響應面法結合模糊評價優化微波辣子雞丁工藝

任思婕，胡呂霖，沈清，陳健初，葉興乾，劉東紅

（浙江大學生物系統工程與食品科學學院，馥莉食品研究院，浙江省農產品加工技術研究重點實驗室，浙江省食品加工技術與裝備工程中心，浙江杭州310058）

響應面法結合模糊評價優化微波辣子雞丁工藝

任思婕，胡呂霖，沈清，陳健初*，葉興乾，劉東紅

（浙江大學生物系統工程與食品科學學院，馥莉食品研究院，浙江省農產品加工技術研究重點實驗室，浙江省食品加工技術與裝備工程中心，浙江杭州310058）

為優化微波辣子雞丁的制作工藝，在單因素試驗基礎上，對微波辣子雞丁制作工藝進行三因素三水平的響應面試驗設計，采用模糊數學綜合評價對微波辣子雞丁成品進行感官評定以確定其最佳制作工藝。結果表明，確定最優制備工藝條件為辣椒粉添加量4.81 g，微波加熱時間8.31 min，水淀粉添加量17.25 g，該工藝制作的微波辣子雞丁的理論感官評價評分為4.297。根據實際工藝情況，調整微波加熱時間為8.30 min，在此工藝下得到的微波辣子雞丁色澤油亮、香氣濃郁、口味鮮辣。

微波辣子雞丁；響應面法；模糊數學綜合評價；優化

辣子雞丁屬川渝特色佳肴，色澤油亮，鮮辣醇香，熱辣回味，是一款深受消費者喜愛的中式傳統食品。傳統的辣子雞丁是以雞脯肉、干辣椒為原料，再配適量的植物油、花椒、姜、蔥、料酒、蒜、白糖等輔料，經過腌制、炒制、調味等一系列工藝加工而成。

隨著人們飲食習慣的轉變，調理食品這種新的消費方式迅速發展，成為現代高效飲食方式的主流[1]。微波加熱以其烹飪速度快、能源消耗少、溫度可控、程序可控等優點廣受消費者的喜愛[2]，各大調理食品企業也正在開發智能方便的微波爐和營養健康的微波食品以滿足人們高效飲食的需求。相較于其他烹飪方式，微波加熱未造成明顯的營養損失[3-4]，適當的微波加熱不會對脂肪酸的營養價值造成影響[5]，加熱過程中產生的c9，t11-CLA、t10，c12-CLA共軛亞油酸含量與其他烹飪方式無明顯差異[4]，且在加熱過程中產生更少的雜環胺、膽固醇氧化產物[6]。但是由于微波加熱的原理是利用極性分子在交變電場中反復交變極化摩擦，產生大量的摩擦熱，從而完成電磁能向熱能的轉換[7]，該過程造成水分損失，加熱不均等問題，且因加熱溫度難以到達美拉德反應所需溫度，食物的色澤、風味難以滿足消費者色香味俱佳的要求。目前針對微波食品的開發，Liu Wen-jie[8]等研究了不同微波功率對肉類組織結構、水分含量等的影響。芮漢明[9]等根據質構測定結果和感官評價值，研究微波處理對白切雞肌肉質構的影響，確定微波滅菌的最佳頻率和時間。

響應曲面法（response surface methodology，RSM）是一種應用較廣的試驗優化方法，該方法采用合理的試驗設計，以經濟的方式對實驗進行全面研究，可有效快速地確定多因子系統的最佳條件，目前應用于各類食品配方、加工工藝等方面的實踐。國內學者采用此法與感官評價結合，對藥膳型冬瓜老鴨煲[10]、黑蒜軟糖[11]、泡椒牦牛黃喉[12]等進行評價，以優化產品加工制作工藝。

本研究以雞脯肉為主要原料，輔以辣椒、花椒粉等，采用不同辣椒粉添加量、微波加熱時間和水淀粉添加量，運用模糊數據綜合評價法結合模糊數學綜合評價法得到微波辣子雞丁感官評分數據，運用響應面優化最佳工藝條件，開發出一種全新、便捷、省時、安全、色香味俱全的辣子雞丁調理食品，對辣子雞丁調理食品技術化、工業化生產進行初探。

1 材料與儀器

1.1 材料

冷鮮雞脯肉：美國泰森食品股份有限公司；紅薯淀粉：上海塞翁福農業發展有限公司；低鈉鹽：浙江藍海星鹽制品有限公司；大豆油：廣東惠宜-沃爾瑪投資有限公司；加飯酒：紹興咸亨食品有限公司；花椒粉：福建安記股份有限公司；干辣椒、優級白砂糖（太古股份有限公司）：均購于杭州沃爾瑪超市。

1.2 儀器

W25800K-01AG/01AGE微波爐：寧波方太廚具有限公司。

2 方法

2.1 工藝流程

冷鮮雞脯肉剔除可見脂肪、結締組織和筋膜→切成大小均勻（2 cm×2 cm×1.5 cm）的小塊→洗凈瀝干→加入水淀粉及調料腌漬30 min→放入油中進行微波加熱

2.2 操作要點

冷鮮雞脯肉剔除可見脂肪、結締組織和筋膜，切成大小均勻（2 cm×2 cm×1.5 cm）的小塊。取300 g雞脯肉，按m（肉）∶m（食鹽）∶m（白糖）∶m（加飯酒）∶m（花椒粉）∶m（油）=100∶1∶1∶3∶0.2∶6的比例準備材料，在雞塊中加入食鹽、白糖、加飯酒、花椒粉、辣椒粉、水淀粉，其中水淀粉比例為m（淀粉）∶m（水）=1∶1，混合均勻后腌漬30 min。微波加熱在家用微波爐中進行。腌漬后的雞塊放入盛有18 g大豆油的微波專用碗中，640 W微波條件下加熱，加蓋，每3 min翻面，使雞塊受熱均勻。

2.3 試驗方法

2.3.1 響應面實驗方案設計

2.3.1.1 單因素試驗設計

固定工藝過程中各個影響因素的變量，對辣椒粉添加量（1.5、3、4.5、6、7.5 g），對微波加熱時間（4、6、8、10、12 min），對水淀粉添加量（15、18、21、24、27 g）分別取5個水平，分析這5個水平對微波辣子雞丁的感官品質的影響。

2.3.1.2 響應面試驗方案設計

根據單因素試驗結果，以辣椒粉添加量（A）、微波加熱時間（B）、水淀粉添加量（C）為3個因素，以微波辣子雞丁的模糊數學綜合評分為響應值（Y）進一步進行響應面曲面試驗設計，見表1。

表1 響應面試驗因素水平Table 1 Factors and levels of Box-Behnken experimental design

2.3.2 模糊評價方法

2.3.2.1 感官評定小組的建立

挑選經過感官評定培訓的食品專業學生10位（4男6女），在安靜的感官評定室中進行感官評定。隨機選取樣品，將樣品置于白瓷碗中，在白熾燈下根據產品香氣、色澤、滋味、口感進行評分。要求各品評人員之間用白色隔板隔擋，不能溝通、交流。品評人員在品評前1 h內不可食用煙酒、咖啡等刺激性食物。以10 min為時間間隔單位，每評定一個樣品后用清水漱口。

2.3.2.2 確定感官評價因素集U

因素集即影響微波辣子雞丁感官質量的指標合集，表示方法為U=（u1，u2，u3……um），U為因素集，ui為第i個因素。對于微波辣子雞丁，確定感官質量指標集U=（u1，u2，u3，u4）。其中u1、u2、u3、u4分別表示香氣、色澤、滋味、口感。

2.3.2.3 確定感官評價評語集V

評語集是指微波辣子丁雞感官質量所屬級別的集合，表示為V=（v1，v2，v3……vm），V為評語集，vi為第i級評定語。本實驗確立微波辣子雞丁的評語集V=（v1，v2，v3）。其中v1、v2、v3分別表示優秀、一般、較差，對應的感官評定標準見表2。

表2 微波辣子雞丁感官評價標準表Table 2 Criteria of sensory evaluation of microwaved spicy chili chicken

2.3.2.4 確定質量因素權重集K

權重是指各因素在被評價因素中的影響，表示為K=（k1，k2，k3……km），本試驗采用用戶調查法，確定香氣、色澤、滋味、口感4項指標的權重[13]，隨機挑選100名消費者，根據個人喜好，對4項指標進行重要性打分，總分為10分，各項指標的得分與總分10分的比重即為權重，最后求出各項指標的權重平均值，結果見表3。結果得到，影響微波辣子雞丁感官評分的指標中，滋味和口感對產品的品質較為關鍵，而香氣和色澤影響較小且影響程度相當。

表3 評價微波辣子雞丁各質量因素的權重分布統計Table 3 Weight analysis of microwaved spicy chili chicken’s key quality factors

2.3.2.5 模糊矩陣的建立[13-14]

10名品評人員根據評語集V對每一個產品逐一評價，統計各因素所得到評語的次數，繪制成表。將表中各因素所得評語次數除以10，得到3個因素對3項評語的隸屬度，建立模糊矩陣Aj。第j號樣品的模糊矩陣為：

式中：j＝1，2，3，4為樣品編號；i＝1，2，3，4為質量評價因素；ri1，ri2，ri3分別為第i個評價因素對各項評語的隸屬度。

2.3.2.6 評定結果

將模糊向量單值化進行比較排序，給3各等級：優秀、一般、較差依次賦予5、3、1分。將綜合評價結果集中各個量分別乘以其對應的分數，并進行加和，最后得到每個產品的最終得分。

3 結果與分析

3.1 單因素試驗

3.1.1 辣椒粉添加量對感官品質的影響

固定微波加熱時間8 min，配方中水淀粉添加量18 g，分析辣椒粉添加量對微波辣子雞丁感官品質的影響，結果見圖1。

圖1 辣椒粉添加量對微波辣子雞丁感官品質的影響Fig.1 Effect of chili pepper on quality of microwaved spicy chili chicken

由圖1可知，辣椒粉添加量對微波辣子雞丁的滋味、香氣和色澤影響較大，起初隨著辣椒粉添加量的增大，微波辣子雞丁的感官評分也隨之加大，但當其添加量增加到4.5 g以后，感官評分又隨著辣椒粉添加量的增大呈現逐漸減小的趨勢。可初步確定辣椒粉的添加量為4.5 g。

3.1.2 辣椒粉添加量對感官品質的影響

固定配方中辣椒粉添加量4.5 g，水淀粉添加量18 g，分析微波加熱時間對微波辣子雞丁感官品質的影響，結果見圖2。

圖2 微波加熱時間對微波辣子雞丁感官品質的影響Fig.2 Effect of microwave heating time on quality of microwaved spicy chili chicken

由圖2可知，微波加熱時間對微波辣子雞丁的口感和色澤影響較大，隨著微波加熱時間的增長，微波辣子雞丁的感官評分呈現先增長后減少的趨勢，當時間達到8 min時，感官評分達到最高。這主要是因為微波加熱時間過短造成肉類未完全煮熟，口感不好且有生肉味。而微波加熱時間過長會造成肉類因失水過多而口感下降。因此可初步確定微波加熱時間為8 min。

3.1.3 水淀粉添加量對感官品質的影響

固定微波加熱時間8 min，配方中辣椒粉添加量18 g，分析水淀粉添加量對微波辣子雞丁感官品質的影響，結果見圖3。

圖3 水淀粉添加量對微波辣子雞丁感官品質的影響Fig.3 Effect of the amount of water starch on quality of microwaved spicy chili chicken

由圖3可知，開始時隨著水淀粉添加量的增大，微波辣子雞丁的感官評分也隨之加大，但當其添加量增加到18 g以后，感官評分隨著辣椒粉添加量的增大呈現逐漸減小的趨勢。水淀粉添加量對微波辣子雞丁的色澤和口感影響較大，這是因為添加適量的水淀粉可以在一定程度上抑制微波加熱過程中水分含量的減少。水淀粉添加過多會導致雞肉表面黏稠，失去原有的雞肉鮮味。

3.2 模糊評價

根據響應面試驗方案的設計，嚴格遵守工藝要點制作出相應的17組產品。10位感官評定人員分別對產品的香氣、色澤、滋味、口感4個方面進行感官評價，評價標注見表1。產品的具體評定結果見表4。

表4 產品的評定結果Table 4 Sensory evaluation of product

由表3可知，在10人對產品1色澤的評價結果中，5人認為優秀，4人認為一般，1人認為較差，因此可得 A香氣=[0.5，0.4，0.1]，同理可得，A色澤= [0.4，0.1，0.5]，把以上4個因素的評價結果轉化為矩陣：

根據模糊變換原理：Y=XR，則對第j號樣品的綜合評價結果為：Yj=XRj，因此1號產品的綜合評價結果為：

按此方法對各個產品的綜合模糊評價結果如下：

將模糊向量單值化進行比較排序，賦予3個等級優秀、良好、一般分別5、3、1分值。將綜合評定結果集中各個量分別乘以其對應的分值，并進行加和，最后得出每個產品的最后總分，見表5。

表5 響應面分析方案及試驗Table 5 Response surface analysis program and results

續表5 響應面分析方案及試驗Continue table 5 Response surface analysis program and results

3.3 響應面試驗結果分析

以感官評定總分為響應值，使用Design Expert軟件對以上數據進行分析，經二次多元回歸擬合，確定微波辣子雞丁感官評定總分（Y）對辣椒粉添加量（A）、微波加熱時間（B）、水淀粉添加量（C）的二元多次回歸方程，回歸模型方差分析見表6。

表6 回歸模型方差分析Table 6 Variance analysis of fitted model

由表6可知，該模型的F值為124.28，P值＜0.000 1（＜0.01），證明回歸模型極為顯著，預測值與試驗值由良好相關性（R2=0.993 8，=0.985 8），表明運用響應面法設計的回歸方程（模型）是有效的。在回歸方程中，A、C、A2、B2、C2影響極顯著，B、BC影響顯著，其他影響均不顯著。通過Design Expert軟件進行回歸擬合，得到二元多次回歸方程：Y=4.25+0.17A+0.13B-0.15C+ 0.051AB-0.040AC+0.16BC-0.45A2-0.32B2-0.27C2。

3.4 最佳工藝條件的確定

由二次回歸擬合及方差分析結果得到微波辣子雞丁的最優制備工藝條件為辣椒粉添加量4.81 g，微波加熱時間8.31 min，水淀粉添加量17.25 g，該工藝制作的微波辣子雞丁的理論感官評價評分為4.297。根據實際微波工藝，調整微波辣子雞丁最優制備工藝為辣椒粉添加量4.81 g，微波加熱時間8.30 min，水淀粉添加量為17.25 g。

3.5 各因素的交互作用

響應指標相對應于辣椒粉添加量、微波加熱時間和水淀粉添加量構成了一個三維空間圖，由所得的三維響應分析圖可以直觀且有效地分析出它們之間的相互作用，圖4～圖6為利用Design Expert對表4數據進行分析處理得到的響應曲面及等高線圖。

圖4 辣椒粉添加量（A）和微波加熱時間（B）對感官評分總分影響的曲面圖Fig.4 Response surface plot showing the effect of crossinteraction between the addition of chili powder and heating time

圖5 辣椒粉添加量（A）和水淀粉添加量（C）對感官評分總分影響的曲面圖Fig.5 Response surface plot showing the effect of cross-interaction between the addition of chili powder and the addition of starch sauce

圖6 微波加熱時間（B）和水淀粉添加量（C）對感官評分總分影響的曲面圖Fig.6 Response surface plot showing the effect of cross-interaction between the heating time and the addition of starch sauce

由圖4和圖5可知，當微波加熱時間、水淀粉添加量一定時，隨著辣椒粉添加量的增加，感官評分先上升，當辣椒粉添加量達到某一值時，感官評分也達到極大值，而后隨著辣椒粉添加量的增加，感官評分下降，說明辣椒粉添加量與微波辣子雞丁的感官評分呈二次關系[15]。由圖5和圖6可知，當辣椒粉添加量和微波加熱時間一定時，隨著水淀粉添加量不斷增加，感官評定呈現先增長后降低的變化趨勢。由圖4和圖6可知，當水淀粉添加量和辣椒粉添加量一定時，隨著微波加熱時間延長，感官評定呈現先增長后降低的變化趨勢。由圖4～圖6可知，辣椒粉添加量、微波加熱時間、水淀粉添加量有一定的交互作用。

3.6 驗證試驗

為了檢驗模型預測的準確性，在最佳制作條件下進行微波辣子雞丁的制作，條件為辣椒粉添加量4.81 g，微波加熱時間8.30 min，水淀粉添加量為17.25 g。進行3組平行試驗所得結果感官評定分數為4.290，由此可得，采用響應面分析法對微波辣子雞丁制作條件的優化是有效的。

4 結論

本試驗在單因素試驗基礎上，以微波辣子雞丁感官評分為響應指標，通過三因素三水平的響應面分析對微波辣子雞丁制作工藝條件進行了優化，經方差分析得知微波加熱時間和水淀粉添加量交互影響極顯著。考慮實際微波工藝，確定最優制備工藝條件為辣椒粉添加量4.81 g，微波加熱時間8.30 min，水淀粉添加量17.25 g。為制作方便、味美的微波辣子雞丁，通過響應面優化找到了一個制作最優點，此工藝下得到的微波辣子雞丁香辣爽口、色澤油亮、香氣濃郁。

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Application of Fuzzy Evaluation Combined with Response Surface Methodology in the Formulation Optimization of Microwaved Spicy Chili Chicken

REN Si-jie，HU Ly-lin，SHEN Qing，CHEN Jian-chu*，YE Xing-qian，LIU Dong-hong
（College of Biosystems Engineering and Food Science，Zhejiang University，Fuli Institute of Food Science，Zhejiang Key Laboratory for Agro-Food Processing，Zhejiang R&D Center for Food Technology and Equipment，Hangzhou 310058，Zhejiang，China）

This work was carried out to optimize microwaved spicy chili chicken.The three factors and three levels of response surface experiment was designed on the basis of single factor experiment，which combined with fuzzy comprehensive evaluation to determine the best condition.And the optimal production condition was the addition of chili powder 4.81 g，heating time 8.31 min，the addition of starch sauce 17.25 g.Theoretically，the score of microwaved spicy chili chicken made in this way was 4.297.According to actual situations，heating time was scaled to 8.30 min，under the above conditions，microwaved spicy chili chicken had a good taste，brown color and high aroma.

microwaved spicy chili chicken；response surface methodology；fuzzy evaluation；optimization

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.12.012

2017-03-21

“十二五”國家科技支撐計劃項目（2014BAD04B01）

任思婕（1993—），女（漢），碩士研究生，研究方向：現代調理食品的研究與開發。

*通信作者：陳健初（1964—），男，教授，博士，研究方向：食品加工。