表1 鲈鱼样品感官评价等级标准
Table 1 Criteria for sensory evaluation of largemouth bass
鉏晓艳，王伟琼，熊光权*
（湖北省农业科学院农产品加工与核农技术研究所，湖北省农业科技创新中心，湖北 武汉 430064）
摘 要：电子加速器放射出的β射线对食品具有杀菌和保鲜的作用。为系统评价电子束辐照剂量对鲈鱼品质的影响，对鲈鱼进行8 个梯度剂量（0.00、2.45、3.33、4.41、5.27、6.64、7.24、8.56 kGy）的辐照，然后通过感官评价和模糊数学矩阵来计算感官评价综合隶属度，并采用Pearson相关系数和主成分载荷分析确定鱼肉质构的主要代表因素。模糊数学感官评价结果显示，剂量越大，感官评价隶属度等级越低；辐照2.45、3.33、4.41 kGy时，鱼肉样品感官评价的综合隶属度较接近1级。质构测定结果及主成分分析表明，咀嚼度、弹性和胶着度是辐照后鱼肉的质构代表因素，其值随剂量变化有所波动；剂量低于4.41 kGy时，对鱼肉质构的影响无统计学差异（P＞0.05）。综上所述，电子束辐照剂量低于4.41 kGy时，能最大限度保持鲈鱼肉产品感官品质和质构特性。
关键词：电子束辐照；鲈鱼；感官；质构
我国是世界淡水鱼养殖大国，淡水鱼产量占世界总产量的60%以上。我国名优淡水鱼养殖从20世纪90年代中期开始，起步较晚，但发展迅速，目前已成为世界最大的名优淡水鱼养殖国。鲈鱼（Micropterus salmoides），属鲈形目，鲈亚目，鲈属，是我国名优鱼类之一[1]。其肉质细嫩，营养丰富，且骨刺较少，适于工业化加工和生产[2-3]，但加工过程如高温高压灭菌会导致产品品相不佳、营养损失等问题[4]。
电子束辐照技术可常温或低温进行，是提高肉制品卫生安全、延长保质期、保留食品营养成分最有效的方式之一[5-7]。目前电子束辐照肉类研究多集中在畜禽制品，如3 kGy以内辐照即食鸡肉香肠，其品相、质地、变化较小[8]；4～6 kGy电子束处理能有效延长冷鲜肉保质期，并对其品质无明显影响[9]。由于淡水鱼水分含量高达70%以上，富含不饱和脂肪酸[10]，对电子束辐照敏感性远高于畜禽肉类[11]，易发生口感下降和辐照异味等问题。如何在控制辐照剂量的同时，最大限度保持鱼肉品相、风味和质构特性是本研究的关键。
本实验以鲈鱼为原材料，进行不同剂量电子束辐照对鱼肉品质影响的研究。采用模糊数学综合评价法分析剂量对鱼肉感官指标的影响，采用Pearson相关性检验以及主成分分析法研究辐照剂量与鱼肉质构之间的量效关系。研究结果可为电子束辐照技术在淡水鱼保鲜（灭菌）中的研究与应用提供最高耐受剂量依据。
1.1 材料与仪器
鲈鱼（体质量约750 g）、食用盐均购于武汉市武商量贩。
TA-XT Plus型食品物性测试仪 英国Stable Micro System公司；10MeV-20KW电子直线加速器 武汉爱邦高能技术有限公司。
1.2 方法
1.2.1 样品制备及电子束辐照处理
鲈鱼洗净，制成约1 cm厚度的鱼块，添加质量分数1%食用盐腌制1 h，汽烹至7 成熟，冷却，置低密度聚乙烯包装袋中真空包装，-20 ℃冰箱冷冻备用。设定0～8 kGy 8 个梯度剂量，样品接受电子束辐照并跟踪重铬酸银剂量，实测剂量分别为：0.00、2.45、3.33、4.41、5.27、6.64、7.24、8.56 kGy。
1.2.2 感官评价
根据Braghieri等[12]的方法略作改动，将不同方式处理好的鱼块按照随机数表编号，挑选10 人经培训组成感官评定小组。评定员评定完一个样品后用纯净水漱口，10 min后进行下一个样品评定。评定员对样品的色泽、口感、风味3 个因素进行评价，按照等级评价出好、中、差，评价标准见表1。
表1 鲈鱼样品感官评价等级标准
Table 1 Criteria for sensory evaluation of largemouth bass
1.2.3 模糊数学模型的建立
以色泽、口感、风味为因素集，以好、中、差为评语集，根据感官评定结果，建立3个单因素评价矩阵，用模糊数学评价方法对其进行分析[13]。分别设定因素集为U={色泽u1，口感u2，风味u3}；评语集为V={好v1，中v2，差v3}；权重集为W={色泽0.3，口感0.3，风味0.4}。
10 名感官评判员根据表1对8 个样品的3 个因素进行等级确定，记录每个等级的票数分布，再将票数除以评判人数（10 人），折算为赞成的比率。将比率排列组合得到样品模糊评判矩阵，根据模糊矩阵得到综合评价结果Yj（即第j号样品感官评价为好、中、差的赞成比率）[14]。Yj计算公式如下：
式中：Rj为比率排列组合得到第j号样品模糊评判矩阵；W为权重。
1.2.4 鱼肉质构特性的测定
将肉样沿着平行纤维的方向取2 cm高的肉样，汽烹3 min，冷却后用TA-XT Plus质构仪测定质构特性（texture profile analysis，TPA）。测定条件：探头P/36R，模式TPA，测试前速率2.0 mm/s，测试速率1.0 mm/s，测试后速率1.0 mm/s，强度75%[15-16]。每个样品平行测定5 次。选取的6 个分析指标为硬度、弹性、胶着度、咀嚼度、内聚性、回复性。
1.3 数据分析
以Microsoft Excel 2010软件进行数据整理，表格及图制作。采用SPSS 18.0软件对数据进行显著性分析（最小显著性差异法），并运用Pearson相关检验以及主成分分析对TPA质构参数进行相关性和主成分分析。数据以
±s表示。
2.1 辐照剂量对鲈鱼感官评价的影响
根据感官评价结果（表2），随着辐照剂量的增加，色泽评分为“好”的比率下降，“差”的比率上升；辐照剂量小于5.27 kGy时，70%的评定员认为色泽可以接受。口感方面，剂量小于6.64 kGy时，“好”和“中”
表2 鲈鱼样品感官评价票数分布
Table 2 Vote distribution in sensory evaluation of largemouth bass
2.2 模糊数学评判矩阵的建立及综合感官评价结果的计算
由表2可得，鱼肉样品的模糊评判矩阵Rj，Rj由样品j的色泽、口感、气味在评分等级“好”、“中”、“差”中的票数比率组成[17]。
用矩阵乘法计算样品各类评语集的等级隶属度Yj=W×Rj，可得鲈鱼感官质量评价结果如下：
y1=0.3×0.6+0.3×0.2+0.4×0.9=0.60；y2=0.3×0.4+ 0.3×0.6+0.4×0.1=0.34；y3=0.3×0.0+0.3×0.2+ 0.4×0.0=0.06。
即Y1={0.60，0.34，0.06}，同理可得辐照出来样品的综合评分结果依次为Y2={0.53，0.38，0.09}；Y3={0.43，0.44，0.13}；Y4={0.39，0.52，0.09}；Y5={0.38，0.33，0.29}；Y6={0.28，0.47，0.25}；Y7={0.15，0.44，0.41}；Y8={0.12，0.43，0.45}。根据最大隶属度原则，Y1、Y2、Y5评定级别为好、Y3、Y4、Y6、Y7级别为中，Y8级别为差。其中Y3和Y5与实测结果出入较大。占比60%以上；超过6.64 kGy，评价员描述为肉质偏硬，口感“差”占比50%以上。随着辐照剂量增加，气味“好”的比率下降明显，“中”和“差”比率上升，辐照异味逐渐增加，评价员给分较低；在实验剂量范围内，风味评价中等以上的评定员占70%。由于各因素结果相异，因此进一步运用模糊数学综合评价法进行分析和验证。
因此本实验通过改进方法将评语集{好v1，中v2，差v3}量化为{1，2，3}[14]，对上述结果进一步加权求和Hj=∑
i=
n1×Yj，可得综合等级隶属度即综合感官评价结果。结果显示，未辐照组H1=1×0.60+2×0.34+3×0.06＝1.46。同理，辐照组H2=1.56、H3=1.70、H4=1.70、H5=1.91、H6=1.97、H7=2.36、H8=2.33。该结果显示未辐照组可评定为1级，辐照组均处于2～3级，但辐照组中H2～H4较接近1级，故在选择电子束辐照剂量时尽量在0.00～4.41 kGy之间。
2.3 辐照剂量对鲈鱼质构特性的影响
表3 鱼肉样品质构仪分析测定结果
Table 3 Texture properties of largemouth bass
注：同列肩标小写字母不同表示差异显著（P＜0.05）。
如表3所示，随剂量的升高，鱼肉TPA各项参数之间存在共线性现象，硬度、弹性、黏聚性、胶着度、咀嚼性和回复性变化趋势均为先升高后逐渐降低，辐照剂量达到8.56 kGy时，各参数值又上升。辐照剂量小于4.41 kGy时，辐照后的鱼肉质构参数均无显著差异（P＞0.05），除弹性外各质构参数均在5.27 kGy时达到峰值。由于质构各指标之间存在共线性问题[18]，不利于对鱼肉品质进行准确评价，因此进一步进行相关性分析。
2.4 TPA测定结果相关性分析
表4 TPA分析指标之间的Pearson相关系数
Table 4 Pearson correlation coeff i cients among TPA parameters
注：**.在0.01水平（双侧）上极显著相关；*.在0.05水平（双侧）上显著相关。
由表4可知，质构指标之间存在着线性相关性。除硬度和弹性、黏聚性，弹性与胶着度、咀嚼度、回复性外，质构指标之间均存在显著（P＜0.05）或极显著（P＜0.01）正相关。根据上述相关性分析可进一步对指标进行分类和筛选。为更好地反映鱼肉样品的质构特性的贡献程度，对TPA测定指标结果进行主成分分析[19]，确定鱼肉辐照后影响鱼肉质构主要因素。
2.5 TPA结果主成分分析
表5 TPA总体方差分析结果
Table 5 Total variance for TPA analysis
鱼肉质构特性通过硬度、弹性、黏聚性、胶着度、咀嚼度及回复性来体现。由表5可知，F1和F2的特征值分别为3.711和1.235，均大于1，且方差贡献率分别为61.849%和20.586%，累积率达到了82.434%。由此可知，前两个因子能解释鱼肉样品的大部分质构情况[20]，可代替原6 个TPA指标对鱼肉样品质构特征进行评定。因此取前两个因子作为反映鱼肉质构整体信息的主成分F1和F2。
采用正交旋转法对TPA数据的主成分因子进行旋转[21]，计算各指标的特征向量系数，构建具有统计意义的模型，为更直观反映鱼肉样品的质构特性，建立主成分（F1、F2）与鱼肉样品TPA质构指标之间的数学方程：F1=0.209X1+0.115X2+0.206X3+0.256X4+0.243X5+ 0.213X6；F2=0.053X1+0.701X2+0.326X3+0.126X4+ 0.307X5+0.314X6。
图1 主成分载荷图
Fig. 1 Biplot of principal component analysis
由图1可知，主成分1（F1）载荷较高的是胶着度、咀嚼度、黏聚性、回复性和硬度；主成分2（F2）载荷较高的是弹性。载荷图表明指标距离原点越远，其变量被主成分介绍的程度越高，因而对比各因子与原点的距离（di），可知其由大到小的排列顺序依次为：咀嚼度（d5=0.978）＞弹性（d2=0.966）＞胶着度（d4=0.963）＞回复性（d6=0.881）＞黏聚性（d3=0.863）＞硬度（d1=0.780）。因此可选择咀嚼度、弹性及胶着度作为评价电子束辐照对鱼肉样品影响的重要指标。
3.1 模糊数学法综合评价鱼肉感官
感官评价是衡量肉制品品质的重要标准之一，但感官品质如口感、色泽和风味在描述方面具有个体差异和模糊性。模糊数学综合评价法可以对模糊概念或事物进行定量化和数学化分析[22]。有学者用该方法分析鱿鱼[13]、羊肉[23]、猪肉丸[24]等产品的感官评价结果并优化了工艺，但将该方法应用于名优淡水鱼还鲜见报道。
本实验采用模糊数学综合评价法对不同剂量处理的鱼肉样品的感官评价结果进行计算和分析。结果显示，根据最大隶属度原则，Y1、Y2、Y5评定级别为好，Y3、Y4、Y6、Y7级别为中，Y8级别为差。发现Y3和Y5计算结果与实际情况并不相符，可能因为最大隶属度原则具有排他性，只考虑模糊集隶属度，没有考虑模糊余集隶属度，因此结果不能全面表征样品的等级[25]。本研究通过量化评语集的方法[14]，把Yj看成样本对评语集归属的权重，然后通过公式
加权求和，其结果与1～3中哪一级别接近就判样本接近哪一级别。得出H1=1.46、H2=1.56、H3=1.70、H4=1.70、H5=1.91、H6=1.97、H7=2.36、H8=2.33。由于辐照组中H2～H4较接近1级，因此判定辐照剂量小于4.41 kGy时，感官综合评价结果较好。
3.2 主成分分析鱼肉质构参数
质构特性是食品重要的物理特性，可反映食品的质地品质。通常利用质构仪进行分析，也是对感官评价结果的验证。研究表明，利用质构仪测定咸鱼[18]、脆肉鲩[19]和肉丸[20]的质构特性并进行相关分析，可得到具有统计意义的预测方程。本实验选取6 个TPA指标硬度、弹性、胶着度、咀嚼度、内聚性和回复性进行仪器测定，并进行主成分载荷分析。主成分载荷反映了各指标对主成分的贡献率的大小[26]。载荷图中指标空间上距离越近，则变量间正相关度越高；而在某个坐标轴附近的变量只在该主成分上有较高的载荷。结果显示咀嚼度、弹性及胶着度为评价辐照剂量对鱼肉样品主成分影响的主要指标。
咀嚼度反映了咀嚼食物所需要的能量，值越高，样品发生断裂所需的变形量越大[27]。结果发现，随辐照剂量的增加（0.00～8.56 kGy），组间差异不显著性（P＞0.05），但咀嚼度呈上升趋势。这可能是由于随辐照剂量的升高，鱼肉蛋白结构变化持水性逐渐降低[28]，进而使其咀嚼度变大的缘故。鱼肉弹性是表示样品恢复形状的能力，与鱼体的柔软性和组织状态密切相关[29]，胶着度是剪切食物时最先感触到的抵抗力[30]。结果发现，随辐照剂量的增加，弹性（0.00～8.56 kGy）与胶着度（0.00～4.41 kGy）各处理组间无显著性差异（P＞0.05）。因此，在剂量小于4.41 kGy时，电子束辐照对样品以咀嚼度、弹性和胶着度所代表的质构影响较小，该结果与感官评价结果相符。
随着辐照剂量的增加，口感、色泽、气味评价为“好”的比率明显下降。根据模糊数学综合评价法的计算结果，鱼肉感官评价的综合隶属度除对照组（H1）外，H2～H4较接近1级，因此辐照剂量小于4.41 kGy时，感官综合评价结果较好。根据TPA指标之间的Pearson相关系数结果和主成分载荷分析，咀嚼度、弹性及胶着度为评价辐照剂量对鱼肉样品影响的主要指标，但在剂量小于4.41 kGy时，电子束辐照对样品以该3 个指标为代表的质构影响较小。因此，综合考虑口感、色泽、风味和质构，鲈鱼肉其辐照的适宜工艺剂量应尽量小于4.41 kGy，此剂量范围内可最大程度保持鲈鱼原本的良好品质。
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Fuzzy Mathematic Evaluation and Principal Component Analysis for Quality Evaluation of Largemouth Bass (Micropterus salmoides) Irradiated by Electron Beam
ZU Xiaoyan, WANG Weiqiong, XIONG Guangquan*
(Hubei Innovation Center of Agricultural Science and Technology, Institute for Farm Products Processing and Nuclear-Agricultural Technology, Hubei Academy of Agricultural Sciences, Wuhan 430064, China)
Abstract：Beta ray emitted by electron accelerator can sterilize and preserve foods. This study was undertaken to evaluate the effect of electron beam irradiation at different doses (0.00, 2.45, 3.33, 4.41, 5.27, 6.64, 7.24 and 8.56 kGy) on the quality of largemouth bass (Micropterus salmoides). Sensory evaluation was conducted and then the results were used to establish a fuzzy matrix to calculate the membership degree for comprehensive evaluation. The main representative textural characteristics were determined by Pearson correlation coeff i cients and principal component analysis. The results of sensory evaluation using fuzzy mathematics showed that the membership degree decreased with increasing dose of irradiation. upon irradiation at 2.45, 3.33 and 4.41 kGy, the membership degrees were all close to level one. Chewiness, springiness and gumminess were the major representative textural characteristics, whose values fl uctuated with irradiation dose. But the textural characteristics were not statistically different with increasing dose up to 4.41 kG (P ＞ 0.05). In conclusion, electron beam irradiation at a dose below 4.41 kGy can maximally maintain the sensory quality and texture of largemouth bass.
Key words：electron beam irradiation; Micropterus salmoides; sensory quality; texture
DOI：10.7506/spkx1002-6630-201715007
中图分类号：TS254.4
文献标志码：A
文章编号：1002-6630（2017）15-0038-05
引文格式：
鉏晓艳, 王伟琼, 熊光权. 模糊数学评价和主成分分析电子束辐照处理后的鲈鱼品质[J]. 食品科学, 2017, 38(15): 38-42. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201715007. http://www.spkx.net.cn
ZU Xiaoyan, WANG Weiqiong, XIONG Guangquan. Fuzzy mathematic evaluation and principal component analysis for quality evaluation of largemouth bass (Micropterus salmoides) irradiated by electron beam[J]. Food Science, 2017, 38(15): 38-42. (in Chinese with English abstract)
DOI：10.7506/spkx1002-6630-201715007. http://www.spkx.net.cn
收稿日期：2016-06-22
基金项目：国家自然科学基金青年科学基金项目（111605052）；国家现代农业（特色淡水鱼）产业技术体系建设专项（CARS-46）；湖北省重大科技创新计划项目（2015ABA038）；湖北省农业科技创新中心项目（2017-620-000-001-036）；湖北省农业科学院扶持性项目（2016fcz05）
作者简介：鉏晓艳（1981—），女，副研究员，博士，研究方向为食品科学。E-mail：50655819@qq.com
*通信作者：熊光权（1965—），男，研究员，本科，研究方向为淡水产品深加工。E-mail：xiongguangquan@163.com