1、基于模糊数学与智能感官评价的鱼香调味汁配方优化研究 易宇文 范文教 乔明锋 彭毅秦 刘阳 戢得蓉 邓静 吴华昌 胡金祥 李冬梅 四川旅游学院烹饪科学四川省高等学校重点实验室 四川旅游学院食品学院 四川旅游学院烹饪学院 摘 要： 为优化鱼香调味汁的配方, 实验以浓缩葱油、生姜精油、大蒜精油及泡辣椒和豆瓣混合物, 代替鱼香调味汁中的香葱、生姜、大蒜和泡辣椒, 采用单因素和正交实验, 结合模糊数学感官评价确定其最佳工艺配方, 并利用电子鼻和电子舌对感官评价结果进行验证。结果表明:在传统配方其他配料不变的基础上, 浓缩葱油, 生姜精油, 大蒜精油及泡辣椒和郫县豆瓣 (重量比 73) 以149731 重
2、量比制备的鱼香调味汁感官评分最高, 且与传统配方鱼香调味汁在滋味和香味上最为相似。实验结果为鱼香调味汁工业化生产提供一个可选方案, 也为模糊数学感官评价模型结合电子鼻和电子舌评价食品风味质量提供理论支撑。关键词： 鱼香调味汁; 模糊数学; 感官评价; 电子鼻; 电子舌; 作者简介：易宇文 (1980-) , 男, 副研究员, 硕士, 研究方向:从事调味品加工。E-mail:。作者简介：乔明锋, 男, 博士。E-mail:。收稿日期：2017-05-15基金：四川省教育厅资助项目 (编号:16ZA0349) Research on the formula optimization of Yuxi
3、ang sauce based on fuzzy mathematics and intelligence sensory evaluationYI Yu-wen FAN Wen-jiao QIAO Ming-feng PENG Yi-qin LIU Yang JI De-rong DENG Jing WU Hua-chang HU Jin-xiang LI Dong-mei Culinary Science Key Laboratory of Sichuan Province, Sichuan Tourism University; College of Food , Sichuan Tou
4、rism University; College of Cuisine , Sichuan Tourism University; Abstract： In this study, in order to optimize the recipe of Yuxiang sauce, we used concentrated onion oil, ginger oil, garlic oil and the mixture of pickled pepper and douban, instead of fish shallot, ginger, garlic and pickled pepper
5、 to produce Yuxiang sauce, by using single factor and orthogonal experiments, combining the fuzzy mathematics sensory evaluation, the optimum process recipe was determined, and electronic nose and electronic tongue was used to verify the results.The results showed that on the basis of the traditiona
6、l formula, the highest sensory score of Yuxiang sauce was achieved by weight ratio as 14 (concentrated onion oil) 9 (ginger oil) 7 (garlic oil) 31 (the mixture of pickled pepper and douban, weight ratio 73) .The experimental results provided an optional solution for Yuxiang sauce industrialized prod
7、uction, and also provided theoretical support for food flavor quality evaluation based on fuzzy mathematics and intelligence sensory evaluation analysis.Keyword： Yuxiang sauce; fuzzy mathematics; sensory evaluation; E-nose; E-tongue; Received： 2017-05-15鱼香味型是川菜复合味型典型代表之一1, 其味咸甜酸辣, 其香姜葱蒜浓郁, 得益于各调料巧妙组
8、合, 具有鱼的风味而不见鱼的妙处2。现工业化鱼香调味汁按照传统配方制作, 即使用姜、葱、蒜和泡辣椒等原料, 但这种加工方式原料用量大, 程序繁琐, 且所用泡辣椒基本属于盐渍辣椒, 缺乏泡辣椒的风味, 因此, 对工业鱼香调味汁原料配方进行优化改良具有重要意义。感官评价是鉴定食品品质优劣最直接、最简单、最快捷的方法, 但由于人的感官易受嗜好、生理、心里等因素的影响, 导致评价标准难以统一, 结果稳定性、重复性差, 而备受质疑。食品各个感官属性之间很难严格区分, 具有一定的模糊性;模糊数学是研究解决模糊问题的方法论, 它可以将具有模糊属性的感官属性量化, 并综合考虑各评价因素对整体评价效果的影响,
9、在一定程度上能够避免感官评价的不足, 从而对食品品质做出客观、全面的评价3。智能感官是近三十年发展起来的一门无损检测技术, 包括电子鼻和电子舌。电子鼻是通过传感器对不同气味物质的响应获得检测信号, 再通过数据模型进行处理, 从而获得气味的整体轮廓信息, 目前在复合调味料4、香料5、香精6等方面应用广泛。电子舌是通过非专一性传感器对不同滋味液体的敏感程度而获得检测信号, 再通过软件内置模型进行数据处理, 从而获得滋味的整体轮廓。目前主要应用于食品掺假辨别7、等级划分8、产地鉴别9、鲜度鉴别10等领域, 在调味品领域的应用报道罕见。本文拟以浓缩葱油、生姜精油、大蒜精油代替香葱、生姜、大蒜, 以减少
10、工艺步骤, 以泡辣椒和郫县豆瓣混合物代替泡辣椒, 以弥补其风味不足, 通过单因素和正交实验, 结合模糊数学感官评价确定其最佳工艺配方, 并利用电子鼻和电子舌对模糊数学感官评价结果进行验证。1 材料与方法1.1 材料大豆精炼油 (福临门) ;浓缩葱油、大蒜精油、生姜精油 (江联) ;泡红辣椒 (蜀浓湘) 、白糖、郫县豆瓣 (鹃城) 、食醋 (保宁醋) 、精盐 (中盐) 、味精 (莲花) 、酱油 (海天味极) ;姜、葱、蒜。1.2 仪器与设备分析天平:FALLC4N, 常州市衡正电子仪器有限公司;电子鼻:FOX 4000, 法国Alpha MOS 公司, 该电子鼻主机内有 3 个矩阵室, 每个矩阵
11、室内有 6 根金属氧化物传感器, 对一类或几类物质敏感11;电子舌:-ASTREE, 法国 Alpha MOS公司, 该电子舌由 7 根非专一性传感器和一个 Ag/Ag Cl 参比电极组成, 每根传感器对酸、咸、甜、苦和鲜敏感, 但程度不一12;其他实验室常用设备。1.3 工艺流程1.3.1 工艺流程炒制泡辣椒和豆瓣时, 温度控制在 120左右, 时间 3min, 确保泡辣椒和豆瓣中的风味物质充分熔出, 且避免泡辣椒和豆瓣被炒糊。浓缩葱油、生姜精油和大蒜精油的加热时间控制在 1min 之内, 以避免风味物质挥发损失。加醋后的加热时间控制在 30s, 以避免醋中的挥发性香味物质过多丢失。1.3.
12、2 参照品的工艺流程参照品依据川菜制作技术实验教程13制备。其配料见表 1。表 1 鱼香调味汁配料表 Table 1 The ingredients of Yuxiang sauce 下载原表 1.4 操作要点1.4.1 原料初加工泡辣椒、豆瓣、香葱、生姜、大蒜剁成 0.1cm 见方的粒, 备用。1.4.2 单因素实验浓缩葱油、生姜精油、大蒜精油的用量参考川菜制作技术实验教程中香葱、生姜、大蒜的用量, 并结合参与感官评价的 8 位川菜名师的意见;精炼油、白糖、醋、精盐、味精、酱油的用量以川菜制作技术实验教程为标准, 即以表 1中的数据为准。1.4.2. 1 浓缩葱油用量对实验结果的影响浓缩葱油
13、是一种黄色油状透明液体, 具有浓郁的香葱特征气味, 能够代替香葱。实验在生姜精油用量 12g、大蒜精油用量 12g、泡辣椒和豆瓣用量 42g 的条件下, 实验选取 7g、10g、13g、16g、19g 为梯度, 进行实验。1.4.2. 2 生姜精油用量对实验结果的影响生姜精油为黄色透明液体, 具有生姜的特征气味, 略带姜的辛辣味, 在食品工业中能够代替鲜姜。实验在浓缩葱油用量 13g、大蒜精油用量 12g、泡辣椒和豆瓣用量 42g 的条件下, 实验选取 6g、9g、12g、15g、18g 为梯度, 进行实验。1.4.2. 3 大蒜精油用量对实验结果的影响大蒜精油微黄的透明液体, 具有大蒜的特征
14、香味, 入口微辣略回甜。在食品工业中应用广泛, 如方便面调料包等。实验在浓缩葱油用量 12g、生姜精油用量12g、泡辣椒和豆瓣用量 42g 的条件下, 实验选取 6g、9g、12g、15g、18g 为梯度, 进行实验。1.4.2. 4 泡辣椒和豆瓣用量的选择目前市场上销售的泡辣椒大多是盐渍辣椒, 这种产品缺乏发酵泡菜应有的香味。因此厨师在制作鱼香味时总会添加部分郫县豆瓣来来补充盐渍辣椒的香味。实验根据参与感官评价人员的意见, 将泡辣椒和郫县豆瓣的量按 73 的量混合使用。实验在浓缩葱油用量 12g、生姜精油用量 12g、大蒜精油用量 12g 的条件下, 实验选取了 28g、35g、42g、49
15、g、56g 为梯度, 进行实验。1.4.3 正交实验通过单因素实验, 对浓缩葱油、生姜精油、大蒜精油及泡辣椒和豆瓣混合物用量进行正交实验, 确定优化配方。正交因素见表 2。表 2 鱼香调味汁改良配方 L9 (3) 正交表 Table 2 Theorthogonal array L9 (3) of improved formula of Yuxiang sauce 下载原表 1.5 电子鼻和电子舌分析1.5.1 电子鼻分析样品准确称量 2.00g, 放入顶空瓶, 密封、编号, 待用。分析条件:手动进样, 顶空温度 70, 加热时间 300s, 载气流量 150m L/s, 进样量 500L, 进
16、样速度 500L/s, 数据采集时间 120s, 时间延迟 180s。每个样品平行测试 3 次, 取传感器在第 120s 时获得的稳定信号进行分析。1.5.2 电子舌分析样品准确称量 2.00 g, 定容至 100 m L, 过滤取 80 m L 滤液, 待用。分析条件:自动进样, 每个样品传感器采集 120 s, 各测 5 次, 取传感器后 3 次在 120 s 时采集的数据作为分析数据。1.6 感官评价邀请 8 位川菜名师, 从色泽、风味、滋味、流体性质和回味 5 个维度, 对鱼香调味汁进行感官评价, 评价标准见表 3。其评价得分不求和, 按照 1.7 的方法进行数据处理。表 3 感官评价
17、标准 Table 3 The standardof sensory evaluation 下载原表 1.7 模糊数学评价模型1.7.1 评分项目集评分项目集, 是感官评价的项目集合, 鱼香调味汁的评价项目集包括色泽 (U1) 、风味 (U2) 、滋味 (U3) 、流体性质 (U4) 和回味 (U5) , 表示为 U=U1, U2, U3, U4, U5。1.7.2 等级集等级集, 是对项目评分的结果进行等级划分的集合。将评价结果划分为优 (V1) 、良 (V2) 、中 (V3) 和 (V4) 差 4 个等级, 表示为 V=V1, V2, V3, V4。参照王琼3等人的方法, 采用 10 分制,
18、 将8-10视为优, 6-8) 视为良, 4-6) 视为中, 0-4) 视为差, 取各等级分数的中间值为该等级得分, 使结果的差异更加明显, 即有 V=9, 7, 5, 2。1.7.3 权重集表 4 鱼香调味汁各因素的权重分析 Table 4 Theweight analysisof each sensory factors of Yuxiang sauce 下载原表 权重集, 是评价人员对评分项目重视的程度, 也就是感官评价人员对评价项目分清主次, 确定每个项目在总体感官评价中所占比重, 并给一个比重系数, 组成模糊向量 (X) 。本实验感官评价的影响因素有色泽、风味、滋味、流体性质、回味,
19、 每评价人员的关注点不一样, 因此在感官评价时对每个因素的重视程度也不一样, 为了将人为影响因素降低到最低, 实验随机邀请 20 人对影响鱼香调味汁的因素进行权重分析, 结果如表 4。取各个权重分析的平均值即色泽0.194、风味 0.235、滋味 0.2725、流体性质 0.16、回味 0.1385, 即得权重集X=0.194, 0.235, 0.2725, 0.16, 0.1385。1.7.4 模糊矩阵的确立和模糊转换参照高端鹤14等人的方法, 将感官评分结果进行等级划分, 统计各等级的票数, 然后将不同等级的票数除以 8 得到模糊关系矩阵 R, 将权重集 X 和模糊关系矩阵 R 合成得到模
20、糊关系评价集 Y=XR, 从而得到第 i 个样品的评价结果Yi=XRi。将模糊关系评价集 Y 和等级集矩阵 V 合成综合评分矩阵 T, 即有T=YV。1.8 数据分析电子鼻、电子舌数据分析采用系统自带软件, 其他数据分析和作图采用Origin9.1。2 结果分析2.1 单因素实验结果图 1 单因素实验结果 (a:浓缩葱油;b:生姜精油;c:大蒜精油;d:泡辣椒和豆瓣) Figure 1 The results of single factor experimental (a:concentrated onion oil, b:ginger oil, c:garlic oil, d:the mi
21、xture of pickled pepper and douban) 图 1a 是浓缩葱油对实验结果的影响。随着浓缩葱油添加量的增加, 感官得分随之提高。在添加量为 16g 时, 其感官评分最高。继续添加, 则感官评分下降, 可能是葱香过于浓郁, 不被人接受所致。因此实验选取 13g、16g 和 19g 三个梯度进行正交实验。图 1 b 是生姜精油用量对实验结果的影响。当生姜精油添加量为 12g 时, 其感官得分最高, 超过 12g 时, 感官评分呈下降趋势。因此实验选取 9g、12g 和15g 三个梯度进行正交实验。图 1 c 是大蒜精油用量对实验结果的影响。从图中可以看出, 当生姜精油添
22、加量为 12g 时, 其感官得分最高, 超过 12g 时, 感官评分呈下降趋势。因此实验选取 9g、12g 和 15g 三个梯度进行正交实验。图 1 d 是泡辣椒和豆瓣用量对实验结果的影响。图中可以反应出, 随着泡辣椒和豆瓣用量的增加, 其感官评分随之增加, 当添加量为 42g 时, 其感官评分最高。因此实验选取 35g、42g 和 49g 三个梯度进行正交实验。2.2 鱼香调味汁配方优化2.2.1 鱼香调味汁感官评价结果统计参照表 2, 进行 4 因素 3 水平的正交实验, 对实验结果进行感官评价, 其评价结果不求和, 按照 1.7.2 进行数据处理, 结果见表 5。表 5 鱼香调味汁感官评
23、价得票统计 Table 5 Thevoting statisticsof sensory evaluation of Yuxiang sauce 下载原表 2.2.2 模糊数学感官评价处理结合表 5, 以 1 号样品评价维度色泽为例, 3 人评价为 810 分, 4 人评价为68 分, 1 人评分为 46 分, 0 人评分为 04 分, 分别将 4 个评分等级的票数除以参与评价的人数, 则得到 U1=0.375, 0.5, 0.125, 0, 同理可得U2=0.25, 0.375, 0.375, 0, U3=0.125, 0.625, 0.25, 0, U4=0.5, 0.375, 0.125
24、, 0, U5=0.75, 0.125, 0.125, 0。将得到的 U1, U2, U3, U4, U5 转换成数字矩阵, 即有同理可得 R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9。根据模糊数学综合评分模型的原理, 结合权重集 (X=0.194, 0.235, 0.2725, 0.16, 0.1385) , 用矩阵乘法计算各样品的评价结果, 即有:同理可得 Y2, Y3, Y4, Y5, Y6, Y7, Y8, Y9。模糊数学综合总分 T=YV (9、7、5、2) , 则:同理可得 T2=7.4519, T3=7.078, T4=7.7544, T5=7.8217, T6=
25、7.8013, T7=7.6342, T8=7.8271, T9=8.0332。2.2.3 正交实验结果表 6 是正交实验对实验结果的影响。表 6 鱼香调味汁正交实验结果 Table 6 The results of orthogonal test of Yuxiang sauce 下载原表 依据 2.2.2 数据处理结果, 各样品得分填入正交表, 如表 6 所示。从极差分析可知, 影响鱼香调味汁感官质量的因素是 ADB=C, 即浓缩葱油用量对实验结果的影响最大, 泡辣椒和豆瓣混合物次之, 生姜精油和大蒜精油对实验的结果的影响较小, 进一步分析得出最佳组合为 A3B2C1D2, 即 19g 葱
26、油, 12g 生姜精油, 9g 大蒜精油, 42g 泡辣椒和豆瓣混合物制备的鱼香调味汁感官评分最高。但最佳组合 A3B2C1D2并不在正交实验的因素组合内, 9 号样品的水平组合与最佳实验结果最为相似, 为此, 进行实验验证, 其验证产品 (10 号样) 在色泽、风味、滋味、流体性质和回味等维度的得分高, 感官评分高达 8.2462, 与 11 号样品 (参照样品) 等同, 其感官得分为 8.3694。2.3 智能感官分析2.3.1 鱼香调味汁的电子鼻主成分分析图 2 鱼香调味汁的电子鼻主成分分析 Figure 2 The principal component analysisof E-no
27、seevaluation on Yuxiang sauce 下载原图图 2 是正交实验结果的电子鼻主成分分析, 19 是正交实验的样品, 10 是最佳组合的验证样品, 11 号是对照样样品。图中, 第一主成分和第二主成分之和高达 95.15%, 包含了样品的整体轮廓信息, 能够反应样品的风味轮廓。王琼3等人报道第一、二主成分超过 85%, 即可反应出样品整体风味特征。8、9、10和 11 号样品分布在第四象限, 相似度高, 且 8 和 10 号样品交叉, 说明它们在香味上基本一致, 这与模糊数学感官评分具有一致性, 在模糊数学感官评分中, 8、9、10、11 四个样品得分比较靠近。4、5 和
28、7 号样品分布在第三象限, 它们的模糊数学感官评分最低为 7.6342, 最高为 7.8217, 也有一定的相似性。3 号样品分布在第一、四象限, 且所构成的三角形的重心分布在第一象限, 因此可认为 3 号样品分布在第一象限。2 和 6 号样品分布在第二象限, 而其模糊数学感官得分分别为 7.4519 和 7.8013, 差异较大, 可能与人的感官易疲劳和精密度有关。1 号样品分布在第一、二象限的交界处, 其所构成的三角形重心分布在第一象限, 模糊数学感官得分为 7.2623, 得分较低, 但能够与 3 号样品 (模糊数学感官评分较低) 相印证, 都分布在第一象限。2.3.2 鱼香调味汁的电子
29、舌主成分分析图 3 鱼香调味汁的电子舌主成分分析 Figure 3 The principal component analysisof E-tongue evaluation on Yuxiang sauce 下载原图图 3 是正交实验结果的电子舌分析, 19 是正交实验的样品, 10 是最佳组合的验证样品, 11 是参照样品.从图中可以看出第一主成分是 97.90%, 第二主成分是 0.98%, 两个主成分之和高达 98.88%, 能够完全反应样品的滋味轮廓。朱文政15等人认为鱼香调味汁的前两个主成分达 65.2%就足以收集鱼香味型的主要特征信息。图中, 9、10、11 号样品分布在 Y
30、轴的左面, 与其他样品差异明显, 其相似度高, 这与模糊数学感官评价结果相似。而 1、2、4、5、6、7 和 8号样品分布在 Y 轴的右面, 无法区分, 这说明其在滋味上相似, 而模糊数学感官评分在 7.26237.8271 之间, 在某种程度上说明其具较高的相似性。3 号样品与 1、2、4、5、6、7 和 8 号样品有微弱的差别, 所以 3 号样品能与其分开, 这与 3 号样品在模糊数学感官评分中最低相印证。3 结论实验采用浓缩葱油、生姜精油、大蒜精油以及泡辣椒和豆瓣混合物, 代替鱼香调味汁中的香葱、生姜、大蒜和泡辣椒优化其配方, 并利用模糊数学感官评价模型进行感官评价, 同时采用电子鼻和电
31、子舌对感官评价的结果进行验证。结果表明:在传统配方其他配料不变的基础上, 浓缩葱油, 生姜精油, 大蒜精油及泡辣椒和郫县豆瓣 (重量比 73) 以 149731 重量比制备的鱼香调味汁感官评分最高, 且模糊数学感官评价模型与电子鼻和电子舌评价具有较高的一致性。实验结果为鱼香调味汁的工业化生产提供一个可选方案, 也为模糊数学感官评价模型结合电子鼻和电子舌评价食品风味提供理论支撑。参考文献1张富儒, 等.川菜烹饪事典M.重庆:重庆出版社, 1985:282 2罗长松.几种鱼香味川菜的制作J.食品科技, 1983 (5) :27. 3王琼, 徐宝才, 于海, 等.电子鼻和电子舌结合模糊数学感官评价优
32、化培根烟熏工艺J.中国农业科学, 2017 (1) :161-170. 4易宇文, 范文教, 乔明锋, 等.7 种鱼香肉丝调料智能嗅觉识别J.食品与机械, 2017 (1) :27-31+54. 5曲清莉, 傅茂润, 陈庆敏, 等.利用 GC-MS 和电子鼻研究超微粉碎对姜风味物质的影响J.中国调味品, 2016 (12) :20-24. 6龙君, 朱晓琼, 杨涓, 等.电子鼻对烟用香精香料检测参数的研究J.化学研究与应用, 2014 (3) :395-400. 7Nurjuliana M, Man Y B C, Hashim D M, et al.Rapid identification of pork for halal authentication using the electronic nose and gas chromatography mass spectrometer with headspace analyzerJ.Meat Science, 2011, 88 (4) :638-644.
