基于模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)法優(yōu)化鵝肉雜糧米腸工藝

李云成，劉姝巖，孟凡冰*，劉達(dá)玉，陳衛(wèi)軍，張崟

(1.成都大學(xué) 食品與生物工程學(xué)院，成都 610106；2.肉類加工四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610106)

糯米腸是一種具有民族特色的米類小吃，常見于中國(guó)東北地區(qū)、廣東潮汕地區(qū)、臺(tái)灣以及朝鮮半島等地，是朝鮮族、納西族、維吾爾族、錫伯族等少數(shù)民族的傳統(tǒng)美食，做法略有差異，但大致相似，一般是將調(diào)味后的糯米塞入洗凈后的動(dòng)物腸衣，蒸熟后直接食用，獨(dú)具風(fēng)味，利于保存且方便攜帶，因此受到很多人的喜愛。目前市售的米腸多為純糯米腸或者糯米血腸，原料較為單一，且營(yíng)養(yǎng)不夠均衡全面。添加雜糧可以增加米腸的色澤及風(fēng)味，且相對(duì)于精細(xì)糧食，谷物雜糧的蛋白質(zhì)、維生素等含量較多，多種雜糧搭配使用營(yíng)養(yǎng)更全面[1]，可以滿足“營(yíng)養(yǎng)健康多樣化”的膳食要求[2]。藜麥有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[3]，其蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)、氨基酸、纖維素含量較高，具有提高人群健康水平、調(diào)節(jié)代謝等潛在功效[4]。由于其在無(wú)麩質(zhì)飲食中的適宜性、可持續(xù)性和其聲稱的超級(jí)食品品質(zhì)，最近受到了越來越多消費(fèi)者的關(guān)注[5]。鵝肉是營(yíng)養(yǎng)價(jià)值極高的禽肉[6-8]，富含蛋白質(zhì)、維生素、無(wú)機(jī)鹽、不飽和脂肪酸以及具有較低的膽固醇含量[9]，符合人們對(duì)現(xiàn)代飲食健康的需求，同時(shí)還有補(bǔ)虛益氣、暖胃生津的保健功效[10]。低脂肉制品是未來肉制品的重要發(fā)展方向，鵝肉雜糧米腸不僅符合現(xiàn)代人對(duì)于營(yíng)養(yǎng)、健康、綠色的飲食需求，而且能為推廣及多樣化傳統(tǒng)民族美食帶來積極作用，具有較大的市場(chǎng)前景。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

新鮮鵝肉、辣椒面、五香粉、花椒粉、食鹽、生姜、料酒、醬油等調(diào)味料及豬腸衣：均購(gòu)自成都市十陵鎮(zhèn)超市；四色糙米(糙米、黑米、燕麥米、紅米的配比為1∶1∶1∶1)：購(gòu)自大連市營(yíng)田公司；三色藜麥(黑藜麥、紅藜麥、白藜麥的配比為1∶1∶1)：購(gòu)自漳州市品冠貿(mào)易有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

S2-A808型絞肉機(jī) 九陽(yáng)股份有限公司；FA2204B型電子分析天平 上海佑科儀器儀表有限公司；NH300型電腦色差儀 深圳市三恩時(shí)科技有限公司；TA.XT Plus C型質(zhì)構(gòu)儀 超技儀器技術(shù)有限公司；DHG-9050B型恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上?，槴\實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；ZG-6000型灌腸機(jī) 石家莊博瑞食品機(jī)械有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 鵝肉雜糧米腸工藝流程

鵝肉預(yù)處理→絞制→腌制→攪拌→填充→蒸煮→冷卻→包裝→速凍→成品。

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雜糧、糯米清洗→浸泡→預(yù)蒸煮→冷卻

1.3.2 操作要點(diǎn)

1.3.2.1 鵝肉處理

新鮮鵝肉去骨、去內(nèi)臟，浸泡去除血水，控干水分，放入絞肉機(jī)中絞成單因素需要大小、有顆粒感的肉粒，加入調(diào)味料腌制30 min。

調(diào)味料的基礎(chǔ)配方：鵝肉5000 g、料酒50 g、蔥姜水20 g、醬油50 g、食鹽50 g、五香粉10 g、花椒粉20 g、辣椒粉250 g。

1.3.2.2 混合雜糧米處理

將四色糙米、三色藜麥和糯米清洗去除雜質(zhì)，分別用冷水浸泡4～6 h，按照相應(yīng)比例混合后上鍋蒸煮40 min，冷卻后備用。

1.3.2.3 攪拌

將腌制好的鵝肉粒與蒸煮冷卻后的混合雜糧按照相應(yīng)比例添加在一起進(jìn)行攪拌，保證鵝肉與米混合均勻。

1.3.2.4 填充、蒸煮、冷卻

腸衣使用前用清水浸泡30 min，填充時(shí)保障香腸重量、長(zhǎng)度準(zhǔn)確，密封。填充好后上鍋蒸煮40 min，出鍋后產(chǎn)品及時(shí)進(jìn)行冷卻散熱，散熱至中心溫度25 ℃時(shí)方可進(jìn)入下一步操作。

1.3.2.5 包裝、速凍

采用真空連續(xù)包裝機(jī)包裝,包裝好后,進(jìn)入速凍庫(kù)在15 min內(nèi)急速速凍,使其凍至產(chǎn)品的中心溫度為-18 ℃以下，成品完成。

1.3.3 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

通過預(yù)試驗(yàn)確定對(duì)鵝肉雜糧米腸品質(zhì)影響較大的鵝肉粒徑、四色糙米添加量、三色藜麥添加量、糯米添加量以及混合雜糧預(yù)蒸煮時(shí)間。在基本配方(以5000 g鵝肉計(jì)，各組分單因素分別為鵝肉粒徑5 mm、四色糙米添加量60%、三色藜麥添加量30%、糯米添加量100%、混合雜糧預(yù)蒸煮時(shí)間40 min)的基礎(chǔ)上，調(diào)整鵝肉粒徑(3，4，5，8，10 mm)、四色糙米添加量(40%、50%、60%、70%、80%)、三色藜麥添加量(10%、20%、30%、40%、50%)、糯米添加量(25%、50%、100%、200%、300%)和混合雜糧預(yù)蒸煮時(shí)間(20，30，40，50，60 min)，以感官評(píng)價(jià)(見表1)為指標(biāo)，依次考察以上各因素對(duì)鵝肉雜糧米腸感官品質(zhì)的影響。

1.3.4 感官評(píng)定

參照張振等[11]的方法，并略作修改。挑選經(jīng)過感官評(píng)定培訓(xùn)的食品專業(yè)學(xué)生10人(5男5女)組成感官評(píng)定小組，依次對(duì)鵝肉雜糧米腸進(jìn)行色澤、風(fēng)味、口感和組織狀態(tài)方面的感官品質(zhì)評(píng)價(jià)。每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)分為優(yōu)(V1)、中(V2)、差(V3)3個(gè)等級(jí)，具體評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)見表1。

1.4 模糊數(shù)學(xué)模型的建立

1.4.1 正交試驗(yàn)優(yōu)化配方

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取影響較大的鵝肉粒徑、四色糙米添加量、三色藜麥添加量、混合雜糧預(yù)蒸煮時(shí)間為因素，設(shè)計(jì)L9(34)正交試驗(yàn)方案優(yōu)化鵝肉雜糧米腸的制作配方參數(shù)，以鵝肉重量100%為標(biāo)準(zhǔn)，各因素水平見表2。

表2 鵝肉雜糧米腸正交試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)

1.4.2 確定感官評(píng)價(jià)對(duì)象集

評(píng)價(jià)對(duì)象集是待評(píng)定樣品的集合，表示為X={X1，X2，X3……X9}，其中X1～X9分別代表本次正交試驗(yàn)中的9組樣品。

1.4.3 確定評(píng)價(jià)指標(biāo)集

評(píng)價(jià)指標(biāo)集是最能反映產(chǎn)品感官質(zhì)量的一組合集[12]，本試驗(yàn)將鵝肉雜糧米腸感官評(píng)價(jià)指標(biāo)分為4個(gè)指標(biāo)，表示為U={色澤U1，風(fēng)味U2，口感U3，組織狀態(tài)U4}。

1.4.4 確定感官評(píng)定等級(jí)集

構(gòu)建對(duì)各因素評(píng)價(jià)分級(jí)的合集，本試驗(yàn)將鵝肉雜糧米腸品質(zhì)分為3個(gè)等級(jí)，表示為V={優(yōu)V1，中V2，差V3}。分?jǐn)?shù)分布為：21～25分為優(yōu)，15～20分為中，0～14分為差。

1.4.5 確定權(quán)重集

權(quán)重集是上述各評(píng)價(jià)因素的權(quán)重系數(shù)集合[13-14]，權(quán)重分配方案的正確與否直接影響評(píng)價(jià)結(jié)果的科學(xué)性、正確性和客觀性。參照文獻(xiàn)[15]和文獻(xiàn)[16]，采用強(qiáng)制確定法確定權(quán)重，表示為權(quán)重A=(0.2，0.25，0.25，0.3)，即色澤20分，風(fēng)味25分，口感25分，組織狀態(tài)30分，共計(jì)100分。

1.4.6 確定模糊關(guān)系綜合評(píng)判集

根據(jù)模糊變換原理X=A·R，式中：A為權(quán)重集，R為模糊矩陣，獲取各試驗(yàn)組的模糊感官評(píng)價(jià)結(jié)果。

1.5 產(chǎn)品品質(zhì)特性分析

使用水分活度儀測(cè)定鵝肉雜糧米腸的水分活度；使用色差儀測(cè)定鵝肉雜糧米腸的色澤，使用質(zhì)構(gòu)儀對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)特性進(jìn)行分析。將米腸切成厚度均勻一致的片狀，且切面平整。對(duì)質(zhì)構(gòu)儀進(jìn)行校正，選用P/36R探頭及調(diào)整TPA模式對(duì)產(chǎn)品的硬度、彈性、咀嚼性和回彈性等質(zhì)構(gòu)特性進(jìn)行測(cè)試。設(shè)定參數(shù)為測(cè)前速率2 mm/s，測(cè)試速率1 mm/s，測(cè)后速率1 mm/s，壓縮程度70%，兩次下壓5 s，自動(dòng)觸發(fā)，觸發(fā)力5 g。

1.6 鵝肉雜糧米腸理化及微生物指標(biāo)

產(chǎn)品基本理化性質(zhì)(水分、總糖、鉛)及微生物指標(biāo)按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 23493-2009《中式香腸》[17]規(guī)定的方法進(jìn)行測(cè)定。

1.7 數(shù)據(jù)處理

采用Excel及 IBM SPSS 24軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，數(shù)據(jù)結(jié)果以“X±SD”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 鵝肉粒徑的確定

目前常用的絞肉機(jī)或切肉機(jī)切割肉的大小多為5，8，10 mm[18]，鵝肉粒徑的大小直接影響米腸的口感、咀嚼性、含水量等感官指標(biāo)，粒徑越大，鵝肉粒含水量越多，口感越好，鵝肉風(fēng)味越突出，但相應(yīng)的米腸組織狀態(tài)越差，黏合性越低，越不易成型。鵝肉粒徑過小時(shí)鵝肉香氣不足，風(fēng)味較淡。

由圖1可知，當(dāng)鵝肉粒徑在4～8 mm時(shí)，感官評(píng)分較高，此時(shí)產(chǎn)品鵝肉肉香突出，顆粒感明顯，咀嚼性較好，且未對(duì)米腸的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，因此，確定鵝肉粒徑的較適宜范圍為4～8 mm。

圖1 不同鵝肉粒徑對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)價(jià)的影響

2.1.2 四色糙米添加量的確定

由多種雜糧米混合而成的四色雜糧米營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富且全面，搭配合理能更好地被人體吸收利用，四色糙米中的紫米和紅米可以增加米腸的色澤，燕麥和糙米可以增加米腸的谷物香味和口感，在米腸的制作過程中起到十分重要的作用。

由圖2可知，當(dāng)四色糙米添加量在50%時(shí)感官評(píng)分最高，此時(shí)產(chǎn)品的組織結(jié)構(gòu)軟硬適中，色澤誘人，香味突出。添加四色糙米過少時(shí)，色澤不夠紅亮，缺少食欲；添加四色糙米過多時(shí)，會(huì)降低米腸的黏性及增加硬度，破壞米腸的結(jié)構(gòu)及口感。因此，確定四色糙米的較適添加范圍為40%～60%。

圖2 不同四色糙米添加量對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)價(jià)的影響

2.1.3 三色藜麥添加量的確定

藜麥不含麩質(zhì)，是一種營(yíng)養(yǎng)豐富、美味可口的食品，含有較多的蛋白質(zhì)，且與牛奶的蛋白質(zhì)含量相似，含有所有必需氨基酸[19]，可以滿足特殊人群對(duì)蛋白質(zhì)和碳水化合物的需求[20]。

由圖3可知，三色藜麥中，白藜麥口感較突出，清香酥脆，黑藜麥營(yíng)養(yǎng)價(jià)值最高，紅藜麥葉酸含量較高，所以三色藜麥同時(shí)兼具突出的口感和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，是公認(rèn)的健康營(yíng)養(yǎng)食品。當(dāng)三色藜麥添加量在20%～40%時(shí)，感官評(píng)分較高，藜麥添加量過少時(shí)風(fēng)味不突出，存在感較低，藜麥添加量過多時(shí)顆粒感加重，影響鵝肉雜糧米腸的口感，故三色藜麥較適添加量為20%～40%。

圖3 不同三色藜麥添加量對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)價(jià)的影響

2.1.4 糯米添加量的確定

糯米因其支鏈淀粉含量較高，口感軟糯，經(jīng)常用來制作黏性小吃或者添加到食品中增加食品的黏性[21]，是保持鵝肉雜糧米腸結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的重要成分之一，且富含蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉、維生素、礦物質(zhì)等，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高。

由圖4可知，糯米添加量在200%時(shí)感官評(píng)分最高，此時(shí)產(chǎn)品口感軟糯，米香濃郁，結(jié)構(gòu)緊密。糯米添加量過少時(shí)雜糧米比例上升，會(huì)導(dǎo)致米腸的結(jié)構(gòu)松散不易成型，糯米添加量過多會(huì)導(dǎo)致其他配料香味不突出，缺少風(fēng)味。除200%添加量外，其他評(píng)分差距較小，說明該單因素的影響較小，故直接選擇糯米添加量為200%，不作為正交試驗(yàn)因素。

圖4 不同糯米添加量對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)價(jià)的影響

2.1.5 混合雜糧預(yù)蒸煮時(shí)間的確定

預(yù)蒸煮是制作鵝肉雜糧米腸至關(guān)重要的一步，蒸煮時(shí)間的長(zhǎng)短決定著米腸的軟硬及口感。由圖5可知，當(dāng)混合雜糧預(yù)蒸煮時(shí)間為50 min時(shí)，感官評(píng)分最高，此時(shí)米腸軟硬適中，香糯可口。預(yù)蒸煮時(shí)間過短，混合雜糧米夾生，造成填充及成型困難；預(yù)蒸煮時(shí)間過長(zhǎng)，糯米黏性過大，配料難以混合均勻，且營(yíng)養(yǎng)損失也相應(yīng)增加。因此，混合雜糧糯米預(yù)蒸煮的較適時(shí)間范圍為40～60 min。

圖5 不同雜糧預(yù)蒸煮時(shí)間對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)價(jià)的影響

2.2 模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)價(jià)

2.2.1 模糊評(píng)價(jià)矩陣建立

按照表1的感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，10名感官評(píng)定人員對(duì)鵝肉雜糧米腸進(jìn)行了感官評(píng)定，將結(jié)果收集匯總并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果見表3。參照魏勁松等[22]的方法，建立鵝肉雜糧米腸的模糊矩陣R。

表3 模糊感官評(píng)定結(jié)果

續(xù) 表

以樣品1為例，色澤投票結(jié)果優(yōu)、中、差投票人數(shù)分別為2，7，1，則R色澤=(2，7，1)，同理，R風(fēng)味=(1，7，2)；R口感=(2，6，2)；R組織狀態(tài)=(0，5，5)。將以上4個(gè)因素評(píng)價(jià)結(jié)果轉(zhuǎn)化為矩陣：

2.2.2 計(jì)算模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)價(jià)

根據(jù)模糊變換公式X=A·R，可得第一個(gè)樣品的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果為：

(0.115，0.515，0.270)。

同理可得9組樣品的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，見表4。

表4 鵝肉雜糧米腸綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

續(xù) 表

根據(jù)鵝肉雜糧米腸的評(píng)價(jià)等級(jí)集，分別賦予優(yōu)、中、差 3個(gè)等級(jí)95，80，60分，再將綜合評(píng)價(jià)結(jié)果的各數(shù)值乘以對(duì)應(yīng)的等級(jí)分?jǐn)?shù)，結(jié)果相加得到每個(gè)樣品的最終模糊感官評(píng)分，結(jié)果見表5。

表5 鵝肉雜糧米腸正交試驗(yàn)結(jié)果

2.3 正交試驗(yàn)結(jié)果分析

鵝肉雜糧米腸的正交試驗(yàn)結(jié)果見表5，各因素對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響主次順序?yàn)?B>A>D>C，即四色糙米添加量>鵝肉粒徑>混合雜糧預(yù)蒸煮時(shí)間>三色藜麥添加量。其中，顯著影響因素為四色糙米添加量。優(yōu)化方案為A1B2C3D2，即鵝肉粒徑4 mm、四色糙米添加量50%、三色藜麥添加量40%、混合雜糧預(yù)蒸煮時(shí)間50 min(以鵝肉重量100%為標(biāo)準(zhǔn))。該優(yōu)化配方下鵝肉雜糧米腸的感官評(píng)分為89.67分，高于正交試驗(yàn)方案A1B2C2D2中的89.33分，此時(shí)產(chǎn)品軟糯彈牙，香味獨(dú)特，色澤紅亮，整體風(fēng)味協(xié)調(diào)，極具特色。

2.4 鵝肉雜糧米腸品質(zhì)特性分析

利用質(zhì)構(gòu)儀、水分活度儀、色差儀，將工藝優(yōu)化后的鵝肉雜糧米腸與市售普通糯米腸進(jìn)行質(zhì)構(gòu)、水分活度、色度特性的測(cè)定，見表6。

表6 優(yōu)化后鵝肉雜糧米腸的特性

續(xù) 表

與市售糯米腸相比，鵝肉雜糧米腸的硬度較大，彈性較好，黏聚性較低，咀嚼性較好，說明混合雜糧可以降低糯米的黏性，解決糯米腸過于黏糯的問題，使米腸更易于咀嚼及消化，適合老人及小孩食用。優(yōu)化雜糧糯米腸的水分活度低于市售糯米腸，說明更利于貯藏。從色度來看，兩者的亮度(L*)相似，優(yōu)化雜糧糯米腸的紅度(a*)及黃度(b*)高于市售糯米腸，說明添加四色糙米及三色藜麥可以明顯改善糯米腸的色澤。

2.5 鵝肉雜糧米腸的理化及微生物指標(biāo)

鵝肉雜糧米腸的各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 19295-2011《速凍面米制品》[23]及GB/T 23493-2009《中式香腸》的標(biāo)準(zhǔn)要求，確定了鵝肉雜糧米腸的主要質(zhì)量指標(biāo)和衛(wèi)生指標(biāo)，并對(duì)最優(yōu)配方條件下該產(chǎn)品的相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果表明此配方的產(chǎn)品符合商業(yè)化生產(chǎn)要求。

表7 鵝肉雜糧米腸理化及微生物指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

3 結(jié)論

采用模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)價(jià)法優(yōu)化鵝肉雜糧米腸的制作配方參數(shù)。結(jié)果顯示：感官評(píng)分最高的配方為鵝肉粒徑4 mm、四色糙米添加量50%、三色藜麥添加量40%、糯米添加量200%、混合雜糧預(yù)蒸煮時(shí)間50 min (以鵝肉重量100%為標(biāo)準(zhǔn))。該優(yōu)化配方下鵝肉雜糧米腸的感官評(píng)分為89.67分，由此制得的產(chǎn)品軟糯彈牙，軟硬適中，香味獨(dú)特，色澤紅亮，整體風(fēng)味協(xié)調(diào)。利用質(zhì)構(gòu)儀、水分活度儀及色差儀確定了優(yōu)化后鵝肉雜糧米腸的特性：與市售米腸相比，該優(yōu)化后的產(chǎn)品具有較好的彈性，較低的黏聚性及較好的咀嚼性，改善了口感，更易于咀嚼消化，有利于老人及小孩食用；較低的水分活度有利于貯藏；較高的紅度(a*)及黃度(b*)明顯改善了糯米腸的色澤，提高了感官特性，更受消費(fèi)者喜愛。此研究為開發(fā)傳統(tǒng)風(fēng)味產(chǎn)品提供了新思路。