基于模糊数学研究干辣椒制作辣椒酱工艺

于长生，别潇，李英强

(1.永城职业学院,河南 永城 476600；2.信阳学院,河南 信阳 464000)

辣椒是我国重要的经济作物之一，又被称为辣子、地胡椒等，原产于拉丁美洲，随后传入我国，被广泛栽培[1-2]。辣椒中富含维生素C、蛋白质、矿物质元素、氨基酸、生物碱等多种生物活性物质[3]，具有消炎、杀菌、镇痛等多种生物功效[4]。

辣椒作为药食两用的经济作物，在我国资源非常丰富[5]，栽培面积广，产量较高[6]。我国的辣椒产业已经成为农业经济中重要的一环，并且在世界辣椒产业中占有重要的地位[7]。随着辣椒种植面积的不断扩张，辣椒的深加工及其副产品生产和加工也逐渐得到重视[8]。目前，辣椒不仅作为调味品和蔬菜被食用，而且在工业食品、榨油和盆景等方面都被广泛应用[9]。

随着饮食健康知识的普及，消费者对食品的风味、营养价值和保健功能越来越重视[10]。通过发酵制作的食物具有独特风味和益生功效，深受消费者的喜爱[11-12]。

传统的发酵辣椒制品采用自然发酵的方式进行，主要集中在四川、贵州、陕西、湖南等地[13]。辣椒酱的自然发酵受发酵条件(温度、湿度和微生物种类)的影响，不能保证产品的安全和稳定[14]。本研究基于此，利用干辣椒作为原料，研究辣椒酱加工工艺，旨在为辣椒产业的发展奠定基础。

1 试验材料与方法

1.1 试验材料与设备

辣椒(朝天椒)、乳酸菌：购于当地市场；丙三醇(分析纯)、氢氧化钠(分析纯)、硝酸钠(分析纯)、碳酸钙(分析纯)：昆明云腾善生物科技有限公司。

DK-98-LA恒温水浴锅 天津仪器有限公司；SW-CI-2FD超净工作台 苏州安泰空气技术有限公司；LRH-500CI恒温培养箱 上海科学仪器有限公司；PHS-3C精密pH计 上海精密科学仪器有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 单因素试验

1.2.1.1 发酵温度对辣椒酱品质的影响

研究不同的发酵温度(25，30，35，40，45 ℃)对辣椒酱总酸含量和pH值的影响，控制其他变量，乳酸菌接种量为2%、发酵时间为4 d、食盐添加量为4%、蔗糖添加量为4%。

1.2.1.2 食盐添加量对辣椒酱品质的影响

研究不同的食盐添加量(2%、4%、6%、8%、10%)对辣椒酱总酸含量和pH值的影响，控制其他变量，发酵温度为35 ℃、乳酸菌接种量为2%、发酵时间为4 d、蔗糖添加量为4%。

1.2.1.3 蔗糖添加量对辣椒酱品质的影响

研究不同的蔗糖添加量(2%、4%、6%、8%、10%)对辣椒酱总酸含量和pH值的影响，控制其他变量，发酵温度为35 ℃、乳酸菌接种量为2%、食盐添加量为4%、发酵时间为4 d。

1.2.2 模糊矩阵的建立

为了使感官评价结果更加科学，利用模糊数学方法对辣椒酱进行感官评价，感官评价标准见表1。

表1 干辣椒酱感官评价标准

1.2.2.1 确定评价对象集

待测样品集合被称为评价对象集，设定评价对象集Xn=(X1，X2，X3……Xn)。

1.2.2.2 确定感官评价因素集

影响判断对象的指标被称为因素集，设定因素集U=(Z，γ，β)，分别代表干辣椒酱的颜色、口感和香味[15]。

1.2.2.3 确定感官评价权重集

不同因素对辣椒酱的感官评价影响不同，设定权重为I=(I1，I2，I3)，将辣椒酱的评价指标颜色、口感和香味(Z，γ，β)的权重确定为0.4，0.3，0.3，即I=(0.4，0.3，0.3)。

1.2.2.4 确定感官评价综合评分集和计算综合评分

根据感官评价分数，依次计算每个对象集的感官评分，即Yn=(Z×0.4+γ×0.3+β×0.3)。

1.3 干辣椒酱感官评价指标

邀请5名长时间从事感官评价的人员，对干辣椒酱进行感官评分，以辣椒酱的颜色、口感和香味作为指标，感官评价标准见表1。

1.4 模糊数学正交组合试验

通过单因素试验分析和研究，获得干辣椒酱制作的最佳加工工艺取值范围，以A(发酵温度)、B(食盐添加量)、C(蔗糖添加量)作为影响因素，感官评价分数作为指标，对加工工艺进行优化分析，正交试验因素水平表见表2。

表2 模糊数学正交试验因素水平表

2 结果与讨论

2.1 单因素试验

2.1.1 发酵温度对辣椒酱品质的影响

在不同的发酵温度条件下，辣椒酱总酸(乳酸)含量的变化见图1。

图1 发酵温度对总酸含量的影响

随着发酵时间的增长，不同的发酵温度对辣椒酱中的总酸含量影响较大。在发酵前2 d，辣椒酱中的总酸含量快速增长。当发酵第3天时，辣椒酱中总酸含量增长的速度逐渐减缓。当发酵温度为35 ℃时，辣椒酱中总酸含量增长的速度最快，且当发酵第5天时，辣椒酱中的总酸含量最高，为35%。在相同的发酵时间下，当发酵温度为25～35 ℃时，辣椒酱中的总酸含量随着发酵温度的升高而增加；当发酵温度为35～45 ℃时，辣椒酱中的总酸含量随着发酵温度的升高而逐渐降低。这是由于发酵温度的升高影响了辣椒酱中的微生物活性，从而影响了辣椒酱中的总酸含量[16]。

发酵时间和发酵温度对辣椒酱pH值的影响见图2。

图2 发酵温度对pH值的影响

随着发酵时间的增长，辣椒酱中的酸度逐渐减小，pH值逐渐降低。当发酵时间小于1 d时，辣椒酱的pH值快速降低，当发酵时间大于1 d时，辣椒酱的pH值下降较为缓慢。这主要由两个因素造成：一方面，辣椒酱中的营养物质有限，微生物缺乏营养而造成产酸量减少；另一方面，由于过酸的环境影响了微生物的生长发育，导致产酸量减少。在相同的发酵时间下，当发酵温度低于35 ℃时，辣椒酱的pH值随着发酵温度的升高而逐渐增加；当发酵温度高于35 ℃时，辣椒酱的pH值随着发酵温度的升高而不再发生变化。

2.1.2 食盐添加量对辣椒酱品质的影响

由图3可知，不同的食盐添加量对辣椒酱中总酸含量的影响较为明显。在相同的发酵时间下，随着食盐添加量的增加，辣椒酱中的总酸含量逐渐降低。当食盐添加量为2%～6%时，辣椒酱中的微生物能够正常生长发育；当食盐添加量大于6%时，辣椒酱中的微生物生长发育已经完全受到了阻止，辣椒酱中的总酸含量不再增加。所以，食盐添加量为2%，发酵至第5天时，辣椒酱中的总酸含量最高，为32%。

图3 食盐添加量对总酸含量的影响

由图4可知，不同的食盐添加量对辣椒酱的pH值影响较为明显。当辣椒酱中的食盐添加量为2%～6%时，pH值随着发酵时间的延长而逐渐降低，且发酵至第5天时，添加2%～6%食盐的辣椒酱的pH值基本保持一致。当辣椒酱中的食盐添加量为8%～10%时，辣椒酱的pH值基本不发生改变，这是由于过高的盐含量抑制了辣椒酱中微生物的繁殖和增长。

图4 食盐添加量对pH值的影响

2.1.3 蔗糖添加量对辣椒酱品质的影响

由图5和图6可知，不同的蔗糖添加量对辣椒酱的总酸含量和pH值影响不明显。当发酵时间为0～1 d时，辣椒酱中的总酸含量快速增加，pH值快速降低[17]。之后随着发酵时间的增长，辣椒酱的总酸含量和pH值变化并不明显[18]。

图5 蔗糖添加量对总酸含量的影响

图6 蔗糖添加量对pH值的影响

由表3可知，虽然蔗糖添加量对辣椒酱的总酸含量和pH值影响不明显，但是对感官评价结果的影响较为明显。将单因素试验和感官评价结果相结合，获得的最佳辣椒酱制作工艺为发酵温度35 ℃，感官评分为83；食盐添加量6%，感官评分为82；蔗糖添加量4%，感官评分为84。

表3 单因素试验感官评价结果

2.2 基于模糊数学优化干辣椒酱制作工艺

采用模糊数学的方法，对影响干辣椒制作工艺的因素进行加权。不同的组合，获得的干辣椒酱感官评分不同，具体的感官评分结果见表4。

表4 干辣椒酱感官评价结果

由表4可知，不同的组合方式对干辣椒的感官评分结果存在一定程度的影响。经过计算，发现辣椒酱加工工艺组合A1B0C1为最佳加工工艺，即发酵温度为35 ℃，食盐添加量为3%，蔗糖添加量为4%。

3 小结

辣椒酱主要以酸、辣、鲜和香为独特的风味，且促进食欲，有助消化，深受广大消费者的喜爱[19]。食盐添加量、蔗糖添加量和发酵温度是影响辣椒酱感官评分的重要因素。利用传统方法对辣椒酱进行感官评价时，会存在很多主观性，从而造成辣椒酱的感官评价结果存在争议[20]。模糊数学是一种研究模糊现象的评价方法，可以将模糊信息进行数值定量评价，使结果更加客观和科学。

本研究基于此，采用模糊数学的方法对辣椒酱进行感官评价，获得辣椒酱的最佳加工工艺，即辣椒酱的发酵温度为35 ℃，食盐添加量为3%，蔗糖添加量为4%，为辣椒产业的发展奠定了基础。