基于模糊数学评价法的核桃碎烧烤酱配方及工艺研究

吴洁，冯钰钧，徐格，马立安

(长江大学 生命科学学院，湖北 荆州 434025)

自2008年以来，随着国内经济的迅速发展和人们生活水平的提高，家庭型消费逐渐成为主体[1]，烧烤逐渐走进人们的生活。随着烧烤这种餐饮方式的火热，市场上对各种口味复合烧烤酱的需求量日益增大[2]。

核桃是世界“四大干果”之首[3-4]，深受国内外消费者的喜爱，具有较高的经济价值。鲜核桃营养丰富，口感香脆，具有健脑、延缓衰老、保护心脑血管等功效，符合当今食品消费潮流，其市场需求量呈上升趋势[5]，同时核桃仁中也具有丰富的化学成分，包括蛋白质、磷脂、黄酮、维生素、有机酸等[6]。

感官特性一般包括外观、风味、口感等方面，采用评分的形式对其进行等级划分，无法用数字精确描述变量，难以划分出清晰的界限或品质等级[7]，具有一定的离散性[8]， 模糊数学通过构建影响食品感官质量的多因素与评价指标的数学关系来表征影响规律并建立理想化的评价模型，从而实现评价指标的数字化，进而实现评价指标等级的综合评定，使评价结果具有统计学意义[9]。故结合模糊数学法客观进行烧烤酱感官评价结果的反馈[10]，从而优化烧烤酱配比。

新型薄皮核桃碎烧烤酱充分利用薄皮核桃特殊风味和含油量高的物理特性，结合可以缓解疲劳、开胃助食的可乐及其他配料为烧烤酱市场注入新鲜元素。在满足不同人群嗜好性消费、丰富烧烤酱类产品种类的基础上，为烧烤酱挥发性风味成分的研究提供了理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 原料及辅料

阿克苏纸皮核桃；百事可乐；辣椒粉；大豆油、海鲜酱油、蚝油、孜然、白芝麻。

1.1.2 仪器与设备

HH-4型数显恒温水浴锅 金坛市杰瑞尔电器有限公司；DHG-9076A型电热恒温鼓风干燥箱 上海精宏实验设备有限公司；SPX-S0085H-Ⅱ型生化培养箱 上海新苗医疗器械制造有限公司；SW-CJ-2FD型双人单面洁净工作台 苏州苏洁净化设备有限公司；C21S-C3150-A1型电磁炉、JYL-C93T型榨汁机 九阳股份有限公司；CX-12000型电子分析天平 长协工业设备有限公司；KD-JZ-22型智能电煮锅 潮州市潮安区新博成电器有限公司；N-1200B型旋转蒸发仪 上海爱朗仪器有限公司；Chroma Meter CR-400型色度仪。

1.2 实验方法

1.2.1 工艺流程

1.2.2 操作要点

1.2.2.1 原料选择

挑选无霉变、干燥松散、色泽鲜红的辣椒粉；挑选外壳无损坏、内部无虫蛀变质且大小均匀的核桃。

1.2.2.2 匀浆

核桃粉碎完全均匀，无可见大颗粒。

1.2.2.3 加热炒制

将称量好的食用油放入锅中，待油温升到五六成热时放入混合好的原料，翻炒均匀，控制温度，防止原料出现焦糊。

1.2.2.4 装罐

灌装容器事先沸水浴30 min消毒灭菌。在10 min内装罐完毕，在90 ℃恒温水浴锅中水浴加热排气，排气时间约6 min，待中心温度达到85 ℃后迅速拧紧瓶盖密封。

1.2.2.5 杀菌

将密封好的烧烤酱置于90 ℃热水中水浴20 min，水位没过瓶身但不接触瓶口。

1.2.2.6 冷却

采用逐渐冷却法冷却，防止瓶裂。

1.2.3 单因素实验

确定基础配方为大豆油5 g、酱油8 g、蚝油2.2 g、白芝麻2 g、孜然1.6 g，选择对烧烤酱感官品质影响较大的4个因素进行单因素实验，每个因素设计5个水平：核桃碎添加量(3，5，7，9，11 g)、辣椒粉添加量(0.6，1.0，1.4，1.8，2.2 g)、可乐添加量(10，15，20，25，30 g)、炒制时间(30，60，90，120，150 s)，结果以基于模糊数学建立的感官综合评分为标准观察各因素对烧烤酱风味的影响。

1.2.4 正交实验

在单因素实验结果的基础上，以感官评分为标准，对可乐添加量、辣椒粉添加量、核桃碎添加量和炒制时间4个因素进行四因素三水平的正交实验，并对结果进行验证实验。正交实验因素水平见表1。

表1 核桃碎烧烤酱正交实验因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment of chopped walnuts barbecue sauce

1.2.5 核桃碎烧烤酱感官评价模糊数学法模型构建

1.2.5.1 感官指标权重集的确定

结合用户调查法和对比平均法来确定感官评分各项目权重分，评价小组人员分别对色泽、滋味、组织状态、回味在感官评价中的重要性进行评价打分。设计总分为100分，评价人员将总分分配给4个因素，分值越高，其对感官影响的重要程度越大。权重集用S表示，S=(S1,S2,S3,S4),权重总和为1，结果进行归一化处理。

1.2.5.2 因素集及评价集的确定

将核桃碎烧烤酱感官评价中的4个项目作为因素，得到一个评价指标因素集U=(U1,U2,U3,U4)，分别代表色泽、滋味、组织状态、回味；评价集是每个因素评价结果的集合，表示为V=(V1,V2,V3,V4)，分别代表优、良、中、差[11]。

1.2.5.3 评价体系的建立

感官评价人员分别对9个样品(正交实验设计结果)的色泽、滋味、组织状态、回味进行打分，得到各样品的模糊评定矩阵Ai，模糊关系综合评价结果为Yi=S×Ai，综合评价得分Ti=Yi×K，K被赋予90，80，70，60的分值，分别表示优、良、中、差等级对应值[12-13]。

1.3 产品质量测定方法

1.3.1 感官评定

选择10名经过感官培训并有一定感官评定能力的人员组成评定小组，分别从色泽、滋味、回味及组织状态4个方面对核桃碎烧烤酱进行感官评定，结果取平均值，感官评分标准见表2。

表2 感官评定标准Table 2 Sensory evaluation criteria

续 表

1.3.2 产品质量指标测定

1.3.2.1 水分含量的测定

根据国家标准GB 5009.3—2016方法进行检测。

1.3.2.2 酸价的测定

根据国家标准GB 5009.229—2016方法进行检测。

1.3.2.3 过氧化值的测定

根据国家标准GB 5009.227—2016方法进行检测。

1.3.2.4 菌落总数的测定

根据国家标准GB 4789.2—2016方法进行检测。

1.3.2.5 大肠杆菌的测定

根据国家标准GB 4789.3—2016方法进行检测。

1.3.2.6 霉菌及酵母菌的测定

根据国家标准GB 4789.15—2016方法进行检测。

1.3.2.7 色度的测定

采用色度仪测定L*、 a*、 b*值。

2 结果与分析

2.1 单因素实验结果

2.1.1 核桃碎添加量对烧烤酱品质的影响

核桃碎添加量对烧烤酱感官品质的影响见图1。

图1 核桃碎添加量对烧烤酱品质的影响Fig.1 Effect of the additive amount of chopped walnuts on the quality of barbecue sauce

由图1可知，随着核桃碎添加量的增大，烧烤酱的感官评分先呈上升趋势随后下降，添加量达5 g时评分最高，核桃碎主要从滋味和回味两方面影响酱的感官品质，适当的核桃碎能赋予酱口感上的香味且富有咀嚼感，同时留有足够的回味，但过多的添加量会使酱体在口感和外观上有颗粒感，且流动性变差，所以在基础配方上确定核桃碎最适添加量为5 g。

2.1.2 辣椒粉添加量对烧烤酱品质的影响

辣椒粉添加量对烧烤酱感官品质的影响见图2。

图2 辣椒粉添加量对烧烤酱品质的影响Fig.2 Effect of the additive amount of chili powder on the quality of barbecue sauce

在设计的水平范围内辣椒粉有一个最适添加量，辣椒粉的添加可以使烧烤酱富有一定的香辣味，在一定程度上激起人的食欲，同时还能赋予酱体一定的棕红色色泽，同样增加食欲感，但过多的辣椒粉会使烧烤酱的辣味占主导地位，减少了酱的适受人群，同时辣椒粉过多也会使酱的颗粒感增加，口感及流动性都有所下降，所以确定辣椒粉的最适添加量为1.8 g。

2.1.3 可乐添加量对烧烤酱品质的影响

由图3可知，当可乐的添加量从10 g增加到25 g时感官评分呈上升趋势，随后感官评分开始下降，可乐主要影响烧烤酱的组织状态及滋味，可乐不仅可以提供糖度，协调滋味，同时还能调节酱体的色泽及流动黏附性，所以经过对比，当可乐的添加量为25 g时烧烤酱的口感最佳。

图3 可乐添加量对烧烤酱品质的影响Fig.3 Effect of the additive amount of coke on the quality of barbecue sauce

2.1.4 炒制时间对烧烤酱品质的影响

炒制时间对烧烤酱感官品质的影响见图4。

图4 炒制时间对烧烤酱品质的影响Fig.4 Effect of frying time on the quality of barbecue sauce

由图4可知，在确定其他原料添加量不变的情况下，当炒制时间为90 s时烧烤酱的感官品质最好，炒制可以丰富酱的风味，使其滋味融合更加协调，同时有一定浓缩作用，调节酱体的表观色泽及组织状态，其对香味物质的散发也有一定促进作用，随着时间的增加，酱体组织流动性及色泽会变差，还会出现焦糊味。

2.2 核桃碎烧烤酱感官评价模糊数学法模型的建立

2.2.1 感官评分权重统计结果

10名感官评定人员对样品评价打分的结果(以5分为一个梯度)，经过归一化处理，确定权重集S=[0.205，0.350，0.290，0.155]，见表3。

表3 感官评分权重统计表Table 3 Statistical table of sensory evaluation score weight

2.2.2 模糊数学感官评价统计结果

组织20个感官评定人员对正交实验设计的9组样品进行色泽、滋味、组织状态、回味4个方面的感官评价(数字表示每个标准所对应的人数)，感官评定结果见表4。

表4 模糊数学感官评价统计表Table 4 Statistical table of fuzzy mathematics sensory evaluation

续 表

2.2.3 模糊矩阵的建立

由表4可知，感官评定人员分别对核桃碎烧烤酱感官评分中的4个因素进行等级(优、良、中、差)评价，根据在相应等级下统计的人员数得到一个评价集，4个评价集组成相应的模糊数学矩阵。以样品1举例，可知样品1的4个评价集为：

U1=(0.85,0.15,0.00,0.00),U2=(0.20,0.75,0.00,0.05)，U3=(0.80,0.20,0.00,0.00),U4=(0.35,0.60,0.05,0.00)。

故样品1的模糊评定矩阵A1=

同理可得其余样品的综合评定模糊矩阵。

根据样品的模糊关系Yi=S×Ai确定其综合评价结果，以样品1为例：Y1=S×A1=[0.205 0.350 0.290 0.155]×

故其综合评分得分T1=Y1×K=84.89分，样品的综合评定集及综合评分结果见表5。

表5 核桃碎烧烤酱综合评定集结果表Table 5 Results of comprehensive evaluation set of chopped walnuts barbecue sauce

2.3 核桃碎烧烤酱配方优化正交实验结果

将表5所得的综合评分作为正交实验表中样品的感官评分结果进行实验，直观分析和方差分析结果见表6。

表6 核桃碎烧烤酱最佳配方正交实验表Table 6 Orthogonal experiment table of the best formula of chopped walnuts barbecue sauce

由表6正交实验结果可知，各因素对核桃碎烧烤酱感官品质影响程度大小顺序为：A>D>C>B，即可乐添加量>炒制时间>核桃碎添加量>辣椒粉添加量；由k值可知，核桃碎烧烤酱的最优组合为A3B2C1D1，即可乐添加量为30 g，辣椒粉添加量为1.4 g，核桃碎添加量为5 g，炒制时间为60 s，制成的核桃碎烧烤酱成品酱体颜色棕红且油润有光泽，流动性、黏附性理想，烧烤香味浓郁且回味悠长，滋味搭配协调，鲜香且富有烧烤味，是制作烧烤的理想调味品。最后将正交结果的最优配方与正交实验表最高分A2B3C1D2配方样品重新进行验证对比，最终产品的感官评分为89.70分，略高于第6组配方样品的感官评分88.25分，以此验证确定最佳配方。

2.4 质量指标测定结果

根据产品及原料性质选择Q/JYFJ 0001S—2019《烧烤酱》和Q/CCZJ 0001S—2020《半固态调味料》两个企业标准作为本产品的标准参考，从感官要求上看，该产品的色泽、气味和滋味具有烧烤酱应有的特点，无不良感官，同时对产品的质量指标进行检测，指标的标准阈值结合两个参照标准并选择较低值作为对照，测定结果见表7。

表7 理化指标及微生物指标检测结果Table 7 The test results of physical and chemical indexes and microbial indexes

对比两个标准的相关指标规定，该产品的理化指标均在规定范围内，且水分含量较低，有利于产品的耐贮藏性；产品的细菌菌落总数<10 CFU/g，未检出大肠杆菌等致病微生物，结果均符合规定标准，且所有指标测定值均远低于企业规定限值，预计均符合相关标准的拟定值。同时对产品的色度值进行测定，以便于比较分析，提供参考值。

3 讨论与结论

本实验是以核桃碎和经常与烧烤搭配的可乐作为原料研制一款香辣烧烤酱，通过单因素实验，基于模糊数学法的正交实验最终确定了核桃碎烧烤酱的最佳配方为：可乐添加量为30 g，辣椒粉添加量为1.4 g，核桃碎添加量为5 g，炒制时间为60 s。最佳配方制得的核桃碎烧烤酱具有一定的辣椒红色泽，富有食欲；原料的滋味融合协调且酱体质地均匀，对食物的黏附性较好，烧烤味回味浓郁且悠长，总体感官品质良好。同时对最佳配方产品进行了相应的理化指标及微生物指标的检测，均符合参照的标准。对产品色泽度的测定，可供产品之间的对比分析。该烧烤酱融合了核桃的风味及其营养物质，并采用了可乐作为材料新元素，为进一步扩充烧烤酱的市场提供了理论参考。