基于QFD及模糊數學設計評判大學生早餐粥配方

李鳳霞，陳守江，王志強

(安徽科技學院食品藥品學院，安徽鳳陽 233100)

基于QFD及模糊數學設計評判大學生早餐粥配方

李鳳霞，陳守江，王志強

(安徽科技學院食品藥品學院，安徽鳳陽 233100)

［目的］探討質量功能展開(QFD)及模糊數學評價在食品新產品開發中的應用。［方法］通過調查安徽科技學院部分大學生對早餐粥的要求，采用QFD法進行早餐粥的概念設計;選用正交實驗研制成品;通過模糊數學評價該產品的各項感官指標與四種市售同類產品的差異，優化配方設計。［結果］早餐粥營養特性和感官特性的重要性依次為:營養價值＞色澤＞香味＞口感;營養早餐粥最優配方: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。［結論］QFD可以更加客觀、準確地確定消費需求，模糊數學評判有助于改進產品質量，兩種方法結合用于新產品開發和質量改進方面具有可行性和高效性。

QFD法，模糊數學評判，早餐粥，配方

質量功能展開(Quality Function Deployment，簡稱QFD)是以研究和傾聽消費者想法，針對滿足顧客而去發展設計產品品質的一種方法，然后經由生產接口將顧客需求轉換成設計目標與主要的品質保證［1］。模糊數學綜合評價法是以模糊數學隸屬理論為基礎、把定性評價轉化為定量評價的一種新方法，是一種以模糊推理為主的定性和定量相結合、精確與非精確相統一，將模糊信息數值化以進行定量評價的方法［2］。目前，這兩種方法的結合使用在食品新產品開發領域尚未見報道。本研究以我校大學生為消費者代表，以中國人傳統的早餐組成之一粥為新產品開發目標，通過調查我校大學生對早餐粥的要求，結合QFD法和模糊數學評判開發一款深受我校大學生歡迎并能滿足其營養需求的早餐粥。

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 技術相關規格矩陣

表3 瘦豬肉大小形狀對粥感官性狀的影響

1.2 實驗方法

1.2.1 配方設計的前期準備 根據收集的資料，確定粥的屬性特點，設計一份調查問卷。

1.2.2 實施調查 采用分批隨機調查的方法，從十個學院分別隨機選擇100名學生共1000人進行問卷調查。

1.2.3 數據統計 對調查數據進行統計，歸納出設計需求，確定相關技術特性，并對設計需求進行權重打分。

1.2.4 設計配方 根據統計來的數據，確定配方的設計方向，選擇適宜的原輔料，進行早餐粥的研制。

1.2.5 感官評價 采用模糊數學對本產品與市場上四種同類產品進行感官評判，統計分析結果后改進配方。

1.2.6 早餐粥感官評價標準

表1 粥的感官評價標準

2 結果與分析

2.1 問卷調查結果與分析本次調查共收回有效問卷984份，通過對數據統計分析，結果表明我校大學生對早餐粥的要求主要體現在以下幾個方面∶顏色明亮、淡淡的米香、口感柔軟、補充營養。

2.2 QFD矩陣的建立

將上述消費者的需求首先轉化為設計要求∶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→熬煮時間;補充營養→主要是蛋白質、碳水化合物和維生素。然后對用戶需求進行權重打分。權重打分有兩種方法∶一是專家評分法［3］，二是層次分析法。由于層次分析法步驟繁瑣，實驗費用較多;專家評分法若應用適當，可滿足要求，故采用專家評分法。結果見表2。

由表2中重要性程度可知，顏色明亮和補充營養較重要，淡淡米香次之，口感柔軟居第四，因此配方以顏色明亮和補充營養為重點考慮目標。本校學生絕大多數以大米為主食，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色彩，進行大學生營養早餐粥的制做。

2.3 大學生營養早餐粥實驗結果與分析

2.3.1 操作要點

2.3.1.1 原料選擇 挑選大米透明發亮無霉蟲，糯玉米色澤金黃，優質豬瘦肉，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節 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、生拌等多種烹調方法處理，備用。

2.3.1.6 物料的混合 大米熬25min后，將預處理好的豆類撈出與雞蛋、瘦豬肉一同放入鍋中攪拌，繼續熬制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，進行豬肉大小形狀對粥感官性狀影響的實驗，結果見表3。

由表3可知，當將肉切成0.5cm3肉丁時，顆粒適宜，稍有嚼勁，符合中國人對早餐口感細膩、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，進行雞蛋處理方式確定的實驗，結果見表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炒制后切成方形。

表4 雞蛋處理方式對粥感官性狀的影響

表5 不同豆類粥感官性狀的影響

表8 料水比對粥感官性狀的影響

2.3.4 不同豆類對食品感官品質的影響 取米100g、油3g、鹽4g、肉丁30g、雞蛋50g、豆類各30g進行不同豆類對食品感官品質的影響實驗，根據不同豆的顏色及所特有的功能特性，結果見表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，所以本實驗加入紅豆進行早餐粥的研制。

2.3.5 正交實驗結果 根據上述單因素實驗結果，進行豬肉、雞蛋、紅豆三因素三水平L9(33)的正交實驗(表6)，感官評價評委從安徽科技學院食品專業的經過感官培訓的學生中優選10人擔任，根據表1的評價標準進行綜合評定［4］粥的質量，總分為100分，結果見表7。

表6 主要原輔料因素水平表

表7 正交實驗結果分析

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驗組中并沒有出現，進行驗證性實驗，結果表明A3B2C1產品的評分最高，即肉40g、雞蛋50g、紅豆20g時，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，進行粥的研制，結果見表8。

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

2.4 基于模糊數學評判大學生早餐粥配方

對實驗產品與市場上同類別的四種產品運用模糊數學評判的方法［4－6］進行比較，確定本產品的優缺點，然后加以改進。

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

2.4.2 確定評語集及評分標準 評語集V={一級，二級，三級，四級}，再根據前期的問卷調查設定評分標準，如表9。

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

2.4.4 建立單因素評價 10名評價員對五種產品的各項指標的評分如表10所示。

2.4.5 綜合評價 對表10中數據統計分析，進行模糊變換，歸一化后得出∶

由以上數據可知，本產品為二級粥，甲、乙同為三級粥，丙、丁同為一級粥。從表10的集中程度上看，丙、丁粥在營養搭配上稍高于本產品，但在色澤上更是優于本產品，特別是丙粥。參照表2的技術相關規格矩陣可知，顏色明亮與色澤形狀搭配成強相關，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本產品的色澤。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時和雞蛋、肉一同加入。

表9 等級評分標準

表10 五種產品的感官評價

表11 改進前后配方表(原輔料添加量單位∶g)

將改進后的產品根據上述步驟再進行一次模糊數學的評判，結果見表12。

表12 改進后產品的單因素評價

將表12中數據進行模糊變換，歸一化后得出∶Y改進后產品=(0.307，0.297，0.198，0.198)。由此可見，改進后的產品屬于和丙、丁粥相同的一級品，較之前產品的質量有了很大的提高。

3 討論

3.1 QFD法在本實驗中的應用

我國傳統的產品設計開發過程，從新產品策劃開始，經歷可行性研究、初步設計研制、實驗、最終產品設計、試制、生產轉移、使用八個階段，這也就導致存在研制過程中主觀因素較多，開發周期長，費用高昂，并且產品競爭力差等缺點［7－9］。本研究利用QFD法將大學生對早餐粥的需求從多個角度和多個方面進行多層次的演繹分析，將大學生的需求轉化為產品的設計要求和工藝要求，指導我們抓住主要矛盾，使產品配方的設計和產品質量的改進都有一個共同的指標，最終使一個模糊的、廣泛的概念逐步成為一個具體的、可以理解的、可以量化的行為，從而豐富了食品新產品優化設計的內容和方法。

應用QFD技術這種形象直觀的方法，是需要對顧客要求進行詳細的市場和技術分析［10－12］，在本次實驗中主要體現在前期的市場調查和對需求的技術分析上，而市場調查采用的是分批次隨機抽樣方法，主要是因為大多數自習室為班級集體自習室，人數眾多且在某些方面有趨同性，如果采用隨機抽樣結果一定會有較大誤差，分批次隨機抽樣就可以避免這一問題的出現。

3.2 模糊數學評判對感官評價的影響

食品感官評價結果易受評價員主觀意識的影響，而現行的結果處理方法僅用一個平均數來表達其應得的分值，這樣會產生更大的誤差，從而影響了評價食品品質的準確性［13］。豆康寧［14］對薏米面條質量的控制研究中，應用模糊數學感官評價方法，全面客觀地反映每個評委的意見，極大程度地反映了產品質量，提高了控制薏米面條質量的水平。本實驗的結果也證明了模糊數學感官評價方法不僅能夠有效地消除主觀因素的干擾，減小誤差，還能確定產品之間的等級差異，找到產品的缺陷，有利于產品的改進。

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

［2］侯風波.高等數學［M］.北京:高等教育出版社，2004:215.

［3］郭元新，戴緒洋.基于QFD的苦蕎麥片質量改進研究［J］.糧食與飼料工業，2006(6):23－28.

［4］張水華，徐樹來，王永華.食品感官分析與實驗［M］.北京:化學工業出版社，2009:109－112.

［5］李運冉，朱科學，周惠明.模糊數學評判蘋果汁豆奶飲料的生產配方［J］.食品工業科技，2010，31(11):239－241.

［6］肖玫，曹玉華，薛秀煥，等.模糊數學評價杜仲葉復合保健飲料的生產配方［J］.食品科學，2009，30(4):61－65.

［7］李玉林，肖莉，王冬.基于顧客需求轉換的QFD方法改進研究［J］.企業技術開發，2009，28(5):114－116.

［8］張媛，于英川.QFD及模糊綜合評價在產品概念設計中的模擬應用［J］.科技管理研究，2007(11):142－144.

［9］沈維蕾，謝鋒，柴暢.基于QFD的產品設計開發技術的研究［J］.組合機床與自動化加工技術，2004(4):15－16.

［10］姜啟英.應用QFD技術提升產品開發質量［J］.客車技術與研究，2009(4):54－61.

［11］楊明順，林志航.QFD中顧客需求重要程度確定的一種方法［J］.管理科學學報，2003，6(5):65－71.

［12］李純，劉凱，石貴龍，等.試論QFD的顧客調研問題［J］.質量管理，2008(8):30－33.

［13］周顯青，楊蘭蘭，張玉榮，等.模糊綜合評判法在稻米食味品質感官評價中的應用［J］.糧油加工，2007(12):88－91.

［14］豆康寧，王飛，石曉.模糊數學法在薏米面條感官評價中的應用［J］.糧油加工，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

李鳳霞(1978－)，女，講師，主要從事農產品深加工與轉化研究。

國家級科技計劃項目(星火計劃)(2010GA710009);安徽省高等學校優秀青年人才基金(2009SQRZ108);安徽科技學院院引進人才項目(ZRC2007145)。