基于模糊数学感官评价优化莴笋蜜饯加工工艺

赵丽丽，王旭增，史冠莹，张乐，蒋鹏飞，王赵改

(河南省农业科学院农副产品加工研究中心，郑州 450003)

莴笋又名莴苣、青笋、千金菜等，属菊科植物。莴笋营养丰富，富含蛋白质、脂肪、糖类、膳食纤维、胡萝卜素、叶酸、泛酸、烟酸、钙、铁、磷、钾、钠、铜、镁、锌、硒、维生素A、维生素B1、维生素B2、维生素B6、维生素E、维生素K等多种营养元素[1]。莴笋可以促进骨骼发育和预防佝偻病，儿童多吃莴笋对生长发育很有益处。此外，莴笋还具有开通疏利、消积下气、利尿通乳、防癌抗癌的药用功效[2]。但莴笋不耐贮藏，易失水皱缩，常在收获季节低价上市导致大量损失，而蜜饯因本身的高含糖量不易腐败变质，因此若将莴笋制成蜜饯不仅可以避免损失，而且可以弥补淡季食品加工的不足[3-4]，大大扩展其加工应用领域，为其深加工开辟新的市场。

传统果脯蜜饯在生产过程中多采用常温浸糖，这样的工艺浸糖处理过程中会产生严重褐变等质量问题，而且加工耗时较长，生产成本也相对较高[5]。同时，蜜饯产品主要选用熏硫法或浸硫法，这种方法护色效果虽明显，却存在二氧化硫残留问题[6]。近年来，因食品二氧化硫超标对人体造成危害的现象越来越多[7]，急性二氧化硫中毒更是会对人的生命安全造成威胁[8]。真空浸糖通过加压处理，可以快速浸糖，极大地缩短了加工时间，是一种高效实用的浸糖方法[9]。无硫护色技术是国内外研究的热门课题[10]，蜜饯产业多有涉及[11]，可以有效解决食品中二氧化硫残留的问题。

模糊感官评价方法是近几年新生的一种评价方式，它可以根据感官属性，如质地、味道、气味、外观以及各属性对整体可接受性的贡献进行感官评价诊断[12]，克服感官评价方式的主观性和不稳定性。模糊感官评价通过对感官评价中各因素进行数学化的抽象，建立一个反映其本质特征和动态的理论化评价模式[13]，能够有效避免少数评价员的错误信息，使所得结果更加客观、准确和科学。国内外已有不少学者将其应用于风味蛋品[14]、调味料[15-16]、调理食品[17]、休闲食品[18-19]等研究中，但蔬菜蜜饯产品鲜有报道。

为此，本文采用真空快速浸糖、无硫护色技术，结合模糊数学感官评价法研究一种莴笋蜜饯生产新工艺，既能减弱加工过程中的褐变程度，又能缩短生产周期，降低生产成本，解决二氧化硫残留问题，以期获得良好的经济效益和生态效益，对莴笋的综合开发利用及精深加工具有极其重要的意义。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

山东青笋、白砂糖、食用盐(食品级)：均购自郑州市关虎屯丹尼斯百货有限公司；抗坏血酸(食品级)：购自郑州天佳化工产品有限公司；柠檬酸(食品级)：购自郑州明瑞化工产品有限公司；L-半胱氨酸(食品级)、乙二胺四乙酸(食品级)、茶多酚(食品级)、氯化钙(食品级)：均购自郑州骏涛化工食品添加剂有限公司。

BGZ-146电热鼓风干燥箱、HHS电热恒温水浴锅 上海博迅实业有限公司医疗设备厂；Color Quest XE色差仪 HunterLab公司；MA150C-000230V1水分测定仪 Sartorius Weighing Technology GmbH；GENESYS 10S UV-Vis紫外分光光度仪 ThermoFisher Scientific公司；H1850R湘仪离心机 湖南湘仪实验室仪器开发有限公司；CO12料理机 九阳股份有限公司；ME204E/02电子天平 梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司；PC150真空干燥容器 保定诚信真空设备制造有限公司。

1.2 工艺流程及操作要点

1.2.1 工艺流程

配料挑选→去皮硬化→护色→漂洗→预煮→糖煮→真空浸糖→烘干→上糖衣→包装→成品。

1.2.2 操作要点

1.2.2.1 配料挑选

挑选新鲜、成熟度适宜、结构紧密、无组织伤害的莴笋。过老的莴笋组织纤维多且粗，不易清除而影响口感；过嫩的莴笋组织过于柔软，水分大，糖煮过程易煮烂。

1.2.2.2 去皮硬化

将挑选后的莴笋切去叶子仅保留中间成熟度集中的茎秆部分，削皮并去除白色纤维，将处理后的茎秆切分成1.5 cm×1.5 cm×6 cm的长条，并浸没于1 g/L的氯化钙溶液中硬化2 h，随后用清水多次冲洗直至无石灰味为止。

1.2.2.3 护色

将硬化处理后的莴笋条于0.4%抗坏血酸、0.4%乙二胺四乙酸、0.4% L-半胱氨酸、0.03%茶多酚的复合护色液中浸泡护色1 h。

1.2.2.4 漂洗

将护色好的莴笋条过水冲洗3～4次，要保证莴笋条上护色剂残留量尽可能少，无其他异味。

1.2.2.5 预煮

将漂洗干净的莴笋条倒入煮沸的清水中烫3～5 min至莴笋条翠绿透明，捞出后用清水漂洗3～4次，使产品冷却，以便糖煮过程中糖液更易渗入。

1.2.2.6 糖煮

配制30%质量浓度的糖液，将预煮后的莴笋条放入煮沸的糖液中煮制18 min至莴笋条单根颜色一致，糖液充分渗入后关火；将糖液和莴笋条倒入盆中冷水浴使其迅速冷却。

1.2.2.7 真空浸糖

将迅速冷却至室温的莴笋条及糖液于0.09 MPa的真空状态下避光浸糖30 min，从而保证糖液与莴笋条渗糖充分，并最大程度降低褐变程度。

1.2.2.8 烘干

将浸糖完成的莴笋蜜饯捞出沥干，整齐摆放于干燥盘中，于55 ℃下干燥6 h，至莴笋表面无糖液。

1.2.2.9 上糖衣

取适量白砂糖在组织打碎机中打碎1～2次，过90目筛子取筛上较粗的糖粉撒在烘干的莴笋蜜饯上，除去表面过多的糖粉，保留薄薄的一层即可。

1.3 护色剂优化

护绿问题一直以来都是绿色蔬菜加工过程中的重难点[20]。根据预试验结果，单一护色剂的护色效果差，且对单一护色剂进行优化，其不同梯度间色泽差异小。因此，参照刘金鑫等文献报道的鲜切青笋复合护色剂配方[21]，并适当调整，选择抗坏血酸、L-半胱氨酸、茶多酚、乙二胺四乙酸等对莴笋蜜饯的护色条件进行调整优化，并通过色差仪测得的数值直接反映褐变程度强弱[22]，具体护色条件见表1。

表1 护色条件表Table 1 The color protection conditions

1.4 配方单因素试验

经预试验确定，分别选取不同梯度的白砂糖添加量、食用盐添加量、柠檬酸添加量、糖煮时间进行单因素条件优化。每组分别称取300 g莴笋、1 kg糖液进行糖煮。以糖液重量100%为标准，固定食用盐添加量0.5%，柠檬酸添加量0.4%，糖煮20 min，考察不同白砂糖添加量(10%、20%、30%、40%、50%)对莴笋蜜饯感官评分的影响；固定白砂糖添加量30%，柠檬酸添加量0.4%，糖煮20 min，考察不同食用盐添加量(0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%)对莴笋蜜饯感官评分的影响；固定白砂糖添加量30%，食用盐添加量0.5%，糖煮20 min，考察不同柠檬酸添加量(0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%)对莴笋蜜饯感官评分的影响；固定白砂糖添加量30%，柠檬酸添加量0.4%，食用盐添加量0.5%，考察不同糖煮时间(5，10，15，20，25，30 min)对莴笋蜜饯感官评分的影响。

1.5 配方模糊数学模型的建立

1.5.1 正交试验的设计

根据单因素试验结果，选取食用盐、柠檬酸、白砂糖添加量及糖煮时间为考察因素，以产品的模糊数学感官评价得分为评定指标，分别从中选取3组适宜浓度进行L9(34)正交试验，对莴笋蜜饯的加工工艺进行优化。正交试验因素水平设计表见表2。

表2 正交试验设计表 Table 2 The orthogonal test design

1.5.2 确定评价因素集

评价因素集是指莴笋蜜饯品质影响因素的集合，U={U1, U2, U3, U4}，其中U1、U2、U3、U4分别代表产品的口感、色泽、气味、组织形态。

1.5.3 确定评价等级集

感官评定等级的确定是模糊感官评价中的评语集。本文按照GB/T 16291.1-2012标准的要求挑选10名经过专业培训的品评员(4男6女) 组成评价小组，依次对莴笋蜜饯进行感官品质(口感、色泽、气味和组织形态)评价。将莴笋蜜饯品质主要分为4个等级，分别代表优、良、中、差，具体评定标准见表3。

表3 感官评价标准Table 3 The standard of sensory evaluation

续 表

1.5.4 确定评价权重

权重等级的确立可以使感官评价的分数更具合理性。由选定的10名感官评价员，依次对模糊感官评价中的因素集(口感、色泽、气味、组织形态)进行权重打分。4个因素总和为10分，各因素总得分除以100即为各因素的权重比。在此后的感官评价中，保证10名感官评价员无变动，感官权重等级分布结果见表4。

表4 感官权重等级分布 Table 4 The grade distribution of sensory weights

1.5.5 确定模糊数学矩阵及感官评分

由选定的10名感官评价员根据评价标准对各组产品进行感官评定，将各因素所得评定等级的次数除以评价员总人数10，则每组产品将得到一个模糊矩阵A；将各组矩阵Ai乘以权重矩阵X即为每组产品最终得分，用公式表达为Y=X·A。为了更好地比较各样品感官品质的优劣，分别赋予优、良、中、差4个等级90，80，70，60分，再将综合评价结果的各数值乘以对应的等级分数，结果相加可得出各个样品的模糊感官综合得分，从而确定最佳工艺配方。

1.6 指标检测

1.6.1 色泽测定

取破碎后的样品放入样品杯，用色差仪测定色泽。采用L*、a*、b*表色系统，L*表示明度指数，L*为0时表示黑色，L*为100时表示白色，数值越大说明褐变程度越低；+a*表示红色程度，-a*表示绿色程度；+b*表示黄色程度，-b*表示蓝色程度。ΔE*=[(Δa*)2+(Δb*)2+(ΔL*)2]1/2，表示产品色泽的综合得分。

1.6.2 水分测定

根据GB/T 10782—2006，采用MA150C-000230V1水分测定仪测定样品水分含量。每组准确称取4.00 g样品，研磨成小颗粒平铺在水分活度仪的托盘上；同组样品测量3次，取平均值。

1.6.3 总酸的测定

根据GB/T 12456—2008，采用第一法滴定法测量样品的总酸。

1.6.4 总糖的测定

根据GB/T 15672—2009，采用硫酸苯酚法测量样品的总糖。

1.6.5 蛋白质的测定

根据GB 5009.5—2016，采用第一法凯氏定氮法测量样品蛋白质含量。

1.6.6 氯化物的测定

根据GB 5009.44—2016，采用第三法银量法测定。

1.6.7 粗多糖的测定

根据SN/T 4260—2015，采用苯酚硫酸法测定。

1.6.8 微生物检测

选取菌落总数作为微生物检测指标，根据GB 4789.2—2016《食品安全国家标准 食品微生物学检验 菌落总数测定》的相关规定操作。

1.7 数据处理

所得数据采用SPSS 20.0和Excel 2010进行分析，采用Origin 8.5作图。

2 结果与分析

2.1 护色条件的确立

不同处理条件对莴笋蜜饯的护色结果见表5。

表5 护色结果分析表Table 5 The analysis of color protection results

由表5可知，第3组护色处理所得ΔL*值最大、Δa*值最小，表明第3组产品褐变程度最小、色泽最亮、颜色最绿；且根据显著性差异分析结果，第3组的ΔL*和Δa*值与空白组均存在显著性差异。此外，第3组的ΔE*值最大，说明第3组的综合得分更高。综上所述，本试验选取第3组处理方法为最佳护色条件，即采用0.4%抗坏血酸、0.4%乙二胺四乙酸、0.4% L-半胱氨酸、0.03%茶多酚的复合护色液浸泡护色1 h，莴笋蜜饯的护色效果最佳。

2.2 配方的单因素试验结果

2.2.1 白砂糖添加量对产品品质的影响

糖煮和浸糖是莴笋蜜饯制作工艺中的重要环节，白砂糖不仅能起到增加甜味的作用，而且能起到一定的防腐作用[23]。白砂糖浓度过低，产品口感太淡；浓度过高，产品口感则过甜，因此选择合适浓度的糖液极其重要。不同白砂糖添加量对产品品质的影响见图1。

图1 白砂糖添加量对莴笋蜜饯品质的影响Fig.1 Effect of white granulated sugar additive amount on the quality of lettuce conserve

由图1可知，在白砂糖添加量为10%～30%范围内，随着白砂糖添加量的增加，莴笋蜜饯的感官评分逐渐增大，当白砂糖添加量为30%时，莴笋蜜饯的感官评分最高，当白砂糖添加量继续增大时，口感过甜，感官评分严重下降。此外，过多的糖也会影响美拉德反应的进程，从而影响产品的色泽[24]。因此，本文选择30%的白砂糖添加量用于后续试验。

2.2.2 食用盐添加量对产品品质的影响

不同食用盐添加量对莴笋蜜饯品质的影响见图2。

图2 食用盐添加量对莴笋蜜饯品质的影响Fig.2 Effect of edible salt additive amount on the quality of lettuce conserve

由图2可知，随着食用盐添加量的改变，产品品质具有一定差异。当添加量在0.2%～0.4%范围内，随着食用盐添加量的增加，莴笋蜜饯的感官评分逐渐增大，当添加量为0.4%时，莴笋蜜饯的感官评分最高，此浓度下的莴笋蜜饯咸淡适宜，口感最佳。当食用盐添加量继续增大时，感官评分呈现持续下降的趋势，因此本文选择0.4%的食用盐添加量用于后续试验。

2.2.3 柠檬酸添加量对产品品质的影响

柠檬酸酸味圆润滋美，不仅可以调节产品口感，还能对莴笋蜜饯起到一定的抑菌、护色效果[25-26]。本试验考察了不同柠檬酸添加量对产品品质的影响，见图3。

图3 柠檬酸添加量对莴笋蜜饯品质的影响Fig.3 Effect of citric acid additive amount on the quality of lettuce conserve

由图3可知，当柠檬酸添加量在0.2%～0.4%之间时，莴笋蜜饯的感官评分逐渐升高，这是由于适量的酸能够调节产品的酸度，适宜的糖酸比使得产品的风味更加协调。当柠檬酸添加量超过0.4%时，莴笋蜜饯的口感过酸，感官评分严重下降，且酸过量会使莴笋蜜饯的黏度下降，同时白砂糖过度转化，发生流糖现象，进而风味欠佳[27]。在柠檬酸添加量为0.4%时，感官评分最高，此时的莴笋蜜饯酸甜适口，因此确定柠檬酸添加量为0.4%。

2.2.4 糖煮时间对产品品质的影响

糖煮时间是蜜饯糖煮过程中影响最大的因素[28]，糖煮时间过短，蜜饯糖分渗透不均匀，颜色不均一；时间过长，则容易将蜜饯煮烂。本试验考察了不同糖煮时间对产品品质的影响，见图4。

图4 糖煮时间对莴笋蜜饯品质的影响Fig.4 Effect of sugar boiling time on the quality of lettuce conserve

由图4可知，当糖煮时间为15 min时产品的品质最佳。随着糖煮时间的持续增加，部分蜜饯会出现煮烂情况。因此，确定15 min为最佳糖煮时间。

2.3 配方的模糊感官评定及模糊矩阵建立

2.3.1 建立模糊矩阵

在单因素试验的基础上，采用L9(34)正交设计表制备9组莴笋蜜饯，由选定的10名品评员依次对其进行感官品质(口感、色泽、气味和组织形态)评价，评定结果见表6。

表6 模糊感官评价结果Table 6 Fuzzy sensory evaluation results

将表6中各组样品的质量因素各个等级评价人数除以总评价人数得到模糊矩阵，样品1～9号的模糊矩阵为A1～A9:

2.3.2 计算模糊数学感官评分

根据模糊变换原理Y=X·A，由感官权重分析表可得X=(0.38，0.27，0.22，0.13)。以第1组试验为例：

Y1=X·A1=(0.38,0.27,0.22,0.13)×

0.027)。

上述结果表明，在试验1的条件下制得的产品，有26.5%的人认为是优，61.6%的人认为是良，9.2%的人认为是中，2.7%的人认为是差。同理可得2～9号样品的综合评价结果，见表7。

表7 综合评价结果Table 7 Comprehensive evaluation results

2.3.3 正交试验结果与分析

根据莴笋蜜饯评价等级集，将优、良、中、差4个评语分别赋值90，80，70，60分，再将综合评价结果的各数值乘以对应的等级分数，结果相加得到每个产品的最终模糊感官评分。如第一组的综合得分：Y1=90×0.265+80×0.616+70×0.092+60×0.027=81.19，产品评价在良以上优以下，并接近于良。由此方法可得到每组数据的模糊变换结果，见表8。

表8 正交试验结果与分析 Table 8 Orthogonal test results and analysis

由表8可知，在正交试验9组样品中，第5组样品的模糊感官评价综合得分最高，为84.74，其中有50.1%的人认为是优，47.2%的人认为是良，仅有2.7%的人认为是中，结果分布十分稳定，此时的最佳工艺配方为A2B2C3D1。由极差值R可知，各因素影响大小顺序为B>A>D>C，即白砂糖添加量>食用盐添加量>糖煮时间>柠檬酸添加量，白砂糖添加量是影响莴笋蜜饯感官品质的最重要因素。K值分析显示的莴笋蜜饯最优组合为A2B2C3D3，与模糊感官评价综合得分不一致，因此需进行验证性试验以确定结果的科学性和有效性。

基于正交试验K值确定的最优组合制得的莴笋蜜饯感官得分为85.24，高于模糊感官评价得到的最佳工艺配方，即食用盐添加量0.4%、白砂糖添加量30%、柠檬酸添加量0.6%、煮糖时间18 min，此时产品的感官品质最高。

2.4 烘干时间的确立

不同烘干时间对产品的色泽、口感、组织形态等品质均产生影响。烘干时间对产品含水量的影响见图5。

图5 不同烘干时间对产品含水量的影响Fig.5 Effect of different drying time on product's moisture content

由图5可知，当烘干时间在0～2 h时，莴笋蜜饯含水量下降最快。依据国标GB/T 10782-2006，蜜饯果脯含水量<35%才算合格，因此烘干2 h产品含水量即可达标，但烘至4 h时产品表面仍呈湿黏状态，并没有达到蜜饯果脯的理想状态。因此，本试验拟选用4 h之后的烘干时间。

预试验发现，干燥时间对产品的色泽也呈现出较大影响。本试验考察了不同烘干时间对产品色泽的影响，见表9。

表9 不同烘干时间对色泽的影响Table 9 Effect of different drying time on the color

由表9可知，随着烘干时间的增加，ΔL*值不断下降，Δa*值不断上升，表明产品亮度不断变暗，色泽由绿逐渐变黄，产品的褐变程度不断加重。根据差异性分析结果，前6 h的Δa*值具有显著性差异，表明褐变程度变化明显，8 h后产品颜色趋于稳定，但ΔE*值依旧在变小。考虑到含水量在6 h时符合国标并且满足产品需要，褐变程度最小，因此烘干时间确定为6 h。

2.5 优化后成品的质量评价

2.5.1 感官指标

色泽：呈均匀的黄绿色，透明有光泽；口感：酸甜适口，软硬适中，有嚼劲；气味：有独特的莴笋香味，无异味；组织形态：表面干爽，无流糖、返砂现象。

2.5.2 理化指标

采用优化后的加工工艺制备莴笋蜜饯，并对其水分含量、总糖、总酸、总氯化物、蛋白质和粗多糖等理化指标进行测定。所得产品水分含量为13.03%，总糖含量为50.36%，总氯化物为6.22%，符合国标GB/T 10782-2006的要求。此外，其总酸占6.9%，蛋白质占1.71%，粗多糖占1.09%，为产品提供了丰富的口感，且最大程度保留了莴笋原有的营养成分。

2.5.3 微生物指标

细菌总数≤100 CFU/g；致病菌未检出，符合国家食品卫生相关标准。

3 结论

结合模糊数学感官评价法，通过单因素和正交试验优化得到莴笋蜜饯的最佳加工工艺：取300 g莴笋条，浸没于1 g/L的氯化钙溶液中硬化2 h，而后于0.4%抗坏血酸、0.4%乙二胺四乙酸、0.4% L-半胱氨酸、0.03%茶多酚的复合护色液中浸泡护色1 h，多次冲洗至无异味后，放入含30%白砂糖、0.4%食用盐、0.6%柠檬酸的糖液中煮制18 min，并于0.09 MPa的真空状态下避光浸渍30 min，最后于55 ℃的烘箱中烘制6 h。以该配方制备的产品呈均匀黄绿色，色泽透亮有光泽，且形态完整，结构紧密，无肉眼可见杂质，酸甜适口，软硬适中，有嚼劲。所得成品水分含量为13.03%，总糖含量为50.36%，总酸含量为6.9%，总氯化物含量为6.22%，且其蛋白质、粗多糖的含量没有明显损失，能够更好地保留莴笋原有的营养成分，并为产品提供了更加丰富的口感。