基于數(shù)學(xué)模糊分析法的火鍋底料風(fēng)味研究

海敏娟

(重慶科創(chuàng)職業(yè)學(xué)院基礎(chǔ)教學(xué)部，重慶 402160)

火鍋為我國(guó)重慶、成都地區(qū)傳統(tǒng)特色美食，在全國(guó)范圍內(nèi)深受廣大消費(fèi)者的青睞。火鍋熬制過(guò)程中的關(guān)鍵基礎(chǔ)原料為火鍋底料，其不僅決定火鍋的質(zhì)量，同時(shí)對(duì)火鍋的口感有著極其重要的影響[1-3]。

火鍋底料為多種食材混合物質(zhì)，為對(duì)火鍋底料風(fēng)味進(jìn)行分析，采用SDE或SPME法對(duì)火鍋底料中的風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行提取測(cè)定[4,5]，同時(shí)進(jìn)行氣相色譜-質(zhì)譜分析[6]，研究火鍋底料中風(fēng)味物質(zhì)含量。

本文采用數(shù)學(xué)模糊分析的方法，對(duì)火鍋底料中的醇類(lèi)、醛類(lèi)以及酯類(lèi)物質(zhì)進(jìn)行影響因子分析，最后通過(guò)火鍋底料風(fēng)味影響因子的二次回歸方程進(jìn)行求解，得出火鍋底料的最優(yōu)化配比工藝。經(jīng)驗(yàn)證，采用數(shù)學(xué)模糊分析法得出的火鍋底料風(fēng)味物質(zhì)配比工藝，可對(duì)火鍋底料生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行有效指導(dǎo)。

1 風(fēng)味物質(zhì)提取

1.1 SDE法

SDE法對(duì)風(fēng)味物質(zhì)的提取過(guò)程是一種通過(guò)蒸餾萃取的方式進(jìn)行有機(jī)物提取的過(guò)程[7]。稱(chēng)取20 g火鍋底料放置于圓底燒瓶中，同時(shí)加入50 mL蒸餾水進(jìn)行稀釋?zhuān)瑢⑹⒂谢旌衔镔|(zhì)的圓底燒瓶與同時(shí)蒸餾萃取裝置A端連接。在同時(shí)蒸餾萃取裝置的B端連接另一個(gè)圓底燒瓶，內(nèi)部加入50 mL二氯甲烷。將盛有混合物質(zhì)的圓底燒瓶放置于120 ℃油鍋中，將盛有二氯甲烷的圓底燒瓶放入65 ℃水浴鍋中，兩端同時(shí)進(jìn)行蒸餾萃取，2 h后，將萃取液放置于無(wú)水硫酸鈉中進(jìn)行12 h干燥，干燥完成后，采用蒸發(fā)儀進(jìn)行濃縮。

1.2 SPME法

SPME法對(duì)風(fēng)味物質(zhì)的提取的程為一種采用固相萃取的方式進(jìn)行有機(jī)物提取的過(guò)程[8]。稱(chēng)取5 g火鍋底料放置于密封頂空瓶中，容積為15 mL，密封后放置于60 ℃水浴鍋中，30 min后，將固相萃取針插入樣品瓶中，吸附30 min，放置于色譜進(jìn)樣口，溫度保持250 ℃。

2 風(fēng)味物質(zhì)類(lèi)別及含量

火鍋底料中的風(fēng)味物質(zhì)分別采用SDE法進(jìn)行蒸餾萃取和SPME法進(jìn)行固相萃取后，風(fēng)味物質(zhì)GC-MS總離子流圖見(jiàn)圖1和圖2。

圖1 風(fēng)味物質(zhì)GC-MS離子流圖(SDE)Fig.1 GC-MS ion current diagram of flavor substances (SDE)

圖2 風(fēng)味物質(zhì)GC-MS離子流圖(SPME)Fig.2 GC-MS ion current diagram of flavor substances (SPME)

對(duì)離子流圖進(jìn)行人工解析后，對(duì)比譜庫(kù)檢索，得出物質(zhì)化學(xué)成分，并采用歸一化法進(jìn)行面積處理，確定各種物質(zhì)的相對(duì)含量百分比。各種物質(zhì)含量見(jiàn)表1，表1中僅列出各類(lèi)物質(zhì)匹配度大于80的化合物。

表1 風(fēng)味物質(zhì)含量Table 1 The content of flavor substances

2.1 醇類(lèi)

通過(guò)兩種方法檢測(cè)得到的醇類(lèi)物質(zhì)含量最高，火鍋底料中的主要化合物為醇類(lèi)化合物，脂肪酸以及脂肪經(jīng)過(guò)氫化或者氧化分解后產(chǎn)生醇類(lèi)物質(zhì)。在醇類(lèi)化合物中，不同原子組合的醇類(lèi)化合物具有不同的香氣，產(chǎn)生不同的風(fēng)味物質(zhì)。芳樟醇在天然植物香料中廣泛存在，對(duì)火鍋底料的風(fēng)味有非常重要的影響；氧化芳樟醇產(chǎn)生涼香、清香的風(fēng)味。

2.2 醛類(lèi)

脂肪經(jīng)氧化反應(yīng)后降解生成醛類(lèi)化合物，當(dāng)組成醛類(lèi)的原子數(shù)量大于6時(shí)，其原生物質(zhì)為脂肪。其中亞油酸經(jīng)氧化后，產(chǎn)生癸二烯醛，經(jīng)自氧化后，產(chǎn)生氫過(guò)氧化物，進(jìn)一步斷裂生成二烯醛，從而呈現(xiàn)出脂肪氣味。在醛類(lèi)化合物中，苯乙醛和檸檬醛的含量較高，使火鍋產(chǎn)生清香味和堅(jiān)果香味。

2.3 酯類(lèi)

在火鍋底料中，酯類(lèi)化合物可產(chǎn)生令人清爽的香味，該酯類(lèi)化合物是醇類(lèi)化合物和酸類(lèi)化合物產(chǎn)生酯化反應(yīng)的產(chǎn)物。

2.4 酮類(lèi)

火鍋底料中的脂肪降解后或者脂肪氧化反應(yīng)后，生成酮類(lèi)化合物；其中特殊的甲基酮類(lèi)化合物由脂肪酸經(jīng)β-氧化反應(yīng)后生成。

3 火鍋底料綜合評(píng)分

按照傳統(tǒng)火鍋底料評(píng)價(jià)方法，火鍋底料風(fēng)味可從以下9個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，每種評(píng)價(jià)類(lèi)別進(jìn)行賦值[9,10]，賦值關(guān)系見(jiàn)表2。

表2 風(fēng)味評(píng)價(jià)賦值關(guān)系Table 2 Relationship of flavor evaluation

各不同評(píng)價(jià)方面的影響因子為：

因不同方面的評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)火鍋風(fēng)味的綜合影響不同，按照表2中的權(quán)重值進(jìn)行計(jì)算，得出火鍋風(fēng)味的綜合評(píng)分：

Y=0.1p(A1)+0.1p(A2)+0.1p(A3)+0.1p(A4)+0.1p(A5)+0.1p(A6)+0.1p(A7)+0.2p(A8)+0.1p(A9)。

4 單因素影響分析

4.1 醇類(lèi)

當(dāng)火鍋底料中醇類(lèi)物質(zhì)含量不斷增加時(shí)，火鍋底料的感官評(píng)價(jià)、色澤和口感影響因子系數(shù)逐漸降低；總酸和VC影響因子系數(shù)不斷增加；最大黏附力、黏附性以及膠黏性影響因子出現(xiàn)先降低后升高的變化趨勢(shì)。綜上所述，當(dāng)火鍋底料中醇類(lèi)物質(zhì)含量為5%～7%時(shí)，醇類(lèi)對(duì)火鍋底料風(fēng)味影響的綜合評(píng)分最高。

4.2 醛類(lèi)

當(dāng)火鍋底料中醛類(lèi)物質(zhì)含量不斷增加時(shí)，火鍋底料的感官評(píng)價(jià)、色澤和口感影響因子系數(shù)明顯出現(xiàn)降低趨勢(shì)；總酸和VC影響因子系數(shù)先出現(xiàn)增加趨勢(shì)，隨后逐漸降低；最大黏附力、黏附性以及膠黏性影響因子出現(xiàn)先明顯升高后逐漸降低的變化趨勢(shì)。綜上所述，當(dāng)火鍋底料中醛類(lèi)物質(zhì)含量為0.05%～0.07%時(shí)，醛類(lèi)對(duì)火鍋底料風(fēng)味影響的綜合評(píng)分最高。

4.3 酯類(lèi)

當(dāng)火鍋底料中酯類(lèi)物質(zhì)含量不斷增加時(shí)，火鍋底料的感官評(píng)價(jià)、色澤和口感影響因子系數(shù)先增大，隨后逐漸降低；總酸和VC影響因子系數(shù)明顯增大；最大黏附力、黏附性以及膠黏性影響因子出現(xiàn)明顯升高的變化趨勢(shì)。綜上所述，當(dāng)火鍋底料中酯類(lèi)物質(zhì)含量為0.1%～0.3%時(shí)，酯類(lèi)對(duì)火鍋底料風(fēng)味影響的綜合評(píng)分最高。

4.4 酮類(lèi)

當(dāng)火鍋底料中酮類(lèi)物質(zhì)含量不斷增加時(shí)，火鍋底料的感官評(píng)價(jià)、色澤和口感影響因子系數(shù)明顯升高；總酸和VC影響因子系數(shù)顯著降低；最大黏附力、黏附性以及膠黏性影響因子出現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢(shì)[11]。綜上所述，當(dāng)火鍋底料中酮類(lèi)物質(zhì)含量為0.8%～1%時(shí)，酮類(lèi)對(duì)火鍋底料風(fēng)味影響的綜合評(píng)分最高。

5 風(fēng)味優(yōu)化與分析驗(yàn)證

火鍋底料風(fēng)味影響因子顯著性分析對(duì)照表見(jiàn)表3。

表3 影響因子顯著性對(duì)照表Table 3 Significant control table of influencing factors

火鍋底料風(fēng)味影響因子的二次多項(xiàng)式數(shù)學(xué)模型可以表示為[12]：

Y=0.72-1.9×10-2A-1.6×10-2B-3.3×10-4C-8.41×10-3AB-1.57×10-3AC-9.01×10-4BC-0.13A2-9.4×10-2B2-0.12C2。

經(jīng)計(jì)算分析并查對(duì)顯著性對(duì)照表可以看出，火鍋底料風(fēng)味影響因子回歸方程顯著，同時(shí)A、AC具有顯著性，B、A2、B2、C2具有極顯著性，表明不同物質(zhì)含量與火鍋底料風(fēng)味之間存在明顯交互作用。

通過(guò)對(duì)火鍋底料風(fēng)味物質(zhì)回歸方程進(jìn)行分析，可以得出火鍋底料風(fēng)味物質(zhì)最優(yōu)化配比工藝條件為醇類(lèi)4.48%、醛類(lèi)3.36%、酯類(lèi)1.47%，對(duì)其進(jìn)行綜合評(píng)分計(jì)算預(yù)測(cè)，可得綜合評(píng)分為0.762。為使火鍋底料進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)具有可操作工藝性，對(duì)各物質(zhì)含量進(jìn)行取整，其中醇類(lèi)4.5%、醛類(lèi)3.4%、酯類(lèi)1.5%，并對(duì)其進(jìn)行平行檢測(cè)分析實(shí)驗(yàn)，火鍋底料風(fēng)味綜合評(píng)價(jià)為0.759。與設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)值基本相當(dāng)，由此證明通過(guò)模糊數(shù)學(xué)模型進(jìn)行的火鍋底料風(fēng)味物質(zhì)配方參數(shù)研究具有一定的指導(dǎo)意義。

6 結(jié)論

采用數(shù)學(xué)模糊分析法，對(duì)火鍋底料風(fēng)味物質(zhì)中的醇類(lèi)、醛類(lèi)以及酯類(lèi)進(jìn)行分析，并結(jié)合二次多項(xiàng)回歸方程求解，得出火鍋底料風(fēng)味物質(zhì)的最優(yōu)化配比工藝。三類(lèi)風(fēng)味物質(zhì)對(duì)火鍋底料的風(fēng)味影響權(quán)重相當(dāng)，隨著三類(lèi)物質(zhì)含量的不同，火鍋底料風(fēng)味評(píng)價(jià)角度權(quán)重因子發(fā)生不同程度的變化。其中當(dāng)火鍋底料中醇類(lèi)物質(zhì)含量為5%～7%時(shí)，醇類(lèi)對(duì)火鍋底料風(fēng)味影響的綜合評(píng)分最高；醛類(lèi)物質(zhì)含量為0.05%～0.07%時(shí)，醛類(lèi)對(duì)火鍋底料風(fēng)味影響的綜合評(píng)分最高；酯類(lèi)物質(zhì)含量為0.1%～0.3%時(shí)，酯類(lèi)對(duì)火鍋底料風(fēng)味影響的綜合評(píng)分最高。