基于模糊数学评价法优化蛋清糊配方设计

杨雪欣，陈可靖

（哈尔滨商业大学旅游烹饪学院，黑龙江哈尔滨 150076）

油炸外裹糊食品一直以来深受大家的喜爱，高温油炸后的产品酥脆可口，其特殊的风味和金黄的色泽也能引起人们的食欲[1]。油炸外裹糊食品的原料一般选择鲜嫩的肉类、海鲜类和蔬菜类，为了在油炸过程中保持这些食材原有的风味，在制作菜肴时会通过“挂糊”这一烹饪工艺来使产品达到外酥里嫩的效果[2−3]。原料表层的面糊在油炸过程中会形成一层保护层，能防止原料基质与油炸用油直接接触，从而避免原料水分、鲜味和营养物质的流失[4−5]。

蛋清糊也叫蛋白糊，属于软炸糊中的一种，蛋清糊通常应用于鲜嫩食材的加工[6]。蛋清的热凝性能使其很好地包裹住原料，避免在油炸过程中原料水分和营养物质的流失，降低产品的含油量[7−9]。面糊中蛋白质含量的增加有助于美拉德反应的进行，产生特殊的香气和色泽[10]。杨铭铎等[11]探究了蛋清糊的物理特性及其对挂糊油炸猪肉片的影响，发现在不同分散介质（NaCl溶液、蔗糖溶液和蒸馏水）中蛋清糊物理特性变化规律趋向一致，其中提高蛋清液与淀粉的质量比，能增加蛋清糊黏度值和析水率，降低凝沉性，面糊的流变学粘度和吸水率也会随之增加。刘洋等[12]研究了蛋清糊对挂糊油炸绿茶鲜叶品质的影响，发现经蛋清糊包裹后油炸的绿茶茶多酚含量相比直接炸制的对照组茶多酚含量要高。Myers等[13]研究发现在面糊中添加蛋清能有效抑制炸鸡的吸油率。Ansarifar等[14]研究也发现了类似结论，在面糊配方中添加10%的蛋清能降低油炸奶酪块的含油量。蛋清糊在软炸类菜肴中的应用十分广泛，目前国内外对蛋清糊的研究较少，且集中于蛋清糊各组分的种类和含量对油炸产品品质的影响，而有关蛋清糊的模糊数学感官评价未见报道。

本实验以蛋清糊为研究对象，探讨了淀粉、蛋清和水等糊的组成成分对蛋清糊及酥肉品质的影响，通过单因素实验来确定响应面试验因素的取值范围和编码水平，结合模糊数学评价法得出酥肉的综合感官评分，最后利用响应面法优化出蛋清糊的最佳配方，旨在为蛋清糊的配方设计提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

中筋面粉、玉米淀粉、大豆油、鸡蛋、里脊肉等 均购于家乐福超市。

TLE204E电子天平 上海梅特勒托利多仪器有限公司；7K120电炸锅 湖北艾格丽经贸有限公司；NDY-5S数字式黏度计 上海精天电子仪器有限公司；RW20.n精密搅拌机 德国IKA有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 酥肉加工工艺流程 浆糊调制→里脊肉切配→挂糊→炸制→成品。

操作要点：

糊的制备：将称好的面粉和淀粉混匀后依次加入蛋清和水，置于搅拌机中以2000 r/min搅拌10 min，制备成均匀的面糊备用。

样品处理：将里脊肉切成4 cm×1 cm×1 cm的实验样品，样品的厚度要一致，每一个样品称重（7.00±2.0 g）后，放于冰箱中冷藏备用。

挂糊：里脊肉先称重，挂糊时，蛋清糊要完全浸没里脊肉，翻动3～5次后取出沥干5 s。

油炸：里脊肉需要经过两次炸制，第一次油炸温度为150℃，油炸时间为180 s，捞出沥干多余的油后升高油温至200℃复炸30 s即可。

1.2.2 单因素实验

1.2.2.1 淀粉添加量的优选 以面粉和淀粉的总质量50 g、水5 g、蛋清50 g为基础配方，研究质量分数为10%、30%、50%、70%、90%的淀粉添加量（以面粉和淀粉的总质量计）对蛋清糊的黏度值、挂糊量以及酥肉感官评分的影响。

1.2.2.2 蛋清添加量的优选 以淀粉15 g、面粉35 g、水5 g为基础配方，研究质量分数为60%、70%、80%、90%、100%的蛋清添加量（以面粉和淀粉的总质量计）对蛋清糊的黏度值、挂糊量以及酥肉感官评分的影响。

1.2.2.3 水添加量的优选 以淀粉15 g、面粉35 g、蛋清50 g为基础配方，研究质量分数为4%、8%、12%、16%、20%的水添加量（以面粉和淀粉的总质量计）对蛋清糊的黏度值、挂糊量以及酥肉感官评分的影响。

1.2.3 响应面优化试验 在单因素实验的基础上，根据 Box-Behnken 试验设计[15−16]，以淀粉添加量A、蛋清添加量B、水添加量C为自变量，酥肉的感官总分Y为响应值，以−1、0、+1分别代表上述各个变量的水平，采用软件Design Expert V 8.0.6建立3因素3水平的试验。设计因素和水平编码见表1。

表1 Box-Behnken试验因素与水平编码Table1 Factorsand coded levelsof Box-Behnken design

1.2.4 感官评定 参考吕新河[17]的方法，本实验感官评价组成员由10名接受过食品感官评定培训的烹饪科学研究生组成，在评定前禁烟酒、禁食刺激性食物，身体健康。根据成品口感及质地、色泽及形态、挂糊效果以及可接受度四个方面对酥肉进行感官评分，评分标准见表2。

表2 感官评分标准Table 2 Sensory evaluation score standard

1.2.5 模糊数学模型的建立 参照朱由珍等[18]的方法。评定因素集确立：影响蛋清糊质量的指标的因素集U={口感及质地u1，色泽及形态u2，挂糊效果u3，可接受度u4}；评语集确定：评语集表示方法为V=（v1，v2，v3，v4，v5）=（v很好，v较好，v一般，v较差，v差），其中很好81～100分、较好61～80分、一般41～60分、较差21～40分、差0～20分；各因素权重集确定：选定10名感官评定员对成品的口感及质地、色泽及形态、挂糊效果、总体接受度4个质量因素在感官评价中的重要程度进行打分，每个质量因素满分为10.0分，各个质量因素的权重因子等于各个质量因素的得分与总分100.0分的比值；模糊关系综合评判集：根据模糊变换原理Y=KA，式中：K为权重集，A为模糊矩阵，获取各实验组的模糊感官评价的结果。

1.2.6 指标的测定

1.2.6.1 黏度值 参考张令文等[19]的方法，采用数字式黏度计进行测定，选用2号转子，转速为12 r·min−1。

1.2.6.2 挂糊量 挂糊量的计算公式如下：

式中：m1表示里脊肉的质量，g；m2表示糊的质量，g；m3表示蛋清糊的质量，g。

1.3 数据分析

每个实验重复3遍，试验数据使用SPSS 22.0、Excel 2010进行统计和分析，Design-Expert 8.0.6进行响应面分析。

2 结果和分析

2.1 感官品质评分结果

10名感官评定员对影响酥肉感官品质的4个质量因素评分结果见表3。由表3可知，在感官评定过程中，不同感官质量因素的重要程度也不同，排序为挂糊效果>口感及质地>色泽及形态>总体接受度，各质量因素权重K=｛口感及质地，色泽及形态，挂糊效果，总体接受度｝=｛0.265，0.215，0.400，0.120｝。

表3 评价酥肉感官质量因素的权重分布情况Table 3 Weight distribution of thesensory quality factors of crispy meat evaluation

2.2 单因素实验结果

2.2.1 淀粉添加量对酥肉指标的影响 淀粉是蛋清糊中的主要成分之一，淀粉不仅有助于提高油炸产品的酥脆度，还能有效地降低产品的含油量，这主要是因为淀粉在升温过程中发生糊化作用，淀粉颗粒吸水溶胀和分解，并形成匀称的糊状溶液，在原料外层会形成致密性的保护层[20−22]。小麦面粉的吸水性能提高面糊的黏度，使面糊均匀地裹在原料基质表面，提高油炸产品的品质[23]。由图1可以看出，随着淀粉添加量的增加，蛋清糊的黏度一直在减少。面粉中含有较多的面筋蛋白，这些面筋蛋白吸水溶胀形成具有粘弹性的面筋质，进而影响面糊体系的黏度值[24]。由图2和图3可以看出随着淀粉添加量的增加，蛋清糊的挂糊量和酥肉的感官评分都是呈现先增大后减小的趋势，当添加淀粉质量分数为30%时，挂糊量最大。糊的黏度值与挂糊量有一定的相关性，当面糊黏度值太大或大小时，挂糊难度都比较大[25]。在感官评价方面，当淀粉添加量为30%时达到最高，因此选择30%作为淀粉的最佳添加量。

图1 淀粉添加量对蛋清糊黏度的影响Fig.1 Effectsof starch amount on viscosity value of egg white batter

图2 淀粉添加量对蛋清糊挂糊量的影响Fig.2 Effectsof starch amount on paste amount of egg white batter

图3 淀粉添加量对酥肉感官评分的影响Fig.3 Effects of starch amount on sensory score of crispy meat

2.2.2 蛋清添加量对酥肉指标的影响 蛋清中含有大量的蛋白质，具有良好的凝胶性，蛋清在面糊体系中作为一种粘合剂，能很好地裹住面糊的其他成分[26]。另外蛋白质的发泡性还能提高油炸外壳的酥脆度，同时蛋白质还能促进美拉德反应，从而改善油炸产品的色泽[27]。蛋清添加量对蛋清糊黏度的影响如图4所示，随着蛋清添加量的增加，蛋清糊的黏度值不断降低。从图5和图6可以看出，当蛋清添加量为90%时，蛋清糊的挂糊量达到最高值，此时酥肉感官评分最高，因此选择90%作为蛋清的最佳添加量。

图4 蛋清添加量对蛋清糊黏度的影响Fig.4 Effectsof egg white amount on viscosity value of egg white batter

图5 蛋清添加量对蛋清糊挂糊量的影响Fig.5 Effectsof egg white amount on paste amount of egg white batter

图6 蛋清添加量对酥肉感官评分的影响Fig.6 Effectsof egg white amount on sensory scoreof crispy meat

2.2.3 水添加量对酥肉指标的影响 水的添加可以溶解蛋清糊中其他的水溶性物质，还能控制面糊体系的流变学特性[28]。由图7可知，随着水添加量的增加，蛋清糊的黏度值逐渐下降。从图8和图9可以看出水添加量对蛋清糊挂糊量和酥肉感官评分的影响结果相似，都是先增大后减小，其中当水的添加量为12%时，蛋清糊挂糊量和酥肉的感官评分达到最高值。因此选择12%作为水的最佳添加量。

图7 水添加量对蛋清糊黏度的影响Fig.7 Effects of water amount on viscosity value of egg white batter

图8 水添加量对蛋清糊挂糊量的影响Fig.8 Effectsof water amount on paste amount of egg white batter

图9 水添加量对酥肉感官评分的影响Fig.9 Effects of water amount on sensory score of crispy meat

2.3 响应面优化试验结果

2.3.1 模糊矩阵的建立结果 根据实验方案让10名感官评定员对17组样品进行感官评分，然后汇总统计各质量因素的得分即为酥肉感官评定的结果，其中实验组1的评价结果见表4。

表4 实验组1的评定结果Table 4 Evaluation results of experimental group 1

由表4可知，有4位感官评定员认为实验组1的成品的口感及质地为较好和一般，2位认为酥肉的口感及质地较差，无人认为很好和差。将1号样品各质量因素等级的得票人数除以总人数，即可得到样品1的感官评定关系矩阵A1。

根据模糊变换原理Y1=K×A1可获得样品1的综合评价结果为：

同理可得Y2～Y17样品的模糊关系综合评价结果。

2.3.2 Box-Behnken试验设计结果与分析 把感官评价按不同等级设为很好100.00分，较好80.00分，一般60.00分，较差40.00分，差20.00分。模糊综合评分为综合评价结果与各个等级对应分值的积，因此样品1的模糊综合总分为64.21分，其他样品的综合评分见表5。

2.3.3 二次响应面回归模型的建立与分析 利用Design-Expert 8.0.6对表5进行二元多次回归拟合分析，获得二次多项回归方程：Y=72.59+1.65A−B−0.88C−1.16AB−0.91AC+0.37BC−3.40A2−3.25B2−2.51C2。

表5 响应面试验设计方案及结果Table 5 Design and results of response surface experiment

由表6可知，回归模型具有极显著差异（P<0.0001），而失拟项不显著（P=0.4115>0.05），表明所建立的模型可靠度高；模型决定系数R2=0.9853，表明酥肉感官评分的变化有98.53%来源于淀粉、蛋清和水的添加量，因此可用该模型对酥肉的感官评分进行分析和预测。经方差分析，3个因素对酥肉感官评分影响的主次顺序A>B>C，即淀粉添加量>蛋清添加量>水添加量，其中淀粉添加量、蛋清添加量、水添加量对酥肉感官评分的影响均极其显著（P<0.01），交互项AB对酥肉感官评分的影响极其显著（P<0.01），AC对酥肉感官评分的影响显著（P<0.05），BC对酥肉感官评分的影响不显著（P>0.05），二次项A2、B2、C2对酥肉的感官评分的影响均极显著（P<0.01）。

表6 响应面试验结果方差分析Table 6 Varianceanalysisof responsesurface experimentsresults

2.3.4 响应面与等高线分析结果 由图10可知，当固定水添加的质量分数时，随着淀粉添加量和蛋清添加量的增大，酥肉的感官评分都是呈现先增加后降低的趋势，其中感官评分受淀粉添加量的影响较大；响应面呈凸形，表明淀粉添加量和蛋清添加量的交互作用有最大值。由图11可知，当固定蛋清的添加量时，随着淀粉添加量和水添加量的增大，酥肉的感官评分都是呈现先增加后降低的趋势；等高线呈闭合的椭圆形且响应面呈凸形，表明淀粉添加量和水添加量的交互作用显著且有最大值；由图12可知，当固定淀粉添加量时，酥肉的感官评分都是呈现先增加后降低的趋势；响应面呈凸形，但响应面图曲面坡度平缓，等高线趋于圆形，说明蛋清添加量和水添加量对酥肉感官评分的交互影响弱，交互作用不显著。上述分析和表6中的显著性一致。

图10 淀粉添加量和蛋清添加量对酥肉感官评分影响的响应面与等高线Fig.10 Responsive surface and contours of effect of starch and egg white amount quantity on the sensory scores of crispy meat

图11 淀粉添加量和水添加量对酥肉感官评分影响的响应面与等高线Fig.11 Responsivesurface and contoursof effect of starch and water amount quantity on the sensory scoresof crispy meat

图12 蛋清添加量和水添加量对酥肉感官评分影响的响应面与等高线Fig.12 Responsive surface and contours of effect of egg white and water amount quantity on the sensory scores of crispy meat

2.3.5 验证试验结果 利用Design-Expert 8.0.6对模型进行分析，得出蛋清糊的最佳配方为：淀粉添加量36.27%、蛋清添加量87.75%、水添加量11.01%，此时酥肉的感官评分预测值为73.07分。为了便于实际操作，将蛋清糊的最佳配方参数修改为淀粉添加量36%、蛋清添加量90%、水添加量10%，重复三次实验取平均值，得到酥肉的感官评分为75.00±0.05分，与预测值接近，误差率为2.59%，因此验证了响应面实验分析和模型的可靠性。

3 结论

本实验研究了蛋清糊中各组分对其挂糊效果以及酥肉感官品质的影响，以感官评分为响应值，通过单因素试验和响应曲面法确定淀粉添加量为36%、蛋清添加量为90%、水的添加量为10%，在此最优条件下制备的酥肉感官评分为75.00±0.05分，得到的产品口感酥脆不油腻，色泽金黄，形态完整，挂糊效果最优，可接受度也最高，因此，可以利用模糊数学评价法结合响应面法来优化蛋清糊的配方设计。面糊的组成组分对挂糊油炸制品食用品质的影响较大，近年来国内外学者对此也开展了大量的研究，然而关于面糊基础配方的研究却没有获得较大关注，因此，为了能更好地开发和利用蛋清糊的基础组分，提高酥肉的经济价值以及改善酥肉的食用品质，需进一步探究蛋清糊中各组成成分对酥肉品质的影响机制。