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        基于模糊數(shù)學(xué)感官評定法與響應(yīng)面分析法優(yōu)化番茄花菇牛肉醬工藝的研究

        2022-11-07 13:50:42張軍張艾青韓偉任富慧田銘陳霖朗李孟婷
        中國調(diào)味品 2022年11期

        張軍,張艾青,韓偉,任富慧,田銘,陳霖朗,李孟婷

        (1.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)海都學(xué)院 食品系,山東 萊陽 265200;2.山東畜牧獸醫(yī)職業(yè)學(xué)院 食品與藥品科技學(xué)院,山東 濰坊 261061;3.青島檢驗(yàn)認(rèn)證有限公司,山東 青島 266002)

        番茄營養(yǎng)價值極高且顏色鮮亮,富含多種微量元素[1-2],能夠降低膽固醇含量,清除自由基[3-4]?;ü焦麑?shí)鮮嫩并含有大量的多糖、核酸、維生素等功能成分,因而成為香菇中的極品[5]。牛肉肌纖維較粗,咀嚼性較強(qiáng),富含肌氨酸、維生素B6等[6],能極大地提高機(jī)體免疫力。潘治利等[7]研究不同部位牛肉對菜肴品質(zhì)的比較分析,發(fā)現(xiàn)牛肉黃瓜條部位風(fēng)味物質(zhì)有20多種,嫩度和質(zhì)構(gòu)品質(zhì)較好。

        從市場產(chǎn)品來分析,我國牛肉醬種類復(fù)雜多樣,但多數(shù)局限在辣味產(chǎn)品中,復(fù)合型高營養(yǎng)的牛肉醬產(chǎn)品備受大眾青睞。研究新型復(fù)合調(diào)味醬能夠增加牛肉醬產(chǎn)品種類,對滿足不同飲食嗜好性的消費(fèi)群體具有重要意義。本試驗(yàn)以牛肉中品質(zhì)較高的黃瓜條部位為原料,添加花生油、黑芝麻、雞精、海鹽等輔料,以番茄、花菇、黃豆醬、白砂糖為單因素,模糊數(shù)學(xué)感官評定結(jié)果為依托,與響應(yīng)面分析法相結(jié)合,開發(fā)一款復(fù)合型牛肉醬。

        1 材料與方法

        1.1 材料

        新鮮番茄、黃瓜條牛肉、花菇:市售;黃豆醬:佛山市海天調(diào)味食品股份有限公司;花生油:魯花集團(tuán);白砂糖:太古糖業(yè)(中國)有限公司;雞精:太太樂集團(tuán);熟黑芝麻:冠香居食品有限公司;海鹽:山東省鹽業(yè)集團(tuán)。

        1.2 儀器與設(shè)備

        JY2002分析天平 上海儀器儀表公司;C22電磁爐 蘇泊爾公司;LDZX滅菌鍋 上海申安醫(yī)療科技有限公司;HH-6水浴鍋 上海力辰儀器科技有限公司。

        1.3 試驗(yàn)方法

        1.3.1 工藝流程

        原料選擇→清洗→預(yù)處理→炒醬→裝罐→排氣→殺菌→冷卻→產(chǎn)品。

        1.3.2 操作要點(diǎn)

        1.3.2.1 牛肉丁的制備

        參照潘治利等研究不同部位牛肉對菜肴品質(zhì)的比較分析,選取牛肉黃瓜條部位,洗凈瀝干水分,切成1 cm3大小的肉丁,備用。

        1.3.2.2 花菇的制備

        參照張莉等[8]的原材料預(yù)處理方案并部分修改,選擇形態(tài)完整、無霉變、無病蟲害、大小均勻的新鮮花菇[9],在清水中洗凈后,切成1 cm3大小的花菇丁,沸水煮5 min后將花菇撈出置于冷水中冷卻,瀝干水分,備用。

        1.3.2.3 番茄的制備

        挑選無機(jī)械損傷、成熟且色澤紅艷、大小均勻的新鮮番茄,用清水洗凈,在80 ℃條件下漂燙2 min進(jìn)行軟化工序處理,可以最大程度地保留Vc[10]。軟化后將番茄皮去掉,用刀去除番茄蒂后將番茄切成均勻的小塊,備用。

        1.3.2.4 炒醬

        將鍋燒熱,倒入花生油加熱至60 ℃,放入牛肉丁,翻炒至肉色發(fā)白,溫度升高至120 ℃[11]時加入豆瓣醬,攪拌均勻后依次加入番茄塊、花菇丁,加入調(diào)味料后撒上熟黑芝麻,不停翻炒,防止粘鍋,使黃豆醬與牛肉丁、花菇丁充分接觸融合,參照劉馥源等[12]對香菇醬加工工藝的研究,選擇最佳炒醬時間為3 min。

        1.3.2.5 裝罐、排氣、滅菌

        炒制好的牛肉醬以每罐100 g的標(biāo)準(zhǔn)裝入玻璃瓶中,恒溫水浴鍋設(shè)置90 ℃加熱排氣6 min,迅速擰緊瓶蓋密封,滅菌鍋設(shè)置120 ℃,20 min,殺菌后冷卻至室溫。

        1.3.3 單因素試驗(yàn)

        以黃瓜條牛肉丁200 g為原料,花生油20%、黑芝麻5%、雞精0.5%、海鹽1%為基礎(chǔ)配方,分別對番茄、花菇、豆瓣醬、白砂糖添加量的工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

        1.3.4 設(shè)計響應(yīng)面試驗(yàn)

        采用Design Expert V8.0.6.1軟件設(shè)計試驗(yàn)方案,見表1。

        表1 響應(yīng)曲面試驗(yàn)設(shè)計

        1.3.5 感官評定

        參考高子武等、耿吉等[13]的感官評定方法并加以修改,通過招募、初篩、復(fù)篩,篩選出10名食品相關(guān)專業(yè)在校學(xué)生作為感官評定員,組成測評小組,依據(jù)色澤、風(fēng)味、口感和組織狀態(tài)4項(xiàng)指標(biāo)對番茄花菇牛肉醬進(jìn)行感官評定,滿分100分。感官評定員之間不做任何評價的交流以保證評價結(jié)果的真實(shí)性和可靠性。最終成品評分結(jié)果取平均值,具體評分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

        表2 感官評分表

        1.3.6 模糊數(shù)學(xué)模型的建立

        參照楊雪欣等[14]、來靜等[15]關(guān)于模糊數(shù)學(xué)方法的應(yīng)用并加以修改,建立番茄花菇牛肉醬的感官評定標(biāo)準(zhǔn)。評定因素集U={u1,u2,u3,u4};評語集V={v1,v2,v3};以4個因素所占比重打分[16],權(quán)重集K={k1,k2,k3,k4};綜合評判集Y=KA,A為模糊矩陣,感官評分S=VY。

        1.4 數(shù)據(jù)分析

        利用SPSS 22.0、Excel 2010、Design Expert V8.0.6.1軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 產(chǎn)品的模糊數(shù)學(xué)感官評定結(jié)果

        2.1.1 感官品質(zhì)權(quán)重的評定結(jié)果

        感官評定員對4個影響肉醬品質(zhì)的因素進(jìn)行評分,單項(xiàng)總分10分。由表3可知,按照4個因素對產(chǎn)品品質(zhì)影響的重要程度排序:口感>風(fēng)味>組織狀態(tài)>色澤,因素集U={色澤,風(fēng)味,口感,組織狀態(tài)};各因素的權(quán)重K={0.12,0.32,0.41,0.15}。

        表3 權(quán)重分布情況表

        2.1.2 模糊矩陣的評定結(jié)果

        10名感官評定員對單因素試驗(yàn)的20組樣品進(jìn)行感官評定[17],每名感官評定員對每組樣品平行檢驗(yàn)3次,結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示。以單因素第1組樣品為例,結(jié)果見表4。

        表4 感官評分表

        由表4可知,10位感官評定員對第1組樣品的感官評價進(jìn)行歸一化處理,得到模糊矩陣A11、A12、A13[18]。

        綜合評判集Y=KA=(y1,y2,y3)計算Y11、Y12、Y13。

        Y11=KA11=(0.12,0.32,0.41,0.15)×

        Y12=KA12=(0.12,0.32,0.41,0.15)×

        Y13=KA13=(0.12,0.32,0.41,0.15)×

        由感官評價得分S=VY,可以計算S11、S12、S13,利用SPSS 22.0軟件計算S1。

        S11=(0.197×100.0+0.665×50.0+0.138×0.0)=52.95分,

        S12=(0.232×100.0+0.677×50.0+0.091×0.0)=57.05分,

        S13=(0.200×100.0+0.633×50.0+0.167×0.0)=51.65分,

        S1=(53.88±2.82)分。

        同理可以計算出S2~S20。

        2.2 工藝參數(shù)單因素試驗(yàn)結(jié)果

        2.2.1 番茄添加量對肉醬品質(zhì)的影響

        固定黃豆醬添加量35%、花菇添加量30%、白砂糖添加量10%,改變番茄添加量后感官評定結(jié)果見圖1。

        圖1 番茄添加量的影響

        由圖1可知,番茄添加量對番茄花菇牛肉醬的色澤、風(fēng)味、口感和組織狀態(tài)影響較大。番茄添加量由20%增至60%過程中感官評分持續(xù)升高,當(dāng)番茄添加量為20%時,醬體顏色較暗,無光澤,甜味較重,醬體濃厚,不均勻。當(dāng)番茄添加量為60%時,感官評分最高,此時番茄花菇牛肉醬的色澤鮮亮,酸甜適宜,有醬香味,醬體均勻,黏稠度較好。當(dāng)番茄添加量由60%增至100%的過程中感官評分持續(xù)下降,番茄添加量過高,水分含量增加,醬體較稀薄,有分層現(xiàn)象,醬體不均勻,番茄汁液多,均質(zhì)感差。響應(yīng)面試驗(yàn)選取番茄添加量為40%、60%、80%。

        2.2.2 花菇添加量對肉醬品質(zhì)的影響

        固定黃豆醬添加量35%、番茄添加量60%、白砂糖添加量10%,改變花菇添加量后感官評定結(jié)果見圖2。

        圖2 花菇添加量的影響

        由圖2可知,花菇添加量由10%增至30%的過程中感官評分持續(xù)升高,當(dāng)花菇添加量為10%時,無花菇清香味及咀嚼感,色澤較暗。當(dāng)花菇添加量為30%時,感官評分最高,此時番茄花菇牛肉醬的色澤鮮亮,花菇味、牛肉味、番茄味濃郁,有醬香味,咀嚼性較好,醬體均勻,黏稠度較好?;ü教砑恿坑?0%增至50%的過程中感官評分持續(xù)下降,花菇添加量過高,遮蓋了牛肉、番茄的口味,花菇味道過重,影響口感,且花菇丁較多,均質(zhì)感差。選取花菇添加量為20%、30%、40%進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)。

        2.2.3 黃豆醬添加量對肉醬品質(zhì)的影響

        固定花菇添加量30%、番茄添加量60%、白砂糖添加量10%,改變黃豆醬添加量后感官評定結(jié)果見圖3。

        圖3 黃豆醬添加量的影響

        由圖3可知,黃豆醬添加量對番茄花菇牛肉醬的色澤、風(fēng)味、口感和組織狀態(tài)影響較大。醬體的黏稠度和色澤隨著黃豆醬添加量的增加而增加。黃豆醬添加量由15%增至25%時感官評分沒有明顯差別,主要是黃豆醬的添加量較少,花菇味道較重,醬體黏稠度較差,口味寡淡。黃豆醬添加量由15%增至35%的過程中感官評分持續(xù)升高,黃豆醬添加量為35%時,感官評分最高,此時番茄花菇牛肉醬的色澤鮮亮,有花菇的清香,醬體咸淡適宜,有醬香味,醬體均勻,黏稠度較好。當(dāng)黃豆醬添加量持續(xù)升高,咸味加重,醬體顏色加深,掩蓋了牛肉、花菇和番茄的香味,醬體均質(zhì)感較差。選取黃豆醬添加量為25%、35%、45%進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)。

        續(xù) 表

        續(xù) 表

        2.2.4 白砂糖添加量對肉醬品質(zhì)的影響

        固定花菇添加量30%、番茄添加量60%、黃豆醬添加量35%,改變白砂糖添加量后感官評定結(jié)果見圖4。

        圖4 白砂糖添加量的影響

        由圖4可知,白砂糖有提鮮減膩的效果,高溫條件下加速了美拉德反應(yīng),使牛肉醬焦糖色明顯[19]。白砂糖添加量為4%時,番茄酸味明顯,醬體顏色差,影響口感。白砂糖添加量為10%時,牛肉醬顏色鮮亮,酸甜適宜,感官評分最高。當(dāng)白砂糖添加量由10%增至16%時,感官評分下降,醬體的香味被白砂糖的甜味掩蓋,綜合評分較差。響應(yīng)面試驗(yàn)選取白砂糖添加量為7%、10%、13%。

        2.3 響應(yīng)面結(jié)果與分析

        2.3.1 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果

        以番茄添加量、花菇添加量、黃豆醬添加量、白砂糖添加量4個因素為單因素,模糊數(shù)學(xué)感官評分為響應(yīng)面值,Box-Behnken組合設(shè)計試驗(yàn)結(jié)果見表5。

        表5 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計及結(jié)果

        使用Design Expert V8.0.6.1軟件可知,二次多項(xiàng)回歸方程為:Y=92.32-1.36A+2.06B-1.44C-1.45D+4.01AB-3.18AC-2.59AD-2.96BC+1.84BD-3.26CD-5.97A2-6.85B2-4.92C2-4.42D2。

        由回歸方程可知,二次項(xiàng)A2、B2、C2、D2的系數(shù)均為負(fù)值,表明拋物線開口向下,此模型有極大值,因此可以得到最佳工藝配方,具體響應(yīng)面方差分析結(jié)果見表6。

        表6 響應(yīng)面方差分析結(jié)果

        由方差分析結(jié)果可知,P<0.0001,差異極顯著;失擬項(xiàng)的P=0.2590>0.05,失擬項(xiàng)差異不顯著,說明番茄花菇牛肉醬的感官評分(Y)與番茄添加量(A)、花菇添加量(B)、黃豆醬添加量(C)、白砂糖添加量(D)存在線性關(guān)系,該模型具有統(tǒng)計學(xué)意義。B、AB、CD、A2、B2、C2、D2對感官評分的影響極顯著(P<0.01);A、C、D、AC、AD、BC對感官評分的影響顯著(P<0.05),BD對感官評分的影響不顯著(P>0.05),各因素對肉醬感官評分的影響依次為花菇添加量>白砂糖添加量>黃豆醬添加量>番茄添加量。相關(guān)系數(shù)R2為0.9311,試驗(yàn)?zāi)P偷男U禂?shù)RAdj2=0.8623,說明該數(shù)據(jù)可靠,該模型擬合度較高,可以用于番茄花菇牛肉醬感官評分的理論預(yù)測。

        由上述回歸方程得出交互作用響應(yīng)面分析圖,見圖5。

        圖5 番茄花菇牛肉醬感官品質(zhì)響應(yīng)面圖和等高線圖

        由圖5可知,交互作用極其明顯的因素為番茄添加量與花菇添加量、黃豆醬添加量與白砂糖添加量,其曲面陡峭,等高線為橢圓形,感官評分受兩兩交互作用的影響較大,與方差分析結(jié)果一致。

        采用Design Expert V8.0.6.1軟件優(yōu)化得到預(yù)測番茄花菇牛肉醬的最佳工藝條件組合為:番茄添加量60.23%,花菇添加量31.85%,黃豆醬添加量33.15%,白砂糖添加量9.82%,響應(yīng)面值感官評分為92.68分。

        2.3.2 最佳工藝條件的驗(yàn)證

        將響應(yīng)面模型結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證性試驗(yàn)。選取番茄添加量60%、花菇添加量32%、黃豆醬添加量33%、白砂糖添加量10%,進(jìn)行3次平行試驗(yàn),得到產(chǎn)品感官評分為92.40分,與模型預(yù)測的提取率相差0.28分,表明該模型對花菇番茄牛肉醬加工工藝的優(yōu)化是可行的,有一定的實(shí)用價值,可以應(yīng)用到實(shí)際加工中。

        3 結(jié)論

        本試驗(yàn)以番茄、花菇、牛肉為原料,經(jīng)炒制加工制得番茄花菇牛肉醬產(chǎn)品,在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上建立響應(yīng)面優(yōu)化分析,感官評定采用模糊數(shù)學(xué)評價法,得到肉醬的最佳工藝配方:以黃瓜條牛肉丁200 g為原料,花生油20%、黑芝麻5%、雞精0.5%、海鹽1%為基礎(chǔ)配方,番茄60%、花菇32%、黃豆醬33%、白砂糖10%,感官評分為92.40分,與模型預(yù)測值十分接近。本試驗(yàn)為牛肉醬的品類增添了新的口味,為研發(fā)新型復(fù)合調(diào)味醬提供了可靠的理論數(shù)據(jù)。

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