正交试验结合模糊数学评价优化花椒鸡的工艺研究

甘潇，王睿，聂倩霞

(1.绵阳师范学院 生命科学与技术学院，四川 绵阳 621000；2.重庆第二师范学院生物与化学工程学院，重庆 400067)

非洲猪瘟对我国生猪产业造成了一定影响，猪肉价格的上涨导致消费者对猪肉的购买力下降，人们对鸡肉的购买力上升，肉鸡产业迎来了快速发展时期[1]。花椒鸡作为传统川菜经典菜肴，具有麻、辣、鲜、香、焦、脆等特点，花椒鸡已成为广大人民餐桌上一道重要的特色菜品。对其加工工艺的深入研究和优化，对其工业化、标准化生产以及川菜特色菜品的推广和普及等具有极其重要的意义。因鸡肉组织柔软，具有高蛋白、低热量、低胆固醇、低脂肪等营养特点，被人们称为“营养之源”[2]。鸡肉还具有活血调经、补精填髓、温中益气、强筋健骨等保健功能[3]。如今，鸡肉已经是世界上的第二大消费肉品，仅次于猪肉。为了满足广大消费者对蛋白质的需求，肉鸡正以更快的速度进入市场[4]，鸡肉及其加工制品的消费已经逐渐成为人们饮食消费的普遍行为。

根据加工方式的不同，鸡肉产品可分为酱卤制品、油炸制品、腌腊制品和肉干制品等。根据加工部位的不同，又可分为鸡翅、鸡脖、鸡腿、鸡爪和鸡架等。花椒属于芸香科花椒属植物，它被誉为“中国八大调味品”之一[5]，深受广大消费者的喜爱。花椒鸡作为川渝地区传统的菜肴，因其独特的制作工艺和麻辣鲜香等风味而深受全国各地人们的喜爱。但是，花椒鸡在制作过程中因个人喜好的不同而导致加工工艺存在差异，使得其风味和口感也不同，产品质量不统一。配方、炸制时间、炸制温度和炒制时间等因素对花椒鸡的风味和口感具有显著影响。理想的花椒鸡配方以及合适的加工工艺对其制作的标准化、规模化生产有重要的意义，不仅可以显著提高花椒鸡的口感和风味，而且可以提升传统川菜在新时代赋予的新内涵。

本研究以花椒鸡为研究对象，在其传统配方及制作工艺的基础上，通过单因素试验、正交试验和感官评价等综合手段对花椒鸡的配方、炸制时间、炸制温度和炒制时间进行优化和筛选。再通过模糊数学综合评价法，确定其最佳的生产工艺，进而提升花椒鸡的口感和风味，促进传统川菜产业化、规范化和科技化发展。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

鸡胸肉、花椒、干辣椒：购于绵阳涪城区永辉超市；红蜻蜓粮油：购于重庆红蜻蜓油脂有限公司；白砂糖、红薯淀粉：购于重庆市沁心食品有限公司；料酒：购于佛山市海天调味食品股份有限公司。

JA3003N型电子天平 上海佑科仪器仪表有限公司；C1.20-TEZ电磁炉 广东万家乐厨房科技有限公司；炒锅 浙江苏泊尔股份有限公司；MITIR 300 ℃油温温度计 温州米特尔智能科技有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 花椒鸡的加工工艺

原材料选购和预处理→原料切配→腌制→油炸→炒糖色→炒制(见图1)，其中油炸过程参考段茂华等[6]的方法，并稍作修改。

图1 花椒鸡的加工工艺Fig.1 The processing technology of Chinese prickly ash chicken

原材料选购和预处理：在超市购买新鲜、肉质紧密、有轻微弹性、肉色粉红且具有光泽的鸡胸肉和其他调辅料。用清水漂洗鸡胸肉1～2次，直至其中的血水、污物完全除尽。原料切配：称取鸡胸肉124 g，将其切割成形状大小相同的方形小块(约1.5 cm×1.5 cm)，将干辣椒切成2 cm的小段，大葱切成2 cm的小段，姜切成约2 mm的薄片。腌制：料酒7.50 g、葱8 g、姜16 g，加入鸡肉中充分搅拌混匀，腌制10 min。红薯淀粉30.0 g、洁净水24.0 g，勾芡，与腌制好的鸡胸肉充分搅拌备用。油炸：锅中放油烧热，将鸡丁入锅炸制，几分钟后将鸡丁捞出，待油温重新回升后，再次将鸡丁进行炸制，如此重复2次。炸制完成的鸡丁应呈棕红色[7]。炒糖色：锅稍微加热，放入白砂糖，待其融化并发生焦糖化反应时，加入水即成糖色。炒制：锅内放入适量食用油，烧至三四成油温(90～120 ℃)时放入干辣椒节和干花椒，小火继续炒至棕红色并有香味时，加入炸制好的鸡丁、糖色，再加入料酒、白糖进行调味。小火加热至鸡丁回软，加入味精、盐搅拌均匀，入味后改用大火收汁至汁干油亮后，混合均匀即成。

1.2.2 单因素试验

分别考察食盐含量、花椒含量、辣椒含量、炸制时间、炸制温度和炒制时间对花椒鸡感官评分的影响。

1.2.2.1 食盐对花椒鸡生产工艺的影响

在花椒10.00 g、辣椒9.00 g、炸制时间3 min、炸制温度180 ℃、炒制时间4 min的条件下，分别考察2.00，3.00，4.00，5.00，6.00，7.00，8.00 g的食盐变量对花椒鸡生产工艺的影响，探究食盐的最佳用量。

1.2.2.2 花椒对花椒鸡生产工艺的影响

在食盐4.00 g、辣椒9.00 g、炸制时间3 min、炸制温度180 ℃、炒制时间4 min的条件下，分别考察4.00，7.00，10.00，13.00，16.00，19.00，21.00 g的花椒变量对花椒鸡生产工艺的影响，探究花椒的最佳用量。

1.2.2.3 辣椒对花椒鸡生产工艺的影响

在食盐4.00 g、花椒16.00 g、炸制时间3 min、炸制温度180 ℃、炒制时间4 min的条件下，分别考察5.00，7.00，9.00，11.00，13.00，15.00，17.00 g的辣椒变量对花椒鸡生产工艺的影响，探究辣椒的最佳用量。

1.2.2.4 炸制时间对花椒鸡生产工艺的影响

在食盐4.00 g、花椒16.00 g、辣椒13.00 g、炸制温度180 ℃、炒制时间4 min的条件下，分别考察2，3，4，5，6，7，8 min的炸制时间变量对花椒鸡生产工艺的影响，探究最佳的炸制时间。

1.2.2.5 炸制温度对花椒鸡生产工艺的影响

在食盐4.00 g、花椒16.00 g、辣椒13.00 g、炸制时间5 min、炒制时间4 min的条件下，分别考察140，160，180，200，220，240，260 ℃的炸制温度变量对花椒鸡生产工艺的影响，探究最佳的炸制温度。

1.2.2.6 炒制时间对花椒鸡生产工艺的影响

在食盐4.00 g、花椒16.00 g、辣椒13.00 g、炸制时间5 min、炸制温度240 ℃的条件下，分别考察2，4，6，8，10，12，14 min的炒制时间变量对花椒鸡生产工艺的影响，探究最佳的炒制时间。

1.2.3 正交试验

1.2.3.1 食盐、花椒、辣椒的配比

根据食盐、花椒、辣椒单因素试验结果，选择每个因素中最佳的3个变量作为正交试验的3个水平，即食盐(A): 3.00，4.00，5.00 g；花椒(B)：7.00，16.00，19.00 g；辣椒(C)：9.00，13.00，15.00 g，设计L9(33)的正交试验方案，因素水平表见表1。

表1 正交试验因素水平表Table 1 Orthogonal test factors and levels

1.2.3.2 炸制时间、炸制温度、炒制时间的确定

根据炸制时间、炸制温度、炒制时间单因素试验结果，选择每个因素中最佳的3个变量作为正交试验的3个水平，即炸制时间(D): 2，3，5 min；炸制温度(E)：180，220，240 ℃；炒制时间(F)：2，4，8 min，设计L9(33)的正交试验方案，因素水平表见表 2。

表2 正交试验因素水平Table 2 Orthogonal test factors and levels

1.2.4 感官评价

挑选经过感官评定培训的食品专业学生10人(4男6女)组成感官评定小组。所有待评样品以统一容器盛装，随机取样，要求评定员评定前12 h内不得饮酒，不食刺激性食物。评定员在单独的房间进行评定，评定过程禁止相互讨论，以10 min为时间间隔单位，评定完一个样品后以清水漱口。评定人员对产品的口感、滋味、香气和鸡肉外观4个因素根据感官评定标准，按照优秀、一般、较差3个等级进行评定，感官评定标准见表3。

表3 感官评价标准表(百分制)Table 3 Sensory evaluation criteria (centesimal system)

续 表

1.2.5 模糊数学模型的建立

参考霍红和毕继才等的方法建立花椒鸡模糊数学感官评价方法[8-12]。根据花椒鸡品质评判标准，分别设定因素集和评语集：因素集，即感官质量指标集U=[A口感，A滋味，A香气，A外观]；评语集，即感官质量评语集V=[优秀、一般、较差]。以口感、滋味、香气、鸡肉外观4个因素为评价因素集，以优秀(90)、一般(70)、较差(60)为评语集，采用强制决定法确定花椒鸡各感官指标的权重[13]，记为A=(a1，a2，a3，a4)，A=(0.4，0.4，0.1，0.1)。综合评判的结果记为Y。 Y是权重A和模糊矩阵R的合成，即Y=A×R，此公式为模糊运算。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

在探讨食盐添加量对花椒鸡生产工艺的影响时发现随着食盐添加量的增加，得分出现最大值，但随着食盐添加量的继续增加会使花椒鸡咸味过重，因此在得分最大值后，得分逐渐下降，在花椒10.00 g、辣椒9.00 g、炸制时间3 min、炸制温度180 ℃、炒制时间4 min的条件下，食盐添加量为4.00 g时获得最高感官评分，即食盐最佳用量为4.00 g(见图2中a)。在食盐4.00 g、辣椒9.00 g、炸制时间3 min、炸制温度180 ℃、炒制时间4 min的条件下，发现花椒添加量为16.00 g时获得最高的感官评分，花椒量过低，花椒鸡没有花椒的香味与滋味；花椒过多，花椒丰富、的风味物质使得菜品呈现出过重的刺激风味[14]，即花椒的最佳用量为16.00 g(见图2中b)。在食盐4.00 g、花椒16.00 g、炸制时间3 min、炸制温度180 ℃、炒制时间4 min的条件下，发现辣椒添加量为13.00 g时获得最高的感官评分，辣椒量过低，菜品没有足够的辣椒滋味与香味；而辣椒过多，又会使菜品呈现出过重的辣椒风味[15]，即辣椒的最佳用量为13.00 g(见图2中c)。在食盐4.00 g、花椒16.00 g、辣椒13.00 g、炸制时间5 min、炒制时间4 min的条件下，发现炸制时间为5 min时获得最高的感官评分，即炸制的最佳时间为5 min(见图2中d)。在食盐4.00 g、花椒16.00 g、辣椒13.00 g、炸制时间5 min、炒制时间4 min的条件下，发现炸制温度为240 ℃时获得最高的感官评分，即最佳的炸制温度为240 ℃(见图2中e)。在食盐4.00 g、花椒16.00 g、辣椒13.00 g、炸制时间5 min、炸制温度240 ℃的条件下，发现炒制时间为4 min时获得最高的感官评分，即最佳的炒制时间为4 min(见图2中f)。

图2 感官评分随各因素改变的变化趋势Fig.2 The change trends of sensory scores with the changes of various factors

2.2 正交试验

2.2.1 食盐、花椒、辣椒等配方的确定

以食盐、花椒、辣椒为试验变量，设计L9(33)的正交试验，其试验安排及试验结果见表4。

表4 正交试验安排及试验结果Table 4 The arrangement of orthogonal experiments and the experimental results

由表4可知，因素主次关系是A>C>B，即各因素对试验结果影响最大的是食盐(A)，其次是辣椒(C)，最后是花椒(B)。由于A因素列：K2>K3>K1，B因素列：K2>K1>K3，C因素列：K2>K3>K1，因此最优方案为食盐4 g，花椒16 g，辣椒13 g。

2.2.2 炸制时间、炸制温度、炒制时间等工艺的确定

以炸制时间、炸制温度、炒制时间为试验变量，设计L9(33)的正交试验，其试验安排及试验结果见表5。

表5 正交试验安排及试验结果Table 5 The arrangement of orthogonal experiments and the experimental results

续 表

由表 5可知，因素主次关系是D>F>E，即各因素对试验结果影响最大的是炸制时间(D)，其次是炒制时间(F)，最后是炸制温度(E)。由于D因素列：K3>K2>K1，E因素列：K3>K2>K1，F因素列：K2>K3>K1，因此最优方案为炸制时间5 min, 炸制温度240 ℃, 炒制时间4 min。

2.3 模糊数学

2.3.1 感官评价结果

10名感官评定员对9组样品按口感、滋味、香气、鸡肉外观4个因素逐一评价，对应的等级票数分布情况见表6和表7。

表6 确定配方的正交试验条件下花椒鸡感官评定Table 6 The sensory evaluation of Chinese prickly ash chicken under the determining-formula orthogonal test

表7 确定工艺的正交试验条件下花椒鸡感官评定Table 7 The sensory evaluation of Chinese prickly ash chicken under the determing-process orthogonal test

续 表

2.3.2 建立模糊矩阵

2.3.2.1 确定配方的正交试验

将表6中各样品的各等级评价人数除以总评价人数，得到模糊矩阵R1～R9：

依据模糊运算公式：Y=A×R，对样品进行综合模糊评判，结果如下：

Y1=(0.63,0.37,0)，Y2=(0.8,0.2,0)，

Y3=(0.47,0.52,0.01)，Y4=(0.76,0.24,0)，

Y5=(0.84,0.16,0)，Y6=(0.7,0.29,0.01)，

Y7=(0.7,0.28,0.02)，Y8=(0.49,0.46,0.05)，

Y9=(0.61,0.35,0.01)。

将上述综合评价结果的各个量分别乘以其对应的分值(优秀、一般、较差依次赋予分值90,70,60)并进行加和，最后可得出每个样品的最后总得分(见表4)。

由表4中的极差分析结果可知，最佳水平组合为A2B2C2，综合评分最高组合为A2B2C3。将这两种方案做验证对比试验，A2B2C2更好，即最佳方案为食盐4 g，花椒16 g，辣椒13 g。

2.3.2.2 确定工艺的正交试验

将表7中各样品的各等级评价人数除以总评价人数，得到模糊矩阵R1～R9：

依据模糊运算公式：Y=A×R，对样品进行综合模糊评判，结果如下：

Y1=(0.29,0.61,0.06)，Y2=(0.37,0.62,0.01)，

Y3=(0.48,0.51,0.01)，Y4=(0.53,0.43,0.04)，

Y5=(0.59,0.27,0.14)，Y6=(0.59,0.36,0.05)，

Y7=(0.62,0.32,0.06)，Y8=(0.68,0.23,0.09)，

Y9=(0.55,0.36,0.09)。

将上述综合评价结果的各个量分别乘以其对应的分值(优秀、一般、较差依次赋予分值90,70,60)并进行加和，最后可得出每个样品的最后总得分(见表5)。

由表5中的极差分析结果可知，最佳水平组合为A3B3C2。而综合评分最高组合为A3B2C1，将这两种方案做验证对比试验，A3B3C2更好，即最佳方案为炸制时间5 min,炸制温度240 ℃,炒制时间4 min。

3 结论

食盐、辣椒和花椒是花椒鸡制作的主要原料，炸制时间、炸制温度和炒制时间是花椒鸡制作工艺的关键步骤。合理的原料配方和优化的制作工艺，是保证花椒鸡产品标准化和规模化的前提和基础，筛选最优配方组合和最佳工艺流程是花椒鸡规模化生产的趋势。本研究采用正交试验和模糊数学评价法相结合的方法，得到花椒鸡的最佳生产工艺参数：食盐添加量4 g，占比3.22%；花椒添加量16 g，占比12.90%；辣椒添加量13 g，占比10.48%；炸制时间5 min；炸制温度240 ℃；炒制时间4 min。在此配方和工艺制作条件下，各项感官综合评价配方得分为86.8分，工艺组合得分为82.7，均明显高于其他配方试验组，即该配方和工艺为最佳。