模糊數學評價煮燙處理后的榨菜質構

李 敏,康 莉,譚 索,龍銀晴,賀云川

(1.長江師范學院現代農業與生物工程學院，重慶 408000;2.重慶市涪陵榨菜集團股分有限公司,重慶 408000)

榨菜是以莖瘤芥的瘤莖(俗稱青菜頭)為原料經過特定工藝腌制而成的鹽腌菜,是一種半干態的具有輕微乳酸發酵的腌制品,因其風味鮮香,口感嫩脆,深受消費者喜愛[1-2]。

食品質構(food texture)可用來表示食品的組織狀態、口感及美味感覺[3]。“嫩脆”是榨菜重要的質構因子[4],直接決定榨菜的口感。感官評價具有實用性強、辨識度高、易操作、費用低等優點,迄今為止,對于食品口感評價沒有任何設備可以完全代替人的感官評價[5-7];但在實際應用中,感官評價一般采用評分法,感官評價屬性界限有一定的模糊性,難以量化評價[8-9],易受到評價員的個人喜好、培訓所接受程度等諸多不確定因素的影響[10-12],所得結果離散性較大,很難對產品進行客觀而準確的評價[13-15]。而采用模糊數學的方法來處理感官評價的結果,可以對感官特性進行數學化和定量化的描述和處理,把定性評價轉變為定量評價[16-18],減少評價員受主觀因素的影響,所得結果更客觀和準確[19-20]。

本文采用不同煮燙時間處理榨菜,運用模糊數學感官綜合評價法對煮燙后榨菜質構進行評價,弄清榨菜煮燙后質構變化規律,以獲得榨菜質構評價的有效方法,為研究榨菜質構提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

榨菜 采于某榨菜廠。

打孔器(直徑15 mm)、雙刀(間距15 mm) 自制。

1.2 實驗方法

1.2.1 采樣方法 參照“國家食品安全監督抽檢實施細則(2018 年版)蔬菜制品抽樣細則”抽樣,于榨菜三鹽腌制環節,同一個榨菜腌制池上、中、下三個部位取約5 kg的榨菜。

1.2.2 樣品制備及煮燙處理 將榨菜頭尾切除留中部10 cm,使用打孔器和自制雙刀切取15 mm×15 mm圓柱體測試樣品后混勻。每個處理稱取圓柱體測試樣品200 g,真空包裝后沸水煮燙0、20、40、60、80、100 min后冷卻至室溫,用于感官評價。

1.2.3 感官評價

1.2.3.1 感官評價實驗前的準備工作 要求感官評價實驗室無噪音,以日光燈照明,所有樣品放于陶瓷盤中,感官評價員在獨立的評價小間里進行感官評價,不能討論。

1.2.3.2 感官評價人員的選擇 參考GB/T 16291.1-2012感官分析 選拔、培訓與管理評價員一般導則 第一部分:優選評價員[21]。從食品科學與工程專業挑選60名感覺器官靈敏的學生,根據評價員健康狀況,對榨菜的喜愛程度,以及對榨菜質構知識的了解程度,從中挑選20 人作為候選人。

隨機提供給候選人一系列樣品,要求描述其質構特征。能正確識別或作出確切描述,3分;能大體上描述,2分;經討論后能識別或作出合適描述,1分;描述不出的,0分。候選評價員得分應至少達到滿分的65%,否則不適合作此類檢驗。

1.2.3.3 感官評價標準 從上述感官評價候選人中選擇10名感官評價能力良好的人員作為一般評價員,邀請榨菜集團2名專業人員作為專業評價員。共12人組成榨菜質構感官評價小組。參考“中華人民共和國供銷行業標準GH/T 1011-2007榨菜”[4]制定榨菜質構感官評定標準,見表1。評價員依據表1進行榨菜感官評價。要求評價員在感官評價前一天不吸煙、不喝酒,每評定一個樣品用清水漱口,間隔10 min再進行下一個樣品的評定。

表1 榨菜質構感官評定標準Table 1 Sensory evaluation criteria of Zhacai texture

1.2.4 模糊數學模型的建立 確定反應榨菜質構特性的因素集U={脆度,硬度,彈性,咀嚼性},設定榨菜質構的評語集為:V={V1,V2,V3,V4};V1=很好,V2=良好,V3=一般,V4=差。依據感官評價標準[22],使用改進后的模糊數學評定方法,先采用單因素評判法讓評價員對榨菜的脆度、硬度、彈性、咀嚼性4個因素進行評判打分,將得分歸到每個等級,再通過數據處理對所有因素進行綜合評判。

1.3 數據處理

采用Microsoft Excel軟件進行數據分析與作圖。

2 結果分析

2.1 模糊因素集、評語集的建立

因素集(Factor set)指最能反映食品感官質量的評價指標的集合[23-24],根據成品榨菜質構評價標準,確定反應榨菜質構特性的因素集U={脆度,硬度,彈性,咀嚼性}。

評語集(Remark set)是評價員對各評價因素的評價指標反饋信息的集合,表示對每個因素的評價,可用文字、具體數值或等級表示[25-26]。

根據清晰質量等級邊界模糊化法將分值區域清晰化,即取區域的中心值得到對應的分值。各評語有對應的分支區域和邊界,各等級被定量地描述,減少了評價員評價時主觀因素的影響,使評價結果更客觀準確。

表2 評語集與對應分值表(分)Table 2 Corresponding table of evaluation sets and score areas(scores)

2.2 權重集的建立

評價因素的權重集是各評價因素在食品整體感官品質中的重要程度[27-28],各指標的權重向量用X表示,X=(x1,x2,…xn)[29]。實驗采用評價員評定及二元比對決定法對榨菜參加評價的因素進行一一對比,以某因素評價員總分與各因素總分累計分(即240)之比,確定權重集X={0.33,0.23,0.18,0.26},見表3。

從表3結果可以看出,代表榨菜質構的4個指標,脆度所占的權重最高(0.33),其次為咀嚼性(0.26)和硬度(0.23),彈性所占的權重最低(0.18)。對榨菜質構因子所占的權重進行分析和量化,有利于對榨菜質構進行更加客觀和準確的分析,從以上分析可見榨菜的脆度對榨菜的質構影響最大,其次為咀嚼性,這兩個指標代表榨菜脆度和嫩度,也最能反應榨菜的質構。

表3 榨菜質構感官評價權重分布Table 3 Weight scoring results of Zhacai texture

2.3 單因素評價

評價員按照評定方法和制定的標準對6種不同煮燙處理的榨菜質構進行感官評定,評定結果如表4所示。

由表4可知,以0 min處理樣品的脆度為例,11 人給“很好”,1 人給“較好”,0 人給“一般”,0 人給“差”。

表4 榨菜質構感官評定結果Table 4 Evaluation results of Zhacai texture

將各等級的票數除以總評定人數12,得到形如Rk=(rij)的模糊矩陣(其中k=1,2,…,為樣品編號;i=1,2,…,n;j=1,2,…,m),表示第i個指標對應第j個評價等級。

2.4 綜合評價

2.4.1 計算綜合隸屬度 權重與單因素隸屬度的乘積 xirij能夠反應樣本就因素 Ui對類Vj的隸屬情況,用普通矩陣乘法代替取大取小算法,綜合考慮各單因素的影響后,樣本對 Vj的綜合隸屬度為

已知榨菜質構4個評價指標的權重集X={0.33,0.23,0.18,0.26},計算榨菜對各類的綜合隸屬度:

其中

bj=1=0.33×0.92+0.23×0.84+0.18×0.50+0.26×0.75≈0.779

bj=2=0.33×0.08+0.23×0.08+0.18×0.33+0.26×0.25≈0.172

bj=3=0.33×0.00+0.23×0.08+0.18×0.17+0.26×0.00≈0.049

bj=4=0.33×0.00+0.23×0.00+0.18×0.00+0.26×0.00=0

即B1=(0.779,0.172,0.049,0)

同理可得:

B2=X×R2=(0.574,0.411,0.015,0)

B3=X×R3=(0.146,0.525,0.329,0)

B4=X×R4=(0.066,0.510,0.424,0)

B5=X×R5=(0.062,0.549,0.368,0.022)

B6=X×R6=(0.056,0.301,0.503,0.140)

2.4.2 模糊數學綜合評判 把Vj的下標作為量化指標,把bj看成樣本對類Vj歸屬的權重,按照綜合評分公式

分別計算不同煮燙時間處理的榨菜的綜合評分。

H1=1×0.779+2×0.172+3×0.049=1.27;

H2=1×0.574+2×0.411+3×0.015=1.441;

H3=1×0.146+2×0.525+3×0.329=2.183;

H4=1×0.066+2×0.510+3×0.424=2.358;

H5=1×0.062+2×0.549+3×0.368+4×0.022=2.352;

H6=1×0.056+2×0.301+3×0.503+4×0.140=3.231

根據H的計算值與哪一等級的j最接近,判斷樣本屬于或接近哪一等級[30]。處理0、20 min的樣品,其綜合評分在1和2之間接近于1,則該處理時間下的榨菜質構品質在很好和良好之間偏向于很好。同理,對處理40、60和80 min的樣品評語為良好,處理100 min樣品的評語為一般。不同煮燙時間榨菜質構的感官評定結果由好到壞依次為:0、20、40、80、60、100 min。說明隨著煮燙時間延長,榨菜質構變差,煮燙時間20 min之內對榨菜質構影響小。

榨菜的質構主要包括四大因子,即脆度、咀嚼性、硬度和彈性,榨菜質構與榨菜內部組織的致密緊實狀態,組成細胞的大分子物質的含量及分解程度有密切相關性。在未煮燙前,榨菜通過鹽腌、壓榨等方式脫水,形成了緊實致密的內部組織狀態,榨菜的質構表現為軟硬適中,具有良好的脆性,咀嚼性適度;通過煮燙,形成榨菜脆性的果膠加熱水解為果膠酸,而使得榨菜變得軟爛,內部組織易破壞,隨著煮燙時間的延長,榨菜質構劣變。

3 結論

通過模糊數學綜合評判法評價不同煮燙時間榨菜質構,試驗確定了榨菜的脆度、硬度、彈性、咀嚼性權重分數從大到小為脆度(0.33)、咀嚼性(0.26)、硬度(0.23)、彈性(0.18);其中脆度、咀嚼性兩個指標代表榨菜的重要特性:嫩脆性;試驗表明,隨煮燙時間的增加,感官評價隸屬度越低,榨菜質構品質下降;煮燙處理0、20 min的榨菜樣品,其綜合評分接近于1,榨菜質構偏向于很好,煮燙處理40、60和80 min的榨菜質構評分為良好,煮燙處理100 min榨菜質構的評語為一般。