基于模糊综合评定法及响应面优化松茸蔓越莓酥性饼干制作工艺

凌云坤，蒋方国，刘达玉，徐斌，倪霞，李翔*

（1.成都大学食品与生物工程学院，四川 成都 610106；2.四川品高农产品有限公司，四川 成都 610203）

松茸（Tricholoma matsutake），是珍奇稀少的天然食药用菌，呈伞状，色泽分明，有纤维状茸毛鳞片，口感细嫩，滋味鲜香。 除富含氨基酸、矿物元素、萜类、油脂等，还含双链松茸多糖、松茸多肽和松茸醇等独特而又珍贵的活性物质，有抗癌、抗辐射、抗肿瘤、抗衰老等作用[1-4]。 蔓越莓，又名蔓越橘、小红莓，富含前花青素、花青素、水杨酸等多种植化素，具有强抗氧化作用，能有效抗衰老、降低胃溃疡及胃癌发生率、预防泌尿感染等功效，口感重酸微甜，与松茸搭配制作饼干，可增加酸甜清爽的口感[5-8]。

饼干制作工艺研究中，感官是重要的品质检验指标，但感官评价常介于好与差的过渡状态，并且存在评分离散程度大，结果难统一的问题，反映出感官评价的主观性和模糊性[9-11]。

因此，本试验采用模糊综合评价法[12]，将模糊信息数值化以进行定量分析，减少主观因素影响，结合响应面优化，确定最佳配方[13]；并测定产品理化指标和质构特性，为松茸的精深加工提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

松茸边角料：四川品高农产品有限公司；低筋小麦粉（水分<14%、灰分0.48%、湿面筋21%）：重庆市福加德面粉有限公司；小苏打：安琪酵母股份有限公司；黄油、白砂糖、鸡蛋、蔓越莓、奶粉、盐：市售。

1.2 仪器与设备

TA.new plus 型质构仪： 上海技越国际贸易有限公司；电烤箱（EA0965SC-80SE）：康佳有限公司；烤盘（NFF-832S）： 武义英婷厨具有限公司； 电子秤（BSA4202S）： 江阴市索菲电子科技有限公司； 烘箱（YN3A400-3G）：常州市海正药化设备有限公司；粉碎机（XS-02A）：苏泊尔股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工艺流程

1.3.2 工艺操作要点

1）松茸选择：新鲜、无虫眼的松茸边角料。

2）整理干燥：用瓷刀清理表面杂质，放置烘箱内采取分段升温方式将其烘干。

3）研磨成粉：干燥后的松茸于粉碎机内粉碎，过100 目筛，备用。

4）调制面团：黄油打发软化后，加入疏松剂、白砂糖的混合溶液，再将松茸粉、低筋小麦粉、鸡蛋、切碎的蔓越莓、奶粉、盐混匀后，与上述混合溶液一同倒入和面机，快速搅拌至面团硬度适中、不粘手、按压后不恢复为止[14]，视面团情况考虑是否静置。

5）模具成型：将调好的面团压成厚约4 mm 的均匀面片，再使用饼干模具手工压模成型[15-16]。

6）焙烤、冷却：在上火210 ℃，下火180 ℃条件下，将成型的面片烘烤10 min。 取出冷却至室温25 ℃后，即得成品。

1.3.3 模糊综合评定法

选取确定松茸蔓越莓酥性饼干质量的风味、口感、 外观、 滋味4 个指标组成模糊综合评价的因素集U，即U=（风味、口感、外观、滋味）。 选取每个指标中的优、良、差3 个等级为评语集，即V=（优，良，差）。 采用用户调查法[17]确定各因素所占权重分别为风味（0.2）、口感（0.3）、外观（0.15）、滋味（0.35），即X=（0.2，0.3，0.15，0.35）[18-19]。

食品感官综合模糊评价的结果为Y，Y=XR， 其中X 为因素权重的向量集，R 为模糊矩阵。 设参评总人数为K，对定义因素（Ui）的评语（Vj）存在dij人，则有Rij=dij/K，这一个系列的数值即为模糊矩阵R。 运算关系如下。

式中：y1＝（x1∧r11）∨（x2∧r21）∨（x3∧r31）∨（x4∧r41）其中“∧”表示二者取其小，“∨”表示二者取其大，其余同理可得[20]。

1.3.4 感官评定

产品由10 名食品专业组成的感官评价小组（5 男5 女），按照表1 中的标准进行感官评价。 样品以相同容器盛装，随机取样，且独立评定，品尝间隔时间为10 min[21]。

表1 感官评价标准Table 1 Sensory evaluation criteria

1.3.5 单因素试验

通过预试验， 确定饼干初始配方为低筋小麦粉100%、小苏打0.9%、 鸡蛋13%、 蔓越莓10%、 奶粉5%、盐0.8%，在此基础上进行试验的单因素设计。 测评不同松茸粉添加量（4%、8%、12%、16%、20%），黄油添加量（45%、49%、53%、57%、61%）， 白砂糖添加量（33%、36%、39%、42%、45%）对饼干感官评价的影响，结果使用模糊综合评定法进行分析。

1.3.6 响应面试验设计

在模糊综合评定分析的各单因素最佳使用量基础上，以松茸粉添加量（A）、黄油添加量（B）、白砂糖添加量（C）3 个因素进行Box-Behnken 试验，试验设计见表2。

表2 Box-Behnken 试验设计因素与水平Table 2 Box-behnken experiment design factors and level

1.3.7 饼干质构测定

使用TA.new plus 型质构仪测定饼干硬度、 酥脆度、咀嚼性和弹性。 测试条件为P/2 探头，测前速度为5 mm/s，测试速度为2 mm/s，测后速度为2 mm/s，应变位移3 mm，触发力为5 g，随机测试饼干边角和中心位置。

1.3.8 饼干理化指标测定

根据GB 7100—2017《食品安全国家标准饼干》[22]，测定饼干过氧化值、酸价、水分、大肠菌群、霉菌和菌落总数等理化指标。

1.4 数据处理

使用Excel 2016 和Design-Expert.V8.0.6.1 进行数据统计和分析。

2 结果与分析

2.1 模糊综合评定分析单因素试验结果

2.1.1 松茸粉添加量对感官评价的影响

不同松茸粉添加量的感官评价结果如表3 所示。

由表3 构建模糊矩阵如下。

表3 不同松茸粉添加量的感官评定结果Table 3 Results of sensory evaluation of different amounts of Tricholoma matsutake powder

由模糊变换规则及归一原理可得模糊矩阵结果如下。

式中：y1＝（0.1∧0.2）∨（0∧0.3）∨（0.4∧0.15）∨（0.1∧0.35）＝0.15。

同理可得y2=0.3、y3=0.35，则Y1=（0.15，0.3，0.35），归一化处理后，Y1=（0.18，0.37，0.44）。 同理可得，Y2=（0.32，0.36，0.32）、Y3=（0.35，0.41，0.24）、Y4=（0.44，0.37，0.19）、Y5=（0.31，0.31，0.37）。

由最大隶属度原则可知[23]，当松茸粉添加量为4%时，感官等级为差，隶属度为0.44；当添加量为8%时，感官等级为良，隶属度为0.36；添加量为12%时，感官等级为良，隶属度为0.44；添加量为16%时，感官等级为优，隶属度为0.44；添加量为20%时，感官等级为差，隶属度为0.37。感官评价结果依次为差、良、良、优、差，因此，松茸粉添加量为16%时感官评价较好，选择12%～20%继续进行下一步试验。

2.1.2 黄油添加量对感官评价的影响

不同黄油添在加量的感官评价结果如表4 所示。

表4 不同黄油添加量的感官评定结果Table 4 Sensory evaluation results of different butter content

同上可得，Y1=（0.31，0.31，0.37）、Y2=（0.31，0.37，0.31）、Y3=（0.44，0.37，0.19）、Y4=（0.24，0.35，0.41）、Y5=（0.19，0.37，0.44）。因此，当黄油添加量为45%时，感官等级为差，隶属度为0.37；添加量为49%时，感官等级为良，隶属度为0.37；添加量为53%时，感官等级为优，隶属度为0.44；添加量为57%时，感官等级为差，隶属度为0.41；添加量为61%时，感官等级为差，隶属度为0.44。感官评价结果依次为差、良、优、差、差，黄油添加量为53%时，感官评价较好，选择49%～57%开展下一步试验。

2.1.3 白砂糖添加量对感官评价的影响

不同白砂糖添加量的感官评价结果如表5 所示。

表5 不同白砂糖添加量的感官评定结果Table 5 Results of sensory evaluation of different amounts of sugar

同上可得，Y1=（0.24，0.35，0.41）、Y2=（0.31， 0.37，0.31）、Y3=（0.47，0.26，0.26）、Y4=（0.24，0.41，0.35）、Y5=（0.21，0.29，0.5）。 因此，当白砂糖添加量为33%时，感官等级为差，隶属度为0.41；添加量为36%时，感官等级为良，隶属度为0.37；添加量为39%时，感官等级为优，隶属度为0.47；添加量为42%时，感官等级为良，隶属度为0.41；添加量为45%时，感官等级为差，隶属度为0.5。 感官评价结果依次为差、良、优、良、差，白砂糖添加量为39%时感官评价较高，选择36%～42%继续下一步试验。

2.2 响应面法试验结果与分析

2.2.1 响应面试验设计与结果

依据模糊综合评定分析的单因素试验结果，运用Box-Behnken 试验对松茸蔓越莓酥性饼干的配方进行优化，试验方案与结果见表6。

表6 响应面试验设计与结果Table 6 Response surface test design and results

2.2.2 响应面回归模型方差分析

采用Design-Expert V8.0.6.1 统计软件对表6 的数据进行回归拟合与方差分析， 得到的回归方程为Y=91.60+3.81A+2.44B-5.90C-0.20AB+1.37AC-1.03BC-10.30A2-8.75B2-8.37C2。

回归方程方差分析见表7。

由表7 结果可知， 模型试验误差小， 失拟项不显著，说明回归方程拟合良好。 该回归模型能够表明各个因素之间的关系，可以用来预测松茸蔓越莓酥性饼干的参数。 由表可得，A、B、C、A2、B2、C2项差异高度显著（P＜0.001），对感官评分影响大。 由回归方程及各因素F 值可知，对产品感官评分的影响顺序为白砂糖添加量＞松茸粉添加量＞黄油添加量[24-25]。

因素间相互作用对感官评分的影响见图1～图3。

由表7 和图1～图3 可知，松茸粉添加量与白砂糖添加量、黄油添加量与白砂糖添加量响应曲面相对较陡，等高线为椭圆形，说明交互作用较强，松茸粉添加量与黄油添加量响应曲面较为平缓， 等高线较圆，交互作用则相对较弱[26]。

图3 黄油添加量与白砂糖添加量交互作用Fig.3 Interaction between butter and sugar

表7 回归模型方差分析Table 7 Regression model equation analysis

图1 松茸粉添加量与黄油添加量交互作用Fig.1 Interaction between Tricholoma matsutake and butter

图2 松茸粉添加量与白砂糖添加量交互作用Fig.2 Interaction between the addition of Tricholoma matsutake and sugar

2.2.3 验证试验

由模糊综合评价和响应面试验结果得出的最佳配方为松茸粉添加量16.64%、黄油添加量53.63%、白砂糖添加量37.96%，预测最高感官得分为93.1267。结合实际操作，将预测最优配方修正为：松茸粉添加量16.6%、黄油添加量53.6%、白砂糖添加量37.9%，在此配方下进行3 次平行试验， 得到评分为92、91.8 和92.6，平均分为92.1333，因此可以采用优化后的配方参数。

2.3 饼干质构测定结果

通过响应面得到最佳配方后，对最佳配方制作所得饼干的硬度、酥脆性、咀嚼性、弹性进行检测，并与市售的某两款酥性饼干（A、B）的质构特性相比较，以验证其是否达到市售要求，检测对比结果见表8。

由表8 可知， 松茸蔓越莓酥性饼干的硬度和咀嚼性高于市售的酥性饼干， 说明产品的咀嚼性较好；酥脆性介于两种饼干之间， 而弹性则小于两种饼干，说明产品的酥脆性处于正常范围内；总体来说，松茸蔓越莓酥性饼干与市售酥性饼干的质构参数不相上下，能达到市售要求。

表8 松茸蔓越莓酥性饼干与市售酥性饼干质构参数对比Table 8 Comparison of texture parameters between Tricholoma matsutake cranberry crisp biscuits and market crisp biscuits

2.4 饼干理化指标测定结果

松茸蔓越莓酥性饼干理化指标检测结果如表9所示。

表9 松茸蔓越莓酥性饼干理化指标检测结果Table 9 Results of physicochemical indexes of Tricholoma matsutake cranberry crisp biscuits

由表9 可知， 按照最优配方生产的松茸蔓越莓酥性饼干的理化指标检测结果均符合国家标准，为合格产品。

3 结论

在模糊综合评价确定的单因素最佳添加量范围的基础上，由响应面试验优化得出松茸蔓越莓酥性饼干的最佳配方参数为： 低筋小麦粉100%、 松茸粉16.6%、小苏打0.9%、黄油53.6%、白砂糖37.9%、鸡蛋13%、蔓越莓10%、奶粉5%、盐0.8%，在此配方下饼干色泽诱人，风味均衡，口感细腻、爽口，甜味适中，感官评分较高，各质构参数符合市售要求，理化指标符合国家标准，且能够满足大众口味。 研究结果为松茸饼干加工工艺提供理论依据。