基于QFD及模糊數(shù)學(xué)設(shè)計(jì)評(píng)判大學(xué)生早餐粥配方

李鳳霞，陳守江，王志強(qiáng)

(安徽科技學(xué)院食品藥品學(xué)院，安徽鳳陽 233100)

基于QFD及模糊數(shù)學(xué)設(shè)計(jì)評(píng)判大學(xué)生早餐粥配方

李鳳霞，陳守江，王志強(qiáng)

(安徽科技學(xué)院食品藥品學(xué)院，安徽鳳陽 233100)

［目的］探討質(zhì)量功能展開(QFD)及模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)在食品新產(chǎn)品開發(fā)中的應(yīng)用。［方法］通過調(diào)查安徽科技學(xué)院部分大學(xué)生對(duì)早餐粥的要求，采用QFD法進(jìn)行早餐粥的概念設(shè)計(jì);選用正交實(shí)驗(yàn)研制成品;通過模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)該產(chǎn)品的各項(xiàng)感官指標(biāo)與四種市售同類產(chǎn)品的差異，優(yōu)化配方設(shè)計(jì)。［結(jié)果］早餐粥營養(yǎng)特性和感官特性的重要性依次為:營養(yǎng)價(jià)值＞色澤＞香味＞口感;營養(yǎng)早餐粥最優(yōu)配方:大米100g、紅豆20g、0.5cm3瘦肉丁40g、炒雞蛋50g、胡蘿卜20g、青菜3g、總料水比1∶6。［結(jié)論］QFD可以更加客觀、準(zhǔn)確地確定消費(fèi)需求，模糊數(shù)學(xué)評(píng)判有助于改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量，兩種方法結(jié)合用于新產(chǎn)品開發(fā)和質(zhì)量改進(jìn)方面具有可行性和高效性。

QFD法，模糊數(shù)學(xué)評(píng)判，早餐粥，配方

質(zhì)量功能展開(Quality Function Deployment，簡稱QFD)是以研究和傾聽消費(fèi)者想法，針對(duì)滿足顧客而去發(fā)展設(shè)計(jì)產(chǎn)品品質(zhì)的一種方法，然后經(jīng)由生產(chǎn)接口將顧客需求轉(zhuǎn)換成設(shè)計(jì)目標(biāo)與主要的品質(zhì)保證［1］。模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)法是以模糊數(shù)學(xué)隸屬理論為基礎(chǔ)、把定性評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)化為定量評(píng)價(jià)的一種新方法，是一種以模糊推理為主的定性和定量相結(jié)合、精確與非精確相統(tǒng)一，將模糊信息數(shù)值化以進(jìn)行定量評(píng)價(jià)的方法［2］。目前，這兩種方法的結(jié)合使用在食品新產(chǎn)品開發(fā)領(lǐng)域尚未見報(bào)道。本研究以我校大學(xué)生為消費(fèi)者代表，以中國人傳統(tǒng)的早餐組成之一粥為新產(chǎn)品開發(fā)目標(biāo)，通過調(diào)查我校大學(xué)生對(duì)早餐粥的要求，結(jié)合QFD法和模糊數(shù)學(xué)評(píng)判開發(fā)一款深受我校大學(xué)生歡迎并能滿足其營養(yǎng)需求的早餐粥。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

大米、糯玉米、豬瘦肉、雞蛋、豆類、姜、鹽、油均為市售。

電飯煲，電磁爐等。

表2 技術(shù)相關(guān)規(guī)格矩陣

表3 瘦豬肉大小形狀對(duì)粥感官性狀的影響

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 配方設(shè)計(jì)的前期準(zhǔn)備 根據(jù)收集的資料，確定粥的屬性特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一份調(diào)查問卷。

1.2.2 實(shí)施調(diào)查 采用分批隨機(jī)調(diào)查的方法，從十個(gè)學(xué)院分別隨機(jī)選擇100名學(xué)生共1000人進(jìn)行問卷調(diào)查。

1.2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì) 對(duì)調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，歸納出設(shè)計(jì)需求，確定相關(guān)技術(shù)特性，并對(duì)設(shè)計(jì)需求進(jìn)行權(quán)重打分。

1.2.4 設(shè)計(jì)配方 根據(jù)統(tǒng)計(jì)來的數(shù)據(jù)，確定配方的設(shè)計(jì)方向，選擇適宜的原輔料，進(jìn)行早餐粥的研制。

1.2.5 感官評(píng)價(jià) 采用模糊數(shù)學(xué)對(duì)本產(chǎn)品與市場上四種同類產(chǎn)品進(jìn)行感官評(píng)判，統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果后改進(jìn)配方。

1.2.6 早餐粥感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

表1 粥的感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與分析

2.1 問卷調(diào)查結(jié)果與分析本次調(diào)查共收回有效問卷984份，通過對(duì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果表明我校大學(xué)生對(duì)早餐粥的要求主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面∶顏色明亮、淡淡的米香、口感柔軟、補(bǔ)充營養(yǎng)。

2.2 QFD矩陣的建立

將上述消費(fèi)者的需求首先轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)要求∶顏色明亮→色澤形狀搭配;淡淡的米香→谷物種類(種類不同，香味不同);口感柔軟→熬煮時(shí)間;補(bǔ)充營養(yǎng)→主要是蛋白質(zhì)、碳水化合物和維生素。然后對(duì)用戶需求進(jìn)行權(quán)重打分。權(quán)重打分有兩種方法∶一是專家評(píng)分法［3］，二是層次分析法。由于層次分析法步驟繁瑣，實(shí)驗(yàn)費(fèi)用較多;專家評(píng)分法若應(yīng)用適當(dāng)，可滿足要求，故采用專家評(píng)分法。結(jié)果見表2。

由表2中重要性程度可知，顏色明亮和補(bǔ)充營養(yǎng)較重要，淡淡米香次之，口感柔軟居第四，因此配方以顏色明亮和補(bǔ)充營養(yǎng)為重點(diǎn)考慮目標(biāo)。本校學(xué)生絕大多數(shù)以大米為主食，研究選擇大米為主料，搭配高蛋白含量的豬瘦肉、雞蛋、豆類，并添加適量糯玉米改進(jìn)色彩，進(jìn)行大學(xué)生營養(yǎng)早餐粥的制做。

2.3 大學(xué)生營養(yǎng)早餐粥實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.3.1 操作要點(diǎn)

2.3.1.1 原料選擇 挑選大米透明發(fā)亮無霉蟲，糯玉米色澤金黃，優(yōu)質(zhì)豬瘦肉，新鮮雞蛋，塊大、表面平整的鮮姜，粒大、飽滿的豆子。

2.3.1.2 大米及豆類的預(yù)處理 稱取原料100g(90g大米+10g糯玉米，下同)加3mL油，2g鹽和少量水拌勻，腌制;豆類清洗后浸泡。

2.3.1.3 瘦豬肉的處理 豬瘦肉清洗干凈，切好相應(yīng)形狀，姜取5g切成小薄片與瘦肉一同放入沸水中焯水3min，除去豬肉的血腥味后將瘦豬肉撈出備用。

2.3.1.4 大米入鍋及溫度的調(diào)節(jié) 水沸騰后放入大米，不斷攪拌防止糊鍋。

2.3.1.5 雞蛋的處理 將雞蛋采用炒制、煮制、生拌等多種烹調(diào)方法處理，備用。

2.3.1.6 物料的混合 大米熬25min后，將預(yù)處理好的豆類撈出與雞蛋、瘦豬肉一同放入鍋中攪拌，繼續(xù)熬制5min，成品。

2.3.2 瘦豬肉大小形狀的確定 取米100g、油3g、鹽4g、紅豆30g、肉類30g、雞蛋50g，進(jìn)行豬肉大小形狀對(duì)粥感官性狀影響的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表3。

由表3可知，當(dāng)將肉切成0.5cm3肉丁時(shí)，顆粒適宜，稍有嚼勁，符合中國人對(duì)早餐口感細(xì)膩、清爽的要求。

2.3.3 雞蛋處理方式的確定 取大米100g、油3g、鹽4g、紅豆30g、肉丁30g、雞蛋50g，進(jìn)行雞蛋處理方式確定的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表4。

由表4可知，雞蛋炒熟切成方形不僅與米色搭配較好，且形狀美觀，因此，雞蛋處理方式選擇經(jīng)炒制后切成方形。

表4 雞蛋處理方式對(duì)粥感官性狀的影響

表5 不同豆類粥感官性狀的影響

表8 料水比對(duì)粥感官性狀的影響

2.3.4 不同豆類對(duì)食品感官品質(zhì)的影響 取米100g、油3g、鹽4g、肉丁30g、雞蛋50g、豆類各30g進(jìn)行不同豆類對(duì)食品感官品質(zhì)的影響實(shí)驗(yàn)，根據(jù)不同豆的顏色及所特有的功能特性，結(jié)果見表5。

由表5可知，紅豆與大米及糯玉米混合，色澤搭配更加明亮，所以本實(shí)驗(yàn)加入紅豆進(jìn)行早餐粥的研制。

2.3.5 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果 根據(jù)上述單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行豬肉、雞蛋、紅豆三因素三水平L9(33)的正交實(shí)驗(yàn)(表6)，感官評(píng)價(jià)評(píng)委從安徽科技學(xué)院食品專業(yè)的經(jīng)過感官培訓(xùn)的學(xué)生中優(yōu)選10人擔(dān)任，根據(jù)表1的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行綜合評(píng)定［4］粥的質(zhì)量，總分為100分，結(jié)果見表7。

表6 主要原輔料因素水平表

表7 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

由表7可知，影響粥的感官性狀的主要因素是紅豆和雞蛋的用量，其次是肉的用量;最佳配方為A3B2C2，即肉40g，雞蛋50g，紅豆30g;但是此最佳組合在實(shí)驗(yàn)組中并沒有出現(xiàn)，進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明A3B2C1產(chǎn)品的評(píng)分最高，即肉40g、雞蛋50g、紅豆20g時(shí)，粥的口感最佳。

2.3.6 總固形物與水比例的確定 取米100g、油3g、鹽4g、紅豆20g、肉丁40g、雞蛋50g，進(jìn)行粥的研制，結(jié)果見表8。

由表8可知，水的比例較少，易出現(xiàn)糊鍋現(xiàn)象，且質(zhì)感不好;若要減少粥的熬制時(shí)間以避免糊鍋，則會(huì)出現(xiàn)夾生現(xiàn)象;水的比例太大，粥又太稀;若是增加熬制時(shí)間會(huì)使米粒開花，感官較差。因此，料水比為1∶6時(shí)，感官效果最佳。

2.4 基于模糊數(shù)學(xué)評(píng)判大學(xué)生早餐粥配方

對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品與市場上同類別的四種產(chǎn)品運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)評(píng)判的方法［4－6］進(jìn)行比較，確定本產(chǎn)品的優(yōu)缺點(diǎn)，然后加以改進(jìn)。

2.4.1 建立產(chǎn)品的因素集 U={色澤u1，氣味u2，口感u3，營養(yǎng)u4}。

2.4.2 確定評(píng)語集及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 評(píng)語集V={一級(jí)，二級(jí)，三級(jí)，四級(jí)}，再根據(jù)前期的問卷調(diào)查設(shè)定評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，如表9。

2.4.3 建立權(quán)重集 權(quán)重集參見上面重要程度值∶X ={0.29，0.23，0.17，0.31}。

2.4.4 建立單因素評(píng)價(jià) 10名評(píng)價(jià)員對(duì)五種產(chǎn)品的各項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)分如表10所示。

2.4.5 綜合評(píng)價(jià) 對(duì)表10中數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，進(jìn)行模糊變換，歸一化后得出∶

由以上數(shù)據(jù)可知，本產(chǎn)品為二級(jí)粥，甲、乙同為三級(jí)粥，丙、丁同為一級(jí)粥。從表10的集中程度上看，丙、丁粥在營養(yǎng)搭配上稍高于本產(chǎn)品，但在色澤上更是優(yōu)于本產(chǎn)品，特別是丙粥。參照表2的技術(shù)相關(guān)規(guī)格矩陣可知，顏色明亮與色澤形狀搭配成強(qiáng)相關(guān)，比較丙粥配方的多樣化，決定在此配方上增加少許的胡蘿卜和青菜來改進(jìn)本產(chǎn)品的色澤。將胡蘿卜和青菜切成和雞蛋同樣大小的方塊，在大米熬制25min時(shí)和雞蛋、肉一同加入。

表9 等級(jí)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

表10 五種產(chǎn)品的感官評(píng)價(jià)

表11 改進(jìn)前后配方表(原輔料添加量單位∶g)

將改進(jìn)后的產(chǎn)品根據(jù)上述步驟再進(jìn)行一次模糊數(shù)學(xué)的評(píng)判，結(jié)果見表12。

表12 改進(jìn)后產(chǎn)品的單因素評(píng)價(jià)

將表12中數(shù)據(jù)進(jìn)行模糊變換，歸一化后得出∶Y改進(jìn)后產(chǎn)品=(0.307，0.297，0.198，0.198)。由此可見，改進(jìn)后的產(chǎn)品屬于和丙、丁粥相同的一級(jí)品，較之前產(chǎn)品的質(zhì)量有了很大的提高。

3 討論

3.1 QFD法在本實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

我國傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)過程，從新產(chǎn)品策劃開始，經(jīng)歷可行性研究、初步設(shè)計(jì)研制、實(shí)驗(yàn)、最終產(chǎn)品設(shè)計(jì)、試制、生產(chǎn)轉(zhuǎn)移、使用八個(gè)階段，這也就導(dǎo)致存在研制過程中主觀因素較多，開發(fā)周期長，費(fèi)用高昂，并且產(chǎn)品競爭力差等缺點(diǎn)［7－9］。本研究利用QFD法將大學(xué)生對(duì)早餐粥的需求從多個(gè)角度和多個(gè)方面進(jìn)行多層次的演繹分析，將大學(xué)生的需求轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求和工藝要求，指導(dǎo)我們抓住主要矛盾，使產(chǎn)品配方的設(shè)計(jì)和產(chǎn)品質(zhì)量的改進(jìn)都有一個(gè)共同的指標(biāo)，最終使一個(gè)模糊的、廣泛的概念逐步成為一個(gè)具體的、可以理解的、可以量化的行為，從而豐富了食品新產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)的內(nèi)容和方法。

應(yīng)用QFD技術(shù)這種形象直觀的方法，是需要對(duì)顧客要求進(jìn)行詳細(xì)的市場和技術(shù)分析［10－12］，在本次實(shí)驗(yàn)中主要體現(xiàn)在前期的市場調(diào)查和對(duì)需求的技術(shù)分析上，而市場調(diào)查采用的是分批次隨機(jī)抽樣方法，主要是因?yàn)榇蠖鄶?shù)自習(xí)室為班級(jí)集體自習(xí)室，人數(shù)眾多且在某些方面有趨同性，如果采用隨機(jī)抽樣結(jié)果一定會(huì)有較大誤差，分批次隨機(jī)抽樣就可以避免這一問題的出現(xiàn)。

3.2 模糊數(shù)學(xué)評(píng)判對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響

食品感官評(píng)價(jià)結(jié)果易受評(píng)價(jià)員主觀意識(shí)的影響，而現(xiàn)行的結(jié)果處理方法僅用一個(gè)平均數(shù)來表達(dá)其應(yīng)得的分值，這樣會(huì)產(chǎn)生更大的誤差，從而影響了評(píng)價(jià)食品品質(zhì)的準(zhǔn)確性［13］。豆康寧［14］對(duì)薏米面條質(zhì)量的控制研究中，應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)價(jià)方法，全面客觀地反映每個(gè)評(píng)委的意見，極大程度地反映了產(chǎn)品質(zhì)量，提高了控制薏米面條質(zhì)量的水平。本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果也證明了模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)價(jià)方法不僅能夠有效地消除主觀因素的干擾，減小誤差，還能確定產(chǎn)品之間的等級(jí)差異，找到產(chǎn)品的缺陷，有利于產(chǎn)品的改進(jìn)。

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Design and evaluation of breakfast gruel based on QFD and fuzzy mathematics

LI Feng－xia，CHEN Shou－jiang，WANG Zhi－qiang
(School of Food and Drug，Anhui Science and Technology University，F(xiàn)engyang 233100，China)

［Objective］To research the application of QFD and fuzzy mathematics in developing of new food.［Method］Based on the investigation of breakfast gruel requirements of students from Anhui Science and Technology University，the concept design of breakfast cereals was finished by using QFD.The breakfast cereals products were done based on orthogonal experiment.The sensory indexes were evaluated from the breakfast cereals and other four similar market products by the fuzzy mathematical evaluation，and its formula design was optimized.［Results］The importance of nutrition and sensory indexes of breakfast cereals as follows:nutrition＞colour＞fragrance＞palate.The optimal formula of nutritional breakfast cereals was:rice 100g，red bean 20g，0.5cm3diced lean 40g，scrambled eggs 50g，carrots 20g，green vegetables 3g，and the ratio of material to water was 1∶6.［Conclusion］QFD can objectively and accurately determine consumption demand of food，and the fuzzy mathematical evaluation contributes to improve the quality of products，new product development and quality improvement.Two methods were feasible and efficient.

QFD;fuzzy mathematics;nutrition breakfast porridge;nutrient formula

TS201.B

A

1002－0306(2011)11－0223－05

2011－08－15

李鳳霞(1978－)，女，講師，主要從事農(nóng)產(chǎn)品深加工與轉(zhuǎn)化研究。

國家級(jí)科技計(jì)劃項(xiàng)目(星火計(jì)劃)(2010GA710009);安徽省高等學(xué)校優(yōu)秀青年人才基金(2009SQRZ108);安徽科技學(xué)院院引進(jìn)人才項(xiàng)目(ZRC2007145)。