黃　瀟

(山西省分析科學(xué)研究院,山西太原 030006)

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灰色聚類評估法對冷凍魚糜品質(zhì)分析

黃瀟

(山西省分析科學(xué)研究院,山西太原 030006)

為對冷凍魚糜的品質(zhì)進行綜合評定,建立一種冷凍魚糜品質(zhì)的灰色聚類評估方法。以專業(yè)評價為基礎(chǔ),采用層次分析法確定指標權(quán)重,建立白化權(quán)函數(shù)及聚類權(quán)系數(shù)矩陣,并判斷各冷凍魚糜樣品所屬的灰類。結(jié)果表明,所評的冷凍魚糜品質(zhì)的聚類結(jié)果分別為:樣品C1、C3、C4、C7、C11、C12、C13屬于“優(yōu)”類產(chǎn)品,C2、C5、C6、C8屬于“中”類,而C9、C10屬于“差”類?；疑垲愒u估結(jié)果與專業(yè)評估方法相比較,結(jié)果一致。結(jié)果表明,構(gòu)建的冷凍魚糜品質(zhì)的灰色聚類評估方法可靠。

冷凍魚糜,灰色聚類評估,層次分析法

冷凍魚糜是上世紀60年代左右由日本研究人員以狹鱈魚為原料,研究開發(fā)的一種新型水產(chǎn)品,是魚糜制品的主要原料。我國自上世紀90年代開始迅速發(fā)展,進入冷凍魚糜規(guī)模化生產(chǎn)[1-3],但直到2014年,才出臺了統(tǒng)一的冷凍魚糜國家標準,這導(dǎo)致在相當長的時間內(nèi)冷凍魚糜質(zhì)量參差不齊,不同的原料魚種,不同工廠生產(chǎn)的相同等級的魚糜,質(zhì)量卻仍大不相同[4-5]。冷凍魚糜國家標準制定的滯后性,導(dǎo)致其質(zhì)量評價體系的建立也相對滯后,這不僅給生產(chǎn)企業(yè)造成不小的困擾,也給冷凍魚糜品質(zhì)的評定帶來極大的不便,此問題亟待解決。

冷凍魚糜評估的指標眾多,由于測試誤差或主觀判斷等原因,實測數(shù)據(jù)也是在某個范圍內(nèi)變化的,因素與因素之間,各因素與冷凍魚糜品質(zhì)評估之間的關(guān)系不完全明確,導(dǎo)致這些因素對冷凍魚糜品質(zhì)的影響,難以用準確的數(shù)學(xué)模型來表示。因此,冷凍魚糜的評估是一個“部分信息已知,部分信息未知”的灰色系統(tǒng)[6]。

灰色理論是中國學(xué)者鄧聚龍教授于1982年在國際上首先提出來的,是一種研究小樣本、貧信息不確定性的新方法,目前已廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟建設(shè)、安全應(yīng)用、環(huán)境評價等領(lǐng)域?；疑u估是基于灰色系統(tǒng)理論,根據(jù)系統(tǒng)或因子在某一時期所處的狀態(tài),做出一種半定性半張量的評價與描述,并通過定性方法與定量分析相結(jié)合,來確定一個或幾個滿意的解[7-10]。本研究正是以此為出發(fā)點,建立一種冷凍魚糜綜合質(zhì)量的灰色聚類評估方法,以期為冷凍魚糜生產(chǎn)企業(yè)及相關(guān)部門冷凍魚糜品質(zhì)評定提供一個簡單實用、快速有效的評價方法。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

冷凍魚糜榮成海龍王水產(chǎn)食品有限公司;無水Na2SO4、NaOH、CuSO4等國藥集團化學(xué)試劑有限公司,試劑純;正己烷、丙酮、甲醇等天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司,色譜純。

表1　冷凍魚糜感官評定標準

RHEO TEXSD-700物性測定器日本SUN科學(xué)機械株式會社;SH10A水份快速測定儀上海精密科學(xué)儀器有限公司;UV-2450型紫外分光光度計日本島津;SBD-1B型數(shù)字白度儀溫州儀器儀表有限公司。

1.2實驗方法

1.2.1感官評定標準冷凍魚糜外觀及風(fēng)味指標請6名專家分5個等級進行評價打分,分數(shù)越高,品質(zhì)越好,滿分100。冷凍魚糜感官評定標準參照表1。

1.2.2指標數(shù)據(jù)測定

1.2.2.1菌落總數(shù)測定以無菌操作,稱取冷凍魚糜樣品20 g于裝有100 mL無菌水的三角瓶中,混合均勻,梯度稀釋后,按GB4789.2-2010規(guī)定的方法進行稀釋平板計數(shù)[11]。

1.2.2.2總酸度測定取混合均勻的冷凍魚糜樣品放于20 g三角瓶中,加100 mL水,浸泡50 min,離心,取上清液5 mL用0.01 mol/L的標準NaOH溶液直接滴定[12]。

1.2.2.3揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)值測定稱取混合均勻樣品20 g于三角瓶中,加水100 mL,浸泡50 min,離心,過濾,取上清液,按GB 5009.44微量擴散法測定[13]。

按照同樣的操作步驟,蛋白質(zhì)、總糖以及組胺的測定分別按照GB5009.5-2010、GB/T 9695.31-2008、GB/T 21970-2008中規(guī)定的方法進行[14-15]。

1.2.2.4彈性、白度、水分的測定將冷凍魚糜置于室溫下解凍3～24 h,取解凍樣品100 g,對冷凍魚糜進行彈性、白度、水分測定,具體操作步驟參照文獻[13]。

1.2.3灰色聚類評估模型構(gòu)建灰色評估方法是以數(shù)學(xué)模型為基本手段,灰色聚類模型是在灰色理論的基礎(chǔ)上,通過建立灰類型的白化權(quán)函數(shù)綜合權(quán)系數(shù)矩陣,按灰類進行歸納,從而判斷聚類對象所屬的灰類。方法步驟如下[7]：

1.2.3.1評估指標體系建立根據(jù)己有的數(shù)據(jù)和資料,建立的冷凍魚糜評估指標體系。設(shè)有n個聚類樣本,即各個冷凍魚糜;每個冷凍魚糜有m個聚類指標,對n個聚類樣本的灰類進行評估。

其中,i=1,2,…,m;j=1,2,…,n。

1.2.3.2確定各指標灰類界限并建立各指標白化權(quán)函數(shù)灰類界限的確定有數(shù)理統(tǒng)計、經(jīng)驗判別兩種方法,在此用經(jīng)驗判別來確定灰類界限。類別界限分高(H)、中(Z)、低(L)三類。確定灰類界限后,就可構(gòu)建各指標的白化權(quán)函數(shù)。

一般白化權(quán)函數(shù)分為三種基本類型,其數(shù)學(xué)模型如下:

a)高類型

b)中類型

c)低類型

式中:H、Z、L分別代表高類下限,中類中限,低類上限;xij代表樣點指標值;i=1,2,…,m;j=1,2,…,n。

1.2.3.3確定各指標權(quán)重采用層次分析法來確定各指標聚類權(quán)重。

2　結(jié)果與分析

2.1評估指標體系的建立

冷凍魚糜是一個原料來源復(fù)雜,評估指標因素眾多的多因素系統(tǒng),為了評價其質(zhì)量優(yōu)劣,必須先建立一套科學(xué)的評價體系。根據(jù)其特點,建立如下指標評估體系,見圖1。

根據(jù)冷凍魚糜生產(chǎn)企業(yè)常用質(zhì)量檢測指標,選取一些常用檢測指標作為聚類指標[16],分別為:外觀、氣味、水分、蛋白質(zhì)、總糖、白度、彈性、酸度、TVB-N、組胺、菌落總數(shù)，共11個(即j=1,2,…,11),以13個有代表性的冷凍魚糜作為聚類樣本(即i=1,2,…,13)。其中外觀、氣味、蛋白質(zhì)、白度以原數(shù)據(jù)作為指標值,而對水分、總糖、酸度、TVB-N、組胺、菌落總數(shù)的原始檢測數(shù)值,取其倒數(shù)作為指標值。

表2　冷凍魚糜各指標測定值

圖1　冷凍魚糜評估指標體系Fig.1　The index system of frozen surimi

隨機抽取不同生產(chǎn)批次的冷凍魚糜測定個指標值,分別以C1,C2,…C13代表各冷凍魚糜,各冷凍魚糜相應(yīng)指標值見表2。

冷凍魚糜質(zhì)量評估體系中外觀指標是最直接的表現(xiàn)指標,檢驗者通過看、聞等方法進行品質(zhì)評定。蛋白質(zhì)、彈性、白度等是衡量冷凍魚糜品質(zhì)的十分重要的技術(shù)指標[17-18],直接影響到冷凍魚糜品質(zhì)的優(yōu)劣。而酸度、TVB-N、組胺是判斷冷凍魚糜是否發(fā)生變質(zhì)、腐敗的重要檢測指標[19-20],質(zhì)量標準中嚴格規(guī)定了上限,因而在模型構(gòu)建中,對原始數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換處理,取其倒數(shù)。作為衛(wèi)生指標,菌落總數(shù)不僅直接表征冷凍魚糜生產(chǎn)過程中的環(huán)境衛(wèi)生情況,同時細菌還可代謝產(chǎn)酸、產(chǎn)生揮發(fā)性鹽基TVB-N等[21],影響冷凍魚糜產(chǎn)品的理化性質(zhì)及貨架期等。從以上指標檢測數(shù)據(jù)來看,冷凍魚糜指標數(shù)據(jù)基本都在一定的范圍內(nèi)小幅度波動。

表3　冷凍魚糜各指標的灰類界限

2.2各指標灰類界限的確定

對于冷凍魚糜質(zhì)量的評估工作,目前研究的很少。用于冷凍魚糜的外觀、風(fēng)味等指標因素,在確定時常常需要考慮專業(yè)知識,很多情況下需要以生產(chǎn)實踐與經(jīng)驗歸納積累出來,通過對比人們之前積累的信息之后獲得。因此,在本研究構(gòu)建的冷凍魚糜質(zhì)量系統(tǒng)中,各樣品指標界限主要是依據(jù)冷凍魚糜行業(yè)標準[22],以現(xiàn)有的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),結(jié)合生產(chǎn)實踐與專家意見來確定。本實驗采用3個灰類,灰類序號為k(k=1,2,3)分別表示“優(yōu)”、“中”、“差”。各指標的類別界限如表3所示。

2.3確定各指標權(quán)重

當聚類指標的意義、量綱不同,且在數(shù)量上懸殊較大時,采用灰色變權(quán)聚類可能導(dǎo)致某些指標參與聚類的作用很小,在冷凍魚糜質(zhì)量評估體系中,各聚類指標的差別比較大,故冷凍魚糜質(zhì)量評估采用灰色定權(quán)聚類。采用層次分析法計算權(quán)重。各指標權(quán)重見表4。

表4　冷凍魚糜各指標權(quán)重

表5　冷凍魚糜聚類評估與專業(yè)評估的結(jié)果比較

注:1,表示“優(yōu)”類產(chǎn)品;2,表示“中”類產(chǎn)品;3,表示“差”類產(chǎn)品。

賦予聚類指標權(quán)重時,不僅要考慮指標性能的實用性和綜合性,更要考慮指標數(shù)據(jù)的可靠性,以使權(quán)重更加準確。在冷凍魚糜質(zhì)量體系中,指標可以分為三大類:感官指標、理化指標和衛(wèi)生指標。從三大指標總體的情況來看,理化指標對冷凍魚糜質(zhì)量影響程度要強于其他兩個指標。從單個指標影響來看,微生物指標權(quán)重最高,TVB-N、酸度等影響次之。冷凍魚糜作為一種食用產(chǎn)品,其質(zhì)量首先需滿足衛(wèi)生安全標準,其次才是彈性、色澤等。本研究中層次分析權(quán)重結(jié)果與實際情況相符。采用層次分析法對各指標賦值,綜合考察各項指標對魚糜品質(zhì)的等級貢獻,定性與定量相結(jié)合,最大限度減少了不同專家認識差異對判斷結(jié)果的影響,使求得的加權(quán)值更客觀、科學(xué)[23]。

2.4計算綜合權(quán)系數(shù)矩陣并判斷各樣點所屬灰類

采用灰色系統(tǒng)建模軟件,計算綜合權(quán)系數(shù)矩陣,并判斷各樣點所屬灰類。將冷凍魚糜樣品個檢測數(shù)據(jù)帶入到聚類模型中計算,軟件結(jié)果顯示樣品C1、C3、C4、C7、C11、C12、C13屬于“優(yōu)”類產(chǎn)品,C2、C5、C6、C8屬于“中”類,而C9、C10屬于“差”類。

為檢驗構(gòu)建的冷凍魚糜質(zhì)量灰色聚類評估方法的可靠性,將聚類結(jié)果與傳統(tǒng)專家評鑒打分法相對比。傳統(tǒng)評鑒方法主要是針對冷凍魚糜各質(zhì)量指標進行打分,并通過計算權(quán)重值,進行比較分類[16]?；疑垲惻c專業(yè)評估比較結(jié)果見表5。

傳統(tǒng)的以專家評定打分分類的方法目前仍是一種冷凍魚糜品質(zhì)優(yōu)劣的主要方法,從灰色聚類評估方法與專家打分方法比較的結(jié)果可以看出,本研究建立的模型聚類結(jié)果與專家評價非常吻合,能夠很好的反映出冷凍魚糜品質(zhì)的實際情況。利用模型,只要知道冷凍魚糜的檢測指標,經(jīng)軟件聚類分析就可以知道其大致品質(zhì)情況,為判斷冷凍魚糜品質(zhì)優(yōu)劣情況提供一個快速有效的方法。

3　結(jié)論

對隨機抽取的不同生產(chǎn)批次的13件冷凍魚糜樣品進行灰色聚類評估,聚類結(jié)果表明2件屬于“差”灰類,4件屬于“中”灰類,其余均屬于“優(yōu)”灰類,與傳統(tǒng)專業(yè)評估的結(jié)果相一致。冷凍魚糜品質(zhì)灰色聚類評估模型的建立,可以使冷凍魚糜檢測數(shù)據(jù)得到最大程度的利用,盡可能減少了人為主觀因素對評估結(jié)果的影響,計算簡單,結(jié)論明確。因此可以認為,灰色聚類評估應(yīng)用于冷凍魚糜品質(zhì)評估體系切實可行。

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Research of gray clustering evaluation on frozen surimi quality

HUANG Xiao

(Shanxi Academy of Analytical Science,Taiyuan 030006,China)

Gray clustering evaluation model was established to evaluate the comprehensive quality of frozen surimi. Based on the methods of expert scoring,index weight was determined by using analytic hierarchy process,definite weighted functions and clustering weight coefficient matrix were established,grey class the frozen surimi belongs to was determined. The gray clustering results indicated that the frozen samples C1,C3,C4,C7,C11,C12,C13belong to the high gray class,the frozen samples C2,C5,C6,C8belong to the middle gray class,while samples C9,C10belong to the low gray class. The results of comparing the methods gray clustering evaluation with the professional assessment were in agreement,which showed that the gray clustering evaluation model established was reliable.

frozen surimi;gray clustering evaluation;analytic hierarchy process

2015-10-19

黃瀟(1984-)，女，碩士，助理研究員，研究方向：微生物檢測及安全，E-mail:155139638@qq.com。

山西省科技攻關(guān)項目(20130313028-5)。

TS201.6

A

1002-0306(2016)10-0106-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.10.012