基于模糊數學的蘑菇醬活性酶含量評定方法研究

崔小珂，孫延彬

(1.平頂山工業職業技術學院，河南 平頂山 467001；2.平頂山學院，河南 平頂山 467001)

蘑菇醬是一種以鮮蘑為原材料，添加各種不同的調味品，在菌種作用下發酵而成的傳統食品，食用過程簡單，具有較高的營養價值[1]。在發酵過程中，活性酶含量直接影響蘑菇醬的質量，對活性酶含量進行有效測定和控制也是蘑菇醬發酵過程中的關鍵因素[2]。在發酵過程中，pH值、環境溫度以及其他人為條件均會影響活性酶的含量，因此對蘑菇醬的質量進行評估是一項復雜的過程，無法直接進行定量描述[3-4]。采用模糊數學可對蘑菇醬發酵過程中的多種影響因素和無法使用數字進行精確描述的變化量進行定量描述[5-7]。

本文采用模糊數學研究方法，對蘑菇醬發酵過程中活性酶含量變化過程進行測定，將蘑菇醬中活性酶含量的定性評價轉化為定量評價，對蘑菇醬中活性酶含量進行總體評價。

1 蘑菇醬制備過程

稱取1 kg鮮蘑，清洗干凈后瀝干，放入50 ℃溫水中浸泡，1.5 h后撈出瀝干，將鮮蘑切成小丁備用。稱取適量生姜、大蒜以及大蔥等調味品，剝皮、洗凈、瀝干后切成粉末狀備用。將辣椒油加熱，溫度達到130 ℃左右時加入切碎的調味品粉末，炸出香味后，再加入黃豆醬，有醬香飄出時，加入鮮蘑丁進行炒制，微黃后停止，加入精鹽、味精、五香粉、料酒、防腐劑以及抗氧化劑等。放置冷卻后，裝入瓶中，在90 ℃水浴中進行恒溫處理，10 min后擰緊瓶蓋，常溫放置7 d。發酵完成后，蘑菇醬色澤應紅亮有光澤，蘑菇香清爽鮮美，整體氣味協調，有蘑菇特有的清香，口感醇厚，味道鮮美，蘑菇具有一定的咀嚼性，蘑菇醬整體黏稠適中均勻，同時含有一定的油量[8]。蘑菇醬綜合評價標準見表1。

表1 蘑菇醬綜合評價標準Table 1 Comprehensive evaluation criteria of mushroom sauce

2 模糊數學評定

利用模糊數學進行過程評定時，首先需要確定對象因素的評價指標，對每一個評價指標分級評價，形成目標對象評價集。設評價過程中因子集為U={u1,u2,……un}，評價集為V={v1,v2,……vn}，各目標因素的權重分配矩陣為A，根據各因素之間的邏輯關系評估因子集和評價集之間的隸屬關系，得到集合U和V之間的模糊關系矩陣[9-10]。最后利用模糊變換原理即可得到權重分配矩陣A和模糊關系矩陣R之間的模糊子集B。

隸屬函數分為偏大型、偏小型以及對稱型3種類型，每種類型的隸屬函數包含多個具體函數，本文通過實驗驗證的方法，確定使用偏大型柯西分布隸屬函數：

其中，x表示各評價因子的評價值，該評價值可通過專家評價因素獲取，將評價值代入隸屬函數，即可求出評價因子的隸屬度。

3 活性酶含量模糊評定

本文進行蘑菇醬活性酶含量評定時，按照活性酶的來源確定評價因子，建立評價因子集。在蘑菇醬發酵前，人為添加的酶被定義為外源酶，與原材料無關；發酵過程中由微生物代謝產生的酶被定義為內源酶；原材料中固有的酶被定義為固有酶[11-12]。

活性酶含量中評價指標分為4個不同的等級，每個級別對應分值見表2。

表2 評價級別對應分數值Table 2 Corresponding score values of evaluation levels

在蘑菇醬發酵過程中，活性酶主要包含淀粉酶、酸性蛋白酶以及中性蛋白酶，對活性酶含量產生影響的主要因素包括酶的種類、環境pH值、發酵溫度以及發酵時間[13-14]。對每一個影響因素按照不同的評價等級進行評價，形成評價集合。蘑菇醬活性酶含量評價集見表3。

表3 蘑菇醬活性酶含量評價集Table 3 Evaluation set of active enzyme content in mushroom sauce

根據表3中評價指標權重，可得出各因素評價權重向量：

按照評價集中每個級別對應的分數值計算得出總分，按照總分指標進行劃分，當總分大于9.5時，表示活性酶含量高；當總分大于8且小于9.5時，表示活性酶含量較高；當總分大于6.5且小于8時，表示活性酶含量一般；當總分小于6.5時，表示活性酶含量低。

4 模糊評定結果

對蘑菇醬中活性酶含量進行定量分析時，對各種酶評價指標進行動態測定，利用模糊數學理論，借助隸屬函數特性對蘑菇醬活性酶含量進行綜合評價。本文進行蘑菇醬活性酶含量測定時，分別選取3種不同蘑菇醬，在發酵前、發酵時和發酵后對其中活性酶含量評價指標進行測定。活性酶含量評價指標測定結果見表4。

表4 蘑菇醬活性酶含量評價指標測定結果Table 4 Determination results of evaluation indexes of active enzyme content in mushroom sauce

綜上所述，根據蘑菇醬活性酶含量評價指標測定結果，建立蘑菇醬酶含量評價因素等級集合：

U=[u1,u2,u3]

在3種蘑菇醬中，分別在3個不同發酵階段從不同酶來源方向進行評價測定，形成蘑菇醬活性酶含量感官評價模糊矩陣。根據模糊數學變換原理，對蘑菇醬活性酶含量進行評價，并采取歸一化結果處理，得出蘑菇醬活性酶含量測定評價結果，見表5。

表5 蘑菇醬活性酶含量評價結果Table 5 Evaluation results of active enzyme content in mushroom sauce

由表5可知，3個樣本在發酵前所添加的外源酶，經過發酵后，其含量會發生改變，且變化幅度主要受到環境因素的影響，蘑菇醬中微生物的代謝同樣會帶來酶含量的變化。蘑菇醬發酵過程中，活性酶主要是中性蛋白酶，同時含有少量的淀粉酶和酸性蛋白酶，發酵環境酸堿性直接影響中性蛋白酶活性，從而導致中性蛋白酶含量發生變化。外源酶主要是發酵前根據不同的風味需求添加的酶，外源酶種類會直接影響發酵過程中活性酶含量。因此在蘑菇醬發酵過程中，一般采用恒溫工藝，減少環境溫度對酶活性的影響，使活性酶保持較平穩的變化，活性酶含量直接影響蘑菇醬的風味，不同的發酵時間會影響活性酶含量的變化，從而對蘑菇醬的質量產生不同程度的影響。

5 結論

采用模糊數學對蘑菇醬中活性酶含量變化進行評定，能夠有效將定性評價過程轉化為定量評價過程。模糊數學評定可以對蘑菇醬中不同的評價指標進行分析，能夠根據具體的生產工藝過程分析得出評判因子集合與權重，并能對各影響因素進行量化，從而得出綜合評價結果。