模糊数学法在黄秋葵软罐头加工中的应用

冯桂凤，张晓 ，张 澜，张婉钰，李 昀

（天津农学院食品科学与生物工程学院，天津 300384）

黄秋葵，别名秋葵、羊角豆、咖啡黄葵，是锦葵科草本植物，富含黄酮、黏液类物质等功能成分，具有美容养颜、强肾补虚、增加免疫力、抗衰老等多种功效，其叶片、芽、花等都可食用，是一种符合现代营养理念的高档绿色保健蔬菜[1-4]。但黄秋葵不易贮藏，鲜品在0～5℃冷库中可贮藏7 d。而室温下仅能贮藏2～3 d。目前，市场上黄秋葵果实加工产品较少，国内外研究还停留在试验阶段[5]，因此研究黄秋葵深加工产品对黄秋葵产业发展具有积极作用。

试验以黄秋葵为原料，通过单因素试验和正交试验，对影响黄秋葵软罐头加工的工艺参数和汤汁配方进行定量研究，确定最佳护绿和保脆工艺的参数，同时确定各调味料最优添加量及其最佳组合，使用模糊数学感官评价法，对感官性质进行数学化和定量化的描述和处理，使评价结果更加客观[6-7]，为黄秋葵软罐头的生产提供理论依据，同时扩展模糊数学感官评价法在食品中的应用领域。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

黄秋葵原料，购于天津市红旗农贸市场；硫酸铜、乙酸锌、山梨酸钾、氯化钙，以上试剂均为分析纯。

柠檬酸，食品级；食盐、白砂糖、辣椒粉、味精，均为市售；真空包装袋。

EP208型电磁炉，上海市美小家电有限公司产品；超高压杀菌设备，天津华泰森淼有限公司产品；BPX-82型电热恒温箱，上海博讯实业有限公司医疗设备厂产品；FA2004型电子天平，上海精科仪器公司产品。

1.2 试验方法

1.2.1 工艺流程

1.2.2 操作要点

（1） 原料选择。选择色泽青绿、脆嫩，无黑斑、无损伤的新鲜秋葵。

（2）挑选、修整。选择长短、粗细、色泽、脆嫩一致的，然后冲洗干净。

（3） 碱液处理。浸泡于质量分数0.8%碳酸钠中，处理12 min，目的在于除去黄秋葵表面的蜡质，有利于下一步硬化。

（4） 热烫护绿。热烫可钝化酶，以防止褐变、稳定色泽，烫漂液加乙酸锌和硫酸铜为护绿剂，研究护绿剂组合的含量和烫漂时间对黄秋葵护绿效果的影响。

（5）硬化保脆。研究不同质量分数氯化钙及不同浸泡时间对保脆效果的影响。

（6）汤汁调味。研究不同的调味品对黄秋葵软罐头滋味的影响。

（7）杀菌。参考张翀等人[8]对软包装枇杷罐头的杀菌工艺，在超高压工艺300 MPa，15 min条件下进行杀菌。

（8）保温检验。7 d后观察是否有胀袋现象。

1.3 护绿保脆工艺的优化

黄秋葵不易贮藏，容易发生变色现象，因此考虑添加护绿剂对其进行护绿，以叶绿素添加量作为指标，含量越高说明护绿效果越好。以乙酸锌添加量、硫酸铜添加量和烫漂时间为因素，设计L9（33）正交试验。

护绿因素与水平设计见表1。

考虑氯化钙质量分数及其浸泡时间对黄秋葵保脆效果的影响，设计单因素试验。

（1）氯化钙质量分数单因素试验。将护绿处理好的黄秋葵分别浸泡在氯化钙质量分数为0.1%，0.2%，0.3%，0.4%，0.5%当中，浸泡时间20 min，利用感官评价方法进行效果分析。

表1 护绿因素与水平设计

（2）浸泡时间单因素试验。不同将黄秋葵放置于氯化钙质量分数为0.3%浸泡时间分为30，35，40，45，50 min，利用感官评价方法进行效果分析。

1.4 汤汁配方的优化

从风味化学的角度，使鲜味、咸味、辣味、酸味形成汤汁的风味，考虑到消费者的饮食习惯，也添加香油增加汤汁的风味。在确定最佳护绿工艺和保脆工艺的基础上，固定味精的添加量为1%，以食盐添加量2.0%，2.5%，3.0%，3.5%，4.0%；辣椒粉添加量1%，2%，3%，4%，5%；柠檬酸添加量0.2%，0.4%，0.6%，0.8%，1.0%；香油添加量1%，2%，3%，4%，5%为考查因素进行单因素试验，在此基础上，采用正交试验设计，选择3个较好水平设计L9（34）正交试验，确定黄秋葵软罐头汤汁最佳配方。

汤汁配方因素与水平设计见表2。

表2 汤汁配方因素与水平设计/%

1.5 感官评定方法

采用级别权重法，参照练东梅[9]等人黄秋葵酸辣泡菜感官评价标准，分别对黄秋葵软罐头的色泽、质地、口感、汤汁滋味进行打分。

感官评价标准见表3。

主要是按色泽、质地、口感、汤汁滋味4个方面进行品尝，为提高品评价定的可信度，要求感官评定人员在品评前不喝酒、不吸烟、不吃辛辣等刺激性食物，评定一个样品后，要以清水漱口再评定下一个样品，品评后同时填写感官品评表。

表3 感官评价标准

1.6 建立模糊综合评价数学模糊

根据感官评价对黄秋葵软罐头进行模糊综合评判，建立模糊综合评价体系[10-11]。

1.6.1 因素集的确定

因素集，即影响被评价对象品质的指标，以U={u1，u2，…，ui}表示，其中U为因素集，ui为第i个因素[12]。对于黄秋葵软罐头品质的确定，选择色泽、质地、口感及汤汁滋味作为感官评价指标，用u1表示色泽，u2表示质地，u3表示口感，u4表示汤汁滋味，确定由4项指标组成的因素集，即U={u1，u2，u3，u4}。

1.6.2 评语集的确定

评语集是参评者对评价指标回馈信息的集合，即确定评定的等级，可用文字、具体数值或等级表示[13]。记为V={v1，v2，…，vi}，V表示对应的评价等级或分数。评语集为V={v1，v2，v3}，其中v1，v2，v3分为代表优、良、差。

1.6.3 权重的确定

权重集是各评价因素的权重系数组成的集合，A={a1，a2，a3，a4}，a1，a2，a3，a4分别代表为色泽、质地、口感及汤汁滋味的权重向量，确定黄秋葵软罐头感官指标的权重A={0.2，0.3，0.2，0.3}，总和为1。

1.6.4 模糊数学综合评价结果

模糊评定矩阵根据评价人员的评定结果确定，将评价结果除以总人数得到模糊矩阵R[14]。感官指标综合评判的结果用Y表示，Y是权重A和模糊矩阵R的合成，即Y=A×R。

2 结果与分析

2.1 护绿保脆试验结果

2.1.1 护绿效果正交试验结果

护绿正交试验设计结果见表4。

表4 护绿正交试验设计结果

2.1.2 保脆效果试验结果

（1）氯化钙质量分数及浸泡时间对保脆效果的影响。

氯化钙质量分数对保脆效果的影响见图1。

图1 氯化钙质量分数对保脆效果的影响

由图1可知，在0.1%，0.2%，0.3%，0.4%，0.5%这5个质量分数水平中，当质量分数增加到0.3%时，黄秋葵的感官品质逐渐变佳，氯化钙质量分数为0.3%的保脆效果最好，其次氯化钙质量分数在0.4%保脆效果也相对较好，质量分数达到0.5%时，虽然硬度最高但脆性不足，同时黄秋葵内部纤维化严重，明显失去了食用价值，感官品质不好，因此采用氯化钙质量分数为0.3%的溶液进行保脆处理。

（2）氯化钙浸泡时间对保脆效果的影响。

浸泡时间对保脆效果的影响见图2。

图2 浸泡时间对保脆效果的影响

由图2可知，在质量分数为0.3%的氯化钙溶液中浸泡时间从30 min增加到45 min时，其保脆效果越来越好，达到最佳。超过45 min后，出现黄秋葵过硬，内部组织纤维化的情况。因此，确定浸泡时间为45 min。

在保脆效果试验中，确定在质量分数为0.3%的氯化钙溶液中浸泡30 min为最佳保脆工艺。

2.2 软罐头汤汁配方优化试验

2.2.1 感官评价结果统计

参照表3，进行四因素三水平的正交试验，对试验结果进行感官评价。

黄秋葵软罐头的感官评定得票统计见表5。

2.2.2 模糊数学感官评价处理

将统计数据归一化处理，得到9个模糊评价矩阵：

以1号试验号为例，其他试验号同上，其中rij表示黄秋葵软罐头各项评价指标到该指标评价结果的隶属程度。

表5 黄秋葵软罐头的感官评定得票统计

试验号1的综合评价结果为：

用以上方法计算出9组试验的综合隶属度Yj。

试验的综合隶属度见表6。

表6 试验的综合隶属度

2.2.3 正交试验结果

将评价标准赋值计算，优、良、差分别为90，60，30分，然后相应相乘后相加。

正交试验结果见表7。

表7 正交试验结果

由表7可知，影响黄秋葵软罐头感官品质的因素A＞D＞B＞C，即香油添加量对试验结果的影响最大，辣椒粉和柠檬酸次之，食盐对试验结果的影响较小，进一步分析得出最佳组合为A2B3C3D4，即香油添加量3%，柠檬酸添加量0.8%，食盐添加量4%，辣椒粉添加量1%制备的黄秋葵软罐头感官评分最高。

3 结论

通过单因素试验及正交试验分析，结合模糊数学综合评价法，得到黄秋葵软罐头适宜的护绿保脆工艺条件为护绿中乙酸锌添加量0.06%，硫酸铜添加量0.02%，烫漂时间15 s，保脆中氯化钙添加量0.3%，浸泡时间45 min；适宜的配方为香油添加量3%，柠檬酸添加量0.8%，食盐添加量4%，辣椒粉添加量1%。按照上述工艺条件制备的黄秋葵软罐头很好地加强了黄秋葵原有的色泽和脆度，同时具有大众较为喜欢的风味，感官评分为85.5分。

采用模糊数学综合评价法在黄秋葵软罐头感官评定的应用，量化了感官评价结果，使评定结果更加客观，可为黄秋葵软罐头加配方的优化提供参考依据。