正交试验结合模糊数学评价优化预制柠檬鸭工艺研究

王敬涵 胡燕 梁欣 戴瑞 崔莹莹 吴杨林 李杰

摘要：通过模糊数学感官评价法对广西柠檬鸭的色泽、香气、滋味、口感进行感官评分，结合正交试验对柠檬鸭的制作工艺进行优化，探究酸柠檬添加量、加水量、焖制温度、焖制时间等加工因素对柠檬鸭品质的影响。结果表明，以500 g鸭胸肉为标准，酸柠檬添加量为33 g，加水量为200 mL，焖制温度为150 ℃，焖制时间为18 min，此条件下制作的柠檬鸭外观油润有光泽，滋味丰满，嫩度适中，口感适宜，感官评分为90.1分，均明显高于其他配方试验组，即该配方和工艺最佳。

关键词：柠檬鸭；正交试验；质构；色差；模糊数学评价；感官评价

中图分类号：TS217.1      文献标志码：A     文章编号：1000-9973（2024）04-0138-06

Optimization of Technology of Prepared Lemon Duck by Orthogonal

Test Combined with Fuzzy Mathematics Evaluation

WANG Jing-han1，2， HU Yan1，2，3， LIANG Xin1，  DAI Rui1，

CUI Ying-ying1， WU Yang-lin1， LI Jie1，2*

（1.School of Leisure and Health， Guilin Tourism University， Guilin 541006， China;

2.Guangxi Engineering Research Center for Industrial Processing and Nutrition

Safety of Guangxi Cuisine， Guilin 541006， China; 3.School of Tourism and

Culinary Science， Yangzhou University， Yangzhou 225127， China）

Abstract： The color， aroma， taste and mouthfeel of Guangxi lemon duck are evaluated by fuzzy mathematical sensory evaluation method， and the production process of lemon duck is optimized by orthogonal test. The effects of the processing factors such as the addition amount of sour lemon， the addition amount of water， the braising temperature and the braising time on the quality of lemon duck are explored. The results show that with 500 g duck breast as the standard， the addition amount of sour lemon is 33 g， the addition amount of water is 200 mL， the braising temperature is 150 ℃ and the braising time is 18 min. Under these conditions， the appearance of the obtained lemon duck is glossy and shiny， the taste is rich， the tenderness is moderate， the mouthfeel is suitable， and the sensory score is 90.1 points， which are all significantly higher than those of other formula test groups， indicating that the formula and process are the best.

Key words： lemon duck; orthogonal test; texture; color difference; fuzzy mathematical evaluation; sensory evaluation

收稿日期：2023-09-24

基金項目：广西重点研发计划（2018AB49021）；2022年度广西高校中青年教师科研基础能力提升项目（2022KY0823）

作者简介：王敬涵（1990—），男，讲师，硕士，研究方向：农产品加工与贮藏。

*通信作者：李杰（1968—），男，回族，高级实习指导教师，研究方向：烹饪工艺及标准化。

中医认为，鸭属水生动物，故其肉质甘、咸，归肺、胃，具有清热解毒、养胃生津、补肾利水等功效[1-2]，可促进人体新陈代谢。鸭肉富含优质蛋白质、B族维生素、矿物质等，其营养价值与畜肉相似，能为人体提供多种营养。鸭肉脂肪含量适中且分布均匀，非常易于消化吸收，且富含不饱和脂肪酸，有助于降低胆固醇水平，保护心脑血管，防治各种炎症。

柠檬鸭是广西南宁武鸣一带的传统美食，属广西十大经典桂菜之一[3]。20世纪80年代，南宁有个名叫“界牌”的小地方，出现了一道名叫“柠檬鸭”的菜，因位于公路旁，往来司机经常来光顾，因其独特的风味而发展起来。柠檬鸭食材选自广西本地特色食材，包括自家腌制的酸柠檬、酸藠头、酸姜、酸辣椒、酸梅、提香去腥的山黄皮，鸭肉有滋阴降火、消肿、化痰止咳的功能，而酸柠檬、酸藠头等腌制过的酸料能化解鸭肉中的鸭油，两者搭配可以醒脾开胃，经过文火细焖，香气和味道特别浓郁，独具广西特色[4]。

近年来，柠檬鸭店遍布广西乃至全国，国内外对鸭肉制品有很多研究。预制菜作为一种新的餐饮食品类型，得到了社会各界的关注[5]，但目前尚未见关于预制柠檬鸭加工工艺的研究。因此，对其制作工艺的深入研究和优化，对其工业化、标准化生产以及特色桂菜的推广和普及等具有极其重要的意义。本试验主要研究酸柠檬添加量、加水量、焖制温度、焖制时间对柠檬鸭品质的影响，在此基础上利用正交试验结合模糊数学评价法，确定其最优制作工艺，从而为柠檬鸭的工业化生产提供理论支撑。

1 材料和方法

1.1 试验原料与试剂

鸭胸肉、酸料、生姜、葱、花生油、盐、白糖、料酒、蚝油、生抽：市售。

1.2 试验设备与仪器

WK2102型多功能电磁炉 广东美的生活电器制造有限公司；JYCGW3038型不锈钢炒锅 苏泊尔集团有限公司；S2504-A型中厨刀 广西桂林市伟业贸易有限公司；RTS-208型食品测温计 深圳瑞特斯仪器仪表有限公司；FA1104H型分析天平 上海力辰仪器科技有限公司；DZ-400/2F真空包装机 温州丰年机械有限公司；CM-5型色差仪 日本柯尼卡美能达集团；FTC物性分析仪（质构仪） 北京盈盛恒泰科技有限责任公司。

1.3 试验方法

1.3.1 基础配方

主料：鸭胸肉500 g。

辅料：酸泡椒30 g、酸姜16 g、酸藠头16 g、山黄皮16 g、酸梅16 g、葱白10 g、生姜20 g、蒜头6瓣，酸柠檬加入设定量。

调料：花生油20 g、盐4 g、白糖6 g、料酒26 g、蚝油16 g、生抽16 g，水加入设定量。

1.3.2 制作工艺流程

清洗→切配→焯水→炒制→焖制→大火收汁→冷却→真空包装→成品（-18 ℃冷冻）。

1.3.3 操作过程及要点

选料：选用陈年腌制柠檬，切开去核，切成条状；酸泡椒切小段，酸姜切小片，酸藠头对半切，葱白切小段，生姜切片，蒜头对半切。

初加工：鸭胸肉切小块，洗去血水备用。将鸭肉放入温水中焯水2 min，下入生姜片和料酒，撇净血沫，然后捞出沥干水分备用。

炒制：热锅冷油，下入生姜片、蒜头炒香后，下鸭肉炒制3 min，鸭油从鸭肉中渗出，炒至表面金黄，将鸭肉盛出。

焖煮：锅中留少量鸭油，将葱白、生姜片、酸泡椒、酸姜、酸藠头、山黄皮、酸梅炒香后，将鸭肉下锅，加入水和调料，盖上锅盖，文火细焖至成熟，下入酸柠檬，然后改用大火翻炒2 min至汁水浓稠即可出锅。

1.3.4 单因素试验

分别固定酸柠檬添加量30 g、加水量200 mL、焖制温度140 ℃、焖制时间15 min，改变其中任一条件，研究柠檬鸭的制作配方及工艺，具体因素水平见表1。

1.3.5 正交试验

根据酸柠檬添加量、加水量、焖制温度、焖制时间的单因素试验结果，分别选择3个比较好的水平，即酸柠檬添加量（A）：27，30，33 g；加水量（B）：170，200，230 mL；焖制温度（C）：130，140，150 ℃；焖制时间（D）：12，15，18 min，设计L9（34）正交试验方案，见表2。

1.3.6 感官评价

由食品行业的10名专业人士组成评分小组，根据表3中关于色泽、滋味、香气和口感的标准，对柠檬鸭的情况进行评定，按照优秀、一般、较差3个等级进行评分，总分为 100 分。

1.3.7 模糊数学模型的建立

参考甘潇等[6]的方法建立柠檬鸭模糊数学感官评价方法[7-12]。根据柠檬鸭品质评分标准，分别设定因素集和评语集：因素集，即感官质量指标集U=［U1 色泽，U2 滋味，U3 香气，U4 口感］；评语集，即感官质量评语集P=［优秀，一般，较差］。以色泽、滋味、香气和口感4个因素为评价因素集，以优秀（90）、一般（70）、較差（60）为评语集，采用强制决定法确定柠檬鸭各感官指标的权重[13]，记为X=（X1，X2，X3，X4），X=（0.2，0.3， 0.2，0.3）。综合评价的结果记为W。W是权重X和模糊矩阵S的合成，即 Wi=X×Si，最后得分Ti=Wi×P，此公式是模糊运算。

1.3.8 成品的检测指标

1.3.8.1 剪切力的测定

通过模拟人的口腔咀嚼运动[13]来测定成品的剪切力，客观反映肉的嫩度，评定菜肴的口感和品质。测试参数设置：力量量程为250 N，触发力为0.5 N，测试速度为120 mm/s，形变量为50%，样品回升高度为40 mm，两次测试的间隔时间为2 s，鸭肉切成长×宽×高为1 cm×1 cm×1 cm的小块，试验重复3次。

1.3.8.2 质构的测定

TPA指标中的硬度、弹性和咀嚼性等均能在一定程度上反映肉的组织特性[14]。测试参数设置：力量量程为300 N，触发力为0.3 N，测试速度为60 mm/s，形变量为40%，样品回升高度为20 mm，两次测试的间隔时间为2 s，鸭肉切成长×宽×高为1 cm×1 cm×1 cm的小块，采用TPA程序进行质构测定，试验重复3次。

1.3.8.3 色差的测定

色泽在肉制品的外观和接受度中起着重要作用，是影响消费者购买欲望及食欲最直观的因素之一[15]。采用色差仪测量样品色度值，记录柠檬鸭外观的色度L*值、a*值、b*值，每个样品在不同位置测3次，结果取其平均值。

1.4 数据处理与统计分析

采用SPSS 23.0软件分析试验数据，通过单因素分析和邓肯氏多重分析，P<0.05表示有显著性差异；采用正交设计助手软件进行正交试验设计、极差分析和方差分析；使用Excel 2022进行绘图。每组所测得的试验结果均采用平均值±标准差（x±s）表示，各测量指标均重复进行3次。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果分析

2.1.1 酸柠檬添加量对柠檬鸭品质的影响

酸檸檬添加量对柠檬鸭成品质构特性和色差的影响见表4，对成品感官评分的影响见图1。

由表4可知，酸柠檬添加量对成品的剪切力、硬度、弹性、咀嚼性、L*值的影响均不显著（P＞0.05）。由图1可知，当酸柠檬添加量为20 g时，柠檬鸭的风味不明显；当酸柠檬添加量超过30 g后滋味苦中带咸；当酸柠檬添加量为30 g时酸甜爽口，口味较适宜，同时成品的综合感官评分较高，可接受程度较高，这可能是由于酸柠檬添加量对柠檬鸭风味的形成有很大影响，烹饪肉、禽、鱼类时加入酸柠檬能减少腥膻味，并保持酸柠檬的酸鲜口感[15]。以感官评分为主要参考指标，确定酸柠檬添加量为30 g时柠檬鸭的品质较好，口感较协调。

2.1.2 加水量对柠檬鸭品质的影响

加水量对柠檬鸭成品质构特性和色差的影响见表5，对成品感官评分的影响见图2。

由表5可知，加水量对成品的剪切力、硬度的影响显著（P＜0.05），对成品的弹性、咀嚼性无显著影响（P＞0.05）。随着加水量的增多，其剪切力、硬度呈下降趋势，加水量为200 mL时其剪切力达到17.53 N，硬度下降至18.72 N，此时肉质细腻，不软不柴，口感适中。加水量为100 mL时菜肴外观无光泽，颜色较暗，对成品的感官有直接影响；而加水量为200 mL时菜肴的L*值升到最高值46.93，色泽较佳。由图2可知，试验对比不同加水量，发现加水量为200 mL时汤汁量适中，菜肴整体呈金黄色，外观油润有光泽，鲜香可口，酸辣适宜，同时菜肴的综合感官评分较高，可接受程度较高；当加水量达到300 mL时汤汁过多，以致大火收汁时水分大量流失，带走香气分子。以感官评分为主要指标，确定加水量为200 mL时柠檬鸭的品质较好。

2.1.3 焖制温度对柠檬鸭品质的影响

焖制温度对柠檬鸭成品的口感、颜色、生熟有着直接影响，能保证其肉质细嫩[16]。焖制温度对柠檬鸭成品质构特性和色差的影响见表6，对成品感官评分的影响见图3。

由表6可知，焖制温度对成品的剪切力、硬度、弹性、咀嚼性影响显著（P＜0.05），其剪切力、硬度、L*值随着温度的升高呈先下降后上升的趋势。在140 ℃时其剪切力达到最小值16.51 N，弹性为2.76 mm，随后有所上升，咀嚼性持续下降，此时菜肴的口感较佳。随着温度的升高，L*值变化有显著性差异，说明此温度下菜肴的焖制温度适宜，外观呈现光泽度。在合适温度加热作用下蛋白质发生变性[17]，原料中维生素、矿物质等多种营养物质充分溶解，引起肉的纤维和结缔组织软化，肉质变细腻，同时发生风味化学变化而形成独特的滋味。由图3可知，试验对比不同焖制温度，发现140 ℃时菜肴肉质细腻，鸭肉香脆有肉感，嫩滑爽口，同时菜肴的综合感官评分较高，可接受程度较高；加热温度升到180 ℃时鸭肉容易变柴，口感较差。以感官评分为主要指标，确定焖制温度为140 ℃时柠檬鸭的品质较好。

2.1.4 焖制时间对柠檬鸭品质的影响

烹饪时间过长会导致食物中的蛋白质凝固、脂肪氧化分解，各种营养素损失[18-20]，因此在烹饪过程中应该最大限度地保持原材料的营养价值。焖制时间对柠檬鸭成品质构特性和色差的影响见表7，对成品感官评分的影响见图4。

由表7可知，焖制时间对成品的剪切力、硬度、咀嚼性影响显著（P＜0.05），其剪切力、硬度、咀嚼性随着焖制时间的延长而减小。在15 min时鸭肉的剪切力达到18.05 N，弹性升高至2.29 mm，咀嚼性下降至14.39 mJ，此时鸭肉肉质鲜嫩。各组的L*值差异显著（P＜0.05），特别在15 min时成品外观油润有光泽。加热时间越长，鸭肉越容易软烂，失去香脆口感，同时使菜肴中的营养成分和营养素流失。由图4可知，试验对比不同焖制时间，发现当焖制时间为15 min时，鸭肉香味浓郁，口感较好，同时菜肴的综合感官评分较高，可接受程度较高；时间延长到25 min时鸭肉肉质稍软，影响口感。以感官评分为主要指标，确定焖制时间为15 min时柠檬鸭的品质较好。

2.2 模糊数学模型的建立

2.2.1 感官评价结果

将10名感官评定员对正交试验9组样品的感官评分进行整理统计，对应的结果见表8。

2.2.2 建立模糊矩阵

样品1色泽的评定结果：10名评价员中有4名选择了优秀，5名选择了一般，1名选择了较差，以此类推。计算表8中柠檬鸭各感官因素中各等级评价人数与总评价人数的比值，即可得到模糊矩阵S1～S9：

依据模糊运算公式：Wi=X×Si，对样品进行综合模糊评判，可得出：

W1=（0.38，0.52，0.1），W2=（0.59，0.39，0.02），W3=（0.63，0.37，0），W4=（0.43，0.51，0.06），W5=（0.75，0.23，0.02），W6=（0.54，0.38，0.08），W7=（0.75，0.22，0.03），W8=（0.97，0.03，0），W9=（0.85，0.15，0）。

依据Ti=Wi×P，可得出最后得分，以T1为例：

T1=W1×P=（0.38，0.52，0.1）×（90，70，60）=76.6；以此类推，总得分见表9。

2.3 正交试验

2.3.1 正交试验结果

根据正交试验因素水平表，采用正交设计助手软件设计L9（34）正交优化试验并处理，所得数据见表9。

由表9可知，比较各因素间极差的大小，极差越大，说明该因素的水平变化越大；而试验数据的结果变化越大，说明对试验结果的影响越大[21]。4个因素中对柠檬鸭感官评分的影响大小为A＞B＞C＞D，即酸柠檬添加量对菜肴整体感官评分的影响最大，其次是加水量、焖制温度、焖制时间。酸柠檬赋予柠檬鸭独特的风味，且带有酸鲜解腻的口感，香味浓郁，使菜肴的整体质量得到提升。根据各因素各水平的k1、k2、k3值中最大k值相应最优的水平，可确定最优水平组合为A3B2C3D3，即酸柠檬添加量为33 g，加水量为200 mL，焖制温度为150 ℃，焖制时间为18 min。

在试验过程中不免存在误差，影响试验结果。为了降低试验的误差，有效地分析误差对试验结果的影响，不但要用极差分析，而且在其结果基础上进行更详细的方差分析，综合分析得出结果，见表10。

由表10可知，因素A、B的差异显著，因素C、D的差异不显著。4个因素的自由度均为2，总误差为159.146。F比的大小为A＞B＞C＞D，依据上述方差分析综合得出4个因素的影响大小为酸柠檬添加量＞加水量＞焖制温度＞焖制时间，与极差分析结果一致。据此得到最优水平组合为A3B2C3D3。

2.3.2 验证试验

由于正交试验中没有最优组合，因此有必要对最优组合进行验证，即选取最优组合中的酸柠檬添加量为33 g，加水量为200 mL，焖制温度为150 ℃，焖制时间为18 min，依据工艺流程重复烹饪3次，所得各项分值均取其平均值，对成品质构特性和色差的影响见表11，感官评分雷达图见图5。

由表11可知，柠檬鸭成品的剪切力、咀嚼性适中，肉质细腻，香脆有肉感，外观有光泽。由验证试验可得，柠檬鸭成品最终综合感官评分的平均值为90.1分，此时成品不软不臊，不腻不柴，口味适宜。由图5雷达分布图可以看出，其呈现出较规则的线性，近似于圆形的不规则形状，表明感官评价人员对柠檬鸭各项感官指标的单一偏差程度稍低，可接受程度较高，再次说明正交试验得出的最佳水平组合是正确的，柠檬鸭成品的整体感官评价颇佳。

3 结论

根据预试验确定柠檬鸭品质的主要影响因素为酸柠檬添加量、加水量、焖制温度、焖制时间。通过单因素试验和正交试验分析优化柠檬鸭的制作工艺，成品品质以感官评分为主要指标，通过测定色差、剪切力、咀嚼性等质构特性模拟人的视觉、触感等方面来辅助。利用极差分析与方差分析综合得出4个因素对柠檬鸭感官品质影响的主次顺序为酸柠檬添加量＞加水量＞焖制温度>焖制时间，并进行菜肴质量分析，确定优化后柠檬鸭制作工艺的数据结果。

本研究采用正交试验和模糊数学评价法相结合的方法，得到预制柠檬鸭的最佳工艺为酸柠檬添加量33 g、加水量200 mL、焖制温度150 ℃、焖制时间18 min，此时制作的柠檬鸭外观油润有光泽，伴有柠檬香气，肉质细腻，滋味丰满，感官品质较好，可接受程度较高，感官评分为90.1分，均明显高于其他配方试验组，即该配方和工艺最佳，且其剪切力、硬度、弹性、咀嚼性适中，口感较好。此次研究柠檬鸭的原料配方、制作工艺及优化，旨在提高柠檬鸭的品质，為柠檬鸭制作规范提供理论依据和技术参考，有利于柠檬鸭制作工艺的标准化、科学化、定量化，为制作柠檬鸭提供了参考。

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