基于QFD及模糊数学设计评判大学生早餐粥配方

李凤霞，陈守江，王志强

(安徽科技学院食品药品学院，安徽凤阳 233100)

基于QFD及模糊数学设计评判大学生早餐粥配方

李凤霞，陈守江，王志强

(安徽科技学院食品药品学院，安徽凤阳 233100)

［目的］探讨质量功能展开(QFD)及模糊数学评价在食品新产品开发中的应用。［方法］通过调查安徽科技学院部分大学生对早餐粥的要求，采用QFD法进行早餐粥的概念设计;选用正交实验研制成品;通过模糊数学评价该产品的各项感官指标与四种市售同类产品的差异，优化配方设计。［结果］早餐粥营养特性和感官特性的重要性依次为:营养价值＞色泽＞香味＞口感;营养早餐粥最优配方:大米100g、红豆20g、0.5cm3瘦肉丁40g、炒鸡蛋50g、胡萝卜20g、青菜3g、总料水比1∶6。［结论］QFD可以更加客观、准确地确定消费需求，模糊数学评判有助于改进产品质量，两种方法结合用于新产品开发和质量改进方面具有可行性和高效性。

QFD法，模糊数学评判，早餐粥，配方

质量功能展开(Quality Function Deployment，简称QFD)是以研究和倾听消费者想法，针对满足顾客而去发展设计产品品质的一种方法，然后经由生产接口将顾客需求转换成设计目标与主要的品质保证［1］。模糊数学综合评价法是以模糊数学隶属理论为基础、把定性评价转化为定量评价的一种新方法，是一种以模糊推理为主的定性和定量相结合、精确与非精确相统一，将模糊信息数值化以进行定量评价的方法［2］。目前，这两种方法的结合使用在食品新产品开发领域尚未见报道。本研究以我校大学生为消费者代表，以中国人传统的早餐组成之一粥为新产品开发目标，通过调查我校大学生对早餐粥的要求，结合QFD法和模糊数学评判开发一款深受我校大学生欢迎并能满足其营养需求的早餐粥。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

大米、糯玉米、猪瘦肉、鸡蛋、豆类、姜、盐、油均为市售。

电饭煲，电磁炉等。

表2 技术相关规格矩阵

表3 瘦猪肉大小形状对粥感官性状的影响

1.2 实验方法

1.2.1 配方设计的前期准备 根据收集的资料，确定粥的属性特点，设计一份调查问卷。

1.2.2 实施调查 采用分批随机调查的方法，从十个学院分别随机选择100名学生共1000人进行问卷调查。

1.2.3 数据统计 对调查数据进行统计，归纳出设计需求，确定相关技术特性，并对设计需求进行权重打分。

1.2.4 设计配方 根据统计来的数据，确定配方的设计方向，选择适宜的原辅料，进行早餐粥的研制。

1.2.5 感官评价 采用模糊数学对本产品与市场上四种同类产品进行感官评判，统计分析结果后改进配方。

1.2.6 早餐粥感官评价标准

表1 粥的感官评价标准

2 结果与分析

2.1 问卷调查结果与分析本次调查共收回有效问卷984份，通过对数据统计分析，结果表明我校大学生对早餐粥的要求主要体现在以下几个方面∶颜色明亮、淡淡的米香、口感柔软、补充营养。

2.2 QFD矩阵的建立

将上述消费者的需求首先转化为设计要求∶颜色明亮→色泽形状搭配;淡淡的米香→谷物种类(种类不同，香味不同);口感柔软→熬煮时间;补充营养→主要是蛋白质、碳水化合物和维生素。然后对用户需求进行权重打分。权重打分有两种方法∶一是专家评分法［3］，二是层次分析法。由于层次分析法步骤繁琐，实验费用较多;专家评分法若应用适当，可满足要求，故采用专家评分法。结果见表2。

由表2中重要性程度可知，颜色明亮和补充营养较重要，淡淡米香次之，口感柔软居第四，因此配方以颜色明亮和补充营养为重点考虑目标。本校学生绝大多数以大米为主食，研究选择大米为主料，搭配高蛋白含量的猪瘦肉、鸡蛋、豆类，并添加适量糯玉米改进色彩，进行大学生营养早餐粥的制做。

2.3 大学生营养早餐粥实验结果与分析

2.3.1 操作要点

2.3.1.1 原料选择 挑选大米透明发亮无霉虫，糯玉米色泽金黄，优质猪瘦肉，新鲜鸡蛋，块大、表面平整的鲜姜，粒大、饱满的豆子。

2.3.1.2 大米及豆类的预处理 称取原料100g(90g大米+10g糯玉米，下同)加3mL油，2g盐和少量水拌匀，腌制;豆类清洗后浸泡。

2.3.1.3 瘦猪肉的处理 猪瘦肉清洗干净，切好相应形状，姜取5g切成小薄片与瘦肉一同放入沸水中焯水3min，除去猪肉的血腥味后将瘦猪肉捞出备用。

2.3.1.4 大米入锅及温度的调节 水沸腾后放入大米，不断搅拌防止糊锅。

2.3.1.5 鸡蛋的处理 将鸡蛋采用炒制、煮制、生拌等多种烹调方法处理，备用。

2.3.1.6 物料的混合 大米熬25min后，将预处理好的豆类捞出与鸡蛋、瘦猪肉一同放入锅中搅拌，继续熬制5min，成品。

2.3.2 瘦猪肉大小形状的确定 取米100g、油3g、盐4g、红豆30g、肉类30g、鸡蛋50g，进行猪肉大小形状对粥感官性状影响的实验，结果见表3。

由表3可知，当将肉切成0.5cm3肉丁时，颗粒适宜，稍有嚼劲，符合中国人对早餐口感细腻、清爽的要求。

2.3.3 鸡蛋处理方式的确定 取大米100g、油3g、盐4g、红豆30g、肉丁30g、鸡蛋50g，进行鸡蛋处理方式确定的实验，结果见表4。

由表4可知，鸡蛋炒熟切成方形不仅与米色搭配较好，且形状美观，因此，鸡蛋处理方式选择经炒制后切成方形。

表4 鸡蛋处理方式对粥感官性状的影响

表5 不同豆类粥感官性状的影响

表8 料水比对粥感官性状的影响

2.3.4 不同豆类对食品感官品质的影响 取米100g、油3g、盐4g、肉丁30g、鸡蛋50g、豆类各30g进行不同豆类对食品感官品质的影响实验，根据不同豆的颜色及所特有的功能特性，结果见表5。

由表5可知，红豆与大米及糯玉米混合，色泽搭配更加明亮，所以本实验加入红豆进行早餐粥的研制。

2.3.5 正交实验结果 根据上述单因素实验结果，进行猪肉、鸡蛋、红豆三因素三水平L9(33)的正交实验(表6)，感官评价评委从安徽科技学院食品专业的经过感官培训的学生中优选10人担任，根据表1的评价标准进行综合评定［4］粥的质量，总分为100分，结果见表7。

表6 主要原辅料因素水平表

表7 正交实验结果分析

由表7可知，影响粥的感官性状的主要因素是红豆和鸡蛋的用量，其次是肉的用量;最佳配方为A3B2C2，即肉40g，鸡蛋50g，红豆30g;但是此最佳组合在实验组中并没有出现，进行验证性实验，结果表明A3B2C1产品的评分最高，即肉40g、鸡蛋50g、红豆20g时，粥的口感最佳。

2.3.6 总固形物与水比例的确定 取米100g、油3g、盐4g、红豆20g、肉丁40g、鸡蛋50g，进行粥的研制，结果见表8。

由表8可知，水的比例较少，易出现糊锅现象，且质感不好;若要减少粥的熬制时间以避免糊锅，则会出现夹生现象;水的比例太大，粥又太稀;若是增加熬制时间会使米粒开花，感官较差。因此，料水比为1∶6时，感官效果最佳。

2.4 基于模糊数学评判大学生早餐粥配方

对实验产品与市场上同类别的四种产品运用模糊数学评判的方法［4－6］进行比较，确定本产品的优缺点，然后加以改进。

2.4.1 建立产品的因素集 U={色泽u1，气味u2，口感u3，营养u4}。

2.4.2 确定评语集及评分标准 评语集V={一级，二级，三级，四级}，再根据前期的问卷调查设定评分标准，如表9。

2.4.3 建立权重集 权重集参见上面重要程度值∶X ={0.29，0.23，0.17，0.31}。

2.4.4 建立单因素评价 10名评价员对五种产品的各项指标的评分如表10所示。

2.4.5 综合评价 对表10中数据统计分析，进行模糊变换，归一化后得出∶

由以上数据可知，本产品为二级粥，甲、乙同为三级粥，丙、丁同为一级粥。从表10的集中程度上看，丙、丁粥在营养搭配上稍高于本产品，但在色泽上更是优于本产品，特别是丙粥。参照表2的技术相关规格矩阵可知，颜色明亮与色泽形状搭配成强相关，比较丙粥配方的多样化，决定在此配方上增加少许的胡萝卜和青菜来改进本产品的色泽。将胡萝卜和青菜切成和鸡蛋同样大小的方块，在大米熬制25min时和鸡蛋、肉一同加入。

表9 等级评分标准

表10 五种产品的感官评价

表11 改进前后配方表(原辅料添加量单位∶g)

将改进后的产品根据上述步骤再进行一次模糊数学的评判，结果见表12。

表12 改进后产品的单因素评价

将表12中数据进行模糊变换，归一化后得出∶Y改进后产品=(0.307，0.297，0.198，0.198)。由此可见，改进后的产品属于和丙、丁粥相同的一级品，较之前产品的质量有了很大的提高。

3 讨论

3.1 QFD法在本实验中的应用

我国传统的产品设计开发过程，从新产品策划开始，经历可行性研究、初步设计研制、实验、最终产品设计、试制、生产转移、使用八个阶段，这也就导致存在研制过程中主观因素较多，开发周期长，费用高昂，并且产品竞争力差等缺点［7－9］。本研究利用QFD法将大学生对早餐粥的需求从多个角度和多个方面进行多层次的演绎分析，将大学生的需求转化为产品的设计要求和工艺要求，指导我们抓住主要矛盾，使产品配方的设计和产品质量的改进都有一个共同的指标，最终使一个模糊的、广泛的概念逐步成为一个具体的、可以理解的、可以量化的行为，从而丰富了食品新产品优化设计的内容和方法。

应用QFD技术这种形象直观的方法，是需要对顾客要求进行详细的市场和技术分析［10－12］，在本次实验中主要体现在前期的市场调查和对需求的技术分析上，而市场调查采用的是分批次随机抽样方法，主要是因为大多数自习室为班级集体自习室，人数众多且在某些方面有趋同性，如果采用随机抽样结果一定会有较大误差，分批次随机抽样就可以避免这一问题的出现。

3.2 模糊数学评判对感官评价的影响

食品感官评价结果易受评价员主观意识的影响，而现行的结果处理方法仅用一个平均数来表达其应得的分值，这样会产生更大的误差，从而影响了评价食品品质的准确性［13］。豆康宁［14］对薏米面条质量的控制研究中，应用模糊数学感官评价方法，全面客观地反映每个评委的意见，极大程度地反映了产品质量，提高了控制薏米面条质量的水平。本实验的结果也证明了模糊数学感官评价方法不仅能够有效地消除主观因素的干扰，减小误差，还能确定产品之间的等级差异，找到产品的缺陷，有利于产品的改进。

［1］AkaoYoji.Quality Function Deployment integrating customer requirements into product design［M］.Cambridge，Massachusetts: Productivity Press，1990:3－5.

［2］侯风波.高等数学［M］.北京:高等教育出版社，2004:215.

［3］郭元新，戴绪洋.基于QFD的苦荞麦片质量改进研究［J］.粮食与饲料工业，2006(6):23－28.

［4］张水华，徐树来，王永华.食品感官分析与实验［M］.北京:化学工业出版社，2009:109－112.

［5］李运冉，朱科学，周惠明.模糊数学评判苹果汁豆奶饮料的生产配方［J］.食品工业科技，2010，31(11):239－241.

［6］肖玫，曹玉华，薛秀焕，等.模糊数学评价杜仲叶复合保健饮料的生产配方［J］.食品科学，2009，30(4):61－65.

［7］李玉林，肖莉，王冬.基于顾客需求转换的QFD方法改进研究［J］.企业技术开发，2009，28(5):114－116.

［8］张媛，于英川.QFD及模糊综合评价在产品概念设计中的模拟应用［J］.科技管理研究，2007(11):142－144.

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［13］周显青，杨兰兰，张玉荣，等.模糊综合评判法在稻米食味品质感官评价中的应用［J］.粮油加工，2007(12):88－91.

［14］豆康宁，王飞，石晓.模糊数学法在薏米面条感官评价中的应用［J］.粮油加工，2010(3):40－42.

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，Fengyang 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

李凤霞(1978－)，女，讲师，主要从事农产品深加工与转化研究。

国家级科技计划项目(星火计划)(2010GA710009);安徽省高等学校优秀青年人才基金(2009SQRZ108);安徽科技学院院引进人才项目(ZRC2007145)。