基于模糊數(shù)學(xué)法對發(fā)酵河鲀魚腸加工工藝進行優(yōu)化

摘要：河鲀魚中存在毒性，使其合理利用受到了很大限制。發(fā)酵工藝可使被廢棄的河鲀魚內(nèi)臟得到有效利用，從而減少資源浪費。該研究基于此，先利用單因素試驗和正交試驗分析不同發(fā)酵劑接種量、發(fā)酵時間和發(fā)酵溫度對河鲀魚腸感官評分的影響，并獲得最佳河鲀魚腸加工工藝條件，再利用模糊數(shù)學(xué)評價不同葡萄糖添加量、食用鹽添加量和馬鈴薯淀粉添加量對發(fā)酵河鲀魚腸感官評分的影響。研究結(jié)果表明，發(fā)酵河鲀魚腸的最佳加工工藝為發(fā)酵劑接種量3.5%、發(fā)酵時間10 h、發(fā)酵溫度40 ℃、葡萄糖添加量3%、食用鹽添加量2%和馬鈴薯淀粉添加量12%。

關(guān)鍵詞：發(fā)酵河鲀魚腸；模糊數(shù)學(xué)；加工工藝；優(yōu)化

中圖分類號：TS254.4""""" 文獻標(biāo)志碼：A"""" 文章編號：1000-9973（2024）11-0140-04

Optimization of Processing Technology of Fermented Pufferfish

Sausage Based on Fuzzy Mathematics Method

YUE Jun-rui， BAI Qing-yue

（Shanxi Technology and Business University， Taiyuan 030006， China）

Abstract： The toxicity of pufferfish greatly limits its rational utilization.The internal organs of discarded pufferfish can be effectively utilized through fermentation technology， thereby reducing resource waste. Based on this， in this study， single factor test and orthogonal test are firstly used to analyze the effects of different fermentation agent inoculation amount， fermentation time and fermentation temperature on the sensory score of pufferfish sausage， and the optimal processing technology conditions of pufferfish sausage are obtained， and then fuzzy mathematics is used to evaluate the effects of different addition amount of glucose， salt and potato starch on the sensory score of fermented pufferfish sausage. The research results show that the optimal processing technology of fermented pufferfish sausage is fermentation agent inoculation amount of 3.5%， fermentation time of 10 h， fermentation temperature of 40 ℃， glucose addition amount of 3%， salt addition amount of 2% and potato starch addition amount of 12%.

Key words： fermented pufferfish sausage; fuzzy mathematics; processing technology; optimization

收稿日期：2024-05-13

基金項目：山西省高等學(xué)校科技創(chuàng)新項目（2023L491）

作者簡介：岳俊瑞（1989—），女，講師，碩士，研究方向：微分方程、模糊數(shù)學(xué)在食品中的應(yīng)用。

暗紋東方鲀（Takifugu obscurus），又稱斑點鲀或河鲀，是一種生活在海水和淡水交界區(qū)域的魚類，屬于鲀科（Tetraodontidae）[1]，主要分布在我國東海、黃海、南海以及東北亞地區(qū)的河口或濱海灣等地域。暗紋東方鲀作為一種可食用魚類，具有一定的營養(yǎng)價值。然而，需要注意的是鲀類中的一些成員含有一種神經(jīng)毒素（特別是河豚毒素）[2-3]。暗紋東方鲀富含蛋白質(zhì)，可提供身體所需的氨基酸，有助于維持肌肉、組織和身體功能，也含有脂肪，如富含ω-3脂肪酸的EPA（二十碳五烯酸）和DHA（二十二碳六烯酸），對心臟健康有益，富含維生素D、維生素B12、硒和磷等礦物質(zhì)，這些成分能夠?qū)趋澜】岛兔庖呦到y(tǒng)的功能發(fā)揮至關(guān)重要的作用[4-5]。

魚類發(fā)酵產(chǎn)品研究在食品科學(xué)領(lǐng)域得到了一定程度的關(guān)注[6]，尤其是利用發(fā)酵來改善食物品質(zhì)、延長食物保質(zhì)期以及開發(fā)具有特色風(fēng)味的食品，在一些國家和地區(qū)，魚醬是一種受歡迎的調(diào)味品，通過發(fā)酵魚類可以產(chǎn)生具有豐富風(fēng)味和香氣的魚醬[7-8]，而發(fā)酵過程中產(chǎn)生的酶和微生物可以改變食物的風(fēng)味和口感。魚醬油也是通過魚類的發(fā)酵制備而成的，可用于提升食物的風(fēng)味，在東南亞地區(qū)非常流行。另外，一些地區(qū)會利用魚的發(fā)酵產(chǎn)物來制備調(diào)味料或湯底，以增添獨特的風(fēng)味[9]。魚類發(fā)酵產(chǎn)生的液體部分具有獨特的風(fēng)味和化學(xué)特性，可以用于調(diào)味、調(diào)湯等[10]。

河鲀魚在一些地方有著特定的文化價值和傳統(tǒng)的食用方式，研究發(fā)酵工藝可以保留這種傳統(tǒng)食材的特點，同時為其帶來創(chuàng)新，使其適應(yīng)現(xiàn)代人的口味和需求。發(fā)酵河鲀魚腸可以創(chuàng)造新的食品類產(chǎn)品，豐富市場選擇，優(yōu)質(zhì)的發(fā)酵河鲀魚腸產(chǎn)品具有較高的市場價值，可對當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生積極影響[11]。

發(fā)酵河鲀魚腸加工涉及微生物學(xué)、食品化學(xué)等多個領(lǐng)域，對于這些領(lǐng)域的研究和知識拓展具有推動作用，有助于增進人們對食品加工技術(shù)的理解和認(rèn)識。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與試劑

河鲀：購于鲀之鮮水產(chǎn)有限公司；發(fā)酵菌株（凍干菌種，植物乳酸桿菌和戊糖片球菌）：購于中國微生物菌種保藏管理中心；食用鹽、葡萄糖、蔗糖、土豆培養(yǎng)基。

1.2 試驗儀器

電子天平、分析天平、超凈工作臺、高壓滅菌鍋、高速冷凍離心機、生化培養(yǎng)箱、鼓風(fēng)干燥箱、高速攪拌機、恒溫水浴鍋、低溫保存箱、冷藏和冷凍冰箱、pH計。

1.3 試驗方法

1.3.1 發(fā)酵河鲀魚腸的制作

本研究以戊糖片球菌和植物乳桿菌為發(fā)酵劑，根據(jù)菌種使用說明書，將凍干粉末用液體培養(yǎng)基溶解后，在平板內(nèi)進行劃線，再將單個菌落接種到液體培養(yǎng)基中擴大培養(yǎng)15 h，培養(yǎng)結(jié)束后調(diào)整菌液濃度為107 CFU/mL，再將其置于4 ℃冰箱中保存待用。

將河鲀魚肉清洗干凈，在低溫條件下添加一定的輔料和發(fā)酵劑，攪拌3 min，將其混合均勻，再制作成完整的魚腸，將其放入生化培養(yǎng)箱中進行培養(yǎng)，在35 ℃條件下培養(yǎng)8 h。發(fā)酵結(jié)束后，先將魚腸加熱至45 ℃，再將其加熱至95 ℃，并維持30 min進行滅菌，然后將其放入冰水中冷卻，最后將其放入4 ℃冰箱中保存12 h冷藏備用。

1.3.2 感官評價

邀請10位具有感官評價經(jīng)驗的人員對發(fā)酵魚腸進行感官評價，以發(fā)酵魚腸的口感、風(fēng)味、色澤和組織狀態(tài)為評價指標(biāo)，對發(fā)酵魚腸進行感官評價。發(fā)酵魚腸感官評價標(biāo)準(zhǔn)見表1。

1.3.3 單因素試驗

控制接種量為3%、發(fā)酵時間為20 h和發(fā)酵溫度為25 ℃，研究不同發(fā)酵時間（8，12，16，20，24，28，32，36 h）、不同發(fā)酵溫度（15，25，35，45，55，65 ℃）和不同接種量（1%、2%、3%、4%、5%）對發(fā)酵魚腸感官評分的影響。

1.3.4 模糊數(shù)學(xué)建立

根據(jù)模糊數(shù)學(xué)感官設(shè)定模糊感官評定域為X=（X1口感，X2風(fēng)味，X3色澤，X4組織狀態(tài)）；感官評價為Y=（優(yōu)，良，中，一般，差）。根據(jù)發(fā)酵魚腸的口感、風(fēng)味、色澤和組織狀態(tài)在模糊數(shù)學(xué)感官評價中的重要性將其權(quán)重設(shè)定為（0.2，0.3，0.3，0.2）。

1.3.5 正交試驗設(shè)計及發(fā)酵條件優(yōu)化

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，以感官評分為指標(biāo)，接種量、發(fā)酵時間和發(fā)酵溫度為變量因素，研究不同變量因素對河鲀魚腸感官評分的影響。

1.3.6 數(shù)據(jù)分析

利用Excel 2021軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和分析。

2 結(jié)果和討論

2.1 單因素試驗

2.1.1 接種量對發(fā)酵河鲀魚腸感官評分的影響

發(fā)酵劑中的微生物（如細(xì)菌、酵母等）在發(fā)酵過程中會分解食材，產(chǎn)生有機酸、氣體和其他化合物，接種量的多少會影響微生物的繁殖速率和代謝產(chǎn)物的產(chǎn)量，從而影響食物的口感和氣味。發(fā)酵過程中產(chǎn)生的有機酸會影響食物的酸度和pH值，使其更酸和更甜。接種量的變化導(dǎo)致氣體產(chǎn)生速率的變化，從而影響食物的蓬松度、口感和香氣。

由圖1可知，隨著接種量的增加，河鲀魚腸的感官評分先升高后降低。當(dāng)接種量為3%時，河鲀魚腸的感官評分最高，當(dāng)接種量低于或者高于3%時，河鲀魚腸的感官評分均呈現(xiàn)降低趨勢。

2.1.2 發(fā)酵時間對發(fā)酵河鲀魚腸感官評分的影響

不同發(fā)酵時間會導(dǎo)致微生物代謝產(chǎn)物、化學(xué)成分和食材性質(zhì)的變化，從而影響食物的感官特性。發(fā)酵時間會導(dǎo)致河鲀魚腸的風(fēng)味發(fā)生變化，在較短發(fā)酵時間內(nèi)，會有較少的微生物代謝產(chǎn)物生成，而在較長的發(fā)酵時間內(nèi)，微生物會更充分地代謝食材，產(chǎn)生更多的化合物，賦予食物特殊的香氣和味道。

發(fā)酵時間還可能影響食物的質(zhì)地。在發(fā)酵過程中，微生物的活動會導(dǎo)致蛋白質(zhì)和其他成分分解、轉(zhuǎn)化，從而影響食物的質(zhì)地和口感。較短的發(fā)酵時間會產(chǎn)生較輕的質(zhì)地，而較長的發(fā)酵時間會使食物更加柔軟。隨著發(fā)酵時間的延長，有機酸的積累也會增加食物的酸度。

由圖2可知，隨著發(fā)酵時間的增加，發(fā)酵河鲀魚腸的感官評分呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，當(dāng)發(fā)酵時間為12 h時，發(fā)酵河鲀魚腸的感官評分最高，為63分；當(dāng)發(fā)酵時間大于或者小于12 h時，發(fā)酵河鲀魚腸的感官評分均呈現(xiàn)逐漸降低趨勢。

2.1.3 發(fā)酵溫度對發(fā)酵河鲀魚腸感官評分的影響

發(fā)酵溫度是控制發(fā)酵過程中微生物生長和代謝的關(guān)鍵因素之一，不同微生物生長所要求的最適溫度不同、合適的發(fā)酵溫度可以促進有益微生物的生長，從而產(chǎn)生所需的風(fēng)味。發(fā)酵過程中產(chǎn)生的酶在不同溫度下可能會有不同的活性水平。酶活性影響食材的分解、轉(zhuǎn)化和產(chǎn)生化學(xué)變化，進而影響食品的特性。

發(fā)酵過程中的化學(xué)反應(yīng)速率通常隨著溫度的變化而變化，適當(dāng)?shù)臏囟瓤梢源偈褂幸娴幕瘜W(xué)反應(yīng)發(fā)生，從而改善食品的味道、香氣和口感。由于不同的食品和微生物在發(fā)酵過程中的反應(yīng)機制和生長要求可能會有很大差異，所以發(fā)酵溫度對食品最終感官評分的影響也有不同。為了確定最佳的發(fā)酵溫度，通常需要進行試驗研究來評估不同溫度下食品的感官特性和質(zhì)量。

由圖3可知，隨著發(fā)酵溫度的增加，發(fā)酵河鲀魚腸的感官評分先升高后降低，當(dāng)發(fā)酵溫度為25 ℃時，發(fā)酵河鲀魚腸的感官評分最高，為60分，當(dāng)溫度低于或者高于25 ℃時，發(fā)酵河鲀魚腸的感官評分均不斷降低。

2.2 正交試驗

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，對河鲀魚腸加工工藝進行正交試驗，正交試驗優(yōu)化方案及結(jié)果見表3。

由表3可知，編號7的發(fā)酵河鲀魚腸的感官評分最高，為68.9分，此時發(fā)酵河鲀魚腸加工工藝為發(fā)酵劑接種量3.5%、發(fā)酵時間10 h和發(fā)酵溫度40 ℃。

2.3 模糊數(shù)學(xué)的建立

通過單因素試驗和正交試驗研究接種量、發(fā)酵時間和發(fā)酵溫度對河鲀魚腸感官評分的影響，并獲得最佳加工工藝，然后利用模糊數(shù)學(xué)方法研究不同葡萄糖添加量、食用鹽添加量和馬鈴薯淀粉添加量對發(fā)酵河鲀魚腸感官評分的影響。

邀請10位具有感官評價經(jīng)驗的人員對發(fā)酵河鲀魚腸進行感官評分，以口感、風(fēng)味、色澤和組織狀態(tài)4個特征為指標(biāo)，對河鲀魚腸進行感官評分，結(jié)果見表4。

根據(jù)表4中的結(jié)果獲得模糊數(shù)學(xué)矩陣R，以樣品1為例，模糊矩陣如下：

河鲀魚腸的口感、風(fēng)味、色澤和組織狀態(tài)4個評價因素的權(quán)重集為（0.2，0.3，0.3，0.2），即得到樣品Y1=（0.47，0.2，0.17，0.16），Y2=（0.53，0.23，0.12，0.12），Y3=（0.51，0.25，0.14，0.1），Y4=（0.58，0.22，0.16，0.04），Y5=（0.59，0.21，0.13，0.07），Y6=（0.55，0.13，0.19，0.13），Y7=（0.6，0.2，0.15，0.05），Y8=（0.55，0.24，0.13，0.08），Y9=（0.39，0.27，0.23，0.11），Y10=（0.32，0.23，0.3，0.15），Y11=（0.43，0.27，0.12，0.18），Y12=（0.4，0.23，0.22，0.15），Y13=（0.41，0.23，0.15，0.21），Y14=（0.41，0.19，0.18，0.22），Y15=（0.51，0.19，0.15，0.18）和Y16=（0.49，0.21，0.16，0.14）。

由表5可知，樣品3的感官評分最高，為79.11分，此時發(fā)酵河鲀魚腸的加工工藝為發(fā)酵劑接種量3.5%、發(fā)酵時間10 h、發(fā)酵溫度40 ℃、葡萄糖添加量3%、食用鹽添加量2%和馬鈴薯淀粉添加量12%。

3 小結(jié)

河鲀魚的毒性成分主要集中在內(nèi)臟和皮膚中，通過適當(dāng)?shù)陌l(fā)酵工藝可以有效地降解和去除河鲀魚內(nèi)臟中的毒性物質(zhì)，從而降低食品中毒的風(fēng)險，確保食品安全。發(fā)酵是一種能夠改變食材特性的工藝，可以改善食品的口感、風(fēng)味和質(zhì)地。通過優(yōu)化發(fā)酵工藝，可以使河鲀魚腸獲得更好的食用質(zhì)量，提高消費者的接受度和滿意度。

本研究利用模糊數(shù)學(xué)法和正交試驗對發(fā)酵河鲀魚腸加工工藝進行研究和優(yōu)化，研究結(jié)果表明發(fā)酵河鲀魚腸的最佳加工工藝為發(fā)酵劑接種量3.5%、發(fā)酵時間10 h、發(fā)酵溫度40 ℃、葡萄糖添加量3%、食用鹽添加量2%和馬鈴薯淀粉添加量12%。

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