全 文 :第1期 付晓萍(等):模糊数学评判金橘果脯的关键工艺与配方
第32卷 第1期
2014年3月
四川农业大学学报
Journal of Sichuan Agricultural University
Vol.32 No.1
Mar.2014
收稿日期:2013-12 -03
基金项目:云南省教育厅科学研究基金项目(A3007132)。
作者简介:付晓萍,硕士,讲师,研究方向:食品科学的教学和科研工作,E-mail:fxpmp622@163.com。*责任作者:范江平,
博士,教授,主要从事畜产品加工教学和研究工作,E-mail:1049762930@qq.com。
doi:10.3969/j.issn.1000-2650.2014.01.011
模糊数学评判金橘果脯的关键工艺与配方
付晓萍,李凌飞,李方琴,范江平*
(云南农业大学 食品科技学院,昆明 650201)
摘要:【目的】以金橘为主要原料,通过模糊数学的方法评价研制风味独特、透明饱满、色泽均匀的金橘果脯,并确定
其工艺参数和配方组合。【方法】采用单因素试验和正交试验方法,分析不同添加量的蔗糖、硬化剂、填充剂、食盐和
柠檬酸对金橘果脯品质的影响。【结果】金橘果脯的最佳烫漂条件为95℃下烫漂3min、复合硬化剂(NaCl∶CaCl2)
的比例为2∶1、CMC作为填充剂;通过模糊数学综合评价方法对金橘果脯进行感官评价,筛选出金橘果脯的最佳
配方,即蔗糖30%、食盐2%、柠檬酸0.2%、CMC 0.1%。【结论】模糊数学综合评价法对金橘果脯进行感官评价,排
除了主观因素的影响,具有客观性、科学性的特点,按该方法生产的果脯品质优良。研究结果可为金橘果脯的生产
和加工提供一定的理论依据。
关键词:金橘;果脯;配方;模糊数学;工艺参数
中图分类号:TS255.7 文献标志码:A 文章编号:1000-2650(2014)01-0063-05
Comprehensive Evaluation on Key Processing Technology and
Formula of Kumquat Dried Fruit Based on Fuzzy Math
FU Xiao-ping,LI Ling-fei,LI Fang-qin,FAN Jiang-ping*
(Colege of Food Science and Technology,Yunnan Agricultural University,Kunming 650201,China)
Abstract:【Objective】The aim of the study was to study the optimum production formula of dried
kumquat fruit.A fuzzy mathematical comprehensive evaluation method was applied to discrimi-
nate the quality of dried fruit.【Method】Effects of sugar,firming agent,filer,salt and citric acid
dosage on the quality of dried kumquat fruit were studied by single factor and orthogonal experi-
ments.【Results】The results showed that the best boiling time 3min in 95℃,CMC filer and
optimum proportion of hardener 2∶1.The best formula was determined by sensory evaluation
and fuzzy comprehensive assessment.The formula of dried kumquat fruit:sugar 30%,salt 2%,
citric acid 0.2%and CMC 0.1%.【Conclusion】The results showed that fuzzy comprehensive e-
valuation method is good for sensory evaluation of dried kumquat fruit.The fuzzy mathematical
methodology is scientific and objective,and excludes the negative effects of subjective factors.
This study provides a theoretical basis for production of dried kumquat fruit.
Key words:kumquat;dried fruit;formula;fuzzy mathematical;process parameters
金橘(Fortunella margarita),又名山橘、金柑,
果实表皮金黄、色泽鲜艳,含有类胡萝卜素、氨基酸、
维生素等成分[1],营养丰富,常以全果鲜食。金橘既
可食用,也可药用,有理气、止咳、化痰的功效[2],金
橘的黄酮类及柠檬苦素类提取物均有一定的抗油脂
氧化作用[3]。金橘果脯在加工过程中,因酶促褐变
常影响其外观、风味及营养价值,因而生产时常采用
烫漂处理方式来抑制或破坏酶活性,达到延缓或阻
四川农业大学学报 第32卷
止酶促褐变;同时烫漂处理对渗糖有利,能提高果脯
透明度。此外硬化和填充处理也是果脯加工中的关
键工艺之一,由于金橘自身成熟度的差异以及加工
过程中要经过高温、糖煮等步骤,为了提高金橘的硬
度,改善金橘的耐煮性,减少糖制时的软烂现象以获
得良好的成品形状,常需要通过合理的硬化和填充
措施,使产品外观整齐、饱满度和透明度良好。
在以往金橘果脯开发研制中,一般选择正交试
验方法进行最佳配方的研究,对不同配方的感官评
价方法常采用“评分法”,即按照感官评分标准对产
品进行评分并计算平均值,也就是感官评价对产品
组合的选择起着主导作用,但评分法往往易受主观
因素的左右。因此,选择科学、合理、客观的评判方
法对产品的最佳感官特性进行评价显得尤为重要。
模糊综合评判(fuzzy comprehensive evaluation)简
称FCE,以模糊数学为基础,应用模糊关系合成的
原理[4],可减少传统感官评定过程中主观随意性的
影响,使评判结果更为科学和客观。本实验尝试应
用正交试验和模糊数学综合评判法,研制风味独特、
色泽均匀和形态饱满的金橘果脯,以期能进一步发
挥模糊数学综合评价法在食品研发中的应用。
1 材料和方法
1.1 工艺流程
金橘→清洗→切条→硬化护色→烫漂→微波渗
糖(2次/中温)→沥干→第一次烘箱(45℃烘烤12
h)→第二次烘箱(55℃烘烤5~6h)→冷却→包装
→成品。
1.2 试验方法
原料处理:选用购自超市的成熟适度、色泽金黄
色或橘黄色的新鲜金橘清洗,横切成均匀的两半,剔
除种子。
硬化护色:将处理的金橘放入浓度为2.0%的复
合硬化剂溶液中(NaCl∶CaCl2=2∶1)中浸泡4h。
烫漂:将金橘在95℃下烫漂3min,以杀灭氧
化酶,并迅速用冷水泠却。
微波渗糖:将糖液倒入装有金橘的微波炉专用
盘中,连续2次用微波的中温渗糖处理10min、静
置浸糖30min即可(微波渗糖和超声波渗糖、真空
渗糖都属于新型渗糖方式,采用微波渗糖具有节能、
渗糖效率高等特点,但微波渗糖仅限于实验室小批
量研究用,有一定应用局限)。
干燥:渗糖后的金橘捞出沥干,装入烘箱中先
45℃烘烤12h,将温度升至55℃继续烘烤5~6h,
不粘手,稍柔软即可出箱为成品。
1.3 正交试验设计
在预实验基础配方和单因素实验的基础上,果脯
采用L9(34)正交试验设计[5]方案,因素水平见表1。
表1 正交因素水平表
Table 1 Factors and levels of orthogonal test
水平
Level
因素Factor/%
A蔗糖 B食盐 C柠檬酸 D CMC
1 25 1 0.2 0.1
2 30 2 0.3 0.2
3 35 3 0.4 0.3
1.4 感官评定标准
由12名食品学院师生组成评定小组,对金橘果
脯进行感官评定,见表2。
表2 感官评定标准
Table 2 Standard of sensory evaluation
指标
Parameters
评价标准
Evaluation criterion
滋味 味道柔和,咸甜适口,有浓郁金橘风味
色泽 透明,金黄色,有光泽
饱满度 软硬适中,有韧性,饱满度好
返砂 无返砂或流汤,表面无颗粒、不黏手
1.5 建立数学模型[6]
以滋味、色泽、饱满度、返砂4个因素为评价因
素集。以优(90)、良(80)、中(70)、差(60)为评语集。
采用强制决定法[7]确定金橘果脯各感官指标的权重
A=(0.30,0.25,0.25,0.20),即滋味30分、色泽25
分、饱满度25分、返砂20分,共100分。食品感官
指标综合评判的结果用Y 表示。Y 是权重A 和模
糊矩阵R 的合成。即Y=A·R。
2 结果与分析
2.1 不同烫漂条件对金橘果脯品质的影响
不同烫漂条件对研制的果脯产品品质影响见表
3。烫漂工艺可以灭酶护色,由表3可知,如果烫漂
时间过久,虽可去苦除涩,但果脯边缘软烂严重,易
出现蒸煮味,影响产品风味。故烫漂条件选择95℃
烫漂3min,能有效抑制酶褐变,去苦除涩效果较
好,且果脯的透明感强。
2.2 不同比例的硬化剂对金橘果脯品质的影响
单独使用CaCl2 作为硬化剂,虽可有效提高硬
度,但容易残留苦味。为了获得良好的果脯外形,本
试验采用2%的浸泡液(NaCl+CaCl2 的复合硬化
剂)对金橘果脯硬化4h进行研究。由表4可知,复
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第1期 付晓萍(等):模糊数学评判金橘果脯的关键工艺与配方
合硬化剂NaCl∶CaCl2=2∶1时,金橘果脯不仅咸
甜适中,软硬刚好,且产品的颜色也较好,口感较佳。
表3 不同烫漂条件对金橘果脯品质的影响
Table 3 Effects of different blanching
conditions on product quality
温度
Temperature/℃
时间 Time/min
1 3 5
75 - + +
85 - + -
95 + ++ --
注:“+”、“-”表示去苦除涩效果和透明度;“+”越多越
好;“-”越多越差。
Note:+,-represent the effect of disposed of the
astringency and the degree of openness;the more+,the
better;the more-,the worse.
表4 不同比例的复合硬化剂对金橘果脯品质的影响
Table 4 Effect of different proportions of hardener
NaCl∶CaCl2 浸泡后
Soak
成品质量
Product quality
1∶1 硬度较高 偏甜,柔软,颜色稍浅
2∶1 硬度适中 甜咸适中,软硬刚好,颜色透亮
1∶2 坚硬 很硬,偏甜,颜色稍浅
2.3 不同填充剂对金橘果脯品质的影响
为了获得较满意的饱满度,防止半成品在干燥
过程中水分收缩影响成品饱满度,本试验分别选用
0.3%的卡拉胶、黄原胶、CMC作为填充剂,在渗糖
过程中将填充剂加入糖液中,在相同条件下制得成
品进行品质分析。由表5可知:在糖煮过程中加入
CMC作为填充剂,金橘果脯脯体饱满,填充度最好。
表5 不同填充剂对金橘果脯品质的影响
Table 5 Effect of different filer on the product
填充剂种类(0.3%)
The kinds of filer
饱满度和光亮度
Plumpness and brightness
卡拉胶 果脯表面光泽、皱缩多
黄原胶 果脯表面略有光泽、较瘪
羧甲基纤维素钠 果脯表面光泽、较亮,饱满度好
2.4 模糊感官评价结果
由12名感官评价员对9个金橘果脯产品组合
按滋味、色泽、饱满度、返砂逐一进行优、良、中、差选
择,汇总选择结果见表6。由表6可知,感官评价员
对金橘果脯的评价结果并不集中且存在差异。
2.4.1 建立模糊矩阵
将表6中各样品质量因素各等级评价人数除以
总评价人数,得到模糊矩阵。以表6的1号产品为
表6 金橘果脯的感官评价结果
Table 6 Sensory evaluation results of preserved kumquat fruit
试验号
Test
number
滋味
Flavour
n1n2 n3n4
色泽
Colour
n1n2 n3n4
饱满度
Plump-
ness
n1n2 n3n4
返砂
Recry-
stalization
n1n2 n3n4
1 4 8 0 0 4 6 2 0 7 4 1 0 7 5 0 0
2 4 6 2 0 7 4 1 0 3 8 1 0 4 8 0 0
3 4 7 1 0 7 4 1 0 3 6 3 0 4 5 3 0
4 5 6 1 0 7 2 1 2 4 5 3 0 6 3 3 0
5 4 6 2 0 8 4 0 0 6 5 1 0 6 4 2 0
6 8 3 1 0 6 3 3 0 5 6 1 0 4 7 1 0
7 3 8 1 0 3 6 3 0 2 3 7 0 4 4 4 0
8 5 4 1 2 5 4 3 0 3 4 5 0 4 6 2 0
9 2 5 3 2 7 2 3 0 2 5 4 1 4 8 0 0
权重
Weight 0.3 0.25 0.25 0.2
注:n1~n4 分别代表优、良、中、差。
Note:n1fine;n2good;n3middle;n4bad.
例,滋味评价结果有4人选优,8人选良,0人选中,0
人选差;则R滋味=(0.333,0.667,0,0)。同理R色泽
=(0.333,0.5,0.167,0);R饱满度 =(0.583,0.333,
0.083,0);R返砂=(0.583,0.417,0,0)。
将4个评价结果写成矩阵形式,即为:
R1=
0.333 0.667 0 0
0.333 0.500 0.167 0
0.583 0.333 0.083 0
0.583 0.417 0
熿
燀
燄
燅0
同理可得2~9号产品组合的矩阵。
R2=
0.333 0.500 0.167 0
0.583 0.333 0.083 0
0.250 0.667 0.083 0
0.333 0.667 0
熿
燀
燄
燅0
R3=
0.333 0.583 0.083 0
0.583 0.333 0.083 0
0.250 0.500 0.250 0
熿
燀
燄
燅0.333 0.417 0.250 0
R4=
0.417 0.500 0.083 0
0.583 0.167 0.083 0.167
0.333 0.417 0.250 0
0.500 0.250 0.250 0
熿
燀
燄
燅
R5=
0.333 0.500 0.167 0
0.667 0.333 0 0
0.500 0.417 0.083 0
熿
燀
燄
燅0.500 0.333 0.167 0
R6=
0.667 0.250 0.083 0
0.500 0.250 0.083 0.167
0.417 0.500 0.250 0
0.333 0.583 0.250 0
熿
燀
燄
燅
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四川农业大学学报 第32卷
R7=
0.250 0.667 0.083 0
0.250 0.500 0.250 0
0.167 0.250 0.583 0
熿
燀
燄
燅0.333 0.333 0.333 0
R8=
0.417 0.333 0.083 0.167
0.417 0.333 0.250 0
0.250 0.333 0.417 0
0.333 0.500 0.167 0
熿
燀
燄
燅
R9=
0.167 0.417 0.250 0.167
0.583 0.167 0.250 0
0.167 0.417 0.333 0.083
0.333 0.667 0 0
熿
燀
燄
燅
依据模糊变换原理,用矩阵乘法计算样品对各
类因素的综合隶属度Y=A·R。以1号产品为例,
综合评价结果为:
Y1=A·R1=
(0.3,0.25,0.25,0.2)·
0.333 0.667 0 0
0.333 0.500 0.167 0
0.583 0.333 0.083 0
0.583 0.417 0
熿
燀
燄
燅0
=0.446,0.492,0.063,0.000
同理,按照该计算方法对2~9号样品进行综合
模糊评判(见表7)。
表7 各样品的综合评判结果
Table 7 Comprehensive evaluation of al samples
Y1=(0.446 0.492 0.063 0.000)
Y2=(0.375 0.533 0.092 0.000)
Y3=(0.375 0.467 0.158 0.000)
Y4=(0.454 0.346 0.158 0.042)
Y5=(0.492 0.404 0.104 0.000)
Y6=(0.496 0.379 0.125 0.000)
Y7=(0.246 0.454 0.300 0.000)
Y8=(0.358 0.367 0.225 0.050)
Y9=(0.304 0.404 0.221 0.071)
2.4.2 正交试验结果
将表7中综合评价结果的各个量分别乘以其对
应的分值(优、良、中、差依次赋予分值90、80、70、60
分),并进行加和,最后可得出每个样品的最后总得
分(见表8)。由表8的极差分析结果可知,各因素
对金橘果脯品质的综合得分影响因素为 A>C>D
>B;从感官得分可以看出,试验组合基本均在80
分以上,即处于优、良之间,都可被消费者所接受,其
中试验5号(A2B2C3D1)的分数为最高。极差分析
的最优组合为A2B2C1D1,将这2个组合做验证对比
试验,A2B2C1D1 组合评分为86分,验证了正交试
验理论组合的可靠性,即最佳配方为:蔗糖30%、食
盐2%、柠檬酸0.2%、CMC 0.1%。
表8 正交试验结果
Table 8 Results of orthogonal experiments
试验号
Test
number
因素Factor/%
A
蔗糖
B
食盐
C
柠檬酸
D
CMC
综合得分
Compre-
hensive
score
1 1(25) 1(1) 1(0.2) 1(0.1) 83.83
2 1 2(2) 2(0.3) 2(0.2) 82.83
3 1 3(3) 3(0.4) 3(0.3) 82.17
4 2(30) 1 2 3 82.13
5 2 2 3 1 83.88
6 2 3 1 2 83.71
7 3(35) 1 3 2 79.46
8 3 2 1 3 80.33
9 3 3 2 1 79.42
k1 82.94 81.81 82.62 82.38
k2 83.24 82.35 81.46 82
k3 79.74 81.77 81.84 81.54
R 3.5 0.58 1.16 0.84
3 结论与讨论
3.1 烫漂条件选择95℃烫漂3min时,能有效抑
制或延缓酶促褐变,去苦除涩效果较好,且果脯的透
明感强。此外为了提高金橘的硬度,改善金橘的耐
煮性,避免金橘在加工过程中经过高温、糖煮等步骤
导致软烂现象的发生以获得良好的成品形状,使用
复合硬化剂NaCl∶CaCl2=2∶1,同时加入CMC作
为填充剂,能使金橘果脯咸甜适中,软硬刚好,且产
品外观整齐、饱满度和透明度良好。
3.2 本研究采用正交试验和模糊数学综合评价相
结合的方法,不仅方便、快捷和计算易于程序化,而
且评价的结果可靠性、客观性强。金橘果脯的最佳
配方为:蔗糖30%、食盐2%、柠檬酸0.2%、CMC
0.1%。
相对于传统的食品感官评分方法(采用评分法,
按照感官评分标准对产品进行评分并计算平均值),
借助模糊数学综合评价法研究的实验结果充分体现
出模糊数学在评价食品感官品质上的可行性和优越
性。模糊数学是用精确的数学方法来处理无法用数
字精确描述的模糊概念或事物[8],它是由LA Zadeh
教授于1965年[9]提出模糊集概念并开创研究模糊
性问题的一种理论方法,是精确数学的延伸和推广。
食品生产是一个复杂的系统,在食品感官评价的实
践中,待评对象或多或少都具有一定的模糊性,因而
在食品加工研究中存在着大量的模糊性现象。模糊
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第1期 付晓萍(等):模糊数学评判金橘果脯的关键工艺与配方
综合评判法是模糊数学提供的一种用来解决多因
素、多指标评估问题的数学模型,是目前在食品加工
及研究中应用最广泛的综合评价方法之一。应用模
糊数学中的模糊关系对食品感官质量结果进行分析
评判,既能消除其他感官评价方法的主观打分随意
性和片面性,使试验结果更加科学、合理、客观[10],
又能进行计算机编程[11]处理,更方便、快捷和准确。
不过要注意的是综合评价涉及的方面很多,除了评
价模型本身之外,评价标准体系、数据的可靠性和权
重的确定等都会影响评价结果的合理性。
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(本文审稿:夏延斌;责任编辑:巩艳红;英文编辑:徐振锋)
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