量为3%、发酵时间为20 h和发酵温度为25 ℃，研究不同发酵时间（8，12，16，20，24，28，32，36 h）、不同发酵温度（15，25，35，45，55，65 ℃）和不同接种量（1%、2%、3%、4%、5%）对发酵鱼肠感官评分的影响。

1.3.4 模糊数学建立

根据模糊数学感官设定模糊感官评定域为X=（X1口感，X2风味，X3色泽，X4组织状态）；感官评价为Y=（优，良，中，一般，差）。根据发酵鱼肠的口感、风味、色泽和组织状态在模糊数学感官评价中的重要性将其权重设定为（0.2，0.3，0.3，0.2）。

1.3.5 正交试验设计及发酵条件优化

在单因素试验的基础上，以感官评分为指标，接种量、发酵时间和发酵温度为变量因素，研究不同变量因素对河鲀鱼肠感官评分的影响。

1.3.6 数据分析

利用Excel 2021软件对数据进行统计和分析。

2 结果和讨论

2.1 单因素试验

2.1.1 接种量对发酵河鲀鱼肠感官评分的影响

发酵剂中的微生物（如细菌、酵母等）在发酵过程中会分解食材，产生有机酸、气体和其他化合物，接种量的多少会影响微生物的繁殖速率和代谢产物的产量，从而影响食物的口感和气味。发酵过程中产生的有机酸会影响食物的酸度和pH值，使其更酸和更甜。接种量的变化导致气体产生速率的变化，从而影响食物的蓬松度、口感和香气。

由图1可知，随着接种量的增加，河鲀鱼肠的感官评分先升高后降低。当接种量为3%时，河鲀鱼肠的感官评分最高，当接种量低于或者高于3%时，河鲀鱼肠的感官评分均呈现降低趋势。

2.1.2 发酵时间对发酵河鲀鱼肠感官评分的影响

不同发酵时间会导致微生物代谢产物、化学成分和食材性质的变化，从而影响食物的感官特性。发酵时间会导致河鲀鱼肠的风味发生变化，在较短发酵时间内，会有较少的微生物代谢产物生成，而在较长的发酵时间内，微生物会更充分地代谢食材，产生更多的化合物，赋予食物特殊的香气和味道。

发酵时间还可能影响食物的质地。在发酵过程中，微生物的活动会导致蛋白质和其他成分分解、转化，从而影响食物的质地和口感。较短的发酵时间会产生较轻的质地，而较长的发酵时间会使食物更加柔软。随着发酵时间的延长，有机酸的积累也会增加食物的酸度。

由图2可知，随着发酵时间的增加，发酵河鲀鱼肠的感官评分呈现先升高后降低的趋势，当发酵时间为12 h时，发酵河鲀鱼肠的感官评分最高，为63分；当发酵时间大于或者小于12 h时，发酵河鲀鱼肠的感官评分均呈现逐渐降低趋势。

2.1.3 发酵温度对发酵河鲀鱼肠感官评分的影响

发酵温度是控制发酵过程中微生物生长和代谢的关键因素之一，不同微生物生长所要求的最适温度不同、合适的发酵温度可以促进有益微生物的生长，从而产生所需的风味。发酵过程中产生的酶在不同温度下可能会有不同的活性水平。酶活性影响食材的分解、转化和产生化学变化，进而影响食品的特性。

发酵过程中的化学反应速率通常随着温度的变化而变化，适当的温度可以促使有益的化学反应发生，从而改善食品的味道、香气和口感。由于不同的食品和微生物在发酵过程中的反应机制和生长要求可能会有很大差异，所以发酵温度对食品最终感官评分的影响也有不同。为了确定最佳的发酵温度，通常需要进行试验研究来评估不同温度下食品的感官特性和质量。

由图3可知，随着发酵温度的增加，发酵河鲀鱼肠的感官评分先升高后降低，当发酵温度为25 ℃时，发酵河鲀鱼肠的感官评分最高，为60分，当温度低于或者高于25 ℃时，发酵河鲀鱼肠的感官评分均不断降低。

2.2 正交试验

根据单因素试验结果，对河鲀鱼肠加工工艺进行正交试验，正交试验优化方案及结果见表3。

由表3可知，编号7的发酵河鲀鱼肠的感官评分最高，为68.9分，此时发酵河鲀鱼肠加工工艺为发酵剂接种量3.5%、发酵时间10 h和发酵温度40 ℃。

2.3 模糊数学的建立

通过单因素试验和正交试验研究接种量、发酵时间和发酵温度对河鲀鱼肠感官评分的影响，并获得最佳加工工艺，然后利用模糊数学方法研究不同葡萄糖添加量、食用盐添加量和马铃薯淀粉添加量对发酵河鲀鱼肠感官评分的影响。

邀请10位具有感官评价经验的人员对发酵河鲀鱼肠进行感官评分，以口感、风味、色泽和组织状态4个特征为指标，对河鲀鱼肠进行感官评分，结果见表4。

根据表4中的结果获得模糊数学矩阵R，以样品1为例，模糊矩阵如下：

河鲀鱼肠的口感、风味、色泽和组织状态4个评价因素的权重集为（0.2，0.3，0.3，0.2），即得到样品Y1=（0.47，0.2，0.17，0.16），Y2=（0.53，0.23，0.12，0.12），Y3=（0.51，0.25，0.14，0.1），Y4=（0.58，0.22，0.16，0.04），Y5=（0.59，0.21，0.13，0.07），Y6=（0.55，0.13，0.19，0.13），Y7=（0.6，0.2，0.15，0.05），Y8=（0.55，0.24，0.13，0.08），Y9=（0.39，0.27，0.23，0.11），Y10=（0.32，0.23，0.3，0.15），Y11=（0.43，0.27，0.12，0.18），Y12=（0.4，0.23，0.22，0.15），Y13=（0.41，0.23，0.15，0.21），Y14=（0.41，0.19，0.18，0.22），Y15=（0.51，0.19，0.15，0.18）和Y16=（0.49，0.21，0.16，0.14）。

由表5可知，样品3的感官评分最高，为79.11分，此时发酵河鲀鱼肠的加工工艺为发酵剂接种量3.5%、发酵时间10 h、发酵温度40 ℃、葡萄糖添加量3%、食用盐添加量2%和马铃薯淀粉添加量12%。

3 小结

河鲀鱼的毒性成分主要集中在内脏和皮肤中，通过适当的发酵工艺可以有效地降解和去除河鲀鱼内脏中的毒性物质，从而降低食品中毒的风险，确保食品安全。发酵是一种能够改变食材特性的工艺，可以改善食品的口感、风味和质地。通过优化发酵工艺，可以使河鲀鱼肠获得更好的食用质量，提高消费者的接受度和满意度。

本研究利用模糊数学法和正交试验对发酵河鲀鱼肠加工工艺进行研究和优化，研究结果表明发酵河鲀鱼肠的最佳加工工艺为发酵剂接种量3.5%、发酵时间10 h、发酵温度40 ℃、葡萄糖添加量3%、食用盐添加量2%和马铃薯淀粉添加量12%。

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