基于模糊數學原理的植物蛋白肉感官評定

李亞敏，佟宗航，張亞婷，陽偉紅，初璇，邢竹青

（天津中醫藥大學健康科學與工程學院，天津 301617）

根據聯合國糧農組織資料顯示，到2050年左右，全球的肉類消費預計會增加1倍，傳統畜牧業將無法滿足消費需求[1]。我國是肉類生產和消費的大國，而動物的養殖和加工過程需要消耗大量的資源。植物蛋白肉的問世可以緩解資源過度消耗的壓力[2]，在一定程度上彌補肉類產能的不足[3]，在營養價值上也具有低脂肪、低膽固醇的特點。用植物蛋白肉代替動物肉，可以降低由于動物肉不當攝入引發疾病的風險[4-5]。植物蛋白肉產品已經成為民眾廣泛關注的話題，并在全球引起一股熱潮[6-8]。但目前國內消費者關于選購植物蛋白肉也存在一定顧慮，其中影響是否選購的重要因素之一就是其味道口感是否能夠接近真肉產品，給予相似的味覺享受[9]。截至目前，植物蛋白肉產品像真性感官評定體系尚未有系統性的研究報道，影響了植物蛋白肉產品的改良升級及規范監管。

本研究旨在采用二元對比決策法和歸一化法，對各項指標賦予權重，消除主觀影響，確定適用于植物蛋白肉產品像真性的感官評定指標，并對這些指標進行排序，確定每項指標所占權重，最終為企業質量控制和市場監管形成適用于植物蛋白肉產品像真性的感官評定體系提供參考。

1 材料與方法

1.1 評價對象

不同品牌真肉產品（雞肉1種、牛肉1種、豬肉1種）和對應植物蛋白仿制肉產品（植物蛋白肉仿制雞塊4種、植物蛋白仿制牛肉餅6種、植物蛋白仿制豬肉餡5種），共計18個產品：市售。

1.2 方法

1.2.1 植物蛋白肉感官評定指標的篩選和確定

感官評價中選擇合適的指標對于評定的準確性和全面性是十分關鍵的。查閱相關感官評價文獻[10-11]，以視覺、嗅覺、聽覺、味覺、觸覺5個人體感官器官出發選擇描述詞匯。采用標度法[12]對每個詞匯進行選擇，用數字1～10等距表示，從1到10強度逐漸增加。選擇并篩選10名具有良好的感官判斷能力和食品相關專業背景知識，身體健康且有責任心的評價員，首先對評價員進行感官培訓和基本概念的培訓，讓評價員熟悉15種市售植物蛋白肉產品及3種真肉產品的特點，隨后保證評價員在精神狀態良好且身上不帶有任何氣味的狀態下[13-15]，采用標度法對每個詞匯做出重要程度的標記，評價過程中禁止相互討論。最終確定出色澤、形態特征、軟硬度、汁水性、緊實度、顆粒感、纖維感、彈性、咀嚼性、特征風味、呈味特征、基礎風味、余味13個指標作為植物蛋白肉像真性感官評價的待選指標。

1.2.2 植物蛋白肉感官評定優選指標的優先級排序方法

用C=（cij）(13×13)矩陣表達13項優選指標之間的關系，由10名專業評價員根據各因素對整體像真性的影響重要程度由1～10分進行項目間兩兩對比打分[16]（1為最不重要，10為最重要），評價員各自獨立打分。運用模糊二元對比決策法[17]，根據每組的得分計算得到總分和優先選擇比[18]。將優先選擇比作為矩陣R的元素，得到13項指標的關系矩陣，通過模糊優先排序法對其比較結果進行排序，最終得到13項優選指標的優先級。

1.2.3 植物蛋白肉感官評定優選指標權重的確定方法

設定13項優選指標總評分值為100分，根據模糊二元對比優先級排序的結果，由10名專業評價員對13項評價項目依次進行評分，每位評價員獨立打分，同一排名的項目可打不同的分數，但要求排名靠后的優選指標的評分分值不能高于排名靠前的指標，最后收回全部評分表，將13項指標按照二元對比決策法得出的優選項指標得分的平均值作歸一化處理，即可得到各項指標權重[19]。

1.2.4 數據分析處理

收集感官評定表，在基于模糊二元對比決策法基礎上進行計算，采用Excel進行結果統計。

2 結果與討論

2.1 植物蛋白肉感官評定指標的選擇

植物蛋白肉像真性感官評價指標經過篩選并最終確定為色澤、形態特征、軟硬度、汁水性、緊實度、顆粒感、纖維感、彈性、咀嚼性、特征風味、呈味特征、基礎風味、余味13個指標。

從感官特性[20-22]分析，13項指標包含了外觀（色澤、形態特征）、質地（緊實度、顆粒感、纖維感、彈性、咀嚼性、軟硬度、汁水性）、風味（特征風味、基礎風味及余味）氣味（呈味特征）共4方面，符合肉制品的感官特性。從感官維度分析，13項指標包含了視覺（色澤、形態特征）、嗅覺（呈味特征）、味覺（特征風味、基礎風味、余味）、觸覺（軟硬度、汁水性、緊實度、顆粒感、纖維感、彈性、咀嚼性）4個感官維度。因此，將這13項指標作為植物蛋白肉像真性感官評定指標較為全面。

相較于真肉而言，植物蛋白肉像真性特征對色澤、形態特征依賴性更強，第一印象很大程度上影響著消費者的購買欲。在風味上，牛肉和雞肉側重于口感是否細膩，風味是否濃郁，而植物蛋白肉更側重于特征風味、呈味特征、基礎風味、余味等方面，這與真肉和植物蛋白肉感官特性有關。植物蛋白肉旨在用植物蛋白讓消費者體驗到真肉的感覺，根據對牛肉和雞肉感官評價來看[23-25]，軟硬度、汁水性、緊實度、顆粒感、纖維感、彈性、咀嚼性對真肉和植物蛋白肉都十分重要。

2.2 植物蛋白肉感官評定指標優先級排序

根據二元對比法的相關理論，為了比較出13個指標的優先級，確定13個指標的關系矩陣，用C=（cij）(13×13)表示該矩陣，且滿足：（1）cij+cji=1（i=1，2，3，...，13；j=1，2，3，...，13）；（2）cii=0；（3）0≤cij≤1，最終確定指標的優先級順序。對以上感官評定指標兩兩對比，進行二元對比決策評分。將二元對比法的調查結果進行收集匯總，分析結果見表1。

表1 植物蛋白肉感官評定指標二元對比法對比評分結果Table 1 Comparison of scoring results of sensory evaluation indexes of plant-based meat by binary comparison method

續表1 植物蛋白肉感官評定指標二元對比法對比評分結果Continue table 1 Comparison of scoring results of sensory evaluation indexes of plant-based meat by binary comparison method

二元對比法的調查結果一方面可以讓讀者全面了解每個指標的優勢和劣勢，另一方面可以讓研究人員清楚地看到各個指標的排序根據每組的得分計算得到總分和優先選擇。優先選擇比為各組的總分與滿分（100分）的比值，保留小數點后2位。將優先選擇比作為矩陣R的元素，得到13項指標的關系矩陣，如表2所示。

表2 植物蛋白肉感官評定指標優先選擇比矩陣Table 2 Sensory evaluation index preference ratio matrix of plant-based meat

為使關系矩陣R反映出指標的先后順序，需要選定一個閾值λ∈[0，1]，得出λ-截矩陣，Cλ=（cij(λ)）。該矩陣隨著λ取值的變化而變化，能夠直接反映出指標的優先級順序，根據公式，λ自1開始取值并逐漸減小，當第一次出現Cλ的某一行元素全為1時，此時對應的指標為第一優選指標（可能不唯一）。之后除去第一優選指標所在的行和列，得到新的關系矩陣，按照同樣的方法得到第二個優選指標，以此類推，即可得出13個指標的先后順序，見表3。

表3 感官評定指標優先級排序結果Table 3 Prioritization results of sensory evaluation indexes

由表3可知，特征風味在植物蛋白肉產品像真性評價中占有重要地位，次之為形態特征，第3位為軟硬度、汁水性、彈性和咀嚼性（并列），均屬于產品的質地特點，而基礎風味、呈味特征和余味對于整體感官評價像真性的影響作用較小。本研究運用模糊二元對比決策理論確定植物蛋白肉仿真性感官評定指標順序，可以避免排序結果與事實不符的情況，減少誤差，從而得到更精確的結果。

2.3 植物蛋白肉感官評定指標權重的確定

感官評價中的權重直接反映了各因素的重要性程度，也就是顧客對各因素偏重程[26-28]。將13項指標按照二元對比決策法得出的優先順序進行編號。目前國際認可的標準和國內外成熟的評價體系均為百分制，因此本研究也采用百分制。根據10名專業評價員的打分情況，對每項指標得分的平均值作歸一化處理，結果見表4。

表4 植物蛋白肉感官評定指標的權重評分結果Table 4 Weight scoring results of sensory evaluation indexes for plant-based meat

由表4可知，特征風味的權重最高，為19%，形態特征次之，為15%，軟硬度排名第三。進行優先級排序時軟硬度與汁水性、彈性和咀嚼性為同一級別，但在賦予權重時可以看出四者之間還存在重要性差異。余味的權重最低，僅為2%。從指標權重的分布情況可以看出，在進行植物蛋白肉產品評定時，更看重風味與口感方面的像真性，研究人員進行關于人們購買植物蛋白肉更偏向哪方面的問卷調查中發現，人們在選擇植物蛋白肉時更偏向于產品的風味與口感[29-30]，與本試驗結果一致。

2.4 植物蛋白肉像真性感官評價體系的建立

以100分作為植物蛋白肉像真性感官評定滿分。特征風味19分，形態特征15分，軟硬度10分，汁水性9分，彈性9分，咀嚼性9分，色澤6分，緊實度6分，顆粒感5分，纖維感4分，呈味特征3分，基礎風味3分，余味2分。每項指標分為3個等級，制定植物蛋白肉像真性感官評價每項指標的評分標準，傳統利用大豆蛋白經過拉絲制作的素肉產品側重于風味[31]，而植物蛋白肉偏向形態特征和風味特征。最終建立植物蛋白肉像真性感官評定表見表5。

表5 植物蛋白肉像真性感官評定表Table 5 Evaluation table of similarity of plant-based meat

3 結論

本研究通過前期篩選并結合專業人員評分確定13項植物蛋白肉像真性感官評定優選指標。利用二元對比決策法對13項感官評定優選指標進行兩兩對比，并通過矩陣表達出13項優選指標關系，運用模糊優先級排序法確定了該13項優選指標的優先級順序。通過專業評價員根據排序情況對每項指標打分，得分的平均值作歸一化處理，最終得出各項指標的權重，建立了一套植物蛋白肉像真性感官評定表。本研究結果為今后植物蛋白肉像真性品質評價分析提供了參考，對植物蛋白肉生產企業的產品質量監管和行業標準的統一規范制定奠定了前期基礎，也為后續我國不斷提升植物蛋白肉生產質量、優化產品配方和生產工藝條件提供了一個系統的感官評價植物蛋白肉產品像真性的評價手段。