模糊數學評價結合響應面法優化新疆椒麻雞拌料油配方及工藝

周曉璐 牛希躍 任曉鏷 許倩

摘要：在特色菜肴新疆椒麻雞拌料油配方的基礎上，加入藥食同源的小茴香，通過模糊數學感官評價法對新疆椒麻雞拌料油進行感官評分，結合響應面法對新疆椒麻雞拌料油制作工藝進行優化。結果表明，對椒麻雞拌料油感官品質的影響順序為青花椒添加量>炒制時間>入油溫度，最佳工藝為青花椒添加量3.25%、炒制時間30 min、入油溫度160 ℃。按照此條件制作的拌料油感官評分為93分，與模型預測值（93.79分）接近。

關鍵詞：新疆椒麻雞拌料油；模糊感官評價法；響應面法；配方及工藝

中圖分類號：TS264.29? ? ? 文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1000-9973（2023）04-0101-08

Abstract： On the basis of the formula of mixed oil for the special dish Xinjiang pepper chicken， cumin from medicinal and edible plants is added. The sensory scoring of mixed oil for Xinjiang pepper chicken is conducted by fuzzy mathematical sensory evaluation method. The production technology of mixed oil for Xinjiang pepper chicken is optimized by response surface methodology. The results show that the order of effects on the sensory quality of mixed oil for pepper chicken is the addition amount of Zanthoxylum schinifolium>the frying time>the oil temperature. The optimal technology is the Zanthoxylum schinifolium addition amount of 3.25%， the frying time of 30 min and the oil temperature of 160 ℃. The sensory score of the mixed oil made under these conditions is 93 points， which is close to the predicted value （93.79 points） of the model.

Key words： mixed oil for Xinjiang pepper chicken; fuzzy sensory evaluation method; response surface methodology; formula and technology

小茴香是傘形科植物茴香的干燥成熟果實，也叫谷香、茴香子等[1—4]，是我國傳統的藥食同源的食物。《本草匯言》和《唐本草》中均有關于“小茴香”的記載，“茴香善主一切諸氣，為溫中散寒、立行諸氣之要品。”在傳統醫學中常被用作興奮劑和收斂劑[5—6]，具有巨大的臨床醫用價值[7]。其含有黃酮、揮發油等成分，食用價值較高且具有濃郁的香氣，常被用于烹飪菜肴及制作調味料[8—10]。

新疆椒麻雞是具有新疆特色的本土清真菜肴，其特點是椒麻鮮香、咸鮮味麻、質地軟嫩、營養豐富，深受消費者喜愛[11—13]。椒麻雞拌料油是以紅花椒、青花椒、菜籽油等為原料制備的一種用于椒麻雞的調味油，其色澤明亮，微麻，香氣濃郁[14]。但由于新疆椒麻雞未實現工業化生產，目前均以餐館菜肴的形式進行銷售，不同的餐館制作椒麻雞拌料油的基料及配比各不相同，使得椒麻雞的風味有所差異。為了得到符合大眾口味的椒麻雞拌料油，本實驗以紅花椒、青花椒、辣椒等香辛料為原料，添加山奈、小茴香、草果等藥食同源的香料，實現風味互補[15]，改良其口感。用模糊數學感官評分作為評價指標，采用單因素實驗和響應面實驗優化新疆椒麻雞拌料油工藝[16]，為新疆椒麻雞拌料油的產業化生產與相關產品的研發提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 原料

實驗供試的漢源紅花椒、金陽青花椒、二荊條辣椒、印度魔鬼辣椒、山奈、小茴香、砂仁、草果、蔥、姜、蒜（選購顆粒飽滿完整、無霉變、色澤均勻的香料）、當日宰殺的新鮮土雞：阿拉爾禾普市場；白砂糖：天津市茂佳食品有限公司；雞精、味精：新疆笑廚食品有限公司；白芝麻：江西巧嫂食品有限公司；食鹽：新疆鹽湖制鹽有限責任公司；菜籽油：察布查爾伊香米業有限責任公司。

1.2 儀器與設備

LE2002E/02電子天平 梅特勒-托利多儀器有限公司；MITIR TP377便攜式測溫計 溫州米特爾智能科技有限公司；美的C22-WT2202電磁爐 廣州美的生活電器制造有限公司；欽釜鋁合金不粘鍋 寧波啟沐家居用品有限公司;不銹鋼蒸鍋 浙江隆合工貿有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 拌料油制備方法

本實驗中拌料油的基礎配方參照王林等[17]的方法及新疆本地作坊提供的椒麻雞拌料油生產制作配方，具體配方見表1。

拌料油制備流程見圖1。

1.3.2 單因素實驗設計

根據基礎配方和預實驗，在“1.3.1”的工藝條件下，固定基礎配方中其他原、輔料含量為菜籽油添加量60.7%，紅花椒添加量3%，草果、砂仁添加量各1.7%，白砂糖、白芝麻添加量各0.5%，雞精、味精和食鹽添加量各0.35%，蔥、姜、蒜添加量各5%。研究青花椒添加量（2.3%、2.8%、3.3%、3.8%、4.3%）、二荊條辣椒添加量（2.3%、2.8%、3.3%、3.8%、4.3%）、印度椒添加量（1.7%、2.5%、3.3%、4.1%、4.9%）、山奈添加量（1.7%、2.5%、3.3%、4.1%、4.9%）、小茴香添加量（1.7%、2.5%、3.3%、4.1%、4.9%）、炒制時間（10，20，30，40，50 min）、入油溫度（100，120，140，160，180 ℃）7項較為顯著的因素對拌料油模糊感官評分的影響。

1.3.3 響應面優化實驗方案設計

通過單因素實驗結果，采用Box-Behnken設計原理，選擇青花椒添加量（A）、炒制時間（B）、入油溫度（C）為影響因素，以新疆椒麻雞拌料油模糊數學感官綜合評分為響應值，進行三因素三水平響應面優化實驗，實驗優化設計與因素水平見表2。

1.3.4 椒麻雞拌料油的感官評價

將30 g拌料油倒入杯中，用于氣味、色澤、組織狀態的評價。將新鮮土雞冷水下鍋，加入姜、紅花椒和食鹽（肉∶水為1∶2；以雞肉質量計算，姜、紅花椒添加量為0.5%，食鹽添加量為1%）小火煮制30 min后，雞肉用冰水浸泡2 min，帶皮撕成0.5～0.8 cm細絲，雞湯自然冷卻，濾去湯渣備用。取100 g雞肉絲加100 mL雞湯，再加10 g拌料油攪拌均勻，30 min后品嘗，對樣品的滋味進行評價[18]。邀請10名接受過感官培訓的人員（5男5女，年齡20～30歲），組成感官品評小組，將制備好的樣品隨機編號，品評小組成員從拌料油的4個方面進行綜合評分，評分標準見表3。

1.3.5 模糊數學感官評價

1.3.5.1 因素集、評語集、權重集的建立

因素集是由感官評價的具體指標組成的集合[19—20]，用集合F來表示，根據表3建立因素集F=｛F1，F2，F3，F4｝=｛滋味，氣味，色澤，組織狀態｝。

評語集是由感官評價因素的優劣程度組成的集合，用集合V來表示，根據表3建立評語集V=｛V1，V2，V3，V4｝=｛優，良，中，差｝。

權重集是感官評價中評價因素的地位和重要程度，采用用戶調查法[21—22]，得到各個感官指標的權重X=｛0.30，0.25，0.25，0.20｝，即滋味權重0.3，氣味權重0.25，色澤權重0.25，組織狀態權重0.2。

1.3.5.2 模糊矩陣的建立及評價結果的確定[23]

感官評分小組按表3對各樣品進行打分，完成評價后，統計出各等級的總票數，得出不同等級的行矩陣，形成模糊關系矩陣M，并與權重集X合成，由此獲得模糊關系評價集T=M×X，即第n個樣品的評價結果為Tn=Mn×X，最后將評價集T與評語集矩陣合并，得出綜合評分矩陣U=T×V。

1.4 數據處理

利用Excel 2007和IBM SPSS 26對實驗所得數據進行整理及分析；通過Design-Expert V8.0.6.1進行響應面優化，采用Origin 2019b軟件制圖。所有實驗均重復3次，結果以“平均值±標準差”來表示。

2 結果分析

2.1 單因素實驗結果

2.1.1 青花椒添加量對拌料油感官品質的影響

基于工藝流程，在其他原料不變的條件下，不同青花椒添加量對拌料油感官品質的影響結果見圖2。

青花椒是一種辛香植物，其麻味濃厚[24—25]，具有去異增香的功能，對拌料油的香氣有一定影響。由圖2中A可知，當青花椒添加量為2.3% 時，感官評分較低，但當青花椒添加量為2.8%時，感官評分顯著增大，青花椒添加量為3.3%時，感官評分達到最大值90.3分，且添加量為3.3%的感官評分與添加量為2.3%、2.8%、3.8%、4.3%4種條件下的感官評分有顯著差異（P＜0.05）。由圖2中B可知，青花椒添加量對拌料油的滋味、氣味、色澤、組織狀態均有較大影響。在滋味和組織狀態方面，添加量為2.3%、2.8%、3.8%、4.3%時，感官得分之間差異不顯著，但當添加量為3.3%時，得分較其他組別有顯著差異，麻味更加突出，濃稠適中；在氣味和色澤方面，3.3%的添加量顯著優于其他組別，表現為香氣濃郁，色澤明亮。

2.1.2 二荊條辣椒添加量對拌料油感官品質的影響

基于工藝流程，在其他原料不變的條件下，不同二荊條辣椒添加量對拌料油感官品質的影響結果見圖3。

二荊條辣椒的添加量會對拌料油的辣度、口感、色澤和香氣產生影響[26]。如果添加量不足，則辣味過低，反之，則辣度過高，導致拌料油的口感不佳。由圖3中A和B可知，隨著二荊條辣椒添加量的增加，感官得分呈先上升后下降的趨勢，感官得分在二荊條辣椒添加量為2.8%時最高，與其他二荊條辣椒添加量相比，對感官評分的影響不顯著。通過單項分比較，二荊條辣椒添加量為2.3%時相較于其他二荊條辣椒添加量對組織狀態的評分有顯著影響，此條件下制作的拌料油底部有小顆粒黑色沉淀，影響感官得分。

2.1.3 印度椒添加量對拌料油感官品質的影響

基于工藝流程，在其他原料不變的條件下，不同印度椒添加量對拌料油感官品質的影響結果見圖4。

作為市面上常見的一種辣椒，印度椒的添加也會影響拌料油的辣度、口感和回味程度。由圖4中A可知，感官得分隨著印度椒添加量的增加呈先升高后略降低的趨勢，影響不明顯，感官得分在印度椒添加量為4.1%時有最高值。由圖4中B可知，印度椒添加量能顯著影響拌料油的滋味得分，但成品口感辣味單薄、較烈，不夠醇和，加之整體色澤偏暗，感官評價小組接受度低，故不選擇該因素。

2.1.4 山奈添加量對拌料油感官品質的影響

基于工藝流程，在其他原料不變的條件下，不同山奈添加量對拌料油感官品質的影響結果見圖5。

山奈是常見的藥食兩用的食物之一，對人體起著溫中散寒、治療牙痛等功效，藥用價值較高，也常被用于菜肴的烹飪，具有去異提香的作用[27]，對于拌料油的滋味有一定的影響。由圖5中A和B可知，隨著山奈添加量的增加，感官得分呈先升后降的趨勢，在2.5%時達到最高。與其他組別相比，總分及各部分感官參數指標得分差異均不顯著（P>0.05）。

2.1.5 小茴香添加量對拌料油感官品質的影響

基于工藝流程，在其他原料不變的條件下，不同小茴香添加量對拌料油感官品質的影響結果見圖6。

作為藥食同源的香料，小茴香不但有去異味、增香氣的作用，對糖尿病的治療也有效果[28]。由圖6中A和B可知，隨著小茴香添加量的增加，感官評分呈先升后降的趨勢，當小茴香添加量為3.3%時，感官評分有最大值。方差分析結果顯示，小茴香添加量不同對感官得分總分及各項參數指標得分均無顯著影響。

2.1.6 炒制時間對拌料油感官品質的影響

基于工藝流程，在其他原料不變的條件下，不同炒制時間對拌料油感官品質的影響結果見圖7。

在香辛料炒制過程中，呈香物質會轉變成結合態，從而使香氣散發出來[15]，這對拌料油的滋味和氣味有較大影響，若炒制時間不足，各香料之間的香氣和風味有可能未充分交融，反之，則有可能出現焦糊味，口感不佳，影響感官得分[29—30]。由圖7中A可知，隨著炒制時間的延長，感官評分呈先升后降的趨勢。當炒制時間為30 min時，感官得分顯著高于其他組別（P＜0.05），達到最大值。由圖7中B可知，當炒制時間為10 min和50 min時，在滋味和色澤方面分值均較低；當炒制時間為30 min時，這兩方面的分值較其他炒制時間有顯著差異。隨著炒制時間的延長，香氣逐漸散發出來，氣味和組織狀態的得分在10～30 min內均顯著上升，在31～50 min內均顯著下降，在30 min時達到最高值。有可能是因為時間過長導致焦糊，使成品略有雜質，影響氣味和組織狀態的得分。

2.1.7 入油溫度對拌料油感官品質的影響

基于工藝流程，在其他原料不變的條件下，不同入油溫度對拌料油感官品質的影響結果見圖8。

油溫對拌料油的氣味、滋味和色澤方面有影響，隨著油溫的升高，組織結構細胞被破壞[31]，香辛料的香氣、風味充分交融[32]。由圖8中A可知，當入油溫度為160 ℃時，感官得分總分與其他組有顯著差異（P＜0.05）。感官參數各指標得分見圖8中B，在滋味方面，入油溫度為160 ℃時較100，120，140，180 ℃時差異較顯著，140 ℃和180 ℃之間無顯著差異；而入油溫度為160 ℃時，在氣味方面與其他入油溫度相比差異顯著，120 ℃和140 ℃之間不顯著；在色澤方面，入油溫度為160 ℃時顯著高于其他組；在組織狀態得分方面，160 ℃的入油溫度顯著高于100，120，180 ℃，與140 ℃相比不顯著。綜合考慮，選擇160 ℃為最佳入油溫度，進行響應面設計。

由以上單因素實驗結果可知，青花椒添加量、炒制時間、入油溫度3個因素對椒麻雞拌料油的感官評價影響較顯著，其他因素均不顯著，故選擇這3個因素進行響應面優化實驗設計。

2.2 模糊數學感官評價結果

感官評價小組成員對樣品進行評價打分，收集評價結果并進行統計分析，得到拌料油的感官評價結果，見表4。

模糊矩陣=樣品的等級評價人數/總人數。以1號樣品為例，在滋味的評價中，5人選優，3人選良，2人選中，0人選差，則M1滋味=｛0.5，0.3，0.2，0｝；同理可得M1氣味=｛0.4，0.5，0，0.1｝，M1色澤=｛0.6，0.3，0，0.1｝，M1組織狀態=｛0.5，0.4，0，0.1｝，將結果匯總，得到樣品1的模糊矩陣M1，依據模糊變換原理，可以得到模糊關系評價集T1=M1×X={0.5，0.37，0.06，0.07}，然后賦予優=95分，良=85分，中=75分，差=65分，計算綜合評分矩陣U1=T1×V=88，同理可得其他樣品的綜合得分。

2.3 響應面實驗結果

2.3.1 模型建立及顯著性分析

通過Design-Expert V8.0.6.1軟件設計響應面優化實驗，實驗設計及結果見表5，方差分析結果見表6。

通過Design-Expert V8.0.6.1軟件對實驗結果進行分析，得到二次多項回歸方程：Y=93.46-1.94A-1.15B+0.19C-0.28AB-0.25AC-0.18BC-3.46A2-4.78B2-3.65C2。由回歸方程可知，各因素對椒麻雞拌料油感官得分的影響程度為A（青花椒添加量）>B（炒制時間）>C（入油溫度）。

由表6可知，實驗模型的P<0.000 1，極顯著；失擬項的P=0.066 6>0.05，不顯著，說明回歸模型對響應值擬合良好；回歸方程的決定系數R2= 0.977 3，校正決定系數RAdj2=0.948 1，說明模型擬合度較好，誤差較小，可以解釋94.81%響應值的變化。實驗模型的A（青花椒添加量）對響應值Y的影響極顯著（P<0.01），B（炒制時間）對響應值Y的影響顯著（P<0.05），C（入油溫度）對響應值Y的影響不顯著（P>0.05）；交互項AB、AC、BC對響應值Y的影響不顯著（P>0.05）；二次項A2、B2、C2對響應值Y的影響均極顯著（P<0.01）。

2.3.2 交互效應分析

各因素交互作用的響應面和等高線圖見圖9。

等高線的橢圓程度代表了兩因素間交互作用對感官評分影響的顯著性，由圖9可知，3個因素之間的兩兩交互作用均不顯著（P>0.05），這與表6的結果一致。在所設定的范圍內均存在極大值，驗證了取值范圍的正確性。

2.3.3 工藝參數優化及模型驗證

運用Design-Expert V8.0.6.1軟件，可得出優化的最大響應預測值為93.79分 ，此時最優工藝為青花椒添加量3.23%、炒制時間29.43 min、入油溫度160.38 ℃。為方便實驗操作，將最佳工藝條件修正為青花椒添加量3.25%、炒制時間30 min、入油溫度160 ℃，在此條件下進行驗證實驗，得到的拌料油感官評分為93分，與模型預測值（93.79分）接近，證明響應面優化結果可行，也進一步驗證了本實驗所建模型是可靠的。

3 結論

本實驗采用模糊數學評價法，結合單因素實驗和響應面實驗優化分析得出青花椒添加量對新疆椒麻雞拌料油感官得分的影響極顯著（P<0.01），炒制時間的影響顯著（P<0.05），而入油溫度的影響不顯著（P>0.05）。新疆椒麻雞拌料油的最佳工藝為菜籽油60.7%、紅花椒3.0%、二荊條辣椒2.7%、印度椒4.1%、山奈2.5%、小茴香3.3%、白砂糖0.5%、雞精0.35%、味精0.35%、食鹽0.35%、白芝麻0.5%、蔥5%、姜5%、蒜5%、砂仁1.7%、草果1.7%、青花椒3.25%、炒制時間30 min、入油溫度160 ℃。在此條件下制作的拌料油模糊綜合感官評分為93分，與初始條件相比，響應面優化后的感官評分提高了7分。

本工藝制作得到的新疆椒麻雞拌料油色澤均勻，椒麻口感突出，香氣突出。本實驗條件簡易可控，因此可以采用模糊數學感官評價法與響應面優化法相結合得出的新疆椒麻雞拌料油加工工藝，對于該領域的市場開發具有一定的指導意義，雖然本研究優化得到的拌料油具有較高的感官得分，但該配方主要用于鮮食新疆椒麻雞。因此，真空袋裝的椒麻雞拌料油保質期方面還需在本研究的基礎上進行進一步的研究。

參考文獻：

[1]王婷，苗明三，苗艷艷.小茴香的化學、藥理及臨床應用[J].中醫學報，2015，30（6）：856-858.

[2]李紅偉，徐若穎，宋夢嬌，等.5種炮制方法對小茴香中油類成分組成和相對含量的影響[J].中華中醫藥學刊，2022，40（11）：46-53.

[3]JENSEN-JAROLIM E， LEITNER A， HIRSCHWEHR R，et al. Characterization of allergens in Apiaceae spices： anise， fennel， coriander and cumin[J].Clinical and Experimental Allergy，1997，27（11）：1299-1306.

[4]MISHRA P， PADMANABAN K， DHEKALE B S， et al. Statistical investigation of production performance of cumin in India[J].Economic Affairs，2018，63（2）：155099253.

[5]THIPPESWAMY N B， AKHILENDER N D. Antioxidant potency of cumin varieties—cumin， black cumin and bitter cumin—on antioxidant systems[J].European Food Research and Technology，2005，220（5-6）：472-476.

[6]REHMAN N U，ANSARI M N，SAMAD A，et al. In silico and ex vivo studies on the spasmolytic activities of fenchone using isolated guinea pig trachea[J].Molecules，2022，27（4）：1360.

[7]陳石梅，黃鎖義.小茴香有效成分提取方法的研究進展[J].食品工業，2020，41（1）：260-263.

[8]張根生，郭潔，石慧，等.紅燒肉調味料配方的研究[J].中國調味品，2013，38（2）：114-117.

[9]陳鑫沛，王東營，孟雨東，等.小茴香調味油的研制與工藝優化[J].中國調味品，2022，47（1）：140-144.

[10]YANG B， CHEN C， CHEN F F，et al. Identification of cumin and fennel from different regions based on generative adversarial networks and near infrared spectroscopy[J].Spectrochimica Acta， Part A. Molecular and Biomolecular Spectroscopy，2021，260：119956.

[11]耿秋月，田洪磊，詹萍，等.椒麻雞賦味湯料制備中主要基料對香氣品質的影響[J].食品科學，2020，41（2）：230-237.

[12]胡金祥，孫溪，彭毅秦，等.模糊數學結合智能感官在改良椒麻雞汁配方中的應用[J].中國調味品，2019，44（2）：83-87，104.

[13]姬華，張雪艷，劉雅臻，等.新疆椒麻雞中腐敗細菌的分離與鑒定[J].肉類研究，2018，32（8）：22-27.

[14]喬明鋒，胡金祥，王林，等.基于SPME-GC-MS分析油溫對椒麻糊揮發性物質的影響[J].中國調味品，2022，47（7）：182-188，192.

[15]楊東松，張嘉琪，張海福，等.響應面法優化紫蘇干貝海鮮醬工藝研究[J].中國調味品，2021，46（12）：119-125.

[16]畢繼才，林澤原，李洋，等.基于模糊數學綜合評價法優化椒麻雞片調理食品的開發[J].中國調味品，2021，46（2）：93-96，101.

[17]王林，田俊，平學仁.新疆清真風味手撕椒麻雞加工工藝及其調味配方研究[J].新疆職業大學學報，2012，20（4）：73-76.

[18]陳吉江，孟祥永，孫承國，等.混合原料制取辣椒油工藝研究及揮發性成分分析[J].農產品加工，2021（14）：45-52.

[19]賈慶超，孔欣欣.模糊數學評價結合響應面法優化黑枸杞紅棗風味發酵乳工藝[J].中國釀造，2022，41（4）：209-215.

[20]LU Q， HE Y Q， LIU X F. Property assessment of steamed bread added with cellulase by using fuzzy mathematical model[J].Journal of Texture Studies，2015，46（6）：420-428.

[21]汪倩，姜萬舟，王瑞花，等.基于模糊數學綜合評價法確定燕麥麩豬肉丸中的淀粉種類[J].食品與發酵工業，2016，42（3）：55-60.

[22]佘敏，熊光權，白嬋，等.模糊數學結合響應面優化空氣炸蝦條工藝[J].食品工業，2022，43（2）：38-43.

[23]李夢倩，章海風，凌曉冬，等.模糊數學感官評價結合響應面法優化低脂蛋黃醬工藝配方[J].中國調味品，2021，46（8）：82-87.

[24]王林，廖永春.低鹽紫蘇椒麻味方便醬料工藝優化與配方研制[J].中國調味品，2021，46（5）：115-118.

[25]LUO J J， KE J X， HOU X Y， et al. Composition， structure and flavor mechanism of numbing substances in Chinese prickly ash in the genus Zanthoxylum： a review[J].Food Chemistry，2022，373：131454.

[26]彭粲，黃鈞，黃家全，等.不同產地和品種辣椒的特性差異分析[J].食品研究與開發，2021，42（13）：159-167.

[27]ALAM W， KHAN H， SHAH M A， et al. Kaempferol as a dietary anti-inflammatory agent： current therapeutic standing[J] Molecules，2020，25（18）：4073.

[28]NEVIN S， FERAY G. Role of spices in the treatment of diabetes mellitus： a minireview[J].Trends in Food Science & Technology，2020，99：441-449.

[29]萬靜宜，吳春玲，郭媛，等.基于油莎豆加工副產物高值化油茶開發及其香氣表征研究[J].中國食品添加劑，2022，33（7）：126-135.

[30]賴惠敏，王世連，阮征，等.熱加工方式對火麻仁風味與品質的影響[J].中國食品學報，2022，22（2）：200-212.

[31]劉海，王進，許杰，等.不同加工處理方式對油茶籽油品質的影響[J].中國糧油學報，2022，37（10）：172-178.

[32]葉夢宇，王嘉昊，徐懷德，等.油溫對辣椒油品質的影響[J].中國調味品，2022，47（1）：124-127，132.