任思婕，胡呂霖，沈清，陳健初，葉興乾，劉東紅

（浙江大學生物系統(tǒng)工程與食品科學學院，馥莉食品研究院，浙江省農(nóng)產(chǎn)品加工技術(shù)研究重點實驗室，浙江省食品加工技術(shù)與裝備工程中心，浙江杭州310058）

響應面法結(jié)合模糊評價優(yōu)化微波辣子雞丁工藝

任思婕，胡呂霖，沈清，陳健初*，葉興乾，劉東紅

（浙江大學生物系統(tǒng)工程與食品科學學院，馥莉食品研究院，浙江省農(nóng)產(chǎn)品加工技術(shù)研究重點實驗室，浙江省食品加工技術(shù)與裝備工程中心，浙江杭州310058）

為優(yōu)化微波辣子雞丁的制作工藝，在單因素試驗基礎上，對微波辣子雞丁制作工藝進行三因素三水平的響應面試驗設計，采用模糊數(shù)學綜合評價對微波辣子雞丁成品進行感官評定以確定其最佳制作工藝。結(jié)果表明，確定最優(yōu)制備工藝條件為辣椒粉添加量4.81 g，微波加熱時間8.31 min，水淀粉添加量17.25 g，該工藝制作的微波辣子雞丁的理論感官評價評分為4.297。根據(jù)實際工藝情況，調(diào)整微波加熱時間為8.30 min，在此工藝下得到的微波辣子雞丁色澤油亮、香氣濃郁、口味鮮辣。

微波辣子雞丁；響應面法；模糊數(shù)學綜合評價；優(yōu)化

辣子雞丁屬川渝特色佳肴，色澤油亮，鮮辣醇香，熱辣回味，是一款深受消費者喜愛的中式傳統(tǒng)食品。傳統(tǒng)的辣子雞丁是以雞脯肉、干辣椒為原料，再配適量的植物油、花椒、姜、蔥、料酒、蒜、白糖等輔料，經(jīng)過腌制、炒制、調(diào)味等一系列工藝加工而成。

隨著人們飲食習慣的轉(zhuǎn)變，調(diào)理食品這種新的消費方式迅速發(fā)展，成為現(xiàn)代高效飲食方式的主流[1]。微波加熱以其烹飪速度快、能源消耗少、溫度可控、程序可控等優(yōu)點廣受消費者的喜愛[2]，各大調(diào)理食品企業(yè)也正在開發(fā)智能方便的微波爐和營養(yǎng)健康的微波食品以滿足人們高效飲食的需求。相較于其他烹飪方式，微波加熱未造成明顯的營養(yǎng)損失[3-4]，適當?shù)奈⒉訜岵粫χ舅岬臓I養(yǎng)價值造成影響[5]，加熱過程中產(chǎn)生的c9，t11-CLA、t10，c12-CLA共軛亞油酸含量與其他烹飪方式無明顯差異[4]，且在加熱過程中產(chǎn)生更少的雜環(huán)胺、膽固醇氧化產(chǎn)物[6]。但是由于微波加熱的原理是利用極性分子在交變電場中反復交變極化摩擦，產(chǎn)生大量的摩擦熱，從而完成電磁能向熱能的轉(zhuǎn)換[7]，該過程造成水分損失，加熱不均等問題，且因加熱溫度難以到達美拉德反應所需溫度，食物的色澤、風味難以滿足消費者色香味俱佳的要求。目前針對微波食品的開發(fā)，Liu Wen-jie[8]等研究了不同微波功率對肉類組織結(jié)構(gòu)、水分含量等的影響。芮漢明[9]等根據(jù)質(zhì)構(gòu)測定結(jié)果和感官評價值，研究微波處理對白切雞肌肉質(zhì)構(gòu)的影響，確定微波滅菌的最佳頻率和時間。

響應曲面法（response surface methodology，RSM）是一種應用較廣的試驗優(yōu)化方法，該方法采用合理的試驗設計，以經(jīng)濟的方式對實驗進行全面研究，可有效快速地確定多因子系統(tǒng)的最佳條件，目前應用于各類食品配方、加工工藝等方面的實踐。國內(nèi)學者采用此法與感官評價結(jié)合，對藥膳型冬瓜老鴨煲[10]、黑蒜軟糖[11]、泡椒牦牛黃喉[12]等進行評價，以優(yōu)化產(chǎn)品加工制作工藝。

本研究以雞脯肉為主要原料，輔以辣椒、花椒粉等，采用不同辣椒粉添加量、微波加熱時間和水淀粉添加量，運用模糊數(shù)據(jù)綜合評價法結(jié)合模糊數(shù)學綜合評價法得到微波辣子雞丁感官評分數(shù)據(jù)，運用響應面優(yōu)化最佳工藝條件，開發(fā)出一種全新、便捷、省時、安全、色香味俱全的辣子雞丁調(diào)理食品，對辣子雞丁調(diào)理食品技術(shù)化、工業(yè)化生產(chǎn)進行初探。

1 材料與儀器

1.1 材料

冷鮮雞脯肉：美國泰森食品股份有限公司；紅薯淀粉：上海塞翁福農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司；低鈉鹽：浙江藍海星鹽制品有限公司；大豆油：廣東惠宜-沃爾瑪投資有限公司；加飯酒：紹興咸亨食品有限公司；花椒粉：福建安記股份有限公司；干辣椒、優(yōu)級白砂糖（太古股份有限公司）：均購于杭州沃爾瑪超市。

1.2 儀器

W25800K-01AG/01AGE微波爐：寧波方太廚具有限公司。

2 方法

2.1 工藝流程

冷鮮雞脯肉剔除可見脂肪、結(jié)締組織和筋膜→切成大小均勻（2 cm×2 cm×1.5 cm）的小塊→洗凈瀝干→加入水淀粉及調(diào)料腌漬30 min→放入油中進行微波加熱

2.2 操作要點

冷鮮雞脯肉剔除可見脂肪、結(jié)締組織和筋膜，切成大小均勻（2 cm×2 cm×1.5 cm）的小塊。取300 g雞脯肉，按m（肉）∶m（食鹽）∶m（白糖）∶m（加飯酒）∶m（花椒粉）∶m（油）=100∶1∶1∶3∶0.2∶6的比例準備材料，在雞塊中加入食鹽、白糖、加飯酒、花椒粉、辣椒粉、水淀粉，其中水淀粉比例為m（淀粉）∶m（水）=1∶1，混合均勻后腌漬30 min。微波加熱在家用微波爐中進行。腌漬后的雞塊放入盛有18 g大豆油的微波專用碗中，640 W微波條件下加熱，加蓋，每3 min翻面，使雞塊受熱均勻。

2.3 試驗方法

2.3.1 響應面實驗方案設計

2.3.1.1 單因素試驗設計

固定工藝過程中各個影響因素的變量，對辣椒粉添加量（1.5、3、4.5、6、7.5 g），對微波加熱時間（4、6、8、10、12 min），對水淀粉添加量（15、18、21、24、27 g）分別取5個水平，分析這5個水平對微波辣子雞丁的感官品質(zhì)的影響。

2.3.1.2 響應面試驗方案設計

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，以辣椒粉添加量（A）、微波加熱時間（B）、水淀粉添加量（C）為3個因素，以微波辣子雞丁的模糊數(shù)學綜合評分為響應值（Y）進一步進行響應面曲面試驗設計，見表1。

表1 響應面試驗因素水平Table 1 Factors and levels of Box-Behnken experimental design

2.3.2 模糊評價方法

2.3.2.1 感官評定小組的建立

挑選經(jīng)過感官評定培訓的食品專業(yè)學生10位（4男6女），在安靜的感官評定室中進行感官評定。隨機選取樣品，將樣品置于白瓷碗中，在白熾燈下根據(jù)產(chǎn)品香氣、色澤、滋味、口感進行評分。要求各品評人員之間用白色隔板隔擋，不能溝通、交流。品評人員在品評前1 h內(nèi)不可食用煙酒、咖啡等刺激性食物。以10 min為時間間隔單位，每評定一個樣品后用清水漱口。

2.3.2.2 確定感官評價因素集U

因素集即影響微波辣子雞丁感官質(zhì)量的指標合集，表示方法為U=（u1，u2，u3……um），U為因素集，ui為第i個因素。對于微波辣子雞丁，確定感官質(zhì)量指標集U=（u1，u2，u3，u4）。其中u1、u2、u3、u4分別表示香氣、色澤、滋味、口感。

2.3.2.3 確定感官評價評語集V

評語集是指微波辣子丁雞感官質(zhì)量所屬級別的集合，表示為V=（v1，v2，v3……vm），V為評語集，vi為第i級評定語。本實驗確立微波辣子雞丁的評語集V=（v1，v2，v3）。其中v1、v2、v3分別表示優(yōu)秀、一般、較差，對應的感官評定標準見表2。

表2 微波辣子雞丁感官評價標準表Table 2 Criteria of sensory evaluation of microwaved spicy chili chicken

2.3.2.4 確定質(zhì)量因素權(quán)重集K

權(quán)重是指各因素在被評價因素中的影響，表示為K=（k1，k2，k3……km），本試驗采用用戶調(diào)查法，確定香氣、色澤、滋味、口感4項指標的權(quán)重[13]，隨機挑選100名消費者，根據(jù)個人喜好，對4項指標進行重要性打分，總分為10分，各項指標的得分與總分10分的比重即為權(quán)重，最后求出各項指標的權(quán)重平均值，結(jié)果見表3。結(jié)果得到，影響微波辣子雞丁感官評分的指標中，滋味和口感對產(chǎn)品的品質(zhì)較為關(guān)鍵，而香氣和色澤影響較小且影響程度相當。

表3 評價微波辣子雞丁各質(zhì)量因素的權(quán)重分布統(tǒng)計Table 3 Weight analysis of microwaved spicy chili chicken’s key quality factors

2.3.2.5 模糊矩陣的建立[13-14]

10名品評人員根據(jù)評語集V對每一個產(chǎn)品逐一評價，統(tǒng)計各因素所得到評語的次數(shù)，繪制成表。將表中各因素所得評語次數(shù)除以10，得到3個因素對3項評語的隸屬度，建立模糊矩陣Aj。第j號樣品的模糊矩陣為：

式中：j＝1，2，3，4為樣品編號；i＝1，2，3，4為質(zhì)量評價因素；ri1，ri2，ri3分別為第i個評價因素對各項評語的隸屬度。

2.3.2.6 評定結(jié)果

將模糊向量單值化進行比較排序，給3各等級：優(yōu)秀、一般、較差依次賦予5、3、1分。將綜合評價結(jié)果集中各個量分別乘以其對應的分數(shù)，并進行加和，最后得到每個產(chǎn)品的最終得分。

3 結(jié)果與分析

3.1 單因素試驗

3.1.1 辣椒粉添加量對感官品質(zhì)的影響

固定微波加熱時間8 min，配方中水淀粉添加量18 g，分析辣椒粉添加量對微波辣子雞丁感官品質(zhì)的影響，結(jié)果見圖1。

圖1 辣椒粉添加量對微波辣子雞丁感官品質(zhì)的影響Fig.1 Effect of chili pepper on quality of microwaved spicy chili chicken

由圖1可知，辣椒粉添加量對微波辣子雞丁的滋味、香氣和色澤影響較大，起初隨著辣椒粉添加量的增大，微波辣子雞丁的感官評分也隨之加大，但當其添加量增加到4.5 g以后，感官評分又隨著辣椒粉添加量的增大呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢。可初步確定辣椒粉的添加量為4.5 g。

3.1.2 辣椒粉添加量對感官品質(zhì)的影響

固定配方中辣椒粉添加量4.5 g，水淀粉添加量18 g，分析微波加熱時間對微波辣子雞丁感官品質(zhì)的影響，結(jié)果見圖2。

圖2 微波加熱時間對微波辣子雞丁感官品質(zhì)的影響Fig.2 Effect of microwave heating time on quality of microwaved spicy chili chicken

由圖2可知，微波加熱時間對微波辣子雞丁的口感和色澤影響較大，隨著微波加熱時間的增長，微波辣子雞丁的感官評分呈現(xiàn)先增長后減少的趨勢，當時間達到8 min時，感官評分達到最高。這主要是因為微波加熱時間過短造成肉類未完全煮熟，口感不好且有生肉味。而微波加熱時間過長會造成肉類因失水過多而口感下降。因此可初步確定微波加熱時間為8 min。

3.1.3 水淀粉添加量對感官品質(zhì)的影響

固定微波加熱時間8 min，配方中辣椒粉添加量18 g，分析水淀粉添加量對微波辣子雞丁感官品質(zhì)的影響，結(jié)果見圖3。

圖3 水淀粉添加量對微波辣子雞丁感官品質(zhì)的影響Fig.3 Effect of the amount of water starch on quality of microwaved spicy chili chicken

由圖3可知，開始時隨著水淀粉添加量的增大，微波辣子雞丁的感官評分也隨之加大，但當其添加量增加到18 g以后，感官評分隨著辣椒粉添加量的增大呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢。水淀粉添加量對微波辣子雞丁的色澤和口感影響較大，這是因為添加適量的水淀粉可以在一定程度上抑制微波加熱過程中水分含量的減少。水淀粉添加過多會導致雞肉表面黏稠，失去原有的雞肉鮮味。

3.2 模糊評價

根據(jù)響應面試驗方案的設計，嚴格遵守工藝要點制作出相應的17組產(chǎn)品。10位感官評定人員分別對產(chǎn)品的香氣、色澤、滋味、口感4個方面進行感官評價，評價標注見表1。產(chǎn)品的具體評定結(jié)果見表4。

表4 產(chǎn)品的評定結(jié)果Table 4 Sensory evaluation of product

由表3可知，在10人對產(chǎn)品1色澤的評價結(jié)果中，5人認為優(yōu)秀，4人認為一般，1人認為較差，因此可得 A香氣=[0.5，0.4，0.1]，同理可得，A色澤= [0.4，0.1，0.5]，把以上4個因素的評價結(jié)果轉(zhuǎn)化為矩陣：

根據(jù)模糊變換原理：Y=XR，則對第j號樣品的綜合評價結(jié)果為：Yj=XRj，因此1號產(chǎn)品的綜合評價結(jié)果為：

按此方法對各個產(chǎn)品的綜合模糊評價結(jié)果如下：

將模糊向量單值化進行比較排序，賦予3個等級優(yōu)秀、良好、一般分別5、3、1分值。將綜合評定結(jié)果集中各個量分別乘以其對應的分值，并進行加和，最后得出每個產(chǎn)品的最后總分，見表5。

表5 響應面分析方案及試驗Table 5 Response surface analysis program and results

續(xù)表5 響應面分析方案及試驗Continue table 5 Response surface analysis program and results

3.3 響應面試驗結(jié)果分析

以感官評定總分為響應值，使用Design Expert軟件對以上數(shù)據(jù)進行分析，經(jīng)二次多元回歸擬合，確定微波辣子雞丁感官評定總分（Y）對辣椒粉添加量（A）、微波加熱時間（B）、水淀粉添加量（C）的二元多次回歸方程，回歸模型方差分析見表6。

表6 回歸模型方差分析Table 6 Variance analysis of fitted model

由表6可知，該模型的F值為124.28，P值＜0.000 1（＜0.01），證明回歸模型極為顯著，預測值與試驗值由良好相關(guān)性（R2=0.993 8，=0.985 8），表明運用響應面法設計的回歸方程（模型）是有效的。在回歸方程中，A、C、A2、B2、C2影響極顯著，B、BC影響顯著，其他影響均不顯著。通過Design Expert軟件進行回歸擬合，得到二元多次回歸方程：Y=4.25+0.17A+0.13B-0.15C+ 0.051AB-0.040AC+0.16BC-0.45A2-0.32B2-0.27C2。

3.4 最佳工藝條件的確定

由二次回歸擬合及方差分析結(jié)果得到微波辣子雞丁的最優(yōu)制備工藝條件為辣椒粉添加量4.81 g，微波加熱時間8.31 min，水淀粉添加量17.25 g，該工藝制作的微波辣子雞丁的理論感官評價評分為4.297。根據(jù)實際微波工藝，調(diào)整微波辣子雞丁最優(yōu)制備工藝為辣椒粉添加量4.81 g，微波加熱時間8.30 min，水淀粉添加量為17.25 g。

3.5 各因素的交互作用

響應指標相對應于辣椒粉添加量、微波加熱時間和水淀粉添加量構(gòu)成了一個三維空間圖，由所得的三維響應分析圖可以直觀且有效地分析出它們之間的相互作用，圖4～圖6為利用Design Expert對表4數(shù)據(jù)進行分析處理得到的響應曲面及等高線圖。

圖4 辣椒粉添加量（A）和微波加熱時間（B）對感官評分總分影響的曲面圖Fig.4 Response surface plot showing the effect of crossinteraction between the addition of chili powder and heating time

圖5 辣椒粉添加量（A）和水淀粉添加量（C）對感官評分總分影響的曲面圖Fig.5 Response surface plot showing the effect of cross-interaction between the addition of chili powder and the addition of starch sauce

圖6 微波加熱時間（B）和水淀粉添加量（C）對感官評分總分影響的曲面圖Fig.6 Response surface plot showing the effect of cross-interaction between the heating time and the addition of starch sauce

由圖4和圖5可知，當微波加熱時間、水淀粉添加量一定時，隨著辣椒粉添加量的增加，感官評分先上升，當辣椒粉添加量達到某一值時，感官評分也達到極大值，而后隨著辣椒粉添加量的增加，感官評分下降，說明辣椒粉添加量與微波辣子雞丁的感官評分呈二次關(guān)系[15]。由圖5和圖6可知，當辣椒粉添加量和微波加熱時間一定時，隨著水淀粉添加量不斷增加，感官評定呈現(xiàn)先增長后降低的變化趨勢。由圖4和圖6可知，當水淀粉添加量和辣椒粉添加量一定時，隨著微波加熱時間延長，感官評定呈現(xiàn)先增長后降低的變化趨勢。由圖4～圖6可知，辣椒粉添加量、微波加熱時間、水淀粉添加量有一定的交互作用。

3.6 驗證試驗

為了檢驗模型預測的準確性，在最佳制作條件下進行微波辣子雞丁的制作，條件為辣椒粉添加量4.81 g，微波加熱時間8.30 min，水淀粉添加量為17.25 g。進行3組平行試驗所得結(jié)果感官評定分數(shù)為4.290，由此可得，采用響應面分析法對微波辣子雞丁制作條件的優(yōu)化是有效的。

4 結(jié)論

本試驗在單因素試驗基礎上，以微波辣子雞丁感官評分為響應指標，通過三因素三水平的響應面分析對微波辣子雞丁制作工藝條件進行了優(yōu)化，經(jīng)方差分析得知微波加熱時間和水淀粉添加量交互影響極顯著。考慮實際微波工藝，確定最優(yōu)制備工藝條件為辣椒粉添加量4.81 g，微波加熱時間8.30 min，水淀粉添加量17.25 g。為制作方便、味美的微波辣子雞丁，通過響應面優(yōu)化找到了一個制作最優(yōu)點，此工藝下得到的微波辣子雞丁香辣爽口、色澤油亮、香氣濃郁。

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Application of Fuzzy Evaluation Combined with Response Surface Methodology in the Formulation Optimization of Microwaved Spicy Chili Chicken

REN Si-jie，HU Ly-lin，SHEN Qing，CHEN Jian-chu*，YE Xing-qian，LIU Dong-hong
（College of Biosystems Engineering and Food Science，Zhejiang University，F(xiàn)uli Institute of Food Science，Zhejiang Key Laboratory for Agro-Food Processing，Zhejiang R&D Center for Food Technology and Equipment，Hangzhou 310058，Zhejiang，China）

This work was carried out to optimize microwaved spicy chili chicken.The three factors and three levels of response surface experiment was designed on the basis of single factor experiment，which combined with fuzzy comprehensive evaluation to determine the best condition.And the optimal production condition was the addition of chili powder 4.81 g，heating time 8.31 min，the addition of starch sauce 17.25 g.Theoretically，the score of microwaved spicy chili chicken made in this way was 4.297.According to actual situations，heating time was scaled to 8.30 min，under the above conditions，microwaved spicy chili chicken had a good taste，brown color and high aroma.

microwaved spicy chili chicken；response surface methodology；fuzzy evaluation；optimization

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.12.012

2017-03-21

“十二五”國家科技支撐計劃項目（2014BAD04B01）

任思婕（1993—），女（漢），碩士研究生，研究方向：現(xiàn)代調(diào)理食品的研究與開發(fā)。

*通信作者：陳健初（1964—），男，教授，博士，研究方向：食品加工。