模糊数学在虾味香精加工工艺研究中的应用

曾志强，刘晓春

(南昌理工学院，南昌 330044)

随着对虾产量的增长和海洋生物加工工艺的不断发展，以虾为原材料进行生物酶解，生产虾味酱油和虾味鸡精等调味品，能够有效保留原有的氨基酸成分，提供人体所必需的多种氨基酸[1-2]。虾味产品的感官指标和物理指标均较好，在食品评价过程中能够较好地对原有的各种营养成分进行保留[3]。在食品综合品质评价过程中，经常采用感官指标评价、物理指标分析以及化学指标测定的方式，其中感官综合指标评价为主导方法，但感官评价过程容易受到主观因素的影响，将模糊数学与感官综合评价相结合，能够准确、客观地进行食品品质评价，同时避免评价过程中主观因素的影响。本文利用均匀试验设计的方法，对虾味香精制备过程中的美拉德反应进行分析，研究虾味香精制备的最佳配方，同时采用模糊数学方法对虾味香精进行感官综合评价，为虾味香精工业化生产配方优化提供了理论基础。

1 虾味香精样品制备与分析方法

在制备虾味香精时，首先需要制作虾酶解液。利用高速组织捣碎机将对虾进行搅碎处理，放置后形成虾浆，称取适量虾浆于去离子水中，并放置于酶解反应容器中，使用磁力搅拌的方式进行均匀处理和升温，当温度达到90 ℃时，放置10 min，使虾浆混合溶液变性，再进行降温处理，当温度达到55 ℃时，碱性蛋白酶活性达到最高，此时将混合液的pH值调节为8，加入碱性蛋白酶，对混合溶液进行3 h酶解；酶解完成后将混合液温度调节至50 ℃，混合液pH值调节为8，加入风味蛋白酶继续酶解1 h，酶解完成后进行升温处理，在90 ℃条件下保存溶液10 min，此时溶液中所添加的碱性蛋白酶和风味蛋白酶均丧失活性；将混合溶液进行离心处理，离心机运转速度为10000 r/min，运转时间为10 min，离心完成后取溶液上清液作为制备虾味香精时所用的虾酶解液[4-6]。

称取适量的L-精氨酸、L-丙氨酸、L-蛋氨酸、阿拉伯糖、木糖，并混合一定的维生素B和维生素C，加入虾酶解液中，放置于烧杯中使用磁力搅拌机进行均匀处理，将溶液pH值调节为7，量取适量混合溶液加入美拉德反应瓶中，加入少量豆油，将容器密封并置于油浴锅中进行加热，溶液反应30 min后，将其冷却至室温，此时对溶液香气进行感官综合评价[7-8]。

对前期试验结果进行分析[9-10]，确定虾味香精均匀试验设计过程中参与反应的配方为虾酶解液、阿拉伯糖、木糖、L-精氨酸、L-丙氨酸、L-蛋氨酸、维生素B、维生素C、食盐、油。在均匀试验设计过程中，确定试验因素为6个，其试验区域见表1。同时加入食盐0.5 g、食用油0.5 g、维生素B 0.05 g和维生素C 0.2 g。

表1 虾味香精均匀试验因素区间Table 1 Factor interval of shrimp-flavor essence uniform test g

根据表1，确定虾酶解液均匀试验设计方案，见表2。

表2 虾味香精均匀试验设计方案Table 2 Uniform test design scheme of shrimp-flavor essence g

虾味香精均匀试验完成后，采用模糊数学原理对其进行感官综合评价，感官综合评价标准见表3[11]。根据感官评价体系方法，设定评价过程因素集U和评语集V：

表3 虾味香精感官综合评价标准Table 3 Comprehensive sensory evaluation standard for shrimp-flavor essence

从因素集U到评语集V之间映射R，假设模糊集加权数为X={X1,X2,X3}，则感官综合评价结果可表示为Y=X·R[12]。

邀请30位评审专家，对虾味香精分别从色泽、香气、组织形态方面进行评价，统计得出各影响因素权重，其中色泽对虾味香精品质综合评价影响权重为0.3，香气对虾味香精品质综合评价影响权重为0.4，组织形态对虾味香精品质综合评价影响权重为0.3，因此可以得出影响因素权重集为[13]：

X={色泽，香气，组织形态}={0.3,0.4,0.3}。

2 试验结果分析

均匀试验完成后，感官综合评价人员对12组均匀试验结果分别对色泽、香气、组织形态3个不同的评价因素进行打分，统计每组试验所得虾味香精3个评价因素优秀、良好、一般、差所占的比例，由此可以得到模糊关系矩阵[14-15]。虾味香精均匀试验评价结果见表4。

表4 虾味香精均匀试验评价结果Table 4 Evaluation results of uniform test for shrimp-flavor essence

续 表

由此可以计算得出每组均匀试验所得虾味香精感官综合评价结果，并对其进行归一化处理，12组均匀试验所得虾味香精样品模糊关系综合评价结果见表5[16]。

表5 虾味香精均匀试验模糊关系综合评价结果Table 5 Comprehensive evaluation results of fuzzy relationship in shrimp-flavor essence uniform test

虾味香精综合评价模糊关系方差分析结果见表6，虾味香精均匀试验因素回归系数见表7，当P<0.01时表示数据差异极显著，当0.01

表6 虾味香精综合评价模糊关系方差分析结果Table 6 Results of variance analysis of fuzzy relationship for comprehensive evaluation of shrimp-flavor essence

表7 虾味香精均匀试验因素回归系数Table 7 Regression coefficient of shrimp-flavor essence uniform test factors

由表7可知，在虾味香精均匀试验过程中，木糖、L-丙氨酸和L-蛋氨酸对虾味香精感官综合评价的影响不显著，虾酶解液和L-精氨酸对虾味香精感官综合评价的影响显著，阿拉伯糖对虾味香精感官综合评价的影响极显著。

根据虾味香精均匀试验因素回归系数，可以得出虾味香精感官综合评价影响因素线性回归方程：Y=0.198+0.112A1-2.921A2-0.102A3-1.801A4+0.919A5+

1.425A6。

对回归方程进行分析，模型中P值为0.043，P<0.05，表明模型显著。当A1=20，A2=0.1，A3=0.2，A4=0.1，A5=0.6，A6=0.6时，感官综合评价达到最大值3.35。由此可以得出虾味香精的最佳工艺配方为虾酶解液添加量20 g、阿拉伯糖添加量0.1 g、木糖添加量0.2 g、L-精氨酸添加量0.1 g、L-丙氨酸添加量0.6 g、L-蛋氨酸添加量0.6 g。

3 虾味香精工艺配方试验验证与评价

利用上述所得到的最佳工艺配方进行试验验证，并采用模糊数学感官综合评价法进行分析。虾味香精生产工艺配方验证试验感官评价见表8。

表8 虾味香精配方验证试验感官评价Table 8 Sensory evaluation of shrimp-flavor essence formula verification test

验证试验所得虾味香精样品模糊关系综合评价结果见表9。

表9 虾味香精验证试验模糊关系综合评价结果Table 9 Comprehensive evaluation results of fuzzy relationship in shrimp-flavor essence verification test

验证试验所得虾味香精感官综合评价结果与预测结果之间的偏差为2.38%，由此说明利用模糊数学所得虾味香精配方工艺合理可信。综上所述，本文利用模糊数学感官综合评价法分析得出虾味香精最优化配方比(见表10),同时加入食盐0.5 g、食用油0.5 g、维生素B 0.05 g和维生素C 0.2 g。

表10 虾味香精最优化配方比Table 10 The optimal formula ratios of shrimp-flavor essence

4 结论

利用模糊数学原理建立虾味香精感官综合评价方法，并采用均匀试验的方式确定虾味香精制备的最佳工艺配方，试验验证结果表明，分析所得最佳工艺配方制备的虾味香精感官综合评价结果与预测结果之间的偏差小于5%，表明本文所得虾味香精优选配方具有较高的可信度，同时表明模糊数学感官综合评价法能够有效进行虾味香精工艺配方优化。