均匀设计结合模糊数学优化紫花苜蓿饺子皮的加工工艺

姜太玲，严炜，白丽娜，段春芳，刘倩，刘光华

1.云南省农业科学院热带亚热带经济作物研究所（保山 678000）；2.云南省农业科学院国际农业研究所（昆明 650205）

紫花苜蓿属于豆科，被誉为“食物之父”[1]，是蛋白质、矿物质、微量元素和维生素的良好来源[2]，总氨基酸含量较高，氨基酸种类齐全，接近人体氨基酸比例，营养价值较高[3]。紫花苜蓿是一种广泛食用的蔬菜，世界各地以沙拉、玉米饼、炸丸子饼、布丁、汤和砂锅菜的形式食用[1,4]。紫花苜蓿在《齐民要术》中被列入北方30余种蔬菜之一，在《本草纲目》一书中也被列入菜部[5]，我国中部、西部和华北地区的人们常摘苜蓿嫩芽经煮、炒、拌入菜[3,6]，也可做成饺子馅[7]、包子馅[6]。紫花苜蓿还富含生物活性化合物，如酚类化合物、皂苷、叶绿素[8]、生物碱、香豆素、精油[1]、多糖[9-10]等，具有抗氧化[11]、抗菌、杀虫[8]、抗炎、降血压、神经保护、抗焦虑[4]等活性，具有作为功能性食品开发的巨大潜力。目前市场上对紫花苜蓿产品开发主要有紫花苜蓿挂面[12]、苜蓿饮料、苜蓿饼[6]、苜蓿保健茶[13]、苜蓿精粉[14]等。

饺子是北方人的主食，目前对饺子皮进行了颜色、功能的改良，研制出枸杞叶[15]、火龙果[16]、蔬菜汁[17]、酸枣核[18]等饺子皮，使饺子皮颜色呈现多样化，并提高了饺子皮的综合品质。紫花苜蓿营养丰富，在北方大面积种植，至今尚未见关于紫花苜蓿饺子皮的文献报道。此次试验拟采用均匀设计和模糊数学感官评价法，探究紫花苜蓿饺子皮的加工工艺，为紫花苜蓿的加工利用提供新思路，推进紫花苜蓿食用化进程，提高饺子营养价值，实现饺子产品多样化。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

小麦粉（滨州中裕食品有限公司）；食盐（云南省盐业有限公司）；紫花苜蓿（云南省农业科学院热带亚热带经济作物研究所基地）。

1.2 仪器与设备

AI-F21C105电磁炉（浙江爱仕达生活电器有限公司）；JYL-Y16九阳高速破壁调理机（九阳股份有限公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 紫花苜蓿饺子皮制作方法

饺子皮的制作参考樊奇良等[19]工艺，并作一定修改。称取一定量的紫花苜蓿嫩尖加水进行打浆，在浆汁中加入食盐，溶解后缓慢加入100 g小麦粉中进行和面，用力搓揉直至面团表面光滑，静置一段时间后搓成长条切成小团分开，用擀面杖擀成大小合适、均匀的饺子皮，厚度1.0 mm左右。用电磁炉将水加热至沸腾，放入制作好的饺子皮煮至最佳蒸煮时间将其捞出，以冷水浸约10 s，放在评价盘中待品尝。

1.3.2 紫花苜蓿饺子皮的单因素试验设计

以小麦粉100 g为基准，以紫花苜蓿用量（1，2，3，4和5 g）、食盐用量（0，0.5，1.0，1.5和2.0 g）、水用量（45，47.5，50，52.5和55 g）、醒发时间（10，20，30，40和50 min）、和面时间（2，4，6，8和10 min）为因素，以感官评价为指标，开展单因素试验。

1.3.3 紫花苜蓿饺子皮工艺优化

在确定了紫花苜蓿饺子皮加工工艺流程的基础上，结合预试验和单因素试验，在紫花苜蓿用量0.7~3.3 g、食盐用量0.1~1.0 g、水用量49~58 g、醒发时间5~50 min、和面时间5.5~10 min的加工条件下，采用U10(108)均匀设计表安排试验，以紫花苜蓿饺子皮模糊数学感官评价结果为指标，确定最佳方案。因素水平见表1。

表1 均匀设计试验因素表

1.4 紫花苜蓿饺子皮模糊数学感官评价

1.4.1 确立因素集、评语集

因素集U是研究产品感官质量构成的集合[20]。此研究中，紫花苜蓿饺子皮模糊评价的重点是以生饺子皮外观、熟饺子皮外观、口感、食味4个指标进行评定，记为因素集U={生饺子皮外观（U1）；熟饺子皮外观（U2）；口感（U3）；食味（U4）}。

评语集V是产品感官评价结果的集合[21]。此研究中，对每个指标按优、中、差等级评价，记为评语集V={优（90）；中（70）；差（50）}。

1.4.2 确定权重

权重是每个指标在被评价指标中的影响和地位。此研究中，随机找10位评定员采用二次对比决定法[22]确定4项指标的权重，两两比较时重要的指标得1分，反之得0分，与自身比较时得1分，各项指标得分与总分之比即得权重，记为权重集W={生饺子皮外观（0.15）；熟饺子皮外观（0.18）；口感（0.33）；食味（0.34）}。权重评分结果见表2。

表2 权重评分结果

1.4.3 感官评定

品尝小组成员由5位对品尝有一定经验的人员组成，根据饺子皮的质量评分标准分别给饺子皮打分，评分结果取小组成员评分的平均分。饺子皮感官评价方法参考LS/T 6123—2017《粮油检验 小麦粉饺子皮加工品质评价》[23]，并作一定修改。饺子皮感官评价标准见表3。

表3 感官评价标准

1.5 统计分析

试验数据用SPSS 20.0和Microsoft office Excel 2007软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 紫花苜蓿饺子皮模糊数学评价结果

2.1.1 模糊数学感官评分统计结果

将5名感官评分人员对均匀设计试验中10个样品的生饺子皮外观、熟饺子皮外观、口感、食味等进行感官评定选择，统计汇总后结果见表4。

表4 感官评定票数统计分布

2.1.2 建立模糊矩阵

将表4中的票数依次除以总评定人数，计算出赞成比率，得到模糊矩阵Rn，如式（1）所示。

以试验1号生饺子皮外观为例，3人选择优，2人选择中，差无人选择，因此得到生饺子皮外观=（3，2，0）；同理可得熟饺子皮外观=（3，2，0）；口感=（2，3，0）；食味=（1，4，0）。

2.1.3 紫花苜蓿饺子皮均匀试验结果

根据综合评判结果集Tn=W·Rn计算公式，得到不同工艺制作紫花苜蓿饺子皮的综合评价结果，以试验1号为例，T1=W·R1=（0.15，0.18，0.33，0.34）×（0.398，0.602，0.000）；根据感官评分公式Yn=Tn·V，得到均匀试验组合中不同工艺制作紫花苜蓿饺子皮的最终感官评分，试验1号总评分Y1=0.398×90+0.602×70+0.000×50=77.96；同理可得2号~10号的综合评判结果和感官评分，见表5。

表5 综合评判结果和感官评分

由综合评判结果和感官评分可知，试验5号的工艺最佳，模糊数学感官评分为81.40分，其对应的加工工艺：当小麦粉100 g时，紫花苜蓿用量1.9 g、食盐用量0.4 g、水用量57 g、醒发时间15 min、和面时间5.5 min。

2.2 均匀试验结果处理与分析

利用SPSS 20.0统计分析软件，对紫花苜蓿饺子皮加工工艺均匀试验结果进行多元回归分析。以紫花苜蓿用量（X1）、食盐用量（X2）、水用量（X3）、醒发时间（X4）、和面时间（X5）为自变量，感官评分（Yn）为因变量。经过数据分析，如表6和表7所示，方差分析显著性结果P=0.625＞0.05，说明使用多元线性回归模型不能显著性地分析自变量与因变量之间的变化，紫花苜蓿等5项因素只能解释感官评分变化的-15.9%，不能较好地解释感官评分的变异。故设定X1、X2、X3、X4、X5、X12、X22、X32、X42、X52为自变量，Yn为因变量，再次进行多元回归分析，结果见表8~表10。

表6 方差分析

表7 多元回归模型摘要

表8 多元多项式回归模型摘要

表9 方差分析

表10 多元多项式回归模型偏相关系数

由表8~表10可知，复相关系数R=1.000、决定系数R2=1.000，且P=0＜0.05，具有显著性，表明该多元多项式回归模型能较好地解释自变量与因变量间的关系。因水用量的平方（X32）的容差为0，存在共性情况，故被剔除。

回归方程：Y=78.619+6.982X1-2.789X2+0.220X3+0.297X-5.915X-1.435X2+2.269X2-0.007X2+0.418X2。

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2.3 最佳方案的确定与分析结果验证

通过Excel“规划求解”分析回归方程，得到最佳参数：紫花苜蓿用量2.4 g、食盐用量0.1 g、水用量58 g、醒发时间21 min、和面时间5.5 min，其感官评分预期值Y为82.88分，高于直观分析法获得的最优方案。由于多元回归模型分析所得结果具有多样性，需要采用方程运算法对优化结果进行验证，将直观分析法得出的最优方案试验5号中的参数带入回归方程，求得Y值为76.31分，低于Excel“规划求解”所得Y值，与预期值相比较，误差百分比为7.93%，表明回归模型合理、可靠。

3 结论

试验基于模糊数学感官评价法和均匀设计法优化了紫花苜蓿饺子皮加工工艺，建立回归方程Y=78.619+6.982X1-2.789X2+0.220X3+0.297X4-5.915X5-1.435X12+2.269X22-0.007X42+0.418X52。该方程获得的预期值和验证结果接近，能很好地解释自变量与因变量之间的关系，具有较好的预测能力，适用于苜蓿饺子皮加工工艺优化研究。利用该回归方程得到的最佳工艺参数为紫花苜蓿用量2.4 g、食盐用量0.1 g、水用量58 g、醒发时间21 min、和面时间5.5 min，按此工艺参数制作的紫花苜蓿饺子皮品质最佳。