基于AHP模糊評價法在草菇蛋卷研制中的應用

何榮軍,盧　艷,王　鈞,趙月鈞,孫培龍

(浙江工業大學 海洋學院，浙江 杭州 310014)

基于AHP模糊評價法在草菇蛋卷研制中的應用

何榮軍,盧艷,王鈞,趙月鈞,孫培龍

(浙江工業大學 海洋學院，浙江 杭州 310014)

摘要：以草菇蛋卷為研究對象，以感官評價為指標，以層次分析法(Analytic hierarchy process, AHP)和正交試驗設計-極差分析為分析手段，研究了草菇和蛋清的比例，增稠劑的種類、加熱時間以及加熱溫度與草菇蛋卷感官質量之間的關系，根據試驗結果得到的最佳工藝參數為：m(草菇)∶m(蛋清)=1∶1，增稠劑CMC，加熱時間30 s以及加熱溫度220 ℃.

關鍵詞：層次分析法(AHP);食品感官;草菇蛋卷;工藝參數

中圖分類號：TS217.1

文獻標志碼：A

文章編號：1006-4303(2015)01-0073-04

Application of fuzzy evaluation method based on AHP to the

development of mushroom with eggs rolls

HE Rongjun, LU Yan, WANG Jun, ZHAO Yuejun, SUN Peilong

(Oceean College, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, China)

Abstract:Mushroom with Eggs Rolls (MER) was taken as the research object, taking the senses organs assessment as the test indices, the AHP and the orthogonal experiment-range analysis as the means of analyzing, the optimum conditions of MER were studied with respect to the ratio of the mushroom and albumen, kinds of thickener, heating time, and heating temperature. The critical parameters of MER sensity were the ratio of the mushroom and the albumen 1∶1, thickener CMC, heating time 30s, heating temperature 220 ℃.

Keywords:analytic hierarchy process (AHP); sensory quality; Mushroom with Eggs Rolls; parameters

食用菌素有“蔬菜之王”、“素食之冠”和“藥中珍品”的美譽.聯合國糧農組織提出21世紀最合理的膳食結構就是“一葷一素一菇”.草菇營養豐富，含有18種氨基酸，其中8種人體必需氨基酸齊全，富含蛋白質、碳水化合物、維生素及鈣、鎂、銅、鋅等礦物質，可以提高人體免疫功能，具有抗癌、降血脂、潤腸胃以及美容等作用[1].草菇蛋卷是以草菇和蛋清為主要原料，通過加熱，制成類似于蛋卷的一種休閑食品.國內外對于食品研究大多數集中在加工技術及工藝優化方面，在食品感官方面的評價以及品質感官評價方面的研究相對比較少.目前，在食品感官評價方面的研究主要有以下幾種常用的分析方法，較常用的有食品感官分析、主成分分析以及百分制得分分析等，但由于評分標準以及評價主體的主觀性的不統一，個別因素會影響品質評價的效果，從而對評價的結果有所懷疑[2].

層次分析法(Analytic hierarchy process, AHP)首先將要分析的決策問題置于一個龐大的系統中，這個系統中存在多種因素，并且這些因素相互之間也存在的關系，同時要將這些問題層次化，形成了一個有層次的分析結構模型.運用數學方法與定性分析相結合，通過層層排序和層層遞進，最終根據各方案計算出的各因素所占的權重，來輔助于決策[3-4].但是層次分析定量數據較少，定性成分多，不易令人信服.層次分析法評價食品的感官質量在我國還不太普遍，目前食品的品質多以感官指標檢驗為主，其感官指標評價標準的本身是模糊的，針對這一特點，通過層次分析法來評價食品感官質量更為科學和客觀[5].本試驗的目的是運用AHP模型來確定影響草菇蛋卷因素的權重值，并且通過綜合評價值來對草菇蛋卷的工藝進行優化.

1試驗方法

1.1草菇蛋卷試驗因素水平表設計

為更好的選擇草菇蛋卷的各個配料以及條件的控制，試驗采用正交試驗法進行最佳配料和條件的選擇，試驗因素水平表的設計見表1.

表1　試驗因素水平表

將正交試驗L9(34)的9個樣品進行模糊感官評價.

1.2評價員的選擇和評價方法

感官評定的評價員是影響感官評定結果的關鍵因素，根椐感官評定的試驗特點，合格的評價員須具有一定的專業知識、良好的感覺敏銳性及基本的感官評定知識與技巧.本次試驗的評定小組由15名專業人員組成，設定對產品的外觀(形狀，色澤)、滋味(甜味，咸味，焦糊味，菇味，肉香味，味覺協調性)、咀嚼感(干濕性，咀嚼協調性，軟硬度)3個主因素和11個副因素進行感官評價.評定人員是必須身體健康，無吸煙、嗜酒等嗜癖和變態反應，同時對色、香、味、形有較強的分辨力和較高的靈敏度.感官鑒別的時間在上午9:00—10:00，不可以在餐前餐后1 h參與鑒別.鑒別時最適溫為常溫15～25 ℃.在鑒別時應注意避免混雜外來氣味并保持口腔清爽，同時需要保持良好的情緒，并且評價人員不可以進行任何的交流[6].

1.3模糊感官評價法權重的確定

根據確定的3個主因素和11個副因素在草菇蛋卷的食品感官評價中的作用，采用層次分析法(AHP)確定各質量因素的權重.

層次分析法的主要目的是在復雜的決策問題的影響因素、本質及其內在關系等進行深入分析的基礎上，利用相對較少的定量信息使決策的過程數字化.尤其適合于對決策結果難于直接準確計量的場合.層次結構一般分為三層，最上面為目標層，最下面為方案層，中間為指標層(準則層)。若上層的每個因素都支配著下一層的所有因素，或被下層的所有的因素影響，則稱為完全層次結構，否則為不完成層次結構[8]。本實驗時運用層次結構分析，該分析過程注重定性與定量相結合，去除了一些偶然因素造成的不同人認識上的主觀上的差異，通過計算得到不同評價指標的權重值，進而得到草菇蛋卷品質情況的綜合得分[9-11].

最后層次分析法對其進行一致性的檢驗，通過計算單排序一致性指標(CI)和平均隨機一致性指標(RI)來實現的，CI為一致性指標，當判斷矩陣具有完全一致性時，CI=0.λmax-n越大，CI越大，矩陣的一致性較差，需要將CI與平均隨機一致性指標RI進行比較，隨機一致性指標RI的值如表2所示[12].

表2　隨機一致性指標RI的值

CR為一致性指標值與平均隨機一致性指標值的比值，若CR≤0.10，則認為該判斷矩陣具有完全一致性，通過計算求得的權重系數Wi可以較好的反映上一級指標中各指標的相對重要程度；若CR>0.10，則需對兩兩比較的取值進行修正，直到滿意為止[13-14].

2評價結果與數據統計

2.1AHP評價法因素權重的確定

如圖1所示，為草菇蛋卷感官評價因素層次分析表.通過對草菇蛋卷的充分了解，影響食品感官的因素分為主因素和副因素.

圖1　草菇蛋卷品質評價體系分層模型Fig.1　Hierarchical model of DMR quality assessment system

AHP方法是通過對11個因素之間兩兩比較，得到判斷矩陣，再根據判斷矩陣可以求出矩陣的特征向量和最大特征值，前者給出了排序的依據，即權重，如表3所示.后者是關于一致性的測度.本試驗的CR=CI/RI=0.048<0.1，即表明了AHP方法所建立的判斷矩陣具有滿意的一致性[15-18].

表3　AHP模型判斷矩陣計算結果

2.2運用AHP分析法的感官評價結果

由15 人組成的評議組，在專門的試驗環境中對9個樣品按不同的因素進行逐一評價，按照百分制打分，其結果為所打的分數×權重，最后將評價人員的結果收集起來，進行數據統計分析，結果如表4所示.

2.3數據處理

將表4中的各個樣品的質量因素聯合各個樣品所有因素的評價結果，得到模糊矩陣Kij為

其中：j=1,2，…,9為樣品編號；i=1，2，…,11為質量評價因素；rij表示第j個樣品在第i個評價因素的條件下的得分[19-21].

表4　小組評分結果

根據矩陣變換原理：X=AK，則對第j號樣品的評價結果為Xj=AKj,所以樣品的綜合評價結果見表4.同理，可以得出其他樣本的綜合評價得分并進行直觀分析法(極差分析法)[22-26]，見表5.

表5　草菇蛋卷品質評價指標綜合得分

注：1) 草菇和雞蛋清質量比因素；2) 增稠劑的種類因素；3) 加熱時間的因素；4) 加熱溫度的因素.

從表5結果直觀分析可以看出：各因素對草菇蛋卷的影響順序為A>C>D>B.最佳工藝應為A2B1C3D3，即m(草菇)∶m(蛋清)=1∶1，增稠劑為CMC，加熱時間為30 s以及加熱溫度為220 ℃.

3結論

層次分析法(AHP)是一種綜合分析方法，運用層次分析法可以確定具體的評價指標體系和各級指標的權重，減少傳統上確定權重過程中的主觀隨意的成分，使得評價結果客觀公正，有較高的可信度[28]。從AHP分析中可以看出∶菇味占的比例比較高，達到了32%，這與草菇蛋卷產品的目的有著異曲同工的效果.同時，利用AHP法對草菇蛋卷進行綜合感官評定，使帶模糊性、主觀性的感官評價方法得到量化，并且提高了試驗的客觀性和科學性，能更準確地說明樣品的感官質量.通過運用AHP和正交極差分析對草菇蛋卷制作過程中的關鍵工藝參數進行優化.其最優工藝參數為m(草菇)∶m(雞蛋清)=1∶1，增稠劑CMC，加熱時間30 s以及加熱溫度220 ℃.本實驗應用層次分析法，來確定指標因素相對于相對于總指標的相對權重比，這對于食品工藝綜合評價這種復雜評價的體系來說，層次分析法是一種較好的解決方法，這也為食品工藝的優化提供了一種分析化學，可以很好的將客觀分析數據與主觀判斷結果定量化.

參考文獻：

[1]李春龍.食用菌概述[J].中國農資，2014(4)：67.

[2]張曉敏.食品感官評定[M].北京：中國輕工業出版社，2006.

[3]常建娥，蔣太力.層次分析法確定權重的研究[J].武漢理工大學學報，2007,29(1)：153-156.

[4]駱正清，楊善林.層次分析法中幾種標度的比較[J].系統工程理論與實踐，2004(9)：51-60.

[5]趙鐳，劉文，王厚銀.食品感官評價指標體系建立的一般原則與方法[J].2008,8(3)：121-124.

[6]JACXSENS L, UYTTENDAELE M, DEVLIEGHERE F, et al. Food safety performance indicators to benchmark food safety output of food safety management systems[J]. International Journal of Food Microbiology, 2010,141(1):180-187.

[7]劉璇，王沛，畢金峰，等.基于層次分析法的晚熟品種脆片品質評價[J].食品與機械，2012,28(5)：46-50.

[8]梅學彬，王福剛，曹劍鋒.模糊綜合評價法在水質評價的應用及探討[J].世界地質，2000,19(2)：172-177.

[9]李里特.食品物性學[M].北京：中國農業出版社，2001.

[10]廖紅強，邱勇，楊俠，等.對應用層次分析法確定權重系數的探討[J].機械工程師，2012(6)：22-25.

[11]陳雯蘭，陳石平.基于ahp的學術論文質量評價方法研究[J].浙江工業大學學報，2012，40(2)：222-225.

[12]SCHOTHORET M， ZWIETERING M H, ROSS T, et al. Relating microbiological criteria to food safety objectives and performance objectives[J]. Food Control, 2009, 20(11): 967-979.

[13]劉瑩昕，劉颯，王威堯. 層次分析法的權重計算及其應用[J]. 沈陽大學學報:自然科學版，2014,26(5)：372-375.

[14]姬艮英.感官模糊綜合評價中權重分配的正確制定[J].食品科學，1991(3)：9-10.

[15]PERERA H S C, COSTA W K R. Analytic hierarchy process for selection of ERP software for manufacturing companies[J]. The Journal of Business Perspective,2008,12(2):1-11.

[16]蒲軍平，王謙.多層次模糊綜合評判在制定既有房屋健康評定標準中的應用[J].浙江工業大學學報，2010,38(5)：527-531.

[17]吳廣楓，陳思，郭麗霞，等. 我國食品安全綜合評價及食品安全指數研究[J].中國食品學報，2014,14(9)：1-6.

[18]劉俊萍.基于AHP和GIS的海塘工程安全評價研究[J].浙江工業大學學報，2014,42(4)：383-387.

[19]李哲敏. 食品安全內涵及評價指標體系研究[J]. 北京農業職業學院學報，2004，18(1)：18-22.

[20]劉於勛.食品安全綜合評價指標體系的層次與灰色分析[J].河南工業大學學報：自然科學版，2007,28(5)：53-57.

[21]劉學馨，錢建平，邢斌.基于層次分析法的農產品產銷對接效果評價模型[J].中國農學通報，2012，28(5)：121-125.

[22]SEVKLI M, KOH L C S，ZAIM S, DEMIRBAG M，et al. An application of data envelopment analytic hierarchy process for supplier selection: a case study of BEKO in Turkey[J]. International Journal of Production Research,2007,45(9):1973-2003.

[23]王蓮芬，許樹柏.層次分析法引論[M].北京：中國人民大學出版社，1990:1-5.

[24]劉華楠，陳中江.基于Fuzzy-AHP方法的畜產品安全信用評價實證研究[J].科技管理研究，2008(5)：116-119.

[25]寧德瓊. AHP在高校師生信息素養評價體系中的應用[J].電腦知識與技術，2012,8(4)：756-759.

[26]王冬群，岑偉烈，馬金金.基于食品安全指數法評估慈溪市翠冠梨農藥殘留的風險[J].浙江農業科學，2012，10(5)：721-724.

[27]胡璇，匡玉云，石磊.SPSS正交設計優化鋁合金中微量磷的測定條件[J].分析實驗室，2014,33(2)：205-207.

[28]BEVERLY J, SAMUEL E. Food safety: Emerging trends in foodborne illness surveillance and prevention Original Research Article[J]. Journal of the American Dieteic Association, 2004,104(11): 1708-1717.

(責任編輯：劉巖)

作者簡介：何榮軍(1978—)，男，浙江龍泉人，講師，主要從事食品化學的研究工作，E-mail:hrjun@zjut.edu.cn.

基金項目：浙江省自然科學基金資助項目(LY12H28007)；浙江省食藥用菌產業技術創新戰略聯盟項目(2011LM201)

收稿日期：2014-09-26