模糊数学模型在豌豆素食鸡排感官评价中的应用

苏复工，刘少伟，娜音图

(华东理工大学 食品科学与工程系，生物反应器国家重点实验室，上海 200237)

普通肉类中的饱和脂肪酸、胆固醇、激素类等物质含量较高，会给消费者带来心脏病、高血压、糖尿病等诸多疾病的风险；而植物蛋白中的胆固醇、脂肪酸及抗生素的含量非常低[1]。越来越多的消费者为了健康选择植物蛋白作为第一蛋白摄入源。豌豆蛋白是一种易得并且生产成本低的植物蛋白，其氨基酸成分和种类十分丰富，能够满足人类对蛋白质摄取的需求[2]，但关于利用豌豆蛋白制作素食鸡排国内几乎没有报道。

传统的感官评价通常是：未经培训的评价人员对测试样品进行评估往往倾向于用语言描述，难以用数字衡量，并且具有一定的局限性，主观差异比较明显。而模糊数学正好能够弥补传统感官评价的缺点，它可以为每个描述性的语言赋值，进行编码，经过一定的逻辑运算，使得每个产品获得一个分数[3-4]。目前它已广泛应用于香肠、调味品、风味卤蛋等食品领域[5-9]。

响应面法是一种利用数学统计的有效集合，通过建立试验因素和响应值之间的函数关系分析试验因素对响应值的影响程度，确定最优试验参数，并预测最优结果[10-12]。它能够减少试验次数，使产品优化的时间大大缩短，被广泛应用于食品研究领域。

本研究通过在豌豆复合组织蛋白中加入甲基纤维素、结冷胶、香精等辅料，以感官评分为最终指标。基于针对不同配方的豌豆素食鸡排的感官评分，构建模糊数学模型并结合响应面法确定豌豆素食鸡排的最佳配方，研制出一种营养健康、美味的素食鸡排，这既为追求素食主义的消费者提供了一种选择，又促进了豌豆蛋白产业的发展，具有实际的研究价值。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料

豌豆组织蛋白：食品教研室自制；葡萄糖：河南万邦生物科技有限公司；盐：中盐上海市盐业有限公司；甲基纤维素：山东赫达股份有限公司；高酰基结冷胶：河南糖柜食品有限公司；香精：奇华顿生物科技有限公司；玉米胚芽油：山东烟台双塔食品有限公司。

1.1.2 仪器设备

CP213电子分析天平 奥豪斯仪器(上海)有限公司；TPA质构仪、电热水浴锅 上海一恒科学仪器有限公司；DHG-9123A电热恒温鼓风干燥箱 上海齐欣科学仪器有限公司；UV-2000紫外分光光度计 尤尼柯(上海)仪器有限公司；高速离心机 上海安亭科学仪器厂。

1.2 方法

1.2.1 工艺流程

1.2.2 操作要点

1.2.2.1 豌豆组织蛋白的预处理

水和豌豆组织蛋白重量的比例是1∶1.75，将25 ℃的水均匀喷洒在豌豆组织蛋白表面，使其充分复水，复水时间为30 min。

1.2.2.2 胶体的预处理

将胶体重量按照1∶15的比例加水，并不断搅拌，让胶体充分吸水。

1.2.2.3 混合、成型

将拆丝后的花生组织蛋白放入搅拌机内，然后按比例依次加入油脂、糖、盐、香精和水化胶体，慢慢搅拌至形成均匀、具有黏性的团状物；最后放入模具内定型。

1.2.2.4 蒸煮、包装、冷冻

将豌豆素食鸡排放入蒸煮锅中蒸煮，温度设置为95 ℃，时间为4 min。蒸煮好的豌豆素食鸡排冷却至室温后进行真空包装，放于-18 ℃下冻藏。

1.2.3 感官评价标准

参照植物基肉制品的感官评价要求[13]，由8名食品教研室的师生组成感官评价小组，制定感官评价标准，见表1。

表1 豌豆素食鸡排感官评分标准Table 1 The sensory evaluation standards of vegetarian chicken chops with peas

1.2.4 模糊数学感官评价模型的建立

以内部纤维结构、表面弹性、风味、组织口感作为评价因素，组成评价因素集U=(U1,U2,U3,U4)；评语集为V=(V1,V2,V3,V4)T=(优,良,中,差)T，其中优90分；良80分；中70分；差60分；各因素权重集X的确定:有8名食品教研室的师生为各个因素打分(见表2)，得出各因素的权重集X=(X1,X2,X3,X4)=(表面弹性,内部纤维结构,风味,组织口感)=(0.30,0.22,0.23,0.25)。

表2 豌豆素食鸡排各因素权重打分Table 2 The weight scores of each factor of vegetarian chicken chops with peas

构建模糊数学模型Y=X×R。

式中：Y为模糊数学感官评价结果，X为各因素的权重集，R为每个样品的模糊评价矩阵。之后对等级因素进行赋值，得到感官评价得分。

G=Y×V。

式中：G为感官评价得分，Y为模糊数学感官评价结果，V为评语集。

众所周知,重置期权(Reset options)的最终收益与期权有效期中的一些预先设定的时间点的风险价格有关。这些预先设定的时间点通常被称为敲定价重订日。尽管在实际的金融市场中,重置期权的重订日可以有多个,但为记号简单起见,这里仅考虑有一个敲定价重定日的情形。所用方法和技巧可以推广到多个重订日的情形。下面给出重置期权下一个定义。

1.3 数据处理

采用SPSS 18.0统计分析，采用Origin 2018作图，响应面分析结果用Design Expert V10.0软件进行数据分析。

2 结果分析

2.1 单因素试验结果

由图1可知，甲基纤维素的添加量对豌豆素食鸡排的感官评分有显著影响，甲基纤维素能够粘黏豌豆组织蛋白，使得豌豆素食鸡排的纤维结构更致密、咀嚼感更强烈，增加豌豆素食鸡排的硬度和咀嚼性；当甲基纤维素的添加量过多时，感官评分有降低的趋势，这是由于胶体添加量过大，此时豌豆素食鸡排的硬度和咀嚼性被胶体本身的硬度和咀嚼性所影响[14]。当甲基纤维素的添加量为0.8%时，感官评分达到最大值，此时豌豆素食鸡排的表面弹性比较高，用手指按压能够快速回弹，内部纤维结构较为致密。

图1 甲基纤维素添加量对豌豆素食鸡排感官评分的影响Fig.1 The effect of methyl cellulose addition amount on the sensory scores of vegetarian chicken chops with peas

由图2可知，结冷胶的添加量对豌豆素食鸡排的感官评分有显著影响，结冷胶的结构中存在甘油醚和乙酰基，高温后能够增加豌豆素食鸡排的保油性和保水性，使得豌豆素食鸡排更具有汁水。而结冷胶的添加量过大，豌豆素食鸡排的感官评分降低，可能是由于胶体本身的结构所导致的[15]。结冷胶的添加量为0.8%时，感官评分最高，此时豌豆素食鸡排表面无龟裂现象，咀嚼感强烈，有嚼劲，非常像肉。

图2 结冷胶添加量对豌豆素食鸡排感官评分的影响Fig.2 The effect of gellan gum addition amount on the sensory scores of vegetarian chicken chops with peas

由图3可知，香精的添加量对豌豆素食鸡排的感官评分有显著影响，香精的添加能够掩盖豌豆刺鼻的豆腥味，提高豌豆素食鸡排的风味和口感。香精的添加量为0.8%时，感官评分最高，此时的豌豆素食鸡排没有刺鼻的豆腥味，鸡肉的风味适中；当香精的添加量低于0.8%时，感官评分较低，这是由于香精的添加量不足难以掩盖豌豆刺鼻的豆腥味；而添加量高于0.8%时，感官评分反而降低，这是由于香精的添加量过多产生了让人不愉快的气味，有刺鼻的味道。

图3 香精添加量对豌豆素食鸡排感官评分的影响Fig.3 The effect of essence addition amount on the sensory scores of vegetarian chicken chops with peas

2.2 豌豆素食鸡排配方的优化结果

2.2.1 模糊数学感官评价结果

在单因试验结果的基础上，采用中心组合设计原理进行试验设计，得到17种配方，邀请20名食品系的师生对17种不同配方的豌豆素食鸡排进行优、良、中、差四级感官评价，评价结果见表3。

表3 豌豆素食鸡排四级评价结果Table 3 The results of four-grade evaluation of vegetarian chicken chops with peas

根据模糊数学模型，得到1号样品的模糊评价矩阵:

同理可求得其他样品的模糊评价矩阵：

Y1=X×R1=(0.30 0.22 0.23 0.25)×

同理可求得其他样品的综合评价矩阵：

模糊数学感官评分：对综合评价矩阵进行等级赋值G=Y×V，得到1号样品的模糊数学感官评分：

同理可求得其他样品的模糊数学感官评分：

G2=84.83，G3=84.7，G4=76.28，G5=79.41，G6=74.495，G7=84.825，G8=79.76，G9=77.675，G10=83.44，G11=74.59，G12=73.115，G13=84.14，G14=79.945，G15=78.995，G16=74.23，G17=78.81。

2.2.2 响应面分析试验结果

根据17组豌豆素食鸡排的模糊数学感官评分结合响应面分析，其试验结果和方差分析见表4和表5。

表4 豌豆素食鸡排感官评分的响应面试验结果Table 4 The response surface test results for sensory evaluation scores of vegetarian chicken chops with peas

表5 豌豆素食鸡排响应面试验方差分析Table 5 Analysis of variance of response surface test for vegetarian chicken chops with peas

根据表4的豌豆素食鸡排感官评分试验结果，通过回归模型的拟合，得到回归方程Y=-153.71+205.72A+202.29B+171.45C+9.97AB-40.63AC-48.63BC-111.04A2-102.79B2-59.20C2。

由表5可知，回归模型的F值为69.55，P<0.0001，表明回归模型差异极显著，拟合程度较好；失拟项的F值为1.27，P=0.399>0.05，失拟项不显著，说明该方程与实际拟合的效果较好，该方程可用于试验结果的运算。同时回归方程中的相关系数R2为0.9889，校正决定系数RAdj2为0.9747，这从另一指标也说明了该回归方程的精确度和拟合度较好。表5中A2、B2、C2对豌豆素食鸡排感官评分的影响差异极显著，说明香精、甲基纤维素、结冷胶与豌豆素食鸡排感官评分并不是简单的线性关系；由表5中A、B、C的F值可以得出，三者对豌豆素食鸡排感官评分的影响大小顺序是：B>C>A，即甲基纤维素>结冷胶>香精。

2.2.3 最佳配方的确定及回归模型的验证

根据Design Expert V10.0软件进行最优化分析，得到最佳配方：香精的添加量为0.94706%，甲基纤维素的添加量为0.8464%，结冷胶的添加量为0.7756%，豌豆素食鸡排的感官评分预测值为86.548，根据实际的生产需要，最佳配方调整为:香精的添加量为0.95%，甲基纤维素的添加量为0.85%，结冷胶的添加量为0.78%，经过多次平行试验，测得此时豌豆素食鸡排的硬度为3867.562 g，感官评分为85.86，与响应面的最优预测值十分接近。

3 结论

本研究以豌豆复合组织蛋白为原料，探究香精、甲基纤维素、结冷胶对豌豆素食鸡排感官评分的影响，通过构建模糊数学模型并结合响应面方法对豌豆素食鸡排感官评分的分析，得到最佳配方：香精的添加量为0.95%，甲基纤维素的添加量为0.85%，结冷胶的添加量为0.78%；经测定，豌豆素食鸡排的硬度为3867.562 g，感官评分为85.86。因此可利用模糊数学模型结合响应面法用于豌豆素食鸡排的研制。