基于模糊數學參數優化山葵醬加工工藝

郭夢夏 張肇弛

摘要：山葵醬是一種以山葵根莖為原料制成的調味品，富含氨基酸、維生素和多種人體必需的礦物質元素，特別是山葵醬中特有的異硫氰酸酯，具有抗氧化、殺菌、抗癌、增進食欲和美容護膚的功效，目前山葵醬工業化生產工藝處于初步階段。該研究基于此，通過單因素試驗、正交試驗和模糊數學方法對山葵醬加工工藝進行研究和優化。研究結果表明，山葵醬最佳加工工藝為麥芽糖添加量250 g、果糖添加量70 g、山梨糖醇添加量250 g和食鹽添加量40 g，此時山葵醬的感官評分為80.9分。

關鍵詞：山葵醬；單因素試驗；正交試驗；模糊數學

中圖分類號：TS201.1文獻標志碼：A 文章編號：1000-9973（2023）10-0117-05

Optimization of Processing Technology of Eutrema wasabi Sauce Based on Fuzzy Mathematics Parameters

GUO Meng-xia， ZHANG Zhao-chi

（Hebi Institute of Engineering and Technology， Henan Polytechnic University， Hebi 458030， China）

Abstract：Eutrema wasabi sauce is a condiment made from Eutrema wasabi rhizome. It is rich in amino acids， vitamins and a variety of essential mineral elements for the human body， especially the unique isothiocyanate in Eutrema wasabi sauce， which has the functions of anti-oxidation， anti-bacteria， anti-cancer， increasing appetite， beautifying and skin care. At present， the industrial production technology of Eutrema wasabi sauce is in the preliminary stage. Based on this， the processing technology of Eutrema wasabi sauce is studied and optimized through single factor test， orthogonal test and fuzzy mathematics method. The research results show that the optimal processing technology of Eutrema wasabi sauce is 250 g maltose， 70 g fructose， 250 g sorbitol and 40 g salt. At this time， the sensory score of Eutrema wasabi sauce is 80.9 points.

Key words： Eutrema wasabi sauce; single factor test; orthogonal test; fuzzy mathematics

山葵（Eutrema wasabi）是十字花科多年生宿根性植物[1-2]，栽培起源于日本，經過日本野生種馴化而來[3]。山葵是一種喜陰植物，生長所需的溫度為8～20 ℃，遮陰度為60%左右，需要栽培于通風性好[4]、富含有機質的砂壤土中[5]。

山葵中富含營養物質，主要包括氨基酸、維生素和多種微量元素[6]，山葵內的硫苷在芥子酶的作用下會產生異硫氰酸酯[7]，該物質具有預防骨質疏松、抗氧化、抗癌和增進食欲等多種生物功效[8]。

山葵是辛香類綠色蔬菜，不同部位的營養成分和礦物質元素均存在差異[9]，全株植物中根莖部位含有的營養物質最多[10]，山葵中的揮發性物質使山葵醬具有特殊的風味和功效。以山葵作為原料研發的產品包括山葵抑菌口香糖、山葵油小米辣和山葵保健酒等[11]，這些產品的主要生物活性成分均由山葵提供。

隨著消費者對山葵醬認可程度和消費水平的不斷提升，山葵在中國、日本和歐美等地區的消費量不斷增加[12]，國內山葵的種植面積也在快速擴張，我國現在種植的山葵主要出口日本，而我國的山葵醬又從日本進口，本研究基于此，以山葵根莖為材料[13]，對山葵醬的加工工藝進行研究和優化，旨在為山葵醬的工業化發展提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與試劑

新鮮的山葵根莖：廣元市農業開發有限公司；檸檬酸：廣州市化學試劑有限公司；磷酸氫二鈉：昆明市宏明試劑有限公司；芥子酶制劑：美國Sigma公司；丁基異氰酸酯：上海實業（集團）有限公司；烯丙基異硫氰酸酯：北京科技有限公司；戊烯基異氰酸酯：中國化工制作有限公司；二氯甲烷：山東化工有限公司。

1.2 試驗儀器

氣相色譜儀、低溫離心機 北京科技有限公司；分析天平 廣州電子設備有限公司；組織粉碎機 金壇實驗儀器公司；振蕩器 上海機械有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 山葵醬制作工藝流程

原料選擇→清洗→粉碎→調味→護色→包裝→標簽→儲藏銷售。

1.3.2 操作要點

1.3.2.1 原料選擇

選擇新鮮無破損的山葵根莖，將山葵的葉、柄和花苔部分全部去除。

1.3.2.2 清洗

將山葵根莖上的泥土全部去除，最后一遍清洗時用純凈水，清洗后晾干水分。

1.3.2.3 粉碎

用經過消毒的粉碎機將山葵的組織粉碎，需要均勻粉碎，使用的粉碎機為60目，粉碎至醬體中無明顯的纖維和顆粒。

1.3.2.4 調味

按照比例加入麥芽糖、果糖、食鹽、山梨糖醇、植物油和黃原膠等原料，再加入少許輔料進行調配。

1.3.2.5 護色

將梔子藍和姜黃素按照一定比例混合，對山葵醬進行護色。

1.3.2.6 儲藏銷售

將制作完成的山葵醬放入密閉的瓶子中，遮光低溫保存，運至商店進行銷售。

1.3.3 單因素試驗

當研究一個因素對山葵醬感官評分的影響時，控制其他的影響因素不變，即各單因素分別為麥芽糖添加量250 g、果糖添加量70 g、山梨糖醇添加量200 g和食鹽添加量50 g，各單因素試驗變量區間見表1。

1.3.4 正交試驗

根據單因素試驗結果，以A（麥芽糖添加量）、B（果糖添加量）、C（山梨糖醇添加量）和D（食鹽添加量）為變量因素，以山葵醬感官評分為指標，進行四因素四水平正交試驗，山葵醬正交試驗因素水平表見表2。

1.3.5 感官評價

食品的感官特征包括色、香和味，通過人體的各種感官對食品進行綜合評價，由于感官評定受個人喜好的影響，通過人群測定的方式減少誤差。本試驗邀請10人進行感官評定，最后使用平均值作為感官評定的結果。食品的感官特征包括顏色、香味、口感和形態，感官評分權重表見表3，山葵醬的感官評分見表4。

1.3.6 模糊數學模型[14-15]

1.3.6.1 確定評價對象

評價對象為16組山葵醬樣品。

1.3.6.2 確定評價因素

山葵醬評價的因素包括顏色、香味、口感和形態。

1.3.6.3 確定評價等級

山葵醬評價的等級包括優、良、中和差4個等級，4個等級的評分分別為90，70，50，30分。

1.3.6.4 確定權重

設顏色、香味、口感和形態的權重集為{0.1，0.4，0.4，0.1}。

2 結果和討論

2.1 單因素試驗

2.1.1 麥芽糖添加量對山葵醬感官評分的影響

加入麥芽糖不僅能夠增加甜度，而且能使山葵醬的形態更細膩。由圖1可知，當麥芽糖添加量增加時，感官評分先升高后降低。當麥芽糖添加量為150～250 g時，山葵醬的感官評分逐漸升高，山葵醬的甜度和細膩度增加。當麥芽糖添加量為250 g時，山葵醬的感官評分最高，為70分。當麥芽糖添加量大于250 g時，山葵醬的感官評分逐漸下降，這是由于麥芽糖添加量過高，山葵醬過于甜膩，造成感官評分下降。所以，選擇麥芽糖添加量150～300 g進行模糊數學優化試驗。

2.1.2 果糖添加量對山葵醬感官評分的影響

果糖不僅是甜味劑也是保濕劑。由圖2可知，當果糖添加量逐漸增加時，山葵醬的感官評分先升高后降低。當果糖添加量小于70 g時，山葵醬的感官評分呈上升趨勢。當果糖添加量為70 g時，山葵醬的感官評分最高，為72分；隨著果糖添加量繼續增加，山葵醬的感官評分開始降低。所以，選擇果糖添加量30～90 g進行模糊數學優化試驗。

2.1.3 山梨糖醇添加量對山葵醬感官評分的影響

山梨糖醇可以幫助食品保濕和增加食品的濃稠度，從而對食品起到賦形作用[16]。

由圖3可知，當山梨糖醇添加量逐漸增加時，山葵醬的感官評分先升高后降低。當山梨糖醇添加量為100～200 g時，山葵醬的感官評分呈上升趨勢。當山梨糖醇添加量為200 g時，山葵醬的感官評分最高，為73分。當山梨糖醇添加量為200～300 g時，山葵醬的感官評分開始下降，綜合考慮，選擇山梨糖醇添加量100～250 g進行模糊數學優化試驗。

2.1.4 食鹽添加量對山葵醬感官評分的影響

食鹽能夠增加食品的鮮度[17]。由圖4可知，當食鹽添加量逐漸增加時，山葵醬的感官評分先升高后降低。當食鹽添加量為30～50 g時，山葵醬的感官評分逐漸升高。當食鹽添加量為50 g時，山葵醬的感官評分最高，為70分。隨著食鹽添加量繼續增加，山葵醬的感官評分呈下降趨勢。所以，選擇食鹽添加量30～60 g進行模糊數學優化試驗。

2.2 模糊數學感官評價

根據單因素試驗結果，對山葵醬加工工藝進行四因素四水平分析，對山葵醬加工工藝進行研究和優化，山葵醬的感官評價獲得票數見表5。

根據表5的評價指標，將16份標本的因素轉化為模糊數學矩陣：

根據模糊數學的評分Y=X×A，其中A為評分等級優（90分）、良（70分）、中（50分）和差（30分），即A=（90，70，50，30）。各個小組的得分見表6。

將表6中的模糊數學結果代入表7，進行正交試驗分析。

由表7可知，根據正交試驗和極差分析，各個因素對山葵醬的影響順序為D（食鹽添加量）>A（麥芽糖添加量）>B（果糖添加量）>C（山梨糖醇添加量）。山葵醬生產的最佳加工工藝為麥芽糖添加量250 g、果糖添加量70 g、山梨糖醇添加量250 g和食鹽添加量40 g，此時山葵醬的感官評分為80.9分。

3 小結

山葵醬是一種以山葵根莖為原料制成的調味品，由于我國工業化加工山葵醬的技術還較落后，本試驗通過單因素試驗、正交試驗和模糊數學法對山葵醬的加工工藝進行了研究和優化，研究結果表明，山葵醬最佳加工工藝為麥芽糖添加量250 g、果糖添加量70 g、山梨糖醇添加量250 g和食鹽添加量40 g，此時山葵醬的感官評分為80.9分。

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