基于模糊数学评价法优化木瓜脆片真空油炸工艺

, ,宏武,2,3,4,*, ,,2,3,4,

(1.广东海洋大学食品科技学院,广东湛江 524088;2.广东省水产品加工与安全重点实验室,广东湛江 524088;3.广东省海洋食品工程技术研究中心,广东湛江 524088;4.广东普通高等学校水产品深加工重点实验室,广东湛江 524088)

基于模糊数学评价法优化木瓜脆片真空油炸工艺

朱由珍1,吉薇1,吉宏武1,2,3,4,*,高静1,刘书成1,2,3,4,阮楚威1

(1.广东海洋大学食品科技学院,广东湛江524088;2.广东省水产品加工与安全重点实验室,广东湛江524088;3.广东省海洋食品工程技术研究中心,广东湛江524088;4.广东普通高等学校水产品深加工重点实验室,广东湛江524088)

对木瓜脆片的真空油炸工艺参数进行优化研究,以期为开发木瓜休闲即食食品提供技术依据。以色泽、形状、酥脆度和油腻感为感官评价指标,在单因素实验的基础上进行正交实验设计,考察真空油炸温度、油炸时间、真空度对木瓜脆片品质的影响。结果表明,以感官评定为基础的木瓜脆片的权重集为K=(色泽0.26,形状0.21,酥脆度0.35,油腻感0.18);应用模糊数学综合评价法优化得到真空油炸木瓜脆片的最佳工艺条件为:真空油炸温度100 ℃,油炸时间35 min,真空度0.09 MPa。在此条件下,木瓜脆片的综合感官评定等级为优,其优秀峰值为0.656,产品酥脆可口、营养美味,易于被消费者接受。将模糊数学应用于真空油炸木瓜脆片的感官评价,能够极大消除评价员主观因素对评价结果的影响,使评价结果更加客观准确。

模糊数学,感官评价,真空油炸,木瓜,酥脆

Abstract:To optimize the vacuum frying technological parameter of papaya chips and to provide theoretical basis for the development of papaya snack instant foods. Sensory evaluation factors included color,shape,crisp extents and greasy sense. Orthogonal test on the basis of single factor experiment was conducted to investigate the effect of vacuum frying temperature,frying time and vacuum degree on quality of papaya chips. The results showed that the weighting set of papaya chips based on sensory evaluation was K=(color 0.26,shape 0.21,crisp extent 0.35,greasy sense 0.18)and the optimal technological condition was as follows:vacuum frying temperature 100 ℃,frying time 35 min,vacuum degree 0.09 MPa. Under this condition,the sensory evaluation level of papaya chips was excellent with the peak of 0.656. The product was especially crispy and delicious,as well as nutritious and easy to be accepted by consumers. Fuzzy mathematics applied to sensory evaluation greatly eliminated the effect of subjective factor on evaluation result,which made the evaluation result objective and accurate.

Keywords:fuzzy mathematics;sensory evaluation;vacuum frying;papaya;crisp

番木瓜(Caricapapaya),又称万寿果、乳瓜,蔷薇科木瓜属,灌木或小乔木,在我国广东、广西、台湾、云南等省有广泛种植[1]。木瓜易栽培、生长周期短、产量大,亩产量达3000～5000 kg[2]。营养价值高,富含大量的维生素(维生素C、β胡萝卜素等)和矿物质,果肉软滑、香甜可口,而且具有助消化、舒筋活 血、抗菌消炎、抗癌防癌[3]、美容养颜等药用保健功效[4]。但木瓜采收时间集中,且木瓜采收后会释放乙烯进行自我催熟,易腐烂,不易运输和贮存[5],往往造成大量浪费和损失。所以将木瓜进行深加工,不仅可以充分利用木瓜资源,提高产品的附加值,而且有利于木瓜产业的发展。目前,以鲜木瓜为原料的木瓜系列产品主要有木瓜果酒[6]、木瓜果酱[7]、木瓜果醋[8]、木瓜丝[9]、木瓜脯[10]等,但是对于木瓜脆片的研究却鲜有报道。真空油炸[11]可实现在较低温度下对食品脱水干燥,具有保香保色、降低油脂劣变、最大限度保留营养成分、脆性好等优点。果蔬脆片通常是用真空油炸等工艺生产的各类水果、蔬菜脆片,具有酥脆可口、营养美味、方便携带、可实现长期贮存等优点。

表2 真空油炸木瓜感官评定指标Table 2 Sensory evaluation index of vacuum fried papaya

在食品加工的评价体系中,感官评价有至关重要的作用,一般的感官评价易受主观因素的影响,从而难以对产品进行准确评价。而模糊数学评价法能够模拟人判断问题的逻辑思维方式,可以用精确的数字来处理相对复杂、无法用数字描述的模糊概念或事物,综合考虑了所有评定因素,具有很好的客观性。而且模糊数学评价结果不仅能够有效评价评定对象,还可以得到更多的参考信息[12]。国内很多学者用模糊数学评定法评价苹果-胡萝卜复合脆片[13]、即食杏鲍菇[14]、山芹菜休闲食品[15]等产品的品质,优化即食海参[16]、红烧肉[17]等产品的工艺。模糊数学评定法在食品的感官评价中得到了广泛的应用。本研究采用模糊数学法对不同真空油炸条件的木瓜脆片进行感官评定,探讨油炸条件与木瓜脆片感官质量因素的关系,旨在开发一种营养美味、方便即食的木瓜休闲即食食品。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

番木瓜 购于超市;无水柠檬酸、维生素C 浙江高茂生物科技有限公司;白砂糖 市售;无水氯化钙、亚硫酸钠 为食品级;大豆油 广东美食客食品有限公司。

FA1004型分析天平 上海舜宇恒平科学仪器有限公司;小厨妞R1-5果蔬切片机 永康市云尔贸易有限公司;VFI真空低温油炸干燥机 海阳鑫锐食品设备有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 工艺流程 原料挑选→清洗→去皮、去籽→切片→护色、硬化、调味→漂洗→沥水→真空油炸。

1.2.2 操作要点 原料挑选,选择果型整齐、熟度7～8成的鲜木瓜;清洗,清水洗去木瓜表面杂质;去皮、去籽,人工去皮后,对半切开果实,刮净籽巢及胎座;切片,用果蔬切片机将木瓜切分为厚度5 mm的果片;护色、硬化、调味,采用张月婷[5]的木瓜护色方法并略有改动,将切片后的木瓜片迅速放入由0.1%维生素C、0.3%无水柠檬酸、0.1%亚硫酸钠、0.5%氯化钙、9%白砂糖组成的护色调味硬化混合液中,处理2 h,然后清水漂洗;沥水,漂洗后的木瓜片在漏网上控水5 min;真空油炸,分别在不同的油炸温度、油炸时间、真空度下对木瓜片进行油炸,取出后即得成品。

1.2.3 实验设计

1.2.3.1 单因素实验 以木瓜脆片的感官评价为指标,分别对影响真空油炸木瓜脆片品质的真空油炸温度、油炸时间、真空度3个主要因素进行实验条件初选,每个因素选取5个水平。油炸温度:80、90、100、110、120 ℃,控制油炸时间35 min、真空度0.09 MPa;油炸时间:15、25、35、45、55 min,控制油炸温度100 ℃、真空度0.09 MPa;真空度:0.05、0.06、0.07、0.08、0.09 MPa,控制油炸温度100 ℃、油炸时间35 min。每次实验的样品用量为300 g,用油量为40 L(可多次重复利用),通过单因素实验确定每个因素的较佳条件。

1.2.3.2 正交实验 在单因素实验的基础上,选择影响真空油炸木瓜脆片品质的主要因素:油炸温度(A)、油炸时间(B)、真空度(C)进行3因素3水平设计,以模糊感官评分为实验指标。为了减少实验次数而又使实验具有代表性,采用正交实验设计中均匀分散的思想,设计9组实验代替全面实验,正交实验设计表见表1。

表1 正交实验因素与水平表Table 1 Factors and levels table of orthogonal experiment

1.2.4 感官评定方法 参照Sallam[18]的方法,选择10位经过培训的评价员组成评价小组,对真空油炸木瓜的色泽、形状、酥脆度、油腻感4个因素进行感官评价,并设四个等级见表2。要求感官评定人员在评定前12 h内禁止吸烟、喝酒,禁食刺激性食物。评定结束后,收集评分表,并进行统计分析。

1.2.5 建立模糊数学模型

1.2.5.1 因素集的确立 因素集U,即影响被评判对象感官质量的因素集合。本实验中选择真空油炸木瓜脆片的色泽(u1)、形状(u2)、酥脆度(u3)、油腻感(u4)作为感官评价指标,确定由四个指标组成的因素集,即U=(u1,u2,u3,u4)。

1.2.5.2 评语集的确立 评语集V,即被评对象所属感官质量等级的集合,表示方法为V=(v1,v2,v3,v4)=(4分,3分,2分,1分),经感官评定人员讨论,确定真空油炸木瓜脆片的评价等级为优秀(v1)、良好(v2)、一般(v3)、较差(v4),即V={ v1,v2,v3,v4}。

1.2.5.3 质量因素权重集的确定 权重集K,即各质量因素的权重系数的集合。由于各质量因素对产品品质影响程度不同,每个质量因素对应一个权重系数。本文中K=(色泽k1,形状k2,酥脆度k3,油腻感k4),且k1+k2+k3+k4=1。

本研究采用用户调查法[19],请10名感官评定员根据各因素在产品品质中的重要程度对真空油炸木瓜脆片的色泽、形状、酥脆度、油腻感4个质量因素进行打分,4项指标总分为10分。统计所有打分,将各因素的得分之和除以所有指标总分100分,即得各因素的权重因子。

1.2.5.4 模糊关系综合评判集 10个感官评价员对样品的每个质量因素进行评价打分,然后统计每个质量因素在每个等级中的票数分布,将各等级的票数除以总人数得到样品的模糊关系矩阵。模糊数学综合评判集Y=K×A,式中:K为权重集;A为模糊关系矩阵。

1.3 数据处理

每个实验做3次平行,数据用Origin 8.5和Microsoft Excel 2003进行统计分析,结果用“平均值±标准差”表示。

2 结果与分析

2.1 感官品质评分

10名感官评定员对影响真空油炸木瓜脆片品质的4个质量因素的打分情况见表3。由表3可知,酥脆度的得分最高,色泽次之,油腻感最低。表明影响木瓜脆片感官品质因素顺序为酥脆度>色泽>形状>油腻感,每个质量因素得分之和除以总分100分,得到各质量因素的权重,即K={色泽,形状,酥脆度,油腻感}={0.26,0.21,0.35,0.18}。

表3 真空油炸木瓜脆片质量因素的权重分布统计Table 3 Weight distribution and statistics of vacuum fried papaya chips’ quality factor

2.2 真空油炸木瓜脆片单因素实验

为了直观显示各油炸因素(油炸温度、油炸时间、真空度)对真空油炸木瓜脆片品质的影响规律,也为了能够快速、简单、较准确地获得各因素的较优条件,故在单因素实验中以感官评分,即样品的加权平均得分Xj为指标,对实验条件进行初级筛选。

2.2.1 真空油炸温度对木瓜脆片品质的影响 图1中的感官评分表示在不同油炸温度下样品的加权平均得分(下同)。在相同的真空度和油炸时间条件下,真空油炸温度对木瓜脆片感官品质的影响如图1所示,随油炸温度的升高,木瓜片的脆度增加,感官评分上升;当油炸温度为90 ℃时,感官评分最高;随着油炸温度继续升高,感官评分略有下降;当油炸温度超过110 ℃时,感官评分急剧下降。油炸温度对产品的色泽、酥脆度影响较大。当油炸温度较低时,水分蒸发缓慢,木瓜片湿软、不酥脆、有生涩感,并且色泽不均、香气不明显;随油炸温度升高,木瓜片内部水分大量逸出,形成许多微孔结构,产品变酥松,口感酥脆,这与祁芳斌等[20]研究的真空油炸温度对甘薯脆片品质影响的结果一致;而当温度过高时(≥110 ℃),木瓜片虽然酥脆,但色泽偏褐色,并出现焦味和苦味,使产品品质降低。

图1 真空油炸温度对木瓜脆片感官评分的影响Fig.1 Effect of vacuum fried temperature on sensory score of papaya chips

2.2.2 真空油炸时间对木瓜脆片品质的影响 如图2所示,随油炸时间延长,感官评分不断升高,油炸时间太短,产品的色泽不均,酥脆性差;当油炸时间为45 min时,感官评分最高,产品的品质最好;油炸时间继续增加,产品色泽变暗,有焦味产生,并增加了油腻感,因为油炸时间过长,水分大量蒸发且产生的微孔变大,数目增加,导致产品的吸油量增大。范柳萍等[21]研究也发现真空油炸胡萝卜片的吸油量随油炸时间的增加而增加。

图2 真空油炸时间对木瓜脆片感官评分的影响Fig.2 Effect of vacuum fried time on sensory score of papaya chips

2.2.3 真空度对木瓜脆片品质的影响 由图3可以看出,真空度对产品品质的影响很大,随真空度的增加,感官评分明显上升;超过最佳真空度0.08 MPa时,感官评分下降。真空度对果蔬脆片的酥脆度影响很大,而酥脆度在4个感官评定指标中的比重为35%。根据克拉佩龙-克劳修斯方程,真空度为0.05 MPa时,纯水沸点约为82 ℃,真空度为0.08 MPa时,纯水沸点约为61 ℃,真空度为0.09 MPa时,纯水沸点约为48 ℃,溶质的存在会使木瓜片中水分沸点升高,为保证在一定温度下得到好的产品品质,则需提高油炸的真空度以降低木瓜片中水的沸点,加快水的蒸发,增加木瓜脆片的酥脆度,这与范柳萍等[21]所得结论一致。但随真空度增加(≥0.09 MPa时),木瓜脆片有焦糊现象,使感官评分降低。

表5 真空油炸木瓜脆片感官评定票数分布Table 5 Vote distribution of sensory evaluation of vacuum fried papaya chips

注:v1:优秀;v2:良好;v3:一般;v4:较差。

图3 真空度对木瓜脆片感官评分的影响Fig.3 Effect of vacuum degree on sensory score of papaya chips

2.3 真空油炸木瓜脆片正交实验结果与分析

2.3.1 真空油炸木瓜脆片正交实验 在单因素实验的基础上,分别确定了真空油炸温度、油炸时间、真空度3个水平,进而进行L9(34)正交实验,实验设计见表4。

表4 真空油炸木瓜脆片正交实验结果表Table 4 The orthogonal test result of vacuum fried papaya chips

2.3.2 模糊数学感官评定结果 10位评价员对9组样品的色泽、形状、酥脆度、油腻感4个指标进行评价打分,将评价结果收集汇总,并统计各个指标在每个等级中的票数分布,得到木瓜脆片的感官评价结果(见表5)。

2.3.3 模糊矩阵的建立及结果 将表4中样品各质量因素不同等级的票数除以总感官评定人数(10人),折算成赞成的比率,结合各个样品所有质量因素的评定结果,得到模糊矩阵Aj。

其中,Aj表示第j个样品的模糊矩阵;j=1,2,3,…,9为样品编号;i=1,2,3,4为质量因素;ri1,ri2,ri3,ri4分别为第i个质量因素不同等级的赞成比率。结合表4及以上规定,可得9组样品对应的9个模糊矩阵如下:

图4 真空油炸木瓜脆片的优秀(A)、良好(B)、一般(C)及较差(D)隶属频率Fig.4 Outstanding(A),good(B),general(C)and bad(D)membership frequency of vacuum fried papaya chips

表6 综合评价结果Table 6 Results of comprehensive evaluation

由图4可得,样品7的优秀隶属频率最高,样品5、3、1的优秀隶属频率依次降低,样品7的优秀隶属频率达到了67.9%,良好隶属频率为32.1%,所有感官评价人员认为样品7的品质优秀或良好,7号木瓜脆片的颜色为金黄色,色泽均匀,外形整齐饱满,无破碎,含油量适中,无油腻感,口感酥脆,咬合时很容易断,有纯正的木瓜香味,又因为木瓜片在低温条件下油炸,营养损失较小。因此认为样品7的综合感官评价最佳,对应的工艺条件为真空油炸温度100 ℃,油炸时间35 min,真空度0.09 MPa。

2.4 最佳工艺验证

取前处理(方法同1.2.2)后的木瓜片300 g,在含油量为40 L的真空油炸设备中进行油炸,控制油炸条件为:真空油炸温度100 ℃、油炸时间35 min、真空度0.09 MPa。油炸结束后,请10位感官评价员进行感官评价,评价结果见表7。

表7 最优油炸条件下木瓜脆片感官评价票数分布Table 7 Vote distribution of papaya chips with optimized frying condition

3 结论

在感官评价的基础上确定真空油炸木瓜脆片的色泽、形状、酥脆度、油腻感为质量评价因素。根据用户调查法得到评价因素的权重集为K=(色泽0.26,形状0.21,酥脆度0.35,油腻感0.18)。应用正交实验设计结合模糊数学感官评价得出木瓜脆片真空油炸的最佳工艺条件为:真空油炸温度100 ℃,油炸时间35 min,真空度0.09 MPa。优化条件下木瓜脆片的感官评定等级为优,其优秀峰值为0.656,产品酥脆可口、色泽诱人、形状完整饱满、含油量适中,能够满足消费者的需求。

模糊数学感官评价法具有方便、快捷、准确的优点,能够综合考虑各有关因素对实验结果的影响,将模糊数学应用于木瓜脆片的感官评价,使评价结果更加客观、准确、有说服力。真空油炸木瓜脆片营养美味、方便即食,易于保存和运输,能够扩大销售范围,满足消费者多品味需求,具有广阔的发展前景和一定的开发意义。

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Optimizationonvacuumfryingtechnologyofpapayachipsbased
onfuzzymathematicssensoryevaluation

ZHUYou-zhen1,JIWei1,JIHong-wu1,2,3,4,*,GAOJing1,LIUShu-cheng1,2,3,4,RUANChu-wei1

(1.College of Food Science and Technology,Guangdong Ocean University,Zhanjiang 524088,China;2.Guangdong Provincial Key Laboratory of Aquatic Product Processing and Safety,Zhanjiang 524088,China;3.Marine Food Engineering and Technology Research Center of Guangdong Provence,Zhanjiang 524088,China;4.Key Laboratory of Advanced Processing of Aquatic Products of Guangdong Higher Education Institution,Zhanjiang 524088,China)

TS255.4

B

1002-0306(2017)18-0183-06

2017-23-20

朱由珍(1990-)，女，硕士研究生，研究方向：水产品加工与贮藏工程，E-mail:jzhd371010@163.com。

*通讯作者:吉宏武(1962-)，男，博士，教授，研究方向：水产品加工与贮藏工程，E-mail:jihw62318@163.com。

国家虾产业技术体系建设(CARs-47)；广东省高等学校学科建设项目(2013CXZDA020)；广东省产学研项目(2013B090600155)；广东海洋大学创新强校基金项目(GDOU2013050314, GDOU2014050203)。

10.13386/j.issn1002-0306.2017.18.035