基于模糊數學評價法優化低鈉鹽腌制即食紅魚片工藝

何曉彤，許志平，鄧旗，龔麗，孫力軍*，房志家，余允晴，羅柏林

（1.廣東海洋大學食品科技學院，廣東省水產品加工與安全重點實驗室，廣東省海洋生物制品工程實驗室，廣東省海洋食品工程技術研究中心，水產品深加工廣東普通高等學校重點實驗室，廣東湛江 524088；2.廣東省現代農業裝備研究所，廣東廣州 510630）

紅魚，學名紅笛鯛（Lutjanussanguineus），屬于笛鯛科、笛銷屬，主要盛產于我國北部灣，因其味道鮮美、肉質細膩、高蛋白低脂肪、營養價值高而受到人們的喜愛[1-3]。目前，紅魚主要以初加工制作成紅魚干為主，整體利用率不高，亟需開發紅魚深加工產品。而紅魚加工主要采用高鈉食鹽腌制，研究表明長期高鈉飲食會引發高血壓、冠心病等疾病[4-5]，因此，在加工過程中減少鈉鹽的使用已成為一種趨勢[6-7]。將氯化鉀置換部分氯化鈉制成的低鈉鹽已在腌臘肉類中得以應用[8-9]。然而，目前仍缺少低鈉鹽在魚類腌制上的應用，特別是在紅魚方便食品加工中的應用[10]。因此，研發低鈉鹽腌制即食紅魚片產品可提高紅魚產品深加工的水平和市場競爭力，從而促進紅魚資源的利用。

感官評價是綜合評價食品質量的重要方法，其中模糊數學感官評價法，是一種能消除個人感官評估中的主觀性，科學、全面地評價多個質量指標，提供更精準、客觀的評估結果的方法[11-12]，此種評價法應用在水產品加工工藝優化中尚不多見。

本研究以紅魚為原料，采用模糊數學感官評定法，通過正交試驗確定腌制料配比，測定水分含量、質構、色差等指標，探究不同烘干和油炸工藝對紅魚片品質的影響，再進一步通過正交試驗，確定最佳烘干和油炸工藝的加工條件，從而確定低鈉鹽腌制即食紅魚片產品的最佳加工工藝，研制出一款風味獨特、食用便利的即食產品，以期為紅魚的深加工利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

冰鮮紅魚、低鈉鹽（主要成分為85% 氯化鈉和15%氯化鉀）、白砂糖、生抽、料酒、白醋、碳酸氫鈉、辣椒面、花生油：市售。

1.2 儀器與設備

YZ-1531-T 型多功能油炸鍋：廣東友田家用電器有限公司；TMS-Pro 型質構分析儀：美國FTC 公司；NS810 型色差儀：深圳市三恩馳科技有限公司；GZX-9240MBE 型電熱恒溫鼓風干燥箱：上海博迅實業有限公司；JA2003 型電子天平：上海市安亭電子儀器廠。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

紅魚原材料→前處理→腌制→烘干→油炸→真空包裝→成品。

操作要點：取冰鮮紅魚的魚肉清洗，擦干表面水分，切成3 cm×2 cm×1 cm 的魚片，將魚片加入腌料液中腌制20 min，腌制后，用清水洗去調料，擦干表面水分后，將魚片均勻擺放在網片上，置于電熱恒溫鼓風干燥箱中進行熱風干燥，烘干一定時間后取出冷卻，再將魚片置于盛有花生油的多功能油炸鍋中進行油炸熟制，冷卻后將魚片進行真空包裝，置于陰涼處放置。

1.3.2 腌制料配比的優化

在預試驗制備腌制料配方基礎上，選擇低鈉鹽、白砂糖、生抽、料酒、白醋、碳酸氫鈉、辣椒面作為腌制料，以感官評分為指標，對不同調味條件的紅魚片色澤、組織狀態、氣味和滋味進行評價，以確定最佳腌制料的配比（基于每100 g 紅魚的調味添加物質量），各腌制料配比正交試驗因素水平見表1。

表1 腌制料配比正交試驗因素水平Table 1 Level of orthogonal test factors for proportion of pickling spices

1.3.3 烘干和油炸加工工藝的確定

1.3.3.1 單因素試驗

對最佳腌制料配比腌制后的紅魚進行烘干和油炸工藝的探究，以烘干溫度（40、45、50、55、60 ℃）、烘干時間（1、2、3、4、5 h）、油炸溫度（150、160、170、180、190 ℃）、油炸時間（1.5、2.0、2.5、3.0、3.5 min）為單因素，以水分含量、質構、色差、感官評分為評價指標，探究紅魚片品質的變化規律。

1.3.3.2 正交優化試驗

以烘干溫度（A'）、烘干時間（B'）、油炸溫度（C'）、油炸時間（D'）作為4 個主要影響因素，進行正交試驗，選取正交表L9（34）進行正交分析，通過感官評分確定最佳的加工工藝參數，正交試驗設計見表2。

表2 烘干和油炸加工條件正交試驗因素水平Table 2 Level of orthogonal test factors for drying and frying conditions

1.3.4 模糊數學感官評價

1.3.4.1 感官評定標準

參考段少奇等[13]的方法，選擇10 人組成感官評定小組，根據表3 感官評價標準對紅魚片產品進行感官評價。

表3 感官評價標準Table 3 Sensory evaluation criteria

1.3.4.2 評價因素集確立

評定因素集即影響紅魚產品的感官質量的指標集合，本研究中的因素集U={色澤，組織狀態，氣味，滋味}。

1.3.4.3 評定集確定

評定集是即食紅魚片的感官質量所屬質量等級的集合，表示方法為V=（v1，v2，v3，v4，v5）=（100，80，60，40，20）；經感官評定小組討論，確定評定集為V=（很好v1，較好v2，一般v3，較差v4，很差v5）。

1.3.4.4 各因素權重集確定

被評對象權重集合記為K=（k1，k2，k3，k4），且k1+k2+k3+k4=1。10 名感官評估員對產品色澤、組織狀態、氣味、滋味4 個質量因素在感官評價中的重要程度進行打分，總分為10，最后各因素得分總和與總分100的比值，即為各因素的權重因子。

1.3.4.5 模糊關系綜合評判集

感官評價員對即食紅魚片的每個影響因素進行等級評定，對每個評定等級打分人數進行統計，并作歸一化處理，構成模糊關系矩陣。根據模糊矩陣變換原理，將權重矩陣K與模糊關系矩陣A相乘得到每組的評價結果Y，即Y=K×A。

1.3.5 水分含量測定

參考GB 5009.3—2016《食品安全國家標準食品中水分的測定》中的直接干燥法，測定魚片水分含量，每個樣品設立3 個平行。

1.3.6 質構測定

取大小、高度相同的紅魚片，待上機測定。上機檢測參數為P/10 探頭，測試速度為1 mm/s，測試形變量為40%，觸發力為0.500 N，樣品壓縮間隔時間為5 s，測定硬度、咀嚼性和彈性指標[14]。每個樣品設立3 個平行。

1.3.7 色差測定

采用色差儀測量紅魚片制品的L*值、a*值和b*值，每個樣品設立3 個平行。其中，L*值表示亮度，a*值表示紅綠色澤，b*值表示黃藍色澤[15]。

1.4 統計方法

使用SPSS 22.0 對試驗數據進行相關程序操作，并進一步對數據進行統計分析，組間對比采用ANOVA方差分析，以P＜0.05 表示統計學上存在顯著性差異。

2 結果與分析

2.1 感官品質評價結果

10 名感官評估員對即食紅魚片4 項品質影響因素的權重統計結果見表4。

表4 紅魚片質量因素的權重分布及評價得分Table 4 Weight distribution and evaluation score of quality factors of Lutjanus sanguineus fillets

由表4 可知，各質量因素權重分別為色澤0.215、組織狀態0.235、氣味0.235、滋味0.315。根據影響因素的大小排序為滋味、組織狀態和氣味、色澤。

2.2 腌制料配比的優化結果

2.2.1 模糊數學感官評價結果

感官評估員按照很好、較好、一般、較差、很差的評價等級逐一對18 組樣品的色澤、組織狀態、氣味、滋味進行打分，并統計匯總各等級中的評定人數，得到腌制料配比的感官評價結果見表5。

表5 腌制料配比的感官評定結果Table 5 Sensory evaluation results of proportion of pickling spices

2.2.2 模糊矩陣的建立及綜合評價結果

對表5 不同因素和程度所得到的票數進行歸納總結，歸一化得到即食紅魚片的感官評價模糊關系矩陣Ai，以1 號樣品為例。

依據迷糊矩陣變換原理Yi=K×Ai，計算綜合評價結果。

Y1所得感官綜合評價結果表示1 號樣品即腌制料為低鈉鹽5 g/100 g、白砂糖3 g/100 g、生抽3 g/100 g、料酒120 g/100 g、白醋2 g/100 g、碳酸氫鈉0.4 g/100 g、辣椒面9 g/100 g 所得的即食紅魚片，21.0% 認為其感官評價很好，46.1%認為其感官較好，25.5%認為其感官一般，7.5%認為其感官較差。將感官評分的5 個等級轉換為R=（100，80，60，40，20）。以樣品1 為例，其模糊綜合總分T1=R×Y1=76.11，其他樣品的模糊綜合總分計算以此類推。

2.2.3 腌制料配比的正交試驗結果

在前期預試驗的基礎上，確定使用低鈉鹽、白砂糖、生抽、料酒、白醋、碳酸氫鈉、辣椒面作為腌制料，其中低鈉鹽、白砂糖和生抽作為調味劑[16-17]，能增加產品的特殊風味和口感，料酒和白醋起到除異味、去腥的作用，碳酸氫鈉起到膨化作用。以感官評分為指標，對腌制料進行七因素三水平正交試驗，正交試驗結果表6。

表6 腌制料配比的正交試驗結果Table 6 Orthogonal test results on proportion of pickling spices

由表6 可知，第15 組樣品的感官評分最高，為85.94。極差分析結果可知，影響即食紅魚片感官品質的主次順序依次為A＞D＞B＞E＞G＞C＞F，即低鈉鹽＞料酒＞白砂糖＞白醋＞辣椒面＞生抽＞碳酸氫鈉，其中低鈉鹽的添加量對即食紅魚片的影響最為關鍵，與普通食鹽相比，含氯化鉀的低鈉鹽的咸味稍弱[18]，但仍在腌制過程中起主要作用。正交優化得到的最優方案為A2B3C1D2E1F3G1，即添加量分別為低鈉鹽6 g/100 g、白砂糖5 g/100 g、生抽3.0 g/100 g、料酒150 g/100 g、白醋2.0 g/100 g、碳酸氫鈉0.6 g/100 g、辣椒面9 g/100 g，此條件下的感官評分為87.43，高于其他方案組合。結果表明，此工藝下加工的即食紅魚片香氣濃郁，無腥味，且咸淡適中，具有鮮味。

2.3 烘干和油炸加工工藝的確定

2.3.1 單因素試驗結果與分析

2.3.1.1 烘干溫度對即食紅魚片品質的影響

冰鮮紅魚肉的含水量較高，若紅魚片直接高溫油炸，會使表面硬化嚴重，影響口感[19]。因此需對紅魚進行預干燥，除去魚肉內的部分水分，能在一定程度上提高產品品質，本試驗采用的熱風干燥具有操作簡單、易于控制、成本低等優點。

在固定烘干時間3 h、油炸溫度160 ℃、油炸時間2 min 的條件下，不同烘干溫度對紅魚片品質的影響如圖1所示。

圖1 烘干溫度對即食紅魚片品質的影響Fig.1 Effect of drying temperature on quality of instant Lutjanus sanguineus fillets

由圖1A 可知，隨著烘干溫度的升高，紅魚片的水分含量逐漸降低，當烘干溫度達到55 ℃時，水分含量顯著降低（P＜0.05）。由圖1B 可知，當烘干溫度達到55 ℃和60 ℃時，紅魚片的硬度顯著增大（P＜0.05），彈性顯著降低（P＜0.05）。由圖1C 可知，烘干溫度高于50 ℃時，L*值隨著烘干溫度的升高而顯著降低（P＜0.05），b*值沒有顯著性變化（P＞0.05），當烘干溫度為55 ℃時，a*值達到最大。由此可知，烘干溫度對紅魚片的色澤中的亮度影響較大，當烘干溫度過高時，色澤顯著變暗，而適當的烘干溫度能使色澤呈金黃色。由圖1D 可知，烘干溫度為50 ℃時，即食紅魚片的感官評分達到最大值，此時紅魚片軟硬適中，咀嚼性適中，富有彈性，色澤呈金黃色。最終選擇45、50、55 ℃為烘干溫度進行正交試驗。

2.3.1.2 烘干時間對即食紅魚片品質的影響

在固定烘干溫度50 ℃、油炸溫度160 ℃、油炸時間2 min 的條件下，不同烘干時間對即食紅魚片品質的影響如圖2所示。

圖2 烘干時間對即食紅魚片品質的影響Fig.2 Effect of drying time on quality of instant Lutjanus sanguineus fillets

由圖2A 可知，隨著烘干時間的延長，紅魚片中的水分含量顯著降低（P＜0.05）。由圖2B 可知，當烘干時間達到3 h 及以上時，硬度和咀嚼性顯著增大（P＜0.05）。由圖2C 可知，L*值隨著烘干時間的延長呈下降趨勢，a*值呈上升趨勢，b*值呈先下降再上升再下降的變化趨勢。由此可知，烘干時間對紅魚片的水分含量和硬度影響較大，當烘干時間過短時，魚片脫水不充分，使油炸后的魚片不酥脆，而當烘干時間過長時，魚片脫水程度過高，使油炸后的魚片表面硬化嚴重[20]。由圖2D 可知，感官評分隨著烘干時間延長呈先升高后降低的趨勢，當烘干時間為3 h 時，即食紅魚片的感官評分達到最大值，此時魚片的含水量適中，軟硬程度適中，色澤鮮艷，呈金黃色。最終選擇烘干時間為2、3、4 h 進行正交試驗。

2.3.1.3 油炸溫度對即食紅魚片品質的影響

在固定烘干溫度50 ℃、烘干時間3 h、油炸時間2 min 的條件下，不同油炸溫度對即食紅魚片品質的影響如圖3所示。

圖3 油炸溫度對即食紅魚片品質的影響Fig.3 Effect of frying temperature on quality of instant Lutjanus sanguineus fillets

由圖3A 可知，紅魚片中的水分含量隨油炸溫度的升高而顯著降低（P＜0.05）。由圖3B 可知，隨著油炸溫度的升高，魚片的硬度和咀嚼性逐漸增大，當油炸溫度達到170 ℃及以上，硬度會明顯增大，而油炸溫度達到160 ℃及以上時，魚片的彈性沒有顯著性變化（P＞0.05）。由圖3C 可知，隨著油炸溫度的逐步提高，L*值呈下降的趨勢，a*值呈上升趨勢，b*值呈先上升后下降趨勢，當油炸溫度為170 ℃時，b*值達到最大值，為21.32。由此可知，油炸溫度對紅魚片的水分含量影響較大，當溫度過高時，含水量多，口感不酥脆，而油炸溫度過低時，含水量低，口感較硬[21]。由圖3D 可知，當油炸溫度為170 ℃，即食紅魚片的感官評分達到最大值，此時的魚片含水量適中，軟硬程度適中，色澤鮮艷。最終選擇油炸溫度為160、170、180 ℃進行正交試驗。

2.3.1.4 油炸時間對即食紅魚片品質的影響

在固定烘干溫度50 ℃、烘干時間3 h、油炸溫度160 ℃的條件下，不同油炸時間對即食紅魚片品質的影響如圖4所示。

圖4 油炸時間對即食紅魚片品質的影響Fig.4 Effect of frying time on quality of instant Lutjanus sanguineus fillets

由圖4A 可知，紅魚片中的水分含量隨油炸時間的延長呈下降趨勢，當油炸時間達到3.0、3.5 min 時，水分含量顯著降低（P＜0.05）。由圖4B 可知，隨著油炸時間的延長，魚片的硬度和咀嚼性明顯增加，而當油炸時間到達2.0 min 及以上時，彈性沒有顯著性變化（P＞0.05）。由圖4C 可知，隨著油炸時間的延長，L*值呈下降趨勢，a*值呈上升趨勢，b*值先增大后降低，當油炸時間為2.5 min 時，b*值達到最大值。由此可知，油炸時間對魚片的水分含量和硬度影響較大，油炸時間過短時，含水量多，口感不酥脆，而油炸時間過長時，含水量低，口感較硬[22]。由圖4D 可知，感官評分隨油炸時間的延長呈先升高后降低的趨勢，當油炸時間為3.0 min 時，即食紅魚片的感官評分達到最大值，此時的魚片水分含量適中，軟硬程度適中，色澤鮮艷。最終選擇油炸時間為2.5、3.0、3.5 min 進行正交試驗。

2.3.2 正交試驗結果

2.3.2.1 模糊數學感官評價結果

在前期單因素試驗的基礎上，對烘干溫度、烘干時間、油炸溫度、油炸時間進行正交試驗，感官評估員逐一對9 組樣品進行打分，并統計匯總在各等級中的評定人數，得到烘干和油炸工藝感官評價結果，見表7。

表7 烘干和油炸工藝感官評價結果Table 7 Sensory evaluation results of drying and frying process

2.3.2.2 正交優化試驗結果

正交試驗結果見表8。

表8 正交試驗感官評價結果Table 8 Sensory evaluation results of orthogonal test

由表8 可知，影響即食紅魚片感官評分的因素大小順序為C'＞B'＞D'＞A'，即油炸溫度＞烘干時間＞油炸時間＞烘干溫度，得到的最優組合為A'2B'2C'1D'2，即烘干溫度為50 ℃、烘干時間為3 h，油炸溫度為160 ℃，油炸時間為3.0 min。利用驗證試驗對該工藝參數條件生產的即食紅魚片進行感官評價，感官評分為90.56，高于同部位、同體積、同高度的其他正交組的感官評分，此工藝參數生產的紅魚片品質較好。

3 結論

為探究腌制料配比和加工條件對低鹽腌制即食紅魚片品質的影響并優化其制備工藝。最佳的腌制料配比為低鈉鹽6 g/100 g、白砂糖5 g/100 g、生抽3.0 g/100 g、料酒150 g/100 g、白醋2.0 g/100 g、碳酸氫鈉0.6 g/100 g、辣椒面9 g/100 g，通過單因素和正交試驗確定了最佳加工條件：烘干溫度50 ℃、烘干時間3 h、油炸溫度160 ℃、油炸時間3.0 min，此方案得到紅魚片的水分含量為36.11%，硬度為3 190.36 N，彈性為0.36 mm，咀嚼性為950.23 mJ，L*值為47.34，a*值為4.92，b*值為21.38。本研究確定了低鈉鹽腌制即食紅魚片的最佳工藝條件，制得一種色澤金黃、肉質緊實、香氣濃郁、咸淡適中的即食紅魚片產品，為紅魚精深加工提供有力支持。