均勻設計結合模糊數學優化紫花苜蓿餃子皮的加工工藝

姜太玲，嚴煒，白麗娜，段春芳，劉倩，劉光華

1.云南省農業科學院熱帶亞熱帶經濟作物研究所（保山 678000）；2.云南省農業科學院國際農業研究所（昆明 650205）

紫花苜蓿屬于豆科，被譽為“食物之父”[1]，是蛋白質、礦物質、微量元素和維生素的良好來源[2]，總氨基酸含量較高，氨基酸種類齊全，接近人體氨基酸比例，營養價值較高[3]。紫花苜蓿是一種廣泛食用的蔬菜，世界各地以沙拉、玉米餅、炸丸子餅、布丁、湯和砂鍋菜的形式食用[1,4]。紫花苜蓿在《齊民要術》中被列入北方30余種蔬菜之一，在《本草綱目》一書中也被列入菜部[5]，我國中部、西部和華北地區的人們常摘苜蓿嫩芽經煮、炒、拌入菜[3,6]，也可做成餃子餡[7]、包子餡[6]。紫花苜蓿還富含生物活性化合物，如酚類化合物、皂苷、葉綠素[8]、生物堿、香豆素、精油[1]、多糖[9-10]等，具有抗氧化[11]、抗菌、殺蟲[8]、抗炎、降血壓、神經保護、抗焦慮[4]等活性，具有作為功能性食品開發的巨大潛力。目前市場上對紫花苜蓿產品開發主要有紫花苜蓿掛面[12]、苜蓿飲料、苜蓿餅[6]、苜蓿保健茶[13]、苜蓿精粉[14]等。

餃子是北方人的主食，目前對餃子皮進行了顏色、功能的改良，研制出枸杞葉[15]、火龍果[16]、蔬菜汁[17]、酸棗核[18]等餃子皮，使餃子皮顏色呈現多樣化，并提高了餃子皮的綜合品質。紫花苜蓿營養豐富，在北方大面積種植，至今尚未見關于紫花苜蓿餃子皮的文獻報道。此次試驗擬采用均勻設計和模糊數學感官評價法，探究紫花苜蓿餃子皮的加工工藝，為紫花苜蓿的加工利用提供新思路，推進紫花苜蓿食用化進程，提高餃子營養價值，實現餃子產品多樣化。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

小麥粉（濱州中裕食品有限公司）；食鹽（云南省鹽業有限公司）；紫花苜蓿（云南省農業科學院熱帶亞熱帶經濟作物研究所基地）。

1.2 儀器與設備

AI-F21C105電磁爐（浙江愛仕達生活電器有限公司）；JYL-Y16九陽高速破壁調理機（九陽股份有限公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 紫花苜蓿餃子皮制作方法

餃子皮的制作參考樊奇良等[19]工藝，并作一定修改。稱取一定量的紫花苜蓿嫩尖加水進行打漿，在漿汁中加入食鹽，溶解后緩慢加入100 g小麥粉中進行和面，用力搓揉直至面團表面光滑，靜置一段時間后搓成長條切成小團分開，用搟面杖搟成大小合適、均勻的餃子皮，厚度1.0 mm左右。用電磁爐將水加熱至沸騰，放入制作好的餃子皮煮至最佳蒸煮時間將其撈出，以冷水浸約10 s，放在評價盤中待品嘗。

1.3.2 紫花苜蓿餃子皮的單因素試驗設計

以小麥粉100 g為基準，以紫花苜蓿用量（1，2，3，4和5 g）、食鹽用量（0，0.5，1.0，1.5和2.0 g）、水用量（45，47.5，50，52.5和55 g）、醒發時間（10，20，30，40和50 min）、和面時間（2，4，6，8和10 min）為因素，以感官評價為指標，開展單因素試驗。

1.3.3 紫花苜蓿餃子皮工藝優化

在確定了紫花苜蓿餃子皮加工工藝流程的基礎上，結合預試驗和單因素試驗，在紫花苜蓿用量0.7~3.3 g、食鹽用量0.1~1.0 g、水用量49~58 g、醒發時間5~50 min、和面時間5.5~10 min的加工條件下，采用U10(108)均勻設計表安排試驗，以紫花苜蓿餃子皮模糊數學感官評價結果為指標，確定最佳方案。因素水平見表1。

表1 均勻設計試驗因素表

1.4 紫花苜蓿餃子皮模糊數學感官評價

1.4.1 確立因素集、評語集

因素集U是研究產品感官質量構成的集合[20]。此研究中，紫花苜蓿餃子皮模糊評價的重點是以生餃子皮外觀、熟餃子皮外觀、口感、食味4個指標進行評定，記為因素集U={生餃子皮外觀（U1）；熟餃子皮外觀（U2）；口感（U3）；食味（U4）}。

評語集V是產品感官評價結果的集合[21]。此研究中，對每個指標按優、中、差等級評價，記為評語集V={優（90）；中（70）；差（50）}。

1.4.2 確定權重

權重是每個指標在被評價指標中的影響和地位。此研究中，隨機找10位評定員采用二次對比決定法[22]確定4項指標的權重，兩兩比較時重要的指標得1分，反之得0分，與自身比較時得1分，各項指標得分與總分之比即得權重，記為權重集W={生餃子皮外觀（0.15）；熟餃子皮外觀（0.18）；口感（0.33）；食味（0.34）}。權重評分結果見表2。

表2 權重評分結果

1.4.3 感官評定

品嘗小組成員由5位對品嘗有一定經驗的人員組成，根據餃子皮的質量評分標準分別給餃子皮打分，評分結果取小組成員評分的平均分。餃子皮感官評價方法參考LS/T 6123—2017《糧油檢驗 小麥粉餃子皮加工品質評價》[23]，并作一定修改。餃子皮感官評價標準見表3。

表3 感官評價標準

1.5 統計分析

試驗數據用SPSS 20.0和Microsoft office Excel 2007軟件進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 紫花苜蓿餃子皮模糊數學評價結果

2.1.1 模糊數學感官評分統計結果

將5名感官評分人員對均勻設計試驗中10個樣品的生餃子皮外觀、熟餃子皮外觀、口感、食味等進行感官評定選擇，統計匯總后結果見表4。

表4 感官評定票數統計分布

2.1.2 建立模糊矩陣

將表4中的票數依次除以總評定人數，計算出贊成比率，得到模糊矩陣Rn，如式（1）所示。

以試驗1號生餃子皮外觀為例，3人選擇優，2人選擇中，差無人選擇，因此得到生餃子皮外觀=（3，2，0）；同理可得熟餃子皮外觀=（3，2，0）；口感=（2，3，0）；食味=（1，4，0）。

2.1.3 紫花苜蓿餃子皮均勻試驗結果

根據綜合評判結果集Tn=W·Rn計算公式，得到不同工藝制作紫花苜蓿餃子皮的綜合評價結果，以試驗1號為例，T1=W·R1=（0.15，0.18，0.33，0.34）×（0.398，0.602，0.000）；根據感官評分公式Yn=Tn·V，得到均勻試驗組合中不同工藝制作紫花苜蓿餃子皮的最終感官評分，試驗1號總評分Y1=0.398×90+0.602×70+0.000×50=77.96；同理可得2號~10號的綜合評判結果和感官評分，見表5。

表5 綜合評判結果和感官評分

由綜合評判結果和感官評分可知，試驗5號的工藝最佳，模糊數學感官評分為81.40分，其對應的加工工藝：當小麥粉100 g時，紫花苜蓿用量1.9 g、食鹽用量0.4 g、水用量57 g、醒發時間15 min、和面時間5.5 min。

2.2 均勻試驗結果處理與分析

利用SPSS 20.0統計分析軟件，對紫花苜蓿餃子皮加工工藝均勻試驗結果進行多元回歸分析。以紫花苜蓿用量（X1）、食鹽用量（X2）、水用量（X3）、醒發時間（X4）、和面時間（X5）為自變量，感官評分（Yn）為因變量。經過數據分析，如表6和表7所示，方差分析顯著性結果P=0.625＞0.05，說明使用多元線性回歸模型不能顯著性地分析自變量與因變量之間的變化，紫花苜蓿等5項因素只能解釋感官評分變化的-15.9%，不能較好地解釋感官評分的變異。故設定X1、X2、X3、X4、X5、X12、X22、X32、X42、X52為自變量，Yn為因變量，再次進行多元回歸分析，結果見表8~表10。

表6 方差分析

表7 多元回歸模型摘要

表8 多元多項式回歸模型摘要

表9 方差分析

表10 多元多項式回歸模型偏相關系數

由表8~表10可知，復相關系數R=1.000、決定系數R2=1.000，且P=0＜0.05，具有顯著性，表明該多元多項式回歸模型能較好地解釋自變量與因變量間的關系。因水用量的平方（X32）的容差為0，存在共性情況，故被剔除。

回歸方程：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 最佳方案的確定與分析結果驗證

通過Excel“規劃求解”分析回歸方程，得到最佳參數：紫花苜蓿用量2.4 g、食鹽用量0.1 g、水用量58 g、醒發時間21 min、和面時間5.5 min，其感官評分預期值Y為82.88分，高于直觀分析法獲得的最優方案。由于多元回歸模型分析所得結果具有多樣性，需要采用方程運算法對優化結果進行驗證，將直觀分析法得出的最優方案試驗5號中的參數帶入回歸方程，求得Y值為76.31分，低于Excel“規劃求解”所得Y值，與預期值相比較，誤差百分比為7.93%，表明回歸模型合理、可靠。

3 結論

試驗基于模糊數學感官評價法和均勻設計法優化了紫花苜蓿餃子皮加工工藝，建立回歸方程Y=78.619+6.982X1-2.789X2+0.220X3+0.297X4-5.915X5-1.435X12+2.269X22-0.007X42+0.418X52。該方程獲得的預期值和驗證結果接近，能很好地解釋自變量與因變量之間的關系，具有較好的預測能力，適用于苜蓿餃子皮加工工藝優化研究。利用該回歸方程得到的最佳工藝參數為紫花苜蓿用量2.4 g、食鹽用量0.1 g、水用量58 g、醒發時間21 min、和面時間5.5 min，按此工藝參數制作的紫花苜蓿餃子皮品質最佳。