基于模糊数学综合评判优化鲨鱼软骨冲调粉配方工艺.pdf

116现代食品XIANDAISHIPIN食品科技 Food Science and Technologydoi:10.16736/41-1434/ts.2023.14.031基金项目：福建省海洋经济发展专项资金项目（FJHJF-L-2022-9）；福建省海洋经济创新发展区域示范项目(2014FJ20)。作者简介：陈燕（1984），女，本科，工程师，研究方向为水产品精深加工。通信作者：罗联钰（1979），男，本科，高级工程师，研究方向为水产品深加工研究与质量管理。E-mail：。基于模糊数学综合评判优化鲨鱼软骨冲调粉配方工艺 Optimization of Shark Cartilage Powder Formulation Process Based on Fuzzy Mathematics 陈 燕1，姚丽峰1，胡 旺1，池梦秋2，罗联钰1,2（1.福建省深蓝生物科技有限公司，福建 福州 350510；2.福州宏东食品有限公司，福建 福州 350015）CHEN Yan1,YAO Lifeng1,HU Wang1,CHI Mengqiu2,LUO Lianyu1,2(1.Fujian Deep Blue Biotechnology Co.,Ltd.,Fuzhou 350510,China;2.Fuzhou Hongdong Foodstuffs Co.,Ltd.,Fuzhou 350015,China)摘 要：本文以鲨鱼软骨粉、蓝莓粉、柠檬粉为主要原料，开发了一种鲨鱼软骨冲调粉，并以产品的冲调情况、口感和滋味、气味、色泽为评价指标，通过感官评定、利用正交试验设计，以模糊数学算法综合评价优化鲨鱼软骨粉、蓝莓粉、柠檬粉、阿斯巴甜添加量，旨在利用模糊数学感官评价法准确客观优化鲨鱼软骨冲调粉的配方，为鲨鱼软骨产品生产和研发提供参考。关键词：鲨鱼软骨粉；模糊数学法；正交试验Abstract：In this paper,shark cartilage powder,blueberry powder,and lemon powder were used as main raw materials to develop a shark cartilage powder,and the products preparation,taste,taste,smell,and color were used as evaluation indicators.The experimental design was conducted to optimize the added amount of shark cartilage powder,blueberry powder,lemon powder and aspartame by comprehensive evaluation with fuzzy mathematical algorithm,aiming to accurately and objectively optimize the formula of shark cartilage reconstituted powder by using fuzzy mathematical sensory evaluation method to provide shark cartilage Product production and research and development provide reference.Keywords：shark cartilage powder;fuzzy mathematical method;orthogonal test中图分类号：TS201.1Food Science and Technology117XIANDAISHIPIN现代食品食品科技鲨鱼的全身骨骼均为软骨1，鲨鱼软骨组织含有非常丰富的酸性黏多糖、黏蛋白、氨基葡聚糖、硫酸软骨素等多种活性物质2-5，蛋白质含量也较高，粗蛋白质含量在 32%59%之间，但存在部位差异6。鲨鱼软骨的活性物质具有能够改善早期、晚期风湿性关节炎和骨关节炎5，增强免疫力7，此外，鲨鱼软骨还有抗凝、抗炎、抗氧化等功能，可治疗溶骨病如骨质疏松症1。随着鲨鱼软骨的活性功能引起世人关注，鲨鱼软骨粉制品也被有关机构认可8，成为一种越来越受欢迎的功能性食品。大青鲨软骨中硫酸软骨素含量为 18.69 mg/g，胶原蛋白含量为 41.9 mg/g，16 种游离氨基酸的总含量为 110.9 mg/g；大青鲨软骨共检岀 16 种游离脂肪酸，其中，含量较为丰富的是 C16:0、C18:0、Cl8:1n9c、C24:1n-9 以及 C22:6n-3（DHA），占脂肪酸总量的 73.1%，大青鲨软骨中铅、镉、甲基汞和无机砷的含量，均远低于食品安全国家标准中污染物的限量要求9。鲨鱼及相关产品的加工副产物包含鲨鱼软骨，但并未能得到较好的利用。基于此，本文以大青鲨软骨为原料，以蓝莓粉、柠檬粉为辅料，基于模糊数学综合评判优化鲨鱼软骨冲调粉配方，研制一款营养价值高、风味独特，具有保健功效的鲨鱼软骨复合营养冲调粉，旨在提高大青鲨加工产品的综合开发率，开拓下游产品，减少环境污染和资源浪费，提高大青鲨的附加值，实现鲨鱼资源的综合利用。1 材料与方法1.1 材料大青鲨软骨粉（福建深蓝生物科技有限公司）；蓝莓粉（海南南派实业有限公司）；柠檬粉（海南南派实业有限公司）；阿斯巴甜（南通市常海食品添加剂有限公司）；蛋白酶（南宁庞博生物工程有限公司）；氢氧化钠（滨化集团股份有限公司）；柠檬酸（维坊英轩实业有限公司），均符合食品卫生标准。1.2 主要仪器与设备XPR204S/AC电子天平梅特勒托利多科技（中国）有限公司；LC-WB-6 电热恒温水浴锅（上海力辰仪器科技有限公司）；JDSF-Z200 振筛器（新乡市高服机械股份有限公司）；S210-S 酸度计 梅特勒托利多仪器（上海）有限公司；真空干燥箱 承一科技（重庆）有限公司；CH-400 槽型混合机（常州恒干干燥设备有限公司）；DXDF10DC 型背封粉剂包装机（天津市三桥包装机械有限责任公司）。1.3 方法1.3.1 鲨鱼软骨粉工艺流程（1）鲨鱼软骨粉制备：将鲨鱼软骨通过酶解、固液分离、过滤、喷雾干燥制得鲨鱼软骨粉。（2）过筛：先检查鲨鱼软骨粉、蓝莓粉、柠檬粉、阿斯巴甜等原辅料是否有结块，如发现结块，必须破碎原料，并过 80 目振动筛备用。（3）称配：按配料称取所需的原辅料，称量时必须进行复核。（4）制粒：先把物料置于槽型混合机混合810 min，边 混 合 边 喷 洒 少 量 湿 润 剂（为 总 物料 重 的 4%6%，湿 润 剂 为 95%乙 醇），搅 拌2530 min，混合均匀，制成软材，用 14 目筛网制粒。将物料置于 5565 烘箱内，使其水分 3.5%，用 40 目筛网整粒。（5）总混：将物料投入混合机中混合 2530 min。（6）灌装、封口：将混合好的物料，用背封粉剂包装机，分装于复合膜袋中，封口，净重：5 g/袋。（7）生产环境确认：湿度45%、温度1824。1.3.2 鲨鱼软骨冲调粉配方优化试验根据前期预试验结果，鲨鱼软骨冲调粉主料配方最佳用量配比为：鲨鱼软骨粉添加量 450.0550.0 g，蓝 莓 粉 添 加 量 250.0350.0 g，柠 檬 粉 添 加 量150.0250.0 g，阿斯巴甜添加量 0.30.7 g，硬脂酸镁10.0 g。以鲨鱼软骨粉添加量（A）、蓝莓粉添加量（B）、柠檬粉添加量（C）、阿斯巴甜添加量（D）为主要因素，选取 L9（34）正交表进行正交试验，优化鲨鱼软骨冲调粉配方，具体水平选取和设计见表 1。表 1 鲨鱼软骨冲调粉配方优化正交试验设计因素水平表水平因素A鲨鱼软骨粉/gB蓝莓粉/gC柠檬粉/gD阿斯巴甜/g1450.0250.0150.00.32500.0300.0200.00.53550.0350.0250.00.71.3.3 感官评价方法选取 10 名身体健康并有食品相关专业教育背景的118现代食品XIANDAISHIPIN食品科技 Food Science and Technology专业人员（5 男 5 女）组成评定小组。分别取 8.0 g 样品，加入 150 mL 的 5060 温开水冲调，搅拌溶解并在自然光下观察色泽和状态，嗅其气味；漱口品其滋味，对其色泽、气味、口感和滋味、冲调情况进行评价，每人综合评分后取平均值。在感官评价前2 h不得喝酒、吃有刺激性的食物，品尝下一个样品前，应用清水漱口，以消除前一个样品的残留口感。鲨鱼软骨冲调粉感官质量评价标准详见表 2。1.3.4 模糊综合感官评价模型的建立（1）因素集、评语集和加权重集的确立。因素集是评价指标集合，该研究以冲调情况（U1）、口感和滋味（U2）、气味（U3）、色泽（U4）为因数，从而得到的因素集U=u1，u2，u3，u4。评语集是指参与鲨鱼软骨冲调粉感官质量的评价者对被评价对象各个因数总的评价的集合。表示为N=n1，n2，n3，n4nj，N为 评 语 集，nj为 第j级评定语。经过评价小组商讨并认为鲨鱼软骨冲调粉的评价等级为优（n1）、良（n2）、好（n3）、差（n4）；评定小组成员根据表 2 鲨鱼软骨冲调粉感官质量评价标准评价，以 100 分为标准，各指标累计 90 分为优，累计得分 80 分为良，累计得分 70 分为中，累计得分60 分为差，得到鲨鱼软骨冲调粉的评语集K=k1，k2，k3，k4=90，80，70，60。权重集是指各因素在模糊数学评价因素中的影响，表示为X（x1，x2，x3xm），其中，影响鲨鱼软骨冲调粉感官品质的指标包括冲调情况、口感和滋味、气味、组织状态。本试验采用强制决定法确定各因素的权重分别为冲调情况（0.2）、口感和滋味（0.4）、气味（0.2）、色泽（0.2），即权重集X（0.2，0.2，0.4，0.2）。（2）模糊矩阵的确立及结果。依据高瑞鹤等10的方法，先通过统计感官评定小组成员（10 人）的感官评定分数，将各个等级的票数除以 10 得到模糊关系矩阵R，将因素权重集X与模糊关系矩阵R合成，得到模糊关系评价集Y=XR，从而得到第j个鲨鱼软骨冲调粉样品的评价结果为Yj=XRj（j为19）。再引进综合评价矩阵T处理模糊关系评价集Y，根据感官评价的原理，设评价等级集K=k1，k2，k3，k4，得到鲨鱼软骨冲调粉样品的模糊综合评价总分T=YK。2 结果与分析2.1 模糊感官评价结果通过感官评定小组在符合专门试验条件下，根据鲨鱼软骨冲调粉感官质量评价标准（表 2）对鲨鱼软骨冲调粉 9 个样品按 4 项指标进行评价，将评价结果汇集并进行统计分析，得出鲨鱼软骨冲调粉的感官评价结果见表 3。表 2 鲨鱼软骨冲调粉感官质量评价标准表等级冲调情况（20 分）口感和滋味（40 分）气味（20 分）色泽（20 分）优浸润下沉快，经搅拌可迅速溶解口感饱满，酸甜可口，味清淡，易被接受有产品特有的水果香味，无腥味，香气浓郁协调一致呈浅蓝色，澄清透亮，没有沉淀良浸润下沉一般，结块或沉淀少许口感饱满，酸甜可口，少许后味，较易被接受有产品特有的水果香味，清淡的海腥味，香气较淡，协调一致呈浅蓝色，澄清度一般，略有浑浊，有少量沉淀中浸润下沉慢，结块或沉淀较多口感淡薄，甜度较淡或较重，后味明显，不易被接受产品特有的水果香味不突出，有较弱海腥味过深或者过浅，不够澄清透明，有较多沉淀差浸润下沉慢，结块或沉淀多酸甜不明显，过甜或过酸，后味明显，难以被接受有明显的海腥味色泽较差，浑浊，不澄清Food Science and Technology119XIANDAISHIPIN现代食品食品科技2.2 模糊矩阵的建立结果由表 3 可知，在 10 人对鲨鱼软骨冲调粉冲调情况的评价结果中，在评定小组中，对于样品 1，有 6 人认为优，2 人认为良，2 人认为一般，0 人认为差，则得到U冲调情况=0.6 0.2 0.2 0.0，同理得到U口感和滋味=0.0 0.2 0.2 0.6，U气味=0.6 0.3 0.1 0.0，U色泽=0.6 0.2 0.2 0.0，把上述得到的 4 个因素的评价结果写成一个矩阵为：表 3 不同配料下鲨鱼软骨冲调粉感官评价结果表编号冲调情况口感和滋味气味色泽n1n2n3n4n1n2n3n4n1n2n3n4n1n2n3n4163100235631062202820032327210721038110034372107120453115320323253205811072108110721068110721032323222753208200122503348422281102125022695311721032230217根据公式Y=XR，得到鲨鱼软骨冲调粉第个样品的综合评价结果为R1=同理可得 R2=R3=R4=R5=R6=R7=R8=R9=Y1=XR1=0.2 0.4 0.2 0.2120现代食品XIANDAISHIPIN食品科技 Food Science and Technology以此类推，得出各个样品的综合评价结果如表 4所示。表 4 各个样品的综合评价结果表Y1=0.36 0.24 0.20 0.20Y6=0.56 0.20 0.16 0.08 Y2=0.56 0.20 0.16 0.08Y7=0.44 0.24 0.14 0.18Y3=0.44 0.20 0.24 0.12Y8=0.44 0.14 0.16 0.26Y4=0.48 0.28 0.20 0.04Y9=0.44 0.22 0.12 0.22Y5=0.74 0.14 0.12 0.002.3 鲨鱼软骨冲调粉感官综合得分和及最佳配方根据鲨鱼软骨冲调粉感官质量评价标准（表 2）对样品进行模糊感官综合评价，模糊感官综合评价总分T=YK，由第 1 个样品的Y1=0.36 0.24 0.20 0.20，与评价等级集K=90 80 70 60，算得：第 1 个鲨鱼软骨冲调粉样品的模糊综合评分T1=Y1K=0.36 0.24 0.20 0.20 =77.6同 理 可 得T2=82.4，T3=79.6，T4=82.0，T5=86.2，T6=82.4，T7=79.4，T8=77.6，T9=78.8。鲨鱼软骨冲调粉模糊评价总分与正交试验的数据分析结果见表 5。极差越大，该因数对模糊评价总分影响越大，根据表中极差（R值）大小对比可知，各因素的影响程度从大到小为A（鲨鱼软骨粉）C（柠檬粉）B（蓝莓粉）D（阿斯巴甜）。通过模糊数学感官综合评价，由表 6 可知，试验 5 号的模糊评价总分最高，大于 86.2；试验 2、4、6 号模糊评价总分均大于 80。试验 5 号的最优配方其组合为A2B2C3D1，但通过观察K值，各因数的最优组合水平为A2B2C3D2，这一组合并没有出现在这次正交实验中，需进一步验证。对最优配方条件所对应水平的试验 5 号和 10 号进行进一步验证，得到的模糊感官综合评分结果如表 6。由验证试验结果得到最佳组合为A2B2C3D2，其得分为88.2。因此，鲨鱼软骨冲调粉的最优配方为鲨鱼软骨粉 500.0 g，蓝莓粉 300.0 g，柠檬粉 200.0 g，阿斯巴甜 0.5 g。表 5 鲨鱼软骨冲调粉优化正交试验结果与分析表试验号A鲨鱼软骨粉/gB蓝莓粉/gC柠檬粉/gD阿斯巴甜/g模糊评价总分1450.0250.0150.00.377.0 2450.0300.0200.00.582.43450.0350.0250.00.779.64500.0250.0200.00.782.0 5500.0300.0250.00.386.2 6500.0350.0150.00.582.47550.0250.0250.00.579.48550.0300.0150.00.777.69550.0350.0200.00.378.8K1239.00238.40237.00242.00K2250.60246.20243.20244.20K3235.80240.80245.20239.20R14.807.808.205.00较优水平A2B2C3D2因素主次ACBDFood Science and Technology121XIANDAISHIPIN现代食品食品科技表 6 优化配方评价结果表实验号水平组合模糊评价总分5A2B2C3D186.210A2B2C3D288.23 结论本文以鲨鱼软骨粉冲调粉的感官评价为指标，通过 L9（34）正交试验设计方案和模糊数学综合评价法，对鲨鱼软骨冲调粉的配方进行优化，确定影响鲨鱼软骨粉冲调粉感官品质的顺序从大到小依次为ACBD，并得出鲨鱼软骨冲调粉的最佳配方为鲨鱼软骨粉 500.0 g，蓝莓粉 300.0 g，柠檬粉 200.0 g，阿斯巴甜 0.5 g，其综合评价得分为 87.0。利用模糊数学感官评价法配方制备的鲨鱼软骨冲调粉浸润下沉快，可迅速溶解，呈浅蓝色，澄清透亮，口感饱满，酸甜可口，特有的水果香味，无腥味，为鲨鱼软骨冲调粉的生产和研发提供依据。参考文献1 杨红，刘建平.鲨鱼软骨 J.中西医结合学报，2007（1）：69.2 李英华，韩冠英，郭斌，等.鲨鱼软骨多糖对血脂的影响 J.辽宁中医杂志，2006，33（6）：2.3 茅力，陈景衡，魏国勤，等.鲨鱼软骨粉对大鼠机体过氧化脂质水平的影响 J.南京医科大学学报（中文版），1998（1）：15-17.4 陈俊，李婷，张萌，等.利用鲨鱼软骨制备钙螯合胶原肽及其性质的研究 J.食品工业科技，2016，37（11）：53-57.5SHEU J R,FUCC,TSAI M L,et al.Effect of U-995,a potent shark cartilage-derived angiogenesis inhibitor,on anti-angiogenesis and anti-tumor activities.J.Anticancer research,1998,18（6A）：4435-4441.6 邓必阳，张展霞.鲨鱼软骨营养成分分析及其评价 J.营养学报，1999（1）：109-113.7 李业鹏，韩春卉，李燕俊，等.鲨鱼软骨粉对小鼠移植性肉瘤-180 抑制作用的研究 J.中国食品卫生杂志，2003（5）：402-405.8 喻雨琴，王华，陆筱莉.鲨鱼软骨粉综合监测方法探讨 J.食品工业科技，2000（1）：72-73.9 杨少玲，戚勃，赵永强，等.大青鲨和镰状真鲨软骨中部分营养成分分析与安全评价 J.中国渔业质量与标准，2019，9（6）：65-70.10 高瑞鹤，何俊萍.应用模糊数学法评判韭菜酱的发酵成熟时间 J.中国酿造，2013，32（1）：127-130.春种一粒粟 秋收万颗子春种一粒粟 秋收万颗子