正交試驗(yàn)結(jié)合模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)優(yōu)化花椒雞的工藝研究

甘瀟，王睿，聶倩霞

(1.綿陽(yáng)師范學(xué)院 生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川 綿陽(yáng) 621000；2.重慶第二師范學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院，重慶 400067)

非洲豬瘟對(duì)我國(guó)生豬產(chǎn)業(yè)造成了一定影響，豬肉價(jià)格的上漲導(dǎo)致消費(fèi)者對(duì)豬肉的購(gòu)買(mǎi)力下降，人們對(duì)雞肉的購(gòu)買(mǎi)力上升，肉雞產(chǎn)業(yè)迎來(lái)了快速發(fā)展時(shí)期[1]。花椒雞作為傳統(tǒng)川菜經(jīng)典菜肴，具有麻、辣、鮮、香、焦、脆等特點(diǎn)，花椒雞已成為廣大人民餐桌上一道重要的特色菜品。對(duì)其加工工藝的深入研究和優(yōu)化，對(duì)其工業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)以及川菜特色菜品的推廣和普及等具有極其重要的意義。因雞肉組織柔軟，具有高蛋白、低熱量、低膽固醇、低脂肪等營(yíng)養(yǎng)特點(diǎn)，被人們稱(chēng)為“營(yíng)養(yǎng)之源”[2]。雞肉還具有活血調(diào)經(jīng)、補(bǔ)精填髓、溫中益氣、強(qiáng)筋健骨等保健功能[3]。如今，雞肉已經(jīng)是世界上的第二大消費(fèi)肉品，僅次于豬肉。為了滿足廣大消費(fèi)者對(duì)蛋白質(zhì)的需求，肉雞正以更快的速度進(jìn)入市場(chǎng)[4]，雞肉及其加工制品的消費(fèi)已經(jīng)逐漸成為人們飲食消費(fèi)的普遍行為。

根據(jù)加工方式的不同，雞肉產(chǎn)品可分為醬鹵制品、油炸制品、腌臘制品和肉干制品等。根據(jù)加工部位的不同，又可分為雞翅、雞脖、雞腿、雞爪和雞架等。花椒屬于蕓香科花椒屬植物，它被譽(yù)為“中國(guó)八大調(diào)味品”之一[5]，深受廣大消費(fèi)者的喜愛(ài)。花椒雞作為川渝地區(qū)傳統(tǒng)的菜肴，因其獨(dú)特的制作工藝和麻辣鮮香等風(fēng)味而深受全國(guó)各地人們的喜愛(ài)。但是，花椒雞在制作過(guò)程中因個(gè)人喜好的不同而導(dǎo)致加工工藝存在差異，使得其風(fēng)味和口感也不同，產(chǎn)品質(zhì)量不統(tǒng)一。配方、炸制時(shí)間、炸制溫度和炒制時(shí)間等因素對(duì)花椒雞的風(fēng)味和口感具有顯著影響。理想的花椒雞配方以及合適的加工工藝對(duì)其制作的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)模化生產(chǎn)有重要的意義，不僅可以顯著提高花椒雞的口感和風(fēng)味，而且可以提升傳統(tǒng)川菜在新時(shí)代賦予的新內(nèi)涵。

本研究以花椒雞為研究對(duì)象，在其傳統(tǒng)配方及制作工藝的基礎(chǔ)上，通過(guò)單因素試驗(yàn)、正交試驗(yàn)和感官評(píng)價(jià)等綜合手段對(duì)花椒雞的配方、炸制時(shí)間、炸制溫度和炒制時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化和篩選。再通過(guò)模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)法，確定其最佳的生產(chǎn)工藝，進(jìn)而提升花椒雞的口感和風(fēng)味，促進(jìn)傳統(tǒng)川菜產(chǎn)業(yè)化、規(guī)范化和科技化發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

雞胸肉、花椒、干辣椒：購(gòu)于綿陽(yáng)涪城區(qū)永輝超市；紅蜻蜓糧油：購(gòu)于重慶紅蜻蜓油脂有限公司；白砂糖、紅薯淀粉：購(gòu)于重慶市沁心食品有限公司；料酒：購(gòu)于佛山市海天調(diào)味食品股份有限公司。

JA3003N型電子天平 上海佑科儀器儀表有限公司；C1.20-TEZ電磁爐 廣東萬(wàn)家樂(lè)廚房科技有限公司；炒鍋 浙江蘇泊爾股份有限公司；MITIR 300 ℃油溫溫度計(jì) 溫州米特爾智能科技有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 花椒雞的加工工藝

原材料選購(gòu)和預(yù)處理→原料切配→腌制→油炸→炒糖色→炒制(見(jiàn)圖1)，其中油炸過(guò)程參考段茂華等[6]的方法，并稍作修改。

圖1 花椒雞的加工工藝Fig.1 The processing technology of Chinese prickly ash chicken

原材料選購(gòu)和預(yù)處理：在超市購(gòu)買(mǎi)新鮮、肉質(zhì)緊密、有輕微彈性、肉色粉紅且具有光澤的雞胸肉和其他調(diào)輔料。用清水漂洗雞胸肉1～2次，直至其中的血水、污物完全除盡。原料切配：稱(chēng)取雞胸肉124 g，將其切割成形狀大小相同的方形小塊(約1.5 cm×1.5 cm)，將干辣椒切成2 cm的小段，大蔥切成2 cm的小段，姜切成約2 mm的薄片。腌制：料酒7.50 g、蔥8 g、姜16 g，加入雞肉中充分?jǐn)嚢杌靹颍缰?0 min。紅薯淀粉30.0 g、潔凈水24.0 g，勾芡，與腌制好的雞胸肉充分?jǐn)嚢鑲溆谩Ｓ驼ǎ哄佒蟹庞蜔裏幔瑢㈦u丁入鍋炸制，幾分鐘后將雞丁撈出，待油溫重新回升后，再次將雞丁進(jìn)行炸制，如此重復(fù)2次。炸制完成的雞丁應(yīng)呈棕紅色[7]。炒糖色：鍋稍微加熱，放入白砂糖，待其融化并發(fā)生焦糖化反應(yīng)時(shí)，加入水即成糖色。炒制：鍋內(nèi)放入適量食用油，燒至三四成油溫(90～120 ℃)時(shí)放入干辣椒節(jié)和干花椒，小火繼續(xù)炒至棕紅色并有香味時(shí)，加入炸制好的雞丁、糖色，再加入料酒、白糖進(jìn)行調(diào)味。小火加熱至雞丁回軟，加入味精、鹽攪拌均勻，入味后改用大火收汁至汁干油亮后，混合均勻即成。

1.2.2 單因素試驗(yàn)

分別考察食鹽含量、花椒含量、辣椒含量、炸制時(shí)間、炸制溫度和炒制時(shí)間對(duì)花椒雞感官評(píng)分的影響。

1.2.2.1 食鹽對(duì)花椒雞生產(chǎn)工藝的影響

在花椒10.00 g、辣椒9.00 g、炸制時(shí)間3 min、炸制溫度180 ℃、炒制時(shí)間4 min的條件下，分別考察2.00，3.00，4.00，5.00，6.00，7.00，8.00 g的食鹽變量對(duì)花椒雞生產(chǎn)工藝的影響，探究食鹽的最佳用量。

1.2.2.2 花椒對(duì)花椒雞生產(chǎn)工藝的影響

在食鹽4.00 g、辣椒9.00 g、炸制時(shí)間3 min、炸制溫度180 ℃、炒制時(shí)間4 min的條件下，分別考察4.00，7.00，10.00，13.00，16.00，19.00，21.00 g的花椒變量對(duì)花椒雞生產(chǎn)工藝的影響，探究花椒的最佳用量。

1.2.2.3 辣椒對(duì)花椒雞生產(chǎn)工藝的影響

在食鹽4.00 g、花椒16.00 g、炸制時(shí)間3 min、炸制溫度180 ℃、炒制時(shí)間4 min的條件下，分別考察5.00，7.00，9.00，11.00，13.00，15.00，17.00 g的辣椒變量對(duì)花椒雞生產(chǎn)工藝的影響，探究辣椒的最佳用量。

1.2.2.4 炸制時(shí)間對(duì)花椒雞生產(chǎn)工藝的影響

在食鹽4.00 g、花椒16.00 g、辣椒13.00 g、炸制溫度180 ℃、炒制時(shí)間4 min的條件下，分別考察2，3，4，5，6，7，8 min的炸制時(shí)間變量對(duì)花椒雞生產(chǎn)工藝的影響，探究最佳的炸制時(shí)間。

1.2.2.5 炸制溫度對(duì)花椒雞生產(chǎn)工藝的影響

在食鹽4.00 g、花椒16.00 g、辣椒13.00 g、炸制時(shí)間5 min、炒制時(shí)間4 min的條件下，分別考察140，160，180，200，220，240，260 ℃的炸制溫度變量對(duì)花椒雞生產(chǎn)工藝的影響，探究最佳的炸制溫度。

1.2.2.6 炒制時(shí)間對(duì)花椒雞生產(chǎn)工藝的影響

在食鹽4.00 g、花椒16.00 g、辣椒13.00 g、炸制時(shí)間5 min、炸制溫度240 ℃的條件下，分別考察2，4，6，8，10，12，14 min的炒制時(shí)間變量對(duì)花椒雞生產(chǎn)工藝的影響，探究最佳的炒制時(shí)間。

1.2.3 正交試驗(yàn)

1.2.3.1 食鹽、花椒、辣椒的配比

根據(jù)食鹽、花椒、辣椒單因素試驗(yàn)結(jié)果，選擇每個(gè)因素中最佳的3個(gè)變量作為正交試驗(yàn)的3個(gè)水平，即食鹽(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，設(shè)計(jì)L9(33)的正交試驗(yàn)方案，因素水平表見(jiàn)表1。

表1 正交試驗(yàn)因素水平表Table 1 Orthogonal test factors and levels

1.2.3.2 炸制時(shí)間、炸制溫度、炒制時(shí)間的確定

根據(jù)炸制時(shí)間、炸制溫度、炒制時(shí)間單因素試驗(yàn)結(jié)果，選擇每個(gè)因素中最佳的3個(gè)變量作為正交試驗(yàn)的3個(gè)水平，即炸制時(shí)間(D): 2，3，5 min；炸制溫度(E)：180，220，240 ℃；炒制時(shí)間(F)：2，4，8 min，設(shè)計(jì)L9(33)的正交試驗(yàn)方案，因素水平表見(jiàn)表 2。

表2 正交試驗(yàn)因素水平Table 2 Orthogonal test factors and levels

1.2.4 感官評(píng)價(jià)

挑選經(jīng)過(guò)感官評(píng)定培訓(xùn)的食品專(zhuān)業(yè)學(xué)生10人(4男6女)組成感官評(píng)定小組。所有待評(píng)樣品以統(tǒng)一容器盛裝，隨機(jī)取樣，要求評(píng)定員評(píng)定前12 h內(nèi)不得飲酒，不食刺激性食物。評(píng)定員在單獨(dú)的房間進(jìn)行評(píng)定，評(píng)定過(guò)程禁止相互討論，以10 min為時(shí)間間隔單位，評(píng)定完一個(gè)樣品后以清水漱口。評(píng)定人員對(duì)產(chǎn)品的口感、滋味、香氣和雞肉外觀4個(gè)因素根據(jù)感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，按照優(yōu)秀、一般、較差3個(gè)等級(jí)進(jìn)行評(píng)定，感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3。

表3 感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)表(百分制)Table 3 Sensory evaluation criteria (centesimal system)

續(xù) 表

1.2.5 模糊數(shù)學(xué)模型的建立

參考霍紅和畢繼才等的方法建立花椒雞模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)價(jià)方法[8-12]。根據(jù)花椒雞品質(zhì)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，分別設(shè)定因素集和評(píng)語(yǔ)集：因素集，即感官質(zhì)量指標(biāo)集U=[A口感，A滋味，A香氣，A外觀]；評(píng)語(yǔ)集，即感官質(zhì)量評(píng)語(yǔ)集V=[優(yōu)秀、一般、較差]。以口感、滋味、香氣、雞肉外觀4個(gè)因素為評(píng)價(jià)因素集，以?xún)?yōu)秀(90)、一般(70)、較差(60)為評(píng)語(yǔ)集，采用強(qiáng)制決定法確定花椒雞各感官指標(biāo)的權(quán)重[13]，記為A=(a1，a2，a3，a4)，A=(0.4，0.4，0.1，0.1)。綜合評(píng)判的結(jié)果記為Y。 Y是權(quán)重A和模糊矩陣R的合成，即Y=A×R，此公式為模糊運(yùn)算。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)

在探討食鹽添加量對(duì)花椒雞生產(chǎn)工藝的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)隨著食鹽添加量的增加，得分出現(xiàn)最大值，但隨著食鹽添加量的繼續(xù)增加會(huì)使花椒雞咸味過(guò)重，因此在得分最大值后，得分逐漸下降，在花椒10.00 g、辣椒9.00 g、炸制時(shí)間3 min、炸制溫度180 ℃、炒制時(shí)間4 min的條件下，食鹽添加量為4.00 g時(shí)獲得最高感官評(píng)分，即食鹽最佳用量為4.00 g(見(jiàn)圖2中a)。在食鹽4.00 g、辣椒9.00 g、炸制時(shí)間3 min、炸制溫度180 ℃、炒制時(shí)間4 min的條件下，發(fā)現(xiàn)花椒添加量為16.00 g時(shí)獲得最高的感官評(píng)分，花椒量過(guò)低，花椒雞沒(méi)有花椒的香味與滋味；花椒過(guò)多，花椒豐富、的風(fēng)味物質(zhì)使得菜品呈現(xiàn)出過(guò)重的刺激風(fēng)味[14]，即花椒的最佳用量為16.00 g(見(jiàn)圖2中b)。在食鹽4.00 g、花椒16.00 g、炸制時(shí)間3 min、炸制溫度180 ℃、炒制時(shí)間4 min的條件下，發(fā)現(xiàn)辣椒添加量為13.00 g時(shí)獲得最高的感官評(píng)分，辣椒量過(guò)低，菜品沒(méi)有足夠的辣椒滋味與香味；而辣椒過(guò)多，又會(huì)使菜品呈現(xiàn)出過(guò)重的辣椒風(fēng)味[15]，即辣椒的最佳用量為13.00 g(見(jiàn)圖2中c)。在食鹽4.00 g、花椒16.00 g、辣椒13.00 g、炸制時(shí)間5 min、炒制時(shí)間4 min的條件下，發(fā)現(xiàn)炸制時(shí)間為5 min時(shí)獲得最高的感官評(píng)分，即炸制的最佳時(shí)間為5 min(見(jiàn)圖2中d)。在食鹽4.00 g、花椒16.00 g、辣椒13.00 g、炸制時(shí)間5 min、炒制時(shí)間4 min的條件下，發(fā)現(xiàn)炸制溫度為240 ℃時(shí)獲得最高的感官評(píng)分，即最佳的炸制溫度為240 ℃(見(jiàn)圖2中e)。在食鹽4.00 g、花椒16.00 g、辣椒13.00 g、炸制時(shí)間5 min、炸制溫度240 ℃的條件下，發(fā)現(xiàn)炒制時(shí)間為4 min時(shí)獲得最高的感官評(píng)分，即最佳的炒制時(shí)間為4 min(見(jiàn)圖2中f)。

圖2 感官評(píng)分隨各因素改變的變化趨勢(shì)Fig.2 The change trends of sensory scores with the changes of various factors

2.2 正交試驗(yàn)

2.2.1 食鹽、花椒、辣椒等配方的確定

以食鹽、花椒、辣椒為試驗(yàn)變量，設(shè)計(jì)L9(33)的正交試驗(yàn)，其試驗(yàn)安排及試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 正交試驗(yàn)安排及試驗(yàn)結(jié)果Table 4 The arrangement of orthogonal experiments and the experimental results

由表4可知，因素主次關(guān)系是A>C>B，即各因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響最大的是食鹽(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，因此最優(yōu)方案為食鹽4 g，花椒16 g，辣椒13 g。

2.2.2 炸制時(shí)間、炸制溫度、炒制時(shí)間等工藝的確定

以炸制時(shí)間、炸制溫度、炒制時(shí)間為試驗(yàn)變量，設(shè)計(jì)L9(33)的正交試驗(yàn)，其試驗(yàn)安排及試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 正交試驗(yàn)安排及試驗(yàn)結(jié)果Table 5 The arrangement of orthogonal experiments and the experimental results

續(xù) 表

由表 5可知，因素主次關(guān)系是D>F>E，即各因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響最大的是炸制時(shí)間(D)，其次是炒制時(shí)間(F)，最后是炸制溫度(E)。由于D因素列：K3>K2>K1，E因素列：K3>K2>K1，F(xiàn)因素列：K2>K3>K1，因此最優(yōu)方案為炸制時(shí)間5 min, 炸制溫度240 ℃, 炒制時(shí)間4 min。

2.3 模糊數(shù)學(xué)

2.3.1 感官評(píng)價(jià)結(jié)果

10名感官評(píng)定員對(duì)9組樣品按口感、滋味、香氣、雞肉外觀4個(gè)因素逐一評(píng)價(jià)，對(duì)應(yīng)的等級(jí)票數(shù)分布情況見(jiàn)表6和表7。

表6 確定配方的正交試驗(yàn)條件下花椒雞感官評(píng)定Table 6 The sensory evaluation of Chinese prickly ash chicken under the determining-formula orthogonal test

表7 確定工藝的正交試驗(yàn)條件下花椒雞感官評(píng)定Table 7 The sensory evaluation of Chinese prickly ash chicken under the determing-process orthogonal test

續(xù) 表

2.3.2 建立模糊矩陣

2.3.2.1 確定配方的正交試驗(yàn)

將表6中各樣品的各等級(jí)評(píng)價(jià)人數(shù)除以總評(píng)價(jià)人數(shù)，得到模糊矩陣R1～R9：

依據(jù)模糊運(yùn)算公式：Y=A×R，對(duì)樣品進(jìn)行綜合模糊評(píng)判，結(jié)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)。

將上述綜合評(píng)價(jià)結(jié)果的各個(gè)量分別乘以其對(duì)應(yīng)的分值(優(yōu)秀、一般、較差依次賦予分值90,70,60)并進(jìn)行加和，最后可得出每個(gè)樣品的最后總得分(見(jiàn)表4)。

由表4中的極差分析結(jié)果可知，最佳水平組合為A2B2C2，綜合評(píng)分最高組合為A2B2C3。將這兩種方案做驗(yàn)證對(duì)比試驗(yàn)，A2B2C2更好，即最佳方案為食鹽4 g，花椒16 g，辣椒13 g。

2.3.2.2 確定工藝的正交試驗(yàn)

將表7中各樣品的各等級(jí)評(píng)價(jià)人數(shù)除以總評(píng)價(jià)人數(shù)，得到模糊矩陣R1～R9：

依據(jù)模糊運(yùn)算公式：Y=A×R，對(duì)樣品進(jìn)行綜合模糊評(píng)判，結(jié)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)。

將上述綜合評(píng)價(jià)結(jié)果的各個(gè)量分別乘以其對(duì)應(yīng)的分值(優(yōu)秀、一般、較差依次賦予分值90,70,60)并進(jìn)行加和，最后可得出每個(gè)樣品的最后總得分(見(jiàn)表5)。

由表5中的極差分析結(jié)果可知，最佳水平組合為A3B3C2。而綜合評(píng)分最高組合為A3B2C1，將這兩種方案做驗(yàn)證對(duì)比試驗(yàn)，A3B3C2更好，即最佳方案為炸制時(shí)間5 min,炸制溫度240 ℃,炒制時(shí)間4 min。

3 結(jié)論

食鹽、辣椒和花椒是花椒雞制作的主要原料，炸制時(shí)間、炸制溫度和炒制時(shí)間是花椒雞制作工藝的關(guān)鍵步驟。合理的原料配方和優(yōu)化的制作工藝，是保證花椒雞產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)模化的前提和基礎(chǔ)，篩選最優(yōu)配方組合和最佳工藝流程是花椒雞規(guī)模化生產(chǎn)的趨勢(shì)。本研究采用正交試驗(yàn)和模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)法相結(jié)合的方法，得到花椒雞的最佳生產(chǎn)工藝參數(shù)：食鹽添加量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%；炸制時(shí)間5 min；炸制溫度240 ℃；炒制時(shí)間4 min。在此配方和工藝制作條件下，各項(xiàng)感官綜合評(píng)價(jià)配方得分為86.8分，工藝組合得分為82.7，均明顯高于其他配方試驗(yàn)組，即該配方和工藝為最佳。