基于模糊數學綜合評判優化鯊魚軟骨沖調粉配方工藝

◎ 陳 燕，姚麗峰，胡 旺，池夢秋，羅聯鈺,

（1.福建省深藍生物科技有限公司，福建 福州 350510；2.福州宏東食品有限公司，福建 福州 350015）

鯊魚的全身骨骼均為軟骨[1]，鯊魚軟骨組織含有非常豐富的酸性黏多糖、黏蛋白、氨基葡聚糖、硫酸軟骨素等多種活性物質[2-5]，蛋白質含量也較高，粗蛋白質含量在32%～59%之間，但存在部位差異[6]。鯊魚軟骨的活性物質具有能夠改善早期、晚期風濕性關節炎和骨關節炎[5]，增強免疫力[7]，此外，鯊魚軟骨還有抗凝、抗炎、抗氧化等功能，可治療溶骨病如骨質疏松癥[1]。隨著鯊魚軟骨的活性功能引起世人關注，鯊魚軟骨粉制品也被有關機構認可[8]，成為一種越來越受歡迎的功能性食品。

大青鯊軟骨中硫酸軟骨素含量為18.69 mg/g，膠原蛋白含量為41.9 mg/g，16種游離氨基酸的總含量為110.9 mg/g；大青鯊軟骨共檢岀16種游離脂肪酸，其中，含量較為豐富的是C16:0、C18:0、Cl8:1n9c、C24:1n-9以及C22:6n-3（DHA），占脂肪酸總量的73.1%，大青鯊軟骨中鉛、鎘、甲基汞和無機砷的含量，均遠低于食品安全國家標準中污染物的限量要求[9]。

鯊魚及相關產品的加工副產物包含鯊魚軟骨，但并未能得到較好的利用。基于此，本文以大青鯊軟骨為原料，以藍莓粉、檸檬粉為輔料，基于模糊數學綜合評判優化鯊魚軟骨沖調粉配方，研制一款營養價值高、風味獨特，具有保健功效的鯊魚軟骨復合營養沖調粉，旨在提高大青鯊加工產品的綜合開發率，開拓下游產品，減少環境污染和資源浪費，提高大青鯊的附加值，實現鯊魚資源的綜合利用。

1 材料與方法

1.1 材料

大青鯊軟骨粉（福建深藍生物科技有限公司）；藍莓粉（海南南派實業有限公司）；檸檬粉（海南南派實業有限公司）；阿斯巴甜（南通市常海食品添加劑有限公司）；蛋白酶（南寧龐博生物工程有限公司）；氫氧化鈉（濱化集團股份有限公司）；檸檬酸（維坊英軒實業有限公司），均符合食品衛生標準。

1.2 主要儀器與設備

XPR204S/AC電子天平[梅特勒托利多科技（中國）有限公司]；LC-WB-6電熱恒溫水浴鍋（上海力辰儀器科技有限公司）；JDSF-Z200振篩器（新鄉市高服機械股份有限公司）；S210-S酸度計[梅特勒托利多儀器（上海）有限公司]；真空干燥箱[承一科技（重慶）有限公司]；CH-400槽型混合機（常州恒干干燥設備有限公司）；DXDF10DC型背封粉劑包裝機（天津市三橋包裝機械有限責任公司）。

1.3 方法

1.3.1 鯊魚軟骨粉工藝流程

（1）鯊魚軟骨粉制備：將鯊魚軟骨通過酶解、固液分離、過濾、噴霧干燥制得鯊魚軟骨粉。

（2）過篩：先檢查鯊魚軟骨粉、藍莓粉、檸檬粉、阿斯巴甜等原輔料是否有結塊，如發現結塊，必須破碎原料，并過80目振動篩備用。

（3）稱配：按配料稱取所需的原輔料，稱量時必須進行復核。

（4）制粒：先把物料置于槽型混合機混合8～10 min，邊混合邊噴灑少量濕潤劑（為總物料重的4%～6%，濕潤劑為95%乙醇），攪拌25～30 min，混合均勻，制成軟材，用14 目篩網制粒。將物料置于55～65 ℃烘箱內，使其水分＜3.5%，用40 目篩網整粒。

（5）總混：將物料投入混合機中混合25～30 min。

（6）灌裝、封口：將混合好的物料，用背封粉劑包裝機，分裝于復合膜袋中，封口，凈重：5 g/袋。

（7）生產環境確認：濕度≤45%、溫度≤18～24 ℃。

1.3.2 鯊魚軟骨沖調粉配方優化試驗

根據前期預試驗結果，鯊魚軟骨沖調粉主料配方最佳用量配比為：鯊魚軟骨粉添加量450.0～550.0 g，藍莓粉添加量250.0～350.0 g，檸檬粉添加量150.0～250.0 g，阿斯巴甜添加量0.3～0.7 g，硬脂酸鎂10.0 g。以鯊魚軟骨粉添加量（A）、藍莓粉添加量（B）、檸檬粉添加量（C）、阿斯巴甜添加量（D）為主要因素，選取L9（34）正交表進行正交試驗，優化鯊魚軟骨沖調粉配方，具體水平選取和設計見表1。

表1 鯊魚軟骨沖調粉配方優化正交試驗設計因素水平表

1.3.3 感官評價方法

選取10名身體健康并有食品相關專業教育背景的專業人員（5男5女）組成評定小組。分別取8.0 g樣品，加入150 mL的50～60 ℃溫開水沖調，攪拌溶解并在自然光下觀察色澤和狀態，嗅其氣味；漱口品其滋味，對其色澤、氣味、口感和滋味、沖調情況進行評價，每人綜合評分后取平均值。在感官評價前2 h不得喝酒、吃有刺激性的食物，品嘗下一個樣品前，應用清水漱口，以消除前一個樣品的殘留口感。鯊魚軟骨沖調粉感官質量評價標準詳見表2。

表2 鯊魚軟骨沖調粉感官質量評價標準表

1.3.4 模糊綜合感官評價模型的建立

（1）因素集、評語集和加權重集的確立。因素集是評價指標集合，該研究以沖調情況（U1）、口感和滋味（U2）、氣味（U3）、色澤（U4）為因數，從而得到的因素集U={u1，u2，u3，u4}。

評語集是指參與鯊魚軟骨沖調粉感官質量的評價者對被評價對象各個因數總的評價的集合。表示為N=｛n1，n2，n3，n4……nj｝，N為評語集，nj為第j級評定語。經過評價小組商討并認為鯊魚軟骨沖調粉的評價等級為優（n1）、良（n2）、好（n3）、差（n4）；評定小組成員根據表2 鯊魚軟骨沖調粉感官質量評價標準評價，以100分為標準，各指標累計90分為優，累計得分80分為良，累計得分70分為中，累計得分60分為差，得到鯊魚軟骨沖調粉的評語集K=｛k1，k2，k3，k4｝=｛90，80，70，60｝。

權重集是指各因素在模糊數學評價因素中的影響，表示為X＝（x1，x2，x3……xm），其中，影響鯊魚軟骨沖調粉感官品質的指標包括沖調情況、口感和滋味、氣味、組織狀態。本試驗采用強制決定法確定各因素的權重分別為沖調情況（0.2）、口感和滋味（0.4）、氣味（0.2）、色澤（0.2），即權重集X＝（0.2，0.2，0.4，0.2）。

（2）模糊矩陣的確立及結果。依據高瑞鶴等[10]的方法，先通過統計感官評定小組成員（10人）的感官評定分數，將各個等級的票數除以10得到模糊關系矩陣R，將因素權重集X與模糊關系矩陣R合成，得到模糊關系評價集Y=X·R，從而得到第j個鯊魚軟骨沖調粉樣品的評價結果為Yj=X·Rj（j為1～9）。再引進綜合評價矩陣T處理模糊關系評價集Y，根據感官評價的原理，設評價等級集K={k1，k2，k3，k4}，得到鯊魚軟骨沖調粉樣品的模糊綜合評價總分T=Y·K。

2 結果與分析

2.1 模糊感官評價結果

通過感官評定小組在符合專門試驗條件下，根據鯊魚軟骨沖調粉感官質量評價標準（表2）對鯊魚軟骨沖調粉9個樣品按4項指標進行評價，將評價結果匯集并進行統計分析，得出鯊魚軟骨沖調粉的感官評價結果見表3。

表3 不同配料下鯊魚軟骨沖調粉感官評價結果表

2.2 模糊矩陣的建立結果

由表3可知，在10人對鯊魚軟骨沖調粉沖調情況的評價結果中，在評定小組中，對于樣品1，有6人認為優，2人認為良，2人認為一般，0人認為差，則得到U沖調情況=[0.6 0.2 0.2 0.0]，同理得到U口感和滋味=[0.0 0.2 0.2 0.6]，U氣味=[0.6 0.3 0.1 0.0 ]，U色澤=[0.6 0.2 0.2 0.0]，把上述得到的4個因素的評價結果寫成一個矩陣為：

根據公式Y=X·R，得到鯊魚軟骨沖調粉第1個樣品的綜合評價結果為

以此類推，得出各個樣品的綜合評價結果如表4所示。

表4 各個樣品的綜合評價結果表

2.3 鯊魚軟骨沖調粉感官綜合得分和及最佳配方

根據鯊魚軟骨沖調粉感官質量評價標準（表2）對樣品進行模糊感官綜合評價，模糊感官綜合評價總分T=Y·K，由第1個樣品的Y1=[0.36 0.24 0.20 0.20]，與評價等級集K=[90 80 70 60]，算得：

第1個鯊魚軟骨沖調粉樣品的模糊綜合評分

同理可得T2=82.4，T3=79.6，T4=82.0，T5=86.2，T6=82.4，T7=79.4，T8=77.6，T9=78.8。鯊魚軟骨沖調粉模糊評價總分與正交試驗的數據分析結果見表5。極差越大，該因數對模糊評價總分影響越大，根據表中極差（R值）大小對比可知，各因素的影響程度從大到小為A（鯊魚軟骨粉）＞C（檸檬粉）＞B（藍莓粉）＞D（阿斯巴甜）。

表5 鯊魚軟骨沖調粉優化正交試驗結果與分析表

通過模糊數學感官綜合評價，由表6可知，試驗5號的模糊評價總分最高，大于86.2；試驗2、4、6號模糊評價總分均大于80。試驗5號的最優配方其組合為A2B2C3D1，但通過觀察K值，各因數的最優組合水平為A2B2C3D2，這一組合并沒有出現在這次正交實驗中，需進一步驗證。對最優配方條件所對應水平的試驗5號和10號進行進一步驗證，得到的模糊感官綜合評分結果如表6。由驗證試驗結果得到最佳組合為A2B2C3D2，其得分為88.2。因此，鯊魚軟骨沖調粉的最優配方為鯊魚軟骨粉500.0 g，藍莓粉300.0 g，檸檬粉200.0 g，阿斯巴甜0.5 g。

表6 優化配方評價結果表

3 結論

本文以鯊魚軟骨粉沖調粉的感官評價為指標，通過L9（34）正交試驗設計方案和模糊數學綜合評價法，對鯊魚軟骨沖調粉的配方進行優化，確定影響鯊魚軟骨粉沖調粉感官品質的順序從大到小依次為A＞C＞B＞D，并得出鯊魚軟骨沖調粉的最佳配方為鯊魚軟骨粉500.0 g，藍莓粉300.0 g，檸檬粉200.0 g，阿斯巴甜0.5 g，其綜合評價得分為87.0。利用模糊數學感官評價法配方制備的鯊魚軟骨沖調粉浸潤下沉快，可迅速溶解，呈淺藍色，澄清透亮，口感飽滿，酸甜可口，特有的水果香味，無腥味，為鯊魚軟骨沖調粉的生產和研發提供依據。