黃　瀟

(山西省分析科學(xué)研究院,山西太原 030006)

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灰色聚類評(píng)估法對(duì)冷凍魚糜品質(zhì)分析

黃瀟

(山西省分析科學(xué)研究院,山西太原 030006)

為對(duì)冷凍魚糜的品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)定,建立一種冷凍魚糜品質(zhì)的灰色聚類評(píng)估方法。以專業(yè)評(píng)價(jià)為基礎(chǔ),采用層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重,建立白化權(quán)函數(shù)及聚類權(quán)系數(shù)矩陣,并判斷各冷凍魚糜樣品所屬的灰類。結(jié)果表明,所評(píng)的冷凍魚糜品質(zhì)的聚類結(jié)果分別為:樣品C1、C3、C4、C7、C11、C12、C13屬于“優(yōu)”類產(chǎn)品,C2、C5、C6、C8屬于“中”類,而C9、C10屬于“差”類。灰色聚類評(píng)估結(jié)果與專業(yè)評(píng)估方法相比較,結(jié)果一致。結(jié)果表明,構(gòu)建的冷凍魚糜品質(zhì)的灰色聚類評(píng)估方法可靠。

冷凍魚糜,灰色聚類評(píng)估,層次分析法

冷凍魚糜是上世紀(jì)60年代左右由日本研究人員以狹鱈魚為原料,研究開發(fā)的一種新型水產(chǎn)品,是魚糜制品的主要原料。我國(guó)自上世紀(jì)90年代開始迅速發(fā)展,進(jìn)入冷凍魚糜規(guī)模化生產(chǎn)[1-3],但直到2014年,才出臺(tái)了統(tǒng)一的冷凍魚糜國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),這導(dǎo)致在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)冷凍魚糜質(zhì)量參差不齊,不同的原料魚種,不同工廠生產(chǎn)的相同等級(jí)的魚糜,質(zhì)量卻仍大不相同[4-5]。冷凍魚糜國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制定的滯后性,導(dǎo)致其質(zhì)量評(píng)價(jià)體系的建立也相對(duì)滯后,這不僅給生產(chǎn)企業(yè)造成不小的困擾,也給冷凍魚糜品質(zhì)的評(píng)定帶來極大的不便,此問題亟待解決。

冷凍魚糜評(píng)估的指標(biāo)眾多,由于測(cè)試誤差或主觀判斷等原因,實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)也是在某個(gè)范圍內(nèi)變化的,因素與因素之間,各因素與冷凍魚糜品質(zhì)評(píng)估之間的關(guān)系不完全明確,導(dǎo)致這些因素對(duì)冷凍魚糜品質(zhì)的影響,難以用準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型來表示。因此,冷凍魚糜的評(píng)估是一個(gè)“部分信息已知,部分信息未知”的灰色系統(tǒng)[6]。

灰色理論是中國(guó)學(xué)者鄧聚龍教授于1982年在國(guó)際上首先提出來的,是一種研究小樣本、貧信息不確定性的新方法,目前已廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)建設(shè)、安全應(yīng)用、環(huán)境評(píng)價(jià)等領(lǐng)域?；疑u(píng)估是基于灰色系統(tǒng)理論,根據(jù)系統(tǒng)或因子在某一時(shí)期所處的狀態(tài),做出一種半定性半張量的評(píng)價(jià)與描述,并通過定性方法與定量分析相結(jié)合,來確定一個(gè)或幾個(gè)滿意的解[7-10]。本研究正是以此為出發(fā)點(diǎn),建立一種冷凍魚糜綜合質(zhì)量的灰色聚類評(píng)估方法,以期為冷凍魚糜生產(chǎn)企業(yè)及相關(guān)部門冷凍魚糜品質(zhì)評(píng)定提供一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)用、快速有效的評(píng)價(jià)方法。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

冷凍魚糜榮成海龍王水產(chǎn)食品有限公司;無水Na2SO4、NaOH、CuSO4等國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司,試劑純;正己烷、丙酮、甲醇等天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司,色譜純。

表1　冷凍魚糜感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

RHEO TEXSD-700物性測(cè)定器日本SUN科學(xué)機(jī)械株式會(huì)社;SH10A水份快速測(cè)定儀上海精密科學(xué)儀器有限公司;UV-2450型紫外分光光度計(jì)日本島津;SBD-1B型數(shù)字白度儀溫州儀器儀表有限公司。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)冷凍魚糜外觀及風(fēng)味指標(biāo)請(qǐng)6名專家分5個(gè)等級(jí)進(jìn)行評(píng)價(jià)打分,分?jǐn)?shù)越高,品質(zhì)越好,滿分100。冷凍魚糜感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)參照表1。

1.2.2指標(biāo)數(shù)據(jù)測(cè)定

1.2.2.1菌落總數(shù)測(cè)定以無菌操作,稱取冷凍魚糜樣品20 g于裝有100 mL無菌水的三角瓶中,混合均勻,梯度稀釋后,按GB4789.2-2010規(guī)定的方法進(jìn)行稀釋平板計(jì)數(shù)[11]。

1.2.2.2總酸度測(cè)定取混合均勻的冷凍魚糜樣品放于20 g三角瓶中,加100 mL水,浸泡50 min,離心,取上清液5 mL用0.01 mol/L的標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液直接滴定[12]。

1.2.2.3揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)值測(cè)定稱取混合均勻樣品20 g于三角瓶中,加水100 mL,浸泡50 min,離心,過濾,取上清液,按GB 5009.44微量擴(kuò)散法測(cè)定[13]。

按照同樣的操作步驟,蛋白質(zhì)、總糖以及組胺的測(cè)定分別按照GB5009.5-2010、GB/T 9695.31-2008、GB/T 21970-2008中規(guī)定的方法進(jìn)行[14-15]。

1.2.2.4彈性、白度、水分的測(cè)定將冷凍魚糜置于室溫下解凍3～24 h,取解凍樣品100 g,對(duì)冷凍魚糜進(jìn)行彈性、白度、水分測(cè)定,具體操作步驟參照文獻(xiàn)[13]。

1.2.3灰色聚類評(píng)估模型構(gòu)建灰色評(píng)估方法是以數(shù)學(xué)模型為基本手段,灰色聚類模型是在灰色理論的基礎(chǔ)上,通過建立灰類型的白化權(quán)函數(shù)綜合權(quán)系數(shù)矩陣,按灰類進(jìn)行歸納,從而判斷聚類對(duì)象所屬的灰類。方法步驟如下[7]：

1.2.3.1評(píng)估指標(biāo)體系建立根據(jù)己有的數(shù)據(jù)和資料,建立的冷凍魚糜評(píng)估指標(biāo)體系。設(shè)有n個(gè)聚類樣本,即各個(gè)冷凍魚糜;每個(gè)冷凍魚糜有m個(gè)聚類指標(biāo),對(duì)n個(gè)聚類樣本的灰類進(jìn)行評(píng)估。

其中,i=1,2,…,m;j=1,2,…,n。

1.2.3.2確定各指標(biāo)灰類界限并建立各指標(biāo)白化權(quán)函數(shù)灰類界限的確定有數(shù)理統(tǒng)計(jì)、經(jīng)驗(yàn)判別兩種方法,在此用經(jīng)驗(yàn)判別來確定灰類界限。類別界限分高(H)、中(Z)、低(L)三類。確定灰類界限后,就可構(gòu)建各指標(biāo)的白化權(quán)函數(shù)。

一般白化權(quán)函數(shù)分為三種基本類型,其數(shù)學(xué)模型如下:

a)高類型

b)中類型

c)低類型

式中:H、Z、L分別代表高類下限,中類中限,低類上限;xij代表樣點(diǎn)指標(biāo)值;i=1,2,…,m;j=1,2,…,n。

1.2.3.3確定各指標(biāo)權(quán)重采用層次分析法來確定各指標(biāo)聚類權(quán)重。

2　結(jié)果與分析

2.1評(píng)估指標(biāo)體系的建立

冷凍魚糜是一個(gè)原料來源復(fù)雜,評(píng)估指標(biāo)因素眾多的多因素系統(tǒng),為了評(píng)價(jià)其質(zhì)量?jī)?yōu)劣,必須先建立一套科學(xué)的評(píng)價(jià)體系。根據(jù)其特點(diǎn),建立如下指標(biāo)評(píng)估體系,見圖1。

根據(jù)冷凍魚糜生產(chǎn)企業(yè)常用質(zhì)量檢測(cè)指標(biāo),選取一些常用檢測(cè)指標(biāo)作為聚類指標(biāo)[16],分別為:外觀、氣味、水分、蛋白質(zhì)、總糖、白度、彈性、酸度、TVB-N、組胺、菌落總數(shù)，共11個(gè)(即j=1,2,…,11),以13個(gè)有代表性的冷凍魚糜作為聚類樣本(即i=1,2,…,13)。其中外觀、氣味、蛋白質(zhì)、白度以原數(shù)據(jù)作為指標(biāo)值,而對(duì)水分、總糖、酸度、TVB-N、組胺、菌落總數(shù)的原始檢測(cè)數(shù)值,取其倒數(shù)作為指標(biāo)值。

表2　冷凍魚糜各指標(biāo)測(cè)定值

圖1　冷凍魚糜評(píng)估指標(biāo)體系Fig.1　The index system of frozen surimi

隨機(jī)抽取不同生產(chǎn)批次的冷凍魚糜測(cè)定個(gè)指標(biāo)值,分別以C1,C2,…C13代表各冷凍魚糜,各冷凍魚糜相應(yīng)指標(biāo)值見表2。

冷凍魚糜質(zhì)量評(píng)估體系中外觀指標(biāo)是最直接的表現(xiàn)指標(biāo),檢驗(yàn)者通過看、聞等方法進(jìn)行品質(zhì)評(píng)定。蛋白質(zhì)、彈性、白度等是衡量冷凍魚糜品質(zhì)的十分重要的技術(shù)指標(biāo)[17-18],直接影響到冷凍魚糜品質(zhì)的優(yōu)劣。而酸度、TVB-N、組胺是判斷冷凍魚糜是否發(fā)生變質(zhì)、腐敗的重要檢測(cè)指標(biāo)[19-20],質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中嚴(yán)格規(guī)定了上限,因而在模型構(gòu)建中,對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理,取其倒數(shù)。作為衛(wèi)生指標(biāo),菌落總數(shù)不僅直接表征冷凍魚糜生產(chǎn)過程中的環(huán)境衛(wèi)生情況,同時(shí)細(xì)菌還可代謝產(chǎn)酸、產(chǎn)生揮發(fā)性鹽基TVB-N等[21],影響冷凍魚糜產(chǎn)品的理化性質(zhì)及貨架期等。從以上指標(biāo)檢測(cè)數(shù)據(jù)來看,冷凍魚糜指標(biāo)數(shù)據(jù)基本都在一定的范圍內(nèi)小幅度波動(dòng)。

表3　冷凍魚糜各指標(biāo)的灰類界限

2.2各指標(biāo)灰類界限的確定

對(duì)于冷凍魚糜質(zhì)量的評(píng)估工作,目前研究的很少。用于冷凍魚糜的外觀、風(fēng)味等指標(biāo)因素,在確定時(shí)常常需要考慮專業(yè)知識(shí),很多情況下需要以生產(chǎn)實(shí)踐與經(jīng)驗(yàn)歸納積累出來,通過對(duì)比人們之前積累的信息之后獲得。因此,在本研究構(gòu)建的冷凍魚糜質(zhì)量系統(tǒng)中,各樣品指標(biāo)界限主要是依據(jù)冷凍魚糜行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[22],以現(xiàn)有的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐與專家意見來確定。本實(shí)驗(yàn)采用3個(gè)灰類,灰類序號(hào)為k(k=1,2,3)分別表示“優(yōu)”、“中”、“差”。各指標(biāo)的類別界限如表3所示。

2.3確定各指標(biāo)權(quán)重

當(dāng)聚類指標(biāo)的意義、量綱不同,且在數(shù)量上懸殊較大時(shí),采用灰色變權(quán)聚類可能導(dǎo)致某些指標(biāo)參與聚類的作用很小,在冷凍魚糜質(zhì)量評(píng)估體系中,各聚類指標(biāo)的差別比較大,故冷凍魚糜質(zhì)量評(píng)估采用灰色定權(quán)聚類。采用層次分析法計(jì)算權(quán)重。各指標(biāo)權(quán)重見表4。

表4　冷凍魚糜各指標(biāo)權(quán)重

表5　冷凍魚糜聚類評(píng)估與專業(yè)評(píng)估的結(jié)果比較

注:1,表示“優(yōu)”類產(chǎn)品;2,表示“中”類產(chǎn)品;3,表示“差”類產(chǎn)品。

賦予聚類指標(biāo)權(quán)重時(shí),不僅要考慮指標(biāo)性能的實(shí)用性和綜合性,更要考慮指標(biāo)數(shù)據(jù)的可靠性,以使權(quán)重更加準(zhǔn)確。在冷凍魚糜質(zhì)量體系中,指標(biāo)可以分為三大類:感官指標(biāo)、理化指標(biāo)和衛(wèi)生指標(biāo)。從三大指標(biāo)總體的情況來看,理化指標(biāo)對(duì)冷凍魚糜質(zhì)量影響程度要強(qiáng)于其他兩個(gè)指標(biāo)。從單個(gè)指標(biāo)影響來看,微生物指標(biāo)權(quán)重最高,TVB-N、酸度等影響次之。冷凍魚糜作為一種食用產(chǎn)品,其質(zhì)量首先需滿足衛(wèi)生安全標(biāo)準(zhǔn),其次才是彈性、色澤等。本研究中層次分析權(quán)重結(jié)果與實(shí)際情況相符。采用層次分析法對(duì)各指標(biāo)賦值,綜合考察各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)魚糜品質(zhì)的等級(jí)貢獻(xiàn),定性與定量相結(jié)合,最大限度減少了不同專家認(rèn)識(shí)差異對(duì)判斷結(jié)果的影響,使求得的加權(quán)值更客觀、科學(xué)[23]。

2.4計(jì)算綜合權(quán)系數(shù)矩陣并判斷各樣點(diǎn)所屬灰類

采用灰色系統(tǒng)建模軟件,計(jì)算綜合權(quán)系數(shù)矩陣,并判斷各樣點(diǎn)所屬灰類。將冷凍魚糜樣品個(gè)檢測(cè)數(shù)據(jù)帶入到聚類模型中計(jì)算,軟件結(jié)果顯示樣品C1、C3、C4、C7、C11、C12、C13屬于“優(yōu)”類產(chǎn)品,C2、C5、C6、C8屬于“中”類,而C9、C10屬于“差”類。

為檢驗(yàn)構(gòu)建的冷凍魚糜質(zhì)量灰色聚類評(píng)估方法的可靠性,將聚類結(jié)果與傳統(tǒng)專家評(píng)鑒打分法相對(duì)比。傳統(tǒng)評(píng)鑒方法主要是針對(duì)冷凍魚糜各質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行打分,并通過計(jì)算權(quán)重值,進(jìn)行比較分類[16]?；疑垲惻c專業(yè)評(píng)估比較結(jié)果見表5。

傳統(tǒng)的以專家評(píng)定打分分類的方法目前仍是一種冷凍魚糜品質(zhì)優(yōu)劣的主要方法,從灰色聚類評(píng)估方法與專家打分方法比較的結(jié)果可以看出,本研究建立的模型聚類結(jié)果與專家評(píng)價(jià)非常吻合,能夠很好的反映出冷凍魚糜品質(zhì)的實(shí)際情況。利用模型,只要知道冷凍魚糜的檢測(cè)指標(biāo),經(jīng)軟件聚類分析就可以知道其大致品質(zhì)情況,為判斷冷凍魚糜品質(zhì)優(yōu)劣情況提供一個(gè)快速有效的方法。

3　結(jié)論

對(duì)隨機(jī)抽取的不同生產(chǎn)批次的13件冷凍魚糜樣品進(jìn)行灰色聚類評(píng)估,聚類結(jié)果表明2件屬于“差”灰類,4件屬于“中”灰類,其余均屬于“優(yōu)”灰類,與傳統(tǒng)專業(yè)評(píng)估的結(jié)果相一致。冷凍魚糜品質(zhì)灰色聚類評(píng)估模型的建立,可以使冷凍魚糜檢測(cè)數(shù)據(jù)得到最大程度的利用,盡可能減少了人為主觀因素對(duì)評(píng)估結(jié)果的影響,計(jì)算簡(jiǎn)單,結(jié)論明確。因此可以認(rèn)為,灰色聚類評(píng)估應(yīng)用于冷凍魚糜品質(zhì)評(píng)估體系切實(shí)可行。

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Research of gray clustering evaluation on frozen surimi quality

HUANG Xiao

(Shanxi Academy of Analytical Science,Taiyuan 030006,China)

Gray clustering evaluation model was established to evaluate the comprehensive quality of frozen surimi. Based on the methods of expert scoring,index weight was determined by using analytic hierarchy process,definite weighted functions and clustering weight coefficient matrix were established,grey class the frozen surimi belongs to was determined. The gray clustering results indicated that the frozen samples C1,C3,C4,C7,C11,C12,C13belong to the high gray class,the frozen samples C2,C5,C6,C8belong to the middle gray class,while samples C9,C10belong to the low gray class. The results of comparing the methods gray clustering evaluation with the professional assessment were in agreement,which showed that the gray clustering evaluation model established was reliable.

frozen surimi;gray clustering evaluation;analytic hierarchy process

2015-10-19

黃瀟(1984-)，女，碩士，助理研究員，研究方向：微生物檢測(cè)及安全，E-mail:155139638@qq.com。

山西省科技攻關(guān)項(xiàng)目(20130313028-5)。

TS201.6

A

1002-0306(2016)10-0106-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.10.012