呂都，李俊，陳朝軍，陳中愛，劉永翔

（1.貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所，貴州貴陽550006；2.貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院食品加工研究所，貴州貴陽550006；3.貴州省農(nóng)業(yè)生物技術(shù)重點實驗室，貴州貴陽550006）

馬鈴薯又名土豆、洋芋、山藥蛋等，屬茄科一年生草本植物[1-2]，是僅次于小麥、稻谷和玉米的全球第四大重要糧食作物[3]。馬鈴薯塊莖含有大量淀粉，且富含蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素和礦物元素[4-5]，營養(yǎng)全面豐富，可以為人體提供熱量，滿足營養(yǎng)需求。馬鈴薯營養(yǎng)價值豐富，適應(yīng)性強(qiáng)、種植地區(qū)廣泛，為全球消除饑餓做出了巨大貢獻(xiàn)[6]。目前，我國已成為全球最大的馬鈴薯生產(chǎn)國，但是，我國馬鈴薯主要以鮮食為主[7]，加工利用率不足10%。2015年農(nóng)業(yè)部啟動馬鈴薯主食化戰(zhàn)略后，馬鈴薯主食產(chǎn)品應(yīng)運而生品種繁多，如馬鈴薯饅頭、馬鈴薯面條、馬鈴薯米粉、馬鈴薯泥面包、馬鈴薯泥餅干[8-10]等，其共同的特點都是將馬鈴薯粉或者馬鈴薯泥添加到某種產(chǎn)品中，使其含有馬鈴薯的成分，起到強(qiáng)化營養(yǎng)的作用。

目前，以新鮮馬鈴薯為原料，制成的原薯蒸煮產(chǎn)品尚未見報道。馬鈴薯泥營養(yǎng)餐，以新鮮馬鈴薯為原材料，經(jīng)過清洗、去皮、蒸煮、調(diào)配和炒制等工藝制成，其營養(yǎng)豐富，生產(chǎn)工藝簡單、生產(chǎn)成本低，口感和滋味易于被消費者接受，具有較高的市場前景，但是，尚未見關(guān)于馬鈴薯泥營養(yǎng)餐配方研究的文獻(xiàn)。本研究采用均勻試驗設(shè)計結(jié)合模糊數(shù)學(xué)評價，通過計算機(jī)對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，來優(yōu)化馬鈴薯泥營養(yǎng)餐的配方，提高馬鈴薯泥營養(yǎng)餐配方研究的客觀程度，以期為馬鈴薯泥營養(yǎng)餐的規(guī)?；a(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

馬鈴薯：黔芋8號，貴州省馬鈴薯研究所；鹵牛肉、青豆、土豆淀粉：貴陽市沃爾瑪超市；食鹽：貴州鹽業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司；菜籽油：東莞魯花食用油有限公司；耐高溫真空包裝袋：臺州市合為貿(mào)易有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

Zk-3型真空封口機(jī)：永康市斯飛格電器有限公司；YXQ-100SII立式壓力蒸汽滅菌鍋：上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠。

1.3 方法

1.3.1 馬鈴薯泥營養(yǎng)餐的加工工藝流程

1.3.2 馬鈴薯泥營養(yǎng)餐配方優(yōu)化

在確定了馬鈴薯泥營養(yǎng)餐配方組分的基礎(chǔ)上，采用均勻試驗設(shè)計結(jié)合模糊數(shù)學(xué)感官評價結(jié)果，優(yōu)化馬鈴薯泥營養(yǎng)餐的配方。馬鈴薯泥營養(yǎng)餐配方的組分為：新鮮馬鈴薯、鹵牛肉、青豆、土豆淀粉、菜籽油和食用鹽，其組分用量范圍新鮮馬鈴薯1.00 kg～2.10 kg，鹵牛肉0.10kg～0.32kg，青豆 0.10kg～0.21kg，土豆淀粉 0.01kg～0.12 kg，菜籽油 5 mL ～60 mL，食鹽 1 g～12 g。以馬鈴薯泥營養(yǎng)餐模糊數(shù)學(xué)感官評價結(jié)果為指標(biāo)，根據(jù)均勻試驗方案表和使用表設(shè)計六因素十二水平的U12（126）均勻試驗[11]，因素水平見表1，試驗方案見表2。

1.3.3 馬鈴薯泥營養(yǎng)餐模糊數(shù)學(xué)感官評價

根據(jù)馬鈴薯泥營養(yǎng)餐的感官特性結(jié)合模糊數(shù)學(xué)原理[12]，設(shè)定兩個評定論集：因素集和評語集。因素集為馬鈴薯泥營養(yǎng)餐感官評價指標(biāo)的集合，記為因素集U={外觀（U1），氣味（U2），滋味（U3）}。評語集為馬鈴薯泥營養(yǎng)餐感官評價結(jié)果的集合，記為評語集V={優(yōu)（90），中（70），差（50）}。依據(jù)各感官因素對感官評價結(jié)果的貢獻(xiàn)，將感官因素的權(quán)重分別定為外觀0.20、氣味0.30 和滋味 0.50，記為加權(quán)數(shù)集 W={0.20，0.30，0.50}。

將樣品按照均勻試驗方案表進(jìn)行編號，選擇10名具有食品專業(yè)知識的人員，對馬鈴薯泥營養(yǎng)餐進(jìn)行感官評價，評價結(jié)果以百分制計算，評價標(biāo)準(zhǔn)見表3。

表1 馬鈴薯泥營養(yǎng)餐配方因素水平表Table 1 Factors and levels of potato nutritious meal

將10名感官評分人員對12份馬鈴薯泥營養(yǎng)餐的感官評價得分進(jìn)行統(tǒng)計，每份試驗樣品都會得到一個模糊評價矩陣Rn。

表2 馬鈴薯泥營養(yǎng)餐配方均勻試驗方案表Table 2 The uniform test scheme of potato nutritious meal

表3 馬鈴薯泥營養(yǎng)餐感官評價標(biāo)準(zhǔn)表Table 3 The sensory evaluation criteria of potato nutritious meal

式中：Rn為第n個樣品的模糊評價矩陣；r11、r12和r13為第n個樣品外觀因素評價結(jié)果優(yōu)、中和差3個等級得票數(shù)與總票數(shù)的比值；r21、r22和r23為第n個樣品氣味因素評價結(jié)果優(yōu)、中和差3個等級得票數(shù)與總票數(shù)的比值；r31、r32和r33為第n個樣品滋味因素評價結(jié)果優(yōu)、中和差3個等級得票數(shù)與總票數(shù)的比值。結(jié)合加權(quán)數(shù)集W={0.20，0.30，0.50}，則有綜合評價結(jié)果集Y=W·Rn，感官評分 T=Y·V。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

本試驗所有數(shù)據(jù)采用Excel 2010和DPS v7.05處理分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 馬鈴薯泥營養(yǎng)餐模糊數(shù)學(xué)評價結(jié)果

將10名感官評分人員對12份馬鈴薯泥營養(yǎng)餐外觀、氣味和滋味的打分結(jié)果按照優(yōu)、中、差得票數(shù)統(tǒng)計，并計算每個等級得票的比例，得到12個樣品的模糊評價矩陣。

2.2 馬鈴薯泥營養(yǎng)餐均勻試驗結(jié)果

根據(jù)綜合評價結(jié)果集Y=W·Rn計算公式，得到不同配方馬鈴薯泥營養(yǎng)餐的綜合評價結(jié)果，根據(jù)感官評分公式T=Y·V，得到均勻試驗組合中不同配方馬鈴薯泥營養(yǎng)餐的最終感官得分，結(jié)果見表4。

表4 馬鈴薯泥營養(yǎng)餐配方均勻試驗結(jié)果Table 4 The uniform test result of potato nutritious meal

均勻試驗結(jié)果和模糊數(shù)學(xué)感官評價結(jié)果表明，N7試驗組合的配方最佳，模糊數(shù)學(xué)感官評分為87.50分，其對應(yīng)的配方組合為馬鈴薯泥1.60 kg、鹵牛肉0.10 kg、青豆0.12 kg、土豆淀粉0.04 kg、菜籽油55 mL和食鹽5 g。

2.3 均勻試驗結(jié)果處理與分析

利用DPS v7.05數(shù)據(jù)處理軟件，對馬鈴薯營養(yǎng)餐配方均勻試驗結(jié)果進(jìn)行處理和分析。以馬鈴薯泥營養(yǎng)餐模糊數(shù)學(xué)感官得分為指標(biāo)，采用線性回歸分析和逐步回歸方法進(jìn)行處理分析，結(jié)果表明：回歸方程相關(guān)系數(shù)低，模型擬合度差，存在非線性影響[13]。因此，選擇二次多項式逐步回歸方法進(jìn)行處理分析，逐步回歸是一種篩選變量的方法，先將貢獻(xiàn)率最大的一個變量選入回歸方程，并確定Fin和Fout決定變量的入選和剔除[14]。經(jīng)DPS v7.05數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行二次多項式逐步回歸分析，逐步入選變量和建立的回歸方程及方程參數(shù)結(jié)果見表5。

表5 均勻試驗二次多項式逐步回歸結(jié)果Table 5 The stepwise regression results of quadratic polynomial in uniform test

經(jīng)過6步，不斷引入貢獻(xiàn)率最大的新變量，建立的回歸方程變量增加，回歸方程的決定系數(shù)和相關(guān)系數(shù)逐漸增大，表明逐步建立的回歸方程的準(zhǔn)確性越來越高。最終利用二次多項式逐步回歸方法建立的回歸方程為：y=163.19-1 115.35X3-5.42X12+3 879.57X32+0.53 X1X5-5.50X3X5-10.60X4X6，決定系數(shù) R2=0.974 0、相關(guān)系數(shù) R=0.986 9、F=31.27、p=0.000 8、標(biāo)準(zhǔn)差 S=1.86，調(diào)整后的相關(guān)系數(shù)Ra=0.971?；貧w方程的響應(yīng)值和變量之間的偏相關(guān)分析結(jié)果見表6，回歸方程的擬合值與試驗值的對比結(jié)果見表7。

表6 回歸方程響應(yīng)值與變量偏相關(guān)性結(jié)果Table 6 The partial correlation results between response value of regression equation and variable

結(jié)果表明：模糊數(shù)學(xué)感官評分與X3、X12、X3X5和X4X6呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與X32和X1X5呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，擬合誤差在±1.58之內(nèi)，表明回歸方程擬合準(zhǔn)確性高。

2.4 均勻試驗結(jié)果的驗證

對回歸方程進(jìn)行最大值求解，回歸方程擬合y最大值為 92.41，其各因素 X1、X2、X3、X4、X5和 X6的取值分別為 1.769 5、0.113、0.100、0.018、39.581 和 1.900。根據(jù)實際操作修正取值為 1.77、0.11、0.10、0.02、39.60 和1.90，按照修正后的配方制作馬鈴薯泥營養(yǎng)餐，并進(jìn)行模糊數(shù)學(xué)感官評價。驗證樣品的綜合評價結(jié)果為（0.96 0.04 0.00），最終感官評分為89.20分，與回歸方程的擬合值相比較，誤差百分比為3.47%，表明回歸方程準(zhǔn)確可靠。

表7 回歸方程的擬合值與試驗值的對比結(jié)果Table 7 The fitting value of the regression equation compared with the experimental value

3 結(jié)論

采用均勻試驗設(shè)計，制作了12份不同配方的馬鈴薯泥營養(yǎng)餐，結(jié)合模糊數(shù)學(xué)綜合評價，對試驗結(jié)果進(jìn)行二次多項式逐步回歸分析。通過DPS v7.05數(shù)據(jù)處理軟件計算獲得回歸方程為：y=163.19-1 115.35X3-5.42X12+3 879.57X32+0.53X1X5-5.50X3X5-10.60X4X6，決定系數(shù)R2=0.974 0、相關(guān)系數(shù)R=0.986 9、F=31.27、p=0.000 8、標(biāo)準(zhǔn)差S=1.86，調(diào)整后的相關(guān)系數(shù)Ra=0.971，并對其進(jìn)行最大值求解，得到擬合最大值為92.41分，最佳配方為馬鈴薯泥1.77 kg、鹵牛肉0.11 kg、青豆0.10 kg、土豆淀粉0.02 kg、菜籽油39.60 mL和食鹽1.90 g。按照最佳配方進(jìn)行驗證試驗，結(jié)果表明，驗證樣品模糊數(shù)學(xué)感官評分為89.20分，與回歸方程擬合值相比較，誤差百分比為3.47%，回歸方程擬合準(zhǔn)確度高、最佳配方結(jié)果準(zhǔn)確可靠。