模糊数学综合评价法优化银耳蒂头面包制作工艺

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  摘 要:将银耳蒂头制成超微粉,添加到制作面包原料中制成银耳蒂头面包。以感官评分为指标,研究银耳蒂头超微粉添加量、酵母添加量、水分添加量对银耳蒂头面包感官评分的影响。在单因素试验基础上,采用模糊数学综合评价法,通过Box-Benhnken响应面法对银耳蒂头面包工艺配方进行优化。结果表明:银耳蒂头面包制作最佳制作工艺配方(以占高筋面粉百分比计算)为高筋面粉300 g(100%)、银耳蒂头超微粉31.32 g(10.44%)、细砂糖60 g(20%)、黄油24 g(8%)、酵母3.99 g(1.33%)、食盐1.8 g(0.8%)、鸡蛋液36 g(12%)、水138.39 g(46.13%)。采用該最佳制作工艺配方生产的银耳蒂头面包外表呈金黄色,外形饱满,表面光滑,具有面包特有的香味,手感柔软有弹性,口感柔软,不黏牙。
  关键词:银耳蒂头;面包;模糊数学;感官评价
  中图分类号:TQ 281   文献标志码:A   文章编号:0253-2301(2021)08-0017-07
  DOI: 10.13651/j.cnki.fjnykj.2021.08.003
  Process Optimization of Bread Made from Tremella Fuciformis Pedicle byFuzzy Mathematical Comprehensive Evaluation Method
  CHEN Ru-cai
  (Fujian Business University, Fuzhou, Fujian 350012, China)
  Abstract: The Tremella fuciformis pedicle was made into the ultramicro-pulverised powder, and added into the bread-making materials to make the bread of Tremella fuciformis pedicle. By using the sensory score as the indicators, the effects of the additive amount of ultramicro-pulverised powder, yeast and water on the sensory score of the bread made from Tremella fuciformis pedicle were studied. Based on the single factor experiment, the fuzzy mathematical comprehensive evaluation method was used to optimize the technical formula of the bread made from Tremella fuciformis pedicle by Box-Benhnken response surface method. The results showed that the optimum formula of the bread made from Tremella fuciformis pedicle (calculated by the percentage of high protein flour) was as follows: high protein flour 300 g (100%), ultramicro-pulverised powder 31.32 g (10.44%), berry sugar 60 g (20%), butter 24 g (8%), yeast 3.99 g (1.33%), salt 1.8 g (0.8%), egg liquid 36 g (12%), water 138.39 g (46.13%). The bread made with the best formula was golden in appearance, full in shape, smooth in surface, soft and elastic in touch, soft in taste, with the unique flavor of bread.
  Key words: Tremella fuciformis pedicle; Bread; Fuzzy mathematics; Sensory evaluation
   银耳蒂头是银耳加工过程中去除的下脚料,其质地较硬、商品价值低,目前主要作为饲料或废弃物丢弃。经张李躬[1]测定,银耳蒂头中的蛋白质、粗多糖、矿物质等营养物质含量比银耳子实体中的蛋白质、粗多糖、矿物质含量分别高58.4%、56.7%、125%。因此,银耳蒂头的营养价值超过了银耳子实体的营养价值,具有较高的开发价值。银耳主要生长在亚热带地区,四川省通江县和福建省宁德市是最主要的产区,根据宁德市统计局公布的数据,2018年仅宁德市银耳产量就超过4万t。如此巨大数量的银耳在加工过程中所丢弃的银耳蒂头的数量也是十分巨大,如能够进行合理的加工利用,将会产生巨大的经济效益和环保效益。
   在食品工艺研究中,研究人员经常使用感官评价作为指标来衡量研究中产品品质的好坏,由于感官评价数据具有模糊性和主观性,使得感官评价结果具有不稳定性和不确定性。模糊数学综合评价法能够克服感官评价的缺陷,它是根据模糊数学隶属度的原则将食品的定性评价转化为定量评价,进而对食品的感官接受度做出客观评价的一种方法[2]。目前,在银耳的应用研究中,有关银耳面包加工的研究较少,其中张欣等[3-4]将高温高压处理过的银耳浆添加到面包中,得到银耳面包口感细腻、柔软有弹性、营养丰富并带有独特的银耳香味;秦明等[5]则研究不同粒径银耳粉对银耳面包品质的影响。以上研究都是以银耳子实体为原料,没有涉及银耳加工过程中的下脚料-银耳蒂头的利用。本研究将银耳蒂头加工成的超微粉加入到面包中,采用模糊数学综合评价法,应用Box-Benhnken响应面试验设计和数据处理,确定银耳蒂头面包的最佳配方工艺,以期能研究出一款健康营养的面包,同时拓展了银耳蒂头的应用领域,促进了银耳蒂头的综合利用。   1 材料與方法
  1.1 试验材料和试剂
   银耳蒂头、高筋面粉、黄油、细砂糖、酵母、鸡蛋、食盐。
  1.2 仪器设备
   烤箱、搅拌机、多功能搅拌机、超微粉碎机、醒发箱。
  1.3 试验方法
  1.3.1 原味面包配方 高筋面粉300 g(100%)、细砂糖60 g(20%)、黄油24 g(8%)、酵母4.5 g(1.5%)、食盐1.8 g(0.8%)、鸡蛋液36 g(12%)、水126 g
  (42%)。以占高筋面粉百分比计算。
  1.3.2 工艺流程 高筋面粉→添加银耳蒂头粉、细砂糖、食盐、酵母混合均匀→加入鸡蛋液、水→搅拌面团起筋→加入黄油搅拌至终点→整形→醒发→入烤箱烘烤→成品冷却
  1.3.3 操作要点 (1)原料混合:细砂糖、食盐、酵母与面粉混合时,细砂糖、食盐不能与酵母直接接触,应将细砂糖、食盐与面粉混合均匀后再加入酵母混合。(2)面团搅拌终点:面团十分光滑,能够抻开形成薄膜,且断口光滑。(3)整形:面团搅拌到终点后搓圆,松弛15 min,切分成30 g的小剂子,搓圆成型。(4)醒发:醒发箱预先设温度为38℃,相对湿度为85%,将成型好的面包胚放入醒发箱进行醒发。(5)烘烤:烤箱需提前预热至上火160℃,下火170℃,将醒发好的面包胚放入烤箱烘烤15 min取出。(6)冷却:烘烤结束后,将面包取出自然冷却。
  1.3.4 响应面试验设计 在单因素试验基础上,以基础配方中各原料占高筋面粉的百分比计算,其中食盐(0.6%)、鸡蛋液(12%)、黄油(8%)的添加量不变,分别将银耳蒂头超微粉添加量(5%、10%、15%、20%)、酵母添加量(0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%)、水分添加量(40%、45%、50%、55%、60%)定为考察因素进行单因素试验,采用Box-Benhnken响应面法对银耳蒂头面包工艺配方进行优化,试验因素水平如表1所示。
  1.3.5 感官评定 感官评审小组成员由经过感官评定培训的具有中级西点师证的学生10人(5男5女)组成。在单因素试验基础上,采用Box-Benhnken响应面法设计制备17组银耳蒂头面包,由感官评审小组成员对17组银耳蒂头面包样品进行评分,感官标准参照孙莹等[6]的方法进行,具体的感官评价标准见表2。
  1.3.6 模糊综合评价数学模型的建立 评价对象集(Y)的建立,对象集是研究中需要感官评价的试验产品的集合。Y=(Y1,Y2,Y3,Y4,Y5,Y6,Y7,Y8,Y9,Y10,Y11,Y12,Y13,Y14,Y15 ,Y16,Y17),Y1~Y17分别代表响应面试验中银耳蒂头面包。用Yj表示j组银耳蒂头面包的综合评价,其中j=1,2,3,…,17。
   评价因素集(U)的建立,因素集是在本试验中产品的感官项目所构成因素的集合。U=(U1,U2,U3,U4,U5),U1~U5分别代表色泽、形态、香味、口感、触感等感官项目。
   评语集(V)建立,评语集是每个感官项目评价的集合,V=(V1,V2,V3,V4,V5),V1~V5分别代表本试验中总评价等级优、良、中、差、极差。
   评价权重X的确定,各因素的重要程度不相等,权重集X的元素综合为1。本试验采用用户调查法[7]和二次对比决定法[8],由感官评审小组的10名成员对银耳蒂头面包的色泽、形态、香味、口感、触感的权重进行评分,总分为100分,并依据评分结果确定各因素的评价权重X=(X1,X2,X3,X4,X5)。
  1.3.7 综合评价结果表达 根据归一化理论[9],将第j组样品的评价结果Yj归一化后算出综合评价结果Gj=(gj1,gj2,gj3,gj4,gj5)。取表2中评语集对应分数的中值得到P=(p1,p2,p3,p4,p5)= (95,85,75,65,55) ,用总分数法来表达综合评价结果,Zj=∑mGjpi(m=5,j=1,2,3…,17)= 95 gj1+85 gj2+75 gj3+65 gj4+55 gj5。
  2 结果与分析
  2.1 银耳蒂头面包的感官评价
   感官评审小组10名成员对17组银耳蒂头面包进行评价,结果见表3。
  2.2 模糊矩阵的建立
   感官评价小组评分结果分别为色泽20分、形态16.5分、香味22.5分,口感25分、触感16分,各项评价指标得分与总分100分的比重即为权重,通过计算可得银耳蒂头面包感官评价指标的权重X=(0.2000,0.1650,0.2250,0.2500,0.1600)。
   将表3中的试验数据除以感官评审小组的成员数10,得到了17个模糊矩阵,分别对应试验号1~17,其中第1组样品的模糊矩阵如下:
   R1=0.2 0.5 0.2 0.1 00.2 0.4 0.3 0.1 00.2 0.5 0.3 0  00.1 0.4 0.3 0.2 00.3 0.5 0.2 0  0
   同理可得到其他16组样品的模糊矩阵分别为R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17。
  2.3 综合隶属度计算
   按照模糊矩阵变换的原理:Y=X·R,第j组样品评价结果为Yj=X·Rj,以第1组样品为例,计算结果为:
  Y1=X·R1=(0.2000,0.1650,0.2250,0.2500,0.1600):0.2 0.5 0.2 0.1 00.2 0.4 0.3 0.1 00.2 0.5 0.3 0  00.1 0.4 0.3 0.2 00.3 0.5 0.2 0  0=(0.1910,0.4585,0.2640,0.0865,0)    同理可计算出Y2~Y17,见表4。
  2.4 综合评价结果计算 以第1组样品为例,将Y1归一化得到G1=(g11,g12,g13,g14,g15
  )=(0.1910,0.4585,0.2640,0.0865,0)。
   第1组样品的模糊评价得分为Z1=0.1910×95+0.4585×85+0.2640×75+0.0865×65+0×55≈82.54
   同理,可计算出其他16组样品评价得分Z2~Z17,见表5。
  2.5 响应面试验结果
   采用Design-Expert 8.0.6软件对响应面试验数据进行分析,结果见表6。由表6可知,本试验构建的响应面回归模型是极显著的(P<0.01),在所有因素中,B、C、AB、AC、A2、B2、C2对银耳蒂头面包的影响极显著。由FB>FC>FA可得,影响银耳蒂头面包感官评分的因素由大到小依次为:酵母添加量、银耳蒂头超微粉添加量、水分添加量。本试验构建模型的拟合二次回归方程为:
   Y=-519.043+2.6514A+39.306B+24.5988C-0.976AB+0.128AC+0.216BC-0.34952A2-14.712B2-0.28632C2
   此回归方程具有较好的拟合效果(R2=0.9474),非试验因素对试验结果的影响不显著(失拟项P>0.05),可应用于筛选银耳蒂头面包的配方工艺条件。
   从图1可知,响应曲面的坡度较陡峭,说明银耳蒂头超微粉添加量、酵母添加量和水分添加量三者的交互作用对银耳蒂头面包感官评分有一定的影响。图1a、图1b中等高线均是椭圆形,表明银耳蒂头添加量与酵母添加量、银耳蒂头添加量与水分添加量的交互作用对银耳蒂头面包感官评分的影响显著;图1c中的等高线是圆形的,表明酵母添加量与水分添加量影响不显著,这与表7中的模型回归方差分析结果一致。
  2.6 最优配方及验证试验
   由拟合二次回归方程可得,银耳蒂头超微粉添加量、酵母添加量、水分添加量的最优配比(以占高筋面包百分比计)分别为10.44%、1.33%、46.13%,此最佳制作工艺条件下银耳蒂头面包的感官评分为83.60分。选取银耳蒂头超微粉添加量、酵母添加量、水分添加量的最优配比,加上其他不变的原料来验证预测值:高筋面粉300 g(100%)、银耳蒂头超微粉31.32 g(10.44%)、细砂糖60 g(20%)、黄油24 g(8%)、酵母3.99 g(1.33%)、食盐1.8 g(0.8%)、鸡蛋液36 g(12%)、水138.39 g(46.13%),重复3次,结果经过感官评审小组评分后计算最后得分83.90分,接近预测值,说明回归方程具有较高的拟合度,能够真实反映银耳蒂头超微粉添加量、酵母添加量、水分添加量对银耳蒂头面包感官评分的影响。
  3 结论
   本研究在单因素试验的基础上,以感官评分为指标,采用模糊数学综合评价法,通过Box-Benhnken响应面法对银耳蒂头面包工艺配方进行优化,获得最佳配方(以占高筋面粉百分比):高筋面粉300 g(100%)、银耳蒂头超微粉31.32 g(10.44%)、细砂糖60 g(20%)、黄油24 g(8%)、酵母3.99 g(1.33%)g、食盐1.8 g(0.8%)、鸡蛋液36 g(12%)、水138.39  g(46.13%)。采用该最优配方生产的银耳蒂头面包外表呈金黄色,外形饱满,表面光滑,具有面包特有的香味,手感柔软有弹性,口感柔软,不黏牙。
   感官指标作为面包最直观的指标,具有很强的指示作用,本研究以感官评分作为评价样品的指标,采用综合数学评价法对定性的感官评价结果进行综合换算成定量的感官评分,使得评价结果更加客观,更加准确[10]。在确定最佳配方后,下一步将着重研究添加银耳蒂头超微粉对面包其他品质指标,如持水性、质构方面的影响,为银耳蒂头后续的应用提供理论依据和技术支持。
  参考文献:
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  (责任编辑:林玲娜)
  收稿日期:2021-07-10
  作者简介:陈汝财,男,1979年生,讲师,主要从事农产品加工技术、食品安全研究。
  基金项目:福建省教育厅中青年教师教育科研(科技类)项目(JAT190492)。
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