模糊數學評價法優化牛排調味鹽配方

黃文壘，任憲東，寇宇龍，畢繼才

1.江蘇食品藥品職業技術學院（淮安 223003）；2.河南科技學院（新鄉 453003）

牛排亦稱牛扒，是西餐經典美食，也是全球最受歡迎的主菜之一。歐洲從中世紀就開始食用牛排，發展至今，全世界已集結了大批的牛排愛好者[1-2]。牛排的烹調方法以煎和烤制為主，常配黑椒汁、紅酒汁等醬汁食用。除醬汁外，還有專門搭配牛排食用的調味鹽。美食家們認為質量上乘的牛肉，用“鹽”調味才能凸顯牛肉本身鮮美的滋味，會吃牛排的配鹽，不會吃的配醬[3]。這里所說的“鹽”就是牛排調味鹽（以下簡稱牛排鹽）。牛排鹽由鹽、迷迭香、小茴香等調味料組成，成品咸甜適口，香味濃郁，是牛排調味的最佳選擇。

根據相關國家標準[4-7]的規定，食鹽可分為調味鹽和特殊工藝鹽兩大類。依據牛排鹽的原料選用和制作工藝判定，它屬于調味鹽范疇。國內關于調味鹽的研究多集中在風味和功能的開發。賞所坤等[8]利用微囊包和技術、酶解技術及超細粉碎工藝開發野生菌調味鹽；劉燁等[9]將益生菌等微生態營養制劑添加到食用鹽中，研究開發含益生菌的泡菜發酵用調味鹽產品；張宗成[10]研究了烤魚調味鹽及其制備方法。關于牛排調味料的研究較少，牛排鹽的研究更鮮見于報道。牛排鹽由食鹽、白砂糖和香辛料組成，天然健康零添加，符合現代人們的養生理念。對于牛排鹽的開發研究有重大的現實意義，不僅豐富了調味鹽的品種，也促進了西式調味品在中國的發展。

模糊數學綜合評判是以模糊集理論為基礎，將評價因素的差異在中間過渡中的不分明性數值化，從而把定性評價轉化為定量評價的一種方法[11-13]。試驗研究迷迭香、黑椒碎、甜椒粉和小茴香的添加量對牛排鹽品質的影響試驗，并運用正交試驗和模糊數學綜合評判，確定牛排鹽的最佳配方，旨在為餐飲業或西式調料廠商提供參考和理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與試劑

海鹽（山東省鹽業集團有限公司）；迷迭香（江蘇樂宅客食品有限公司）；芫荽籽（上海味好美食品有限公司嘉定分公司）；白砂糖（江西巧嫂食品有限公司）；大蒜粉（上海味好美食品有限公司嘉定分公司）；黑椒碎（玉林市玉州區城北街道谷山村）；甜椒粉（上海味好美食品有限公司嘉定分公司）；小茴香（成都大紅袍食用有限公司）。

1.2 主要試驗儀器與設備

FA124萬分之一電子天平（上海舜宇恒平科學儀器有限公司）；HZF-A500百分之一電子天平（福州華志科學儀器有限公司）；FW-80粉碎機（永光明醫療儀器廠）；101-2電熱恒溫干燥箱（泰斯特儀器有限公司）；8目手工篩（新鄉市克萊德環保設備有限公司）；雙螺旋錐形混合機（萊州格瑞機械有限公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程

原料準備→過篩→稱重→混合→包裝→成品

1.3.2 操作要點

原料準備：所有原料均選用食品級。過篩：顆粒海鹽過約2.4 mm孔徑的篩，迷迭香干葉按6 mm切制，黑胡椒碎過約1.7 mm孔徑的篩，甜椒粉過約0.8 mm孔徑的篩，大蒜粉過約0.4 mm孔徑的篩，中粒白砂糖（0.45~1.25 mm），小茴香、芫荽籽選整粒。混合：將稱量好的原料放入混合機中，混合30 min。包裝：混合完畢的原料稱量后分裝至研磨瓶，包裝即可。

1.4 單因素試驗

1.4.1 迷迭香添加量對牛排鹽品質的影響

試驗分為4組，在其他原料不變的條件下，分別稱取8%，10%，12%和14%迷迭香，添加至各試驗組，通過感官評定來確定其最適添加量。

1.4.2 甜椒粉添加量對牛排鹽品質的影響

試驗分為4組，稱取40%海鹽、10%芫荽籽、10%白砂糖、7%大蒜粉，分別稱取1%，2%，3%和4%甜椒粉，添加至各試驗組，通過感官評定來確定甜椒粉的最適添加量。

1.4.3 黑椒碎添加量對牛排鹽品質的影響

試驗分為4組，在其他原料同1.4.2條件下，分別添加1%，2%，3%和4%黑椒碎，添加至各試驗組，通過感官評定來確定其最適添加量。

1.4.4 小茴香添加量對牛排鹽品質的影響

試驗分為4組，在其他原料同1.4.2條件下，分別稱取8%，10%，12%和14%小茴香，添加至各試驗組，通過感官評定來確定其最適添加量。

1.5 感官鑒定評分標準

邀請10名具有感官品鑒經驗的人員組成感官評定小組，男女各占一半，要求感官評定人員之間有間隔，在一個相對獨立的空間進行感官評定[14]。由于樣品中香料的香氣成分會揮發，需要對試驗樣品進行隨機編號并用保鮮膜封口。迷迭香和黑椒碎留在口中的味感比較持久，要求評定人員每評定完一個樣品要及時用水漱口，口中沒有余留樣品味道后再對下一個樣品進行評定。感官評定的內容主要是顏色、香味、滋味、形態4項指標，具體評定標準見表1。

表1 牛排鹽感官評定標準

1.6 正交試驗優化

通過預試驗和單因素試驗結果，選擇影響牛排鹽品質的4個主要因素做正交優化試驗。采用L9(34)正交試驗對牛排鹽的配方進行優化，正交試驗因素與水平設計見表2。

表2 牛排鹽正交試驗因素水平表 單位：%

1.7 模糊數學法模型的建立

1.7.1 因素集、評語集和加權重集的建立

因素集U={迷迭香，甜椒粉，黑椒碎，鹽}；評語集V={優，良，中，差}；采用強制決定法[15]，確定影響牛排鹽的各個感官指標的權重X=（0.20，0.30，0.30，0.20），即顏色0.20、香味0.30、滋味0.30、狀態0.20。

1.7.2 模糊關系綜合評判集

牛排鹽感官指標的綜合評定結果用Y表示。

式中：X是權重，R為模糊矩陣。R是由每個因素各等級評價人數除以總評價人數得到的[16]。

2 結果與討論

2.1 迷迭香添加量對牛排鹽感官品質的影響結果

迷迭香屬于濃香型香料，是牛排鹽中主要的提味香料，其添加量直接關系到牛排鹽的品質。在其他原料不變的情況下，考察不同迷迭香添加量對牛排鹽整體風味的影響，試驗結果見圖1。

圖1 迷迭香添加量對牛排鹽感官評價的影響結果

迷迭香添加量對牛排鹽的品質影響較為明顯。迷迭香添加量低于8%時，其香味不突出，影響牛排鹽的整體味道，感官評分不高；迷迭香添加量大于12%時，牛排鹽的香味過于濃重，感官評分下降；添加量12%時牛排鹽香味適宜，感官評分最高。吳道偉等[17]在司康餅中添加1.7%迷迭香粉效果最佳，與試驗結果差別較大，其主要原因是牛排鹽屬于調味鹽（含鹽量40%），所用原料比重較大。

2.2 甜椒粉添加量對牛排鹽感官品質的影響結果

甜椒粉添加量較小，但能給牛排鹽提供特殊的風味和顏色，對于牛排鹽的品質至關重要。在其他原料不變的情況下，考察不同甜椒粉添加量對牛排鹽整體風味的影響，試驗結果見圖2。

圖2 甜椒粉添加量對牛排鹽感官評價的影響結果

甜椒粉添加量對牛排鹽的風味有一定影響。甜椒粉豐富了牛排鹽的口感，甜椒粉添加量2%時，牛排鹽的整體風味最為適宜，感官評分最高。甜椒粉被應用于許多食品中，包括生產午餐肉、香腸、奶酪和其他乳制品、湯、醬汁和零食（如薯片）等食品中[18]，牛排鹽中甜椒粉的用量比直接添加到食品中的用量要大些。甜椒粉添加量低于1%時，味道太淡，容易被其他原料的味道掩蓋；甜椒粉添加量大于3%時，整體味道稍不和諧，感官評分下降。因此，最適甜椒粉添加量為2%。

2.3 黑椒添加量對牛排鹽的感官質量的影響結果

黑椒碎具有去異增香的功能，味道與牛肉比較搭配，其添加量直接關系到牛排鹽的整體風味。在其他原料不變的情況下，考察不同黑椒碎添加量對牛排鹽整體風味的影響，試驗結果見圖3。

由圖3可知，黑胡椒碎添加量對牛排鹽的風味影響較大。黑椒碎添加量低于1%時，牛排鹽的辛香味不足，感官評分較低；黑椒碎添加量大于3%時，整體的味道濃烈，沒有層次感，感官評分下降；添加量2%時，牛排鹽的整體風味和諧，椒香風味適宜。這結果與李昌文等[19]在黑椒牛排風味膨化食品調味料中0.3%黑胡椒粉添加量相差較大，其原因是膨化食品調味料直接添加在食品中食用，而牛排鹽是濃縮調味品，取適量用于食物調味。

圖3 黑椒碎添加量對牛排鹽感官評價的影響結果

2.4 小茴香添加量對牛排鹽感官品質的影響結果

小茴香味辛性溫，具有特殊的香辛味，是中西餐中常用的香料，其用量對牛排鹽的品質影響較大。在其他原料不變情況下，考察不同小茴香添加量對牛排鹽整體風味的影響。試驗分為4組，樣品混合均勻后進行感官品鑒，其試驗結果見圖4。

圖4 小茴香添加量對牛排鹽感官評價的影響結果

不同小茴香添加量對牛排鹽的風味影響比較明顯。小茴香添加量10%時，感官評分最高，牛排鹽的香味和諧，辛香味適宜。牛排鹽添加量大于12%時，隨著小茴香添加量的增加，其特殊的辛香味越來越強，造成牛排鹽整體風味改變，感官評分逐漸下降。因此，最適小茴香添加量為10%。張郁松[20]研究小茴香粉在麻辣香菇醬中的最佳添加量是1.0%，與牛排鹽中小茴香粒的用量差異較大，究其原因在于香菇醬是可以直接食用的調味醬，而牛排鹽則是根據個人口味需要適量添加的調味鹽。

2.5 模糊感官評定及模糊矩陣建立

由10人組成的綜合評判小組，以牛排鹽的色澤、香氣、滋味、形態為評價因素，按照優、良、中、差的評價等級在食品感官評定實驗室逐一對9組試樣進行感官評定。感官評價結果匯總見表3。

表3 牛排鹽評價要素統計結果

將表3中各個樣品的質量因素各等級評價人數除以總評價人數得到模糊矩陣。以1號樣品為例，顏色評價結果為3人選優，3人選良，3人選中，1人選差；則R顏色=（0.3，0.3，0.3，0.1）。同樣地，R香味=（0.1，0.2，0.5，0.2），R滋味=（0，0.4，0.5，0.1），R形態=（0.2，0.3，0.4，0.1）。由表4可得1~9號樣品的模糊矩陣Rj。

依據模糊變換原理Y=X×R，對應第j號樣品評價結果為Yj=X×Rj，以1號樣品為例，對樣品進行綜合評價的結果為：Y1=X×R1=（0.20，0.30，0.30，0.20）×

同理可得2~9號的組合的矩陣。經計算得出9組的結果，見表4。

表4 綜合評判結果

2.6 正交試驗結果

將表4中綜合評價結果的各個量與相對應的分值（優為90分，良為80分，中為70分，差為60分）相乘，再相加，最后得到每個樣品的綜合得分，見表5。

由表5可知，各因素對牛排鹽的影響趨勢是B＞A＞C＞D，即迷迭香的添加量對產品的影響最為顯著，其次是甜椒粉添加量，再次是黑椒碎添加量，最后是小茴香添加量。最優水平組合為A2B2C1D2，即迷迭香添加量12%、甜椒粉添加量2%、黑椒碎添加量2%、小茴香添加量10%。

表5 正交試驗結果

2.7 驗證試驗

按照正交試驗得出的最優組合條件，分3組進行驗證試驗，按照表1牛排鹽的感官評分標準，由感官小組分別對3批樣品進行評分，結果見表6。

表6 驗證試驗結果

按正交試驗結果所得最優組合所配制的3批樣品，感官評分均較高，品質也最好。3批樣品的得分均超過正交試驗中最高得分82.7分。結果表明，正交試驗所得最佳工藝參數準確，即迷迭香12%、甜椒粉2%、黑椒碎2%、小茴香10%。

3 結論

以牛排鹽為研究對象，通過對牛排鹽配方的量化和優化，開發出一款牛排專用調味料。對影響產品的主要因素，即迷迭香添加量、甜椒粉添加量、黑椒碎添加量和小茴香添加量進行單因素試驗和正交試驗，利用模糊數學綜合評判方法對各試驗組進行分析，試驗確定的牛排鹽配方為海鹽40%、芫荽籽10%、白砂糖10%、大蒜粉7%、迷迭香12%、甜椒粉2%、黑椒碎2%、小茴香10%。由此配方制作的牛排鹽咸甜適口、香味濃郁，能最大限度地激發牛排鮮嫩的口感。