模糊数学感官评价结合响应面法优化腌醋椒工艺配方

摘要：以巴塘辣椒为原料制作腌醋椒，运用模糊数学感官评价结合响应面法对腌醋椒的工艺配方进行优化。利用单因素试验和Plackett-Burman试验设计筛选影响腌醋椒感官品质的关键因素，在此基础上，以模糊数学感官评分和质构指标为响应值，通过响应面试验得出最优工艺配方：以200.0 g辣椒为基准，添加胡椒5.0 g、花椒5.0 g、米醋880.0 g、酱油100.0 g、食盐20.0 g、红糖25.0 g、大蒜50.0 g、腌制时间13 d，在此条件下制作的腌醋椒感官品质最佳，具有浓郁的醋香和椒香，口感爽脆，味道丰富；食盐含量（以NaCl计）为3.18 g/100 g，亚硝酸盐含量为1.95 mg/kg，总酸含量为2.83 g/100 g，均符合相关国标要求。该研究为优化腌醋椒的口感和品质、提高生产效率和产品质量提供了科学的理论依据。

关键词：腌醋椒；Plackett-Burman试验；响应面法；模糊数学感官评价法；质构分析

中图分类号：TS205.5""""" 文献标志码：A""""" 文章编号：1000-9973（2024）08-0113-07

Optimization of Process Formula of Pickled Vinegar Pepper by Fuzzy Mathematics

Sensory Evaluation Combined with Response Surface Method

DU Ya-fei1，2， LI Wei1，2， LIU Xu1，2， JIAO Ling1， WU Ting1

（1.College of Chemistry and Life Sciences， Chengdu Normal University， Chengdu 611130， China;

2.Sichuan Provincial Key Laboratory for Development and Utilization of Characteristic

Horticultural Biological Resources， Chengdu 611130， China）

Abstract： Pickled vinegar pepper is produced with Batang pepper as the raw material， the process formula of pickled vinegar pepper is optimized by fuzzy mathematics sensory evaluation combined with response surface method. The key factors affecting the sensory quality of pickled vinegar pepper are" screened by single factor test and Plackett-Burman test design.On this basis， with the fuzzy mathematics sensory score and texture indexes as the response values， the optimal process formula obtained by response surface test is as follows： with 200.0 g pepper as the base， add 5.0 g black pepper， 5.0 g Zanthoxylum bungeanum， 880.0 g rice vinegar， 100.0 g soy sauce， 20.0 g salt， 25.0 g brown sugar and 50.0 g garlic， and pickling time is 13 d. The pickled vinegar pepper produced under these conditions has the best sensory quality， with strong vinegar and pepper aroma， crisp texture and rich flavor. The salt content （calculated as NaCl ） is 3.18 g/100 g， the nitrite content is 1.95 mg/kg and the content of total acids is 2.83 g/100 g， all of which meet the requirements of relevant national standards. This study has provided a scientific theoretical basis for optimizing the taste and quality of pickled vinegar pepper， and improving the production efficiency and product quality.

Key words： pickled vinegar pepper; Plackett-Burman test; response surface method; fuzzy mathematics sensory evaluation method; texture analysis

DOI：10.3969/j.issn.1000-9973.2024.08.019

引文格式：杜亚飞，李维，刘绪，等.模糊数学感官评价结合响应面法优化腌醋椒工艺配方.中国调味品，2024，49（8）：113-119，132.

DU Y F， LI W， LIU X， et al.Optimization of process formula of pickled vinegar pepper by fuzzy mathematics sensory evaluation combined with response surface method.China Condiment，2024，49（8）：113-119，132.

收稿日期：2023-12-08

基金项目：川菜发展研究中心科研项目（CC22Z19）；成都师范学院校级科研项目（CS21ZCY03）

作者简介：杜亚飞（1990—），男，硕士，研究方向：农产品加工与贮藏。

辣椒含有丰富的维生素A、维生素C、类胡萝卜素等营养物质，同时还含有辣椒素等活性成分，这些成分具有抗氧化、抗炎、促进新陈代谢等益处，随着人们对健康饮食关注度的提高，对作为健康食材的辣椒的认知度也逐渐提升，进而推动了其消费量的增长。目前，国内辣椒产业整体发展趋势较好，辣椒主产地如四川、贵州、湖南等省份立足于原料优势发展迅速，各种辣椒制品如辣椒酱、辣椒油、辣椒泡菜的品种不断增加。腌醋椒是一种传统的四川调味品，根据GB 2714—2015中的定义，属于酱腌菜的一种，其加工成品具有酸辣可口、口感爽脆等特点，常用于菜肴的调味，也可直接食用或用作拌菜的配料。该产品以辣椒和食醋为主要原料，添加其他辅料，通过腌制而形成特殊风味，富含维生素、矿物质等多种营养成分，深受消费者的喜爱，但由于目前腌醋椒标准化加工工艺和质量控制等方面缺乏科学的理论研究支撑，还存在产品风味不统一、质量不稳定等问题，本文针对以上问题对腌醋椒的腌制工艺进行研究，以期为腌醋椒的生产工艺优化提供可靠的理论依据。

模糊数学感官评价法是一种将模糊逻辑和数学方法相结合的感官评价方法，对腌醋椒的感官品质进行模糊综合评价，可避免评价者主观性和不确定性的因素；质构指标的测定可以更全面地评估在咀嚼和吞咽过程中腌醋椒的物理特性，了解其口感和咀嚼体验，从而更准确和客观地评估腌醋椒的品质。本研究引入模糊数学感官评价法和质构指标，利用Plackett-Burman设计探究米醋、酱油、大蒜、食盐、红糖的添加量和腌制时间对腌醋椒感官品质的影响，通过响应面试验确定腌醋椒的最优工艺配方，不仅可以提高腌醋椒感官品质评价的准确性，为腌醋椒的工业化生产提供科学依据，而且可为腌制蔬菜的开发和品控提供新的思路。

1" 材料与方法

1.1" 材料与试剂

辣椒：产自四川省甘孜州巴塘县；米醋、红糖、食盐、酱油、花椒、大蒜：市售。

铬酸钾、硝酸银、亚铁氰化钾、乙酸锌、冰乙酸、硼酸钠、盐酸、对氨基苯磺酸、盐酸萘乙二胺、氢氧化钠（均为分析纯）：成都市科龙化工试剂厂。

1.2" 仪器与设备

PHS-3E型pH计" 无锡雷磁仪器仪表有限公司；Rapid-TA型质构仪" 上海腾拔仪器科技有限公司；U-T3型分光光度计" 屹谱仪器制造（上海）有限公司。

1.3" 方法

1.3.1" 腌醋椒制作工艺流程和操作要点

1.3.1.1" 工艺流程

1.3.1.2" 操作要点

选择新鲜成熟、无蛀虫、硬度较好的辣椒，用清水冲洗干净，热烫后晾干，使用刀尖或叉子在辣椒上扎均匀小孔以便入味；准备洗净控干的陶坛，先在底部撒上一层食盐，称取处理好的辣椒放入陶坛底部铺一层，然后均匀加入适量食盐、红糖（粉）、大蒜（切片）、花椒、胡椒等调味料，再放一层辣椒，重复以上步骤直至所有的辣椒和调味料都放入坛中，倒入米醋、酱油（注意确保辣椒完全浸泡于液面以下）；盖上坛盖并密封，轻轻摇晃陶坛使调味料均匀混合；将陶坛置于阴凉、通风处进行自然腌制，每2 d摇晃陶坛一次以确保辣椒均匀腌制，至预设的腌制时间结束后即可开坛取食。

1.3.2" 感官评价

由10名经过专业训练的人员（男女比例为1∶1）组成评价小组，参加试验的感官评定人员在进行评价前需了解产品特点、感官评价标准和方法，避免食用刺激性食物，每次评价样品前用清水漱口，间隔10 min后再评定下一个样品，以避免疲劳效应对评价结果的影响。感官评定人员针对腌醋椒的滋味、质地、香气和外观4个方面进行评分，感官评分标准见表1。

1.3.3" 单因素试验

称取辣椒200.0 g、胡椒5.0 g、花椒5.0 g、米醋800.0 g、酱油100.0 g、食盐20.0 g、红糖30.0 g、大蒜40.0 g、腌制时间14 d为基础工艺条件，以感官评分为指标，设置不同食盐添加量（10.0，15.0，20.0，25.0，30.0 g）、酱油添加量（60.0，80.0，100.0，120.0，140.0 g）、米醋添加量（400.0，600.0，800.0，1 000.0，1 200.0 g）、红糖添加量（20.0，25.0，30.0，35.0，40.0 g）、大蒜添加量（20.0，30.0，40.0，50.0，60.0 g）、腌制时间（7，10，14，18，21 d）进行单因素试验，确定各因素的适宜范围。

1.3.4" Plackett-Burman试验设计

根据单因素试验结果，对食盐添加量（X1）、酱油添加量（X2）、米醋添加量（X3）、红糖添加量（X4）、大蒜添加量（X5）、腌制时间（X6）进行考察，按照模糊数学法评分，利用Minitab 20软件筛选影响腌醋椒感官评分的关键因素。各考察因素分别取低水平“-1”和高水平“1”两个水平，试验次数n=12，Plackett-Burman试验设计因素及水平见表2。

1.3.5" 响应面试验设计

由于不同人群对感官评价的偏好可能有所不同，因此在评估腌醋椒品质时还需综合考虑质构指标，通过质构指标的定量测定，可提供更加客观和可重复的评估结果，从而减少主观性影响，以实现产品的一致性和稳定性，有助于生产过程中识别潜在问题和改进工艺技术。本研究根据Plackett-Burman试验结果，固定酱油添加量100.0 g、红糖添加量25.0 g、大蒜添加量50.0 g，选择食盐添加量、米醋添加量和腌制时间3个因素作为自变量，以模糊数学感官评分和质构指标（硬度、弹性）综合评分作为响应值，进行响应面试验设计。

综合评分的计算采用归一化法，设定感官评分、硬度、弹性的权重系数分别为0.5，0.25，0.25，总和为1，计算公式：Y=（X1i/max1×0.5＋X2i/max2×0.25+X3i/max3×0.25）×100，其中X1i表示感官评分的第i个值，X2i表示硬度的第i个值，X3i表示弹性的第i个值，max1表示感官评分最大值，max2表示硬度最大值，max3表示弹性最大值。响应面试验因素及水平见表3。

1.3.6" 模糊数学法评价模型的建立

因素集U={u1，u2，u3，u4}={滋味，质地，香气，外观}。

评语集V={v1，v2，v3，v4}={优（90分），良（80分），中（70分），差（60分）}。

权重集：根据相关专业人士对产品的特点进行权重打分，采用强制决定法确定各因素权重X={x1，x2，x3，x4}={0.4，0.3，0.2，0.1}。

模糊矩阵T：根据感官评价表对腌醋椒各试验组进行感官评分，统计各考察因素所对应的评语集投票人数，将采集数据的分布结果除以感官评价总人数计算得到模糊矩阵T。以k号样品为例，其模糊矩阵为：

Tk=r11r12…r1jr21r22…r2j…………ri1ri2…rij。

其中：i=1，2，3，4，表示样品感官评价因素；j=1，2，3，4，表示评语集中的样品感官评价等级。

综合评判集Y：通过模糊数学变换原理计算各试验组的综合评判结果Y=X·T＝（y1，y2，y3，y4），其中X为权重集，T为模糊矩阵。

将综合评判集Y（y1，y2，y3，y4）分别与评语集中各评价等级所对应的分值相乘并求和，即为最终感官评分。

1.3.7" 质构的测定

将腌制后的腌醋椒样品沥干，在质构仪TPA模式下进行测定，具体参数： P/10柱形探头，压缩力5.00 g，压缩量50%，测前速度2.00 mm/s，测定速度1.00 mm/s，测后速度2.00 mm/s，每组样品测3个点位，取3次测定的平均值。

1.3.8" 理化指标的测定

将腌醋椒样品沥干后，去除可见异物和杂质，捣碎、研磨、混合以确保样品的均匀性，再进行理化指标的测定，取3次测定的平均值，其中食盐、亚硝酸盐、总酸均按照GB/T 5009.54—2003中的规定进行测定。

2" 结果与分析

2.1" 单因素试验结果与分析

2.1.1" 食盐添加量对腌醋椒感官评分的影响

由图1可知，随着食盐添加量的增加，腌醋椒的感官评分先升高后降低，当食盐添加量为20.0 g时感官评分达到最大值，这是由于适当添加食盐可以促进腌醋椒中调味料的溶解，使其更好地渗透到辣椒中，增强味觉层次感和风味丰富度；而过量的食盐可能会掩盖辣椒本身的风味，使其变得过咸，影响整体口感的平衡。因此，初步确定食盐添加量为20.0 g左右。

2.1.2" 酱油添加量对腌醋椒感官评分的影响

由图2可知，随着酱油添加量的增加，腌醋椒的感官评分呈现先升高后降低的趋势，当酱油添加量为100.0 g时感官评分最高，这是由于酱油含有丰富的氨基酸和呈鲜物质，可以调和辣椒的辣味，使其更加平衡和柔和，提升整体风味；然而过量的酱油可能会使腌醋椒过咸，掩盖辣椒的风味，导致整体口感失衡。因此，初步确定酱油添加量为100.0 g左右。

2.1.3" 米醋添加量对腌醋椒感官评分的影响

由图3可知，随着米醋添加量的增加，腌醋椒的感官评分逐渐升高，当米醋添加量为800.0 g时感官评分达到峰值，继续添加米醋，感官评分呈下降趋势，这主要是因为随着米醋的加入，辣椒的颜色、质地和风味等发生改变，适量的米醋可以增加泡醋椒的酸味，中和辣椒的辣度，提升滋味的清爽感；而过量的米醋会使泡醋椒过酸，同时掩盖辣椒和其他调味料的风味，使味感变得单调或不够平衡。因此，初步确定米醋添加量为800.0 g左右。

2.1.4" 红糖添加量对腌醋椒感官评分的影响

由图4可知，随着红糖添加量的增加，腌醋椒的感官评分呈现先升高后降低的趋势，当红糖添加量为25.0 g时感官评分最高，此时腌醋椒的感官品质最好，这是由于红糖具有独特的香甜味，可以平衡辣椒的辣度，改善腌醋椒的口感，同时糖分的溶解可以增加腌醋椒的黏稠度，使其更加顺滑和饱满；而过量的红糖可能会使腌醋椒过甜，掩盖其他调味料的风味，导致整体感官品质下降。因此，初步确定红糖添加量为25.0 g左右。

2.1.5" 大蒜添加量对腌醋椒感官评分的影响

由图5可知，随着大蒜添加量的增加，腌醋椒的感官评分先逐渐升高，当大蒜添加量为50.0 g时达到最高，随后降低，这是由于大蒜具有独特的辛辣味和强烈的风味，可以为腌醋椒带来浓郁的大蒜风味，增加口感的复杂性，此外，大蒜的辛辣味可以调和其他调味料的甜味、酸味、咸味等味道，使整体口感更加丰富；而当大蒜添加量过多时，会导致蒜味过重，掩盖其他调味料的风味，使感官评分降低。因此，初步确定大蒜添加量为50.0 g左右。

2.1.6" 腌制时间对腌醋椒感官评分的影响

由图6可知，随着腌制时间的延长，腌醋椒的感官评分逐渐升高，当腌制时间为14 d时感官评分达到最高，若进一步延长腌制时间，感官评分逐渐下降，这是由于在腌制初期，辣椒和其他调味料开始相互渗透，风味逐渐融合，随着时间的推移，调味料的风味充分渗透到辣椒中，口感变得均衡、丰富；然而腌制时间过长，辣椒变得过软、过咸或过酸，失去原有的口感和风味，导致整体感官评分下降。因此，初步确定腌制时间为14 d左右。

2.2" Plackett-Burman试验结果与分析

根据1.3.4设计方案进行Plackett-Burman试验，感官评价数据采集结果见表4，模糊数学计算结果见表5，方差分析结果见表6，Pareto效应图见图7。

由表6和图7可知，模型的P值=0.003＜0.01，说明模型极显著；R2=95.48%，RAdj2=90.05%，说明方程可以解释90.05%的响应值变化，试验设计和结果可靠，拟合度较好；在6个考察因素中，X1（食盐添加量）、X3（米醋添加量）对感官评分的影响极显著（P＜0.01），X6（腌制时间）对感官评分的影响显著（Plt;0.05），其余因素的影响不显著；对所得数据进行回归分析，得到各因素一次回归方程：感官评分=81.032+1.482X1-0.282X2+1.698X3+0.398X4-0.448X5+0.890X6，由方程可知，食盐添加量、米醋添加量、腌制时间对腌醋椒感官评分的影响均为正效应。

2.3" 响应面试验结果与分析

根据1.3.5设计方案进行三因素三水平响应面试验，感官评价数据采集结果见表7，模糊数学感官评分、质构测定结果及综合评分见表8，方差分析结果见表9。对表8中的数据进行回归拟合并分析，建立二次回归方程：Y=93.55＋0.846A+1.01B-0.37C-0.823AB-0.339AC-1.85BC-5.08A2-1.72B2-2.71C2。

由表9可知，回归模型的P值lt;0.000 1，极显著，失拟项的P值=0.798 7＞0.05，不显著，即模型的拟合度较好；模型的决定系数R2=0.978 6，校正决定系数RAdj2=0.951 0，说明模型能解释95.10%的试验数据，且试验受其他因素的干扰较小；变异系数C.V.=0.883%，表明试验的稳定性和重现性较好，可以利用该回归模型对腌醋椒的工艺配方进行分析和预测；回归模型中，一次项B、交互项BC、二次项A2、B2、C2对腌醋椒综合评分的影响均极显著（Plt;0.01），一次项A对腌醋椒综合评分的影响显著（Plt;0.05），根据F值大小可知，3个因素对综合评分的影响顺序为B（米醋添加量）gt;A（食盐添加量）gt;C（腌制时间）。

各因素交互作用对腌醋椒综合评分的影响见图8，根据图中响应面的坡度和等高线的形状可以判断因素间交互作用的影响程度，如果坡度较陡且等高线形状呈现椭圆形或扁平，表示存在较强的交互作用，如果坡度较平缓且等高线形状呈现圆形或接近圆形，表示因素间交互作用较弱。

由图8可知，两两因素之间的响应面在试验范围内均呈开口向下的凸形曲面，表明响应值在设定范围内存在最优点，且各因素存在最佳值，其中BC响应面更加陡峭且等高线呈椭圆形，说明米醋添加量和腌制时间之间具有较强的交互作用，这与方差分析结果一致。

通过Design-Expert 13软件对数据进行分析和优化，得到最优工艺参数为食盐添加量20.29 g、米醋添加量877.97 g、腌制时间13.18 d，在此条件下，综合评分的理论预测值为93.8分。为方便实际操作，将工艺参数调整为食盐添加量20.0 g、米醋添加量880.0 g、腌制时间13 d。在最佳工艺条件下制作腌醋椒，并按照相同方法进行感官评分和质构测定，得到腌醋椒的综合评分为94.4分，与理论预测值基本相同，表明建立的模型具有较好的预测性，制作工艺比较合理，可以指导实际生产。最终确定腌醋椒生产的最佳工艺条件为辣椒200.0 g、胡椒5.0 g、花椒5.0 g、米醋880.0 g、酱油100.0 g、食盐20.0 g、红糖25.0 g、大蒜50.0 g、腌制时间13 d。

2.4" 产品质量评价

2.4.1" 感官评价

腌醋椒成品表皮光滑，颜色均匀，无斑点或腐烂，椒体饱满，有浓郁的醋香和椒香，口感爽脆，有弹性，酸度适中，味感丰富，食用后具有持久的余味。

2.4.2" 质构指标

将最终成品按照1.3.7中的方法进行硬度、弹性、咀嚼性、胶黏性和回复性测定，结果见表10。

由表10可知，最佳工艺条件下生产的腌醋椒硬度适中，弹性良好，未出现松软或过硬的现象，说明腌醋椒有一定的嚼劲和层次感；胶黏性适中，说明咀嚼时能够释放出一定的汁液，但不至于过于黏腻或干燥，能够保持口感的一致性。

2.4.3" 理化指标

按照国标要求对成品腌醋椒进行理化指标测定，结果显示：腌醋椒的食盐含量（以NaCl计）为3.18 g/100 g，亚硝酸盐含量为1.95 mg/kg，总酸含量为2.83 g/100 g，以上指标均符合NY/T 437—2023《绿色食品 酱腌菜》中的相关要求，说明产品在食盐含量、亚硝酸盐含量和总酸含量等方面符合相关的食品安全和质量标准。

3" 结果与讨论

本研究选用巴塘辣椒为原料制作腌醋椒，通过模糊数学感官评价法对其感官品质进行评定，利用Plackett-Burman试验设计筛选对腌醋椒感官评分影响显著的因素，在此基础上，以模糊数学感官评分和质构指标为响应值，通过响应面试验设计得到腌醋椒的最优工艺条件：以200.0 g辣椒为基准，胡椒5.0 g、花椒5.0 g、米醋880.0 g、酱油100.0 g、食盐20.0 g、红糖25.0 g、大蒜50.0 g、腌制时间13 d，在此条件下生产的腌醋椒颜色均匀，椒体饱满，有浓郁的醋香和椒香，口感爽脆，酸度适中，味感丰富，理化指标均符合国家标准。未来需对腌醋椒进行更详细的成分分析，包括腌醋椒中的营养成分、活性物质、香气成分等的定性和定量分析，以进一步了解腌醋椒的营养价值和风味特性；还可对腌醋椒的储存稳定性进行研究，包括在不同储存条件下的品质变化、抗氧化性能、微生物安全等方面的研究，为腌醋椒的工业化生产制定合适的储存和保鲜方案，延长醋椒的保质期。

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