Optimization on the Processing Technology of Modified Purple Sweet Potato Biscuits Based on Fuzzy Mathematics Comprehensive Evaluation Method
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摘要: 本研究以紫薯为原料，对其采用微波联合高压处理以达到提高其抗氧化能力及抑制其褐变反应的目的，然后将改性后的紫薯进一步用于制作饼干，并利用正交试验与模糊数学综合评价法优化紫薯饼干的制作配方。以花青素含量和多酚氧化酶活性为指标，通过单因素实验得到微波联合高压处理紫薯的最优参数为微波功率450 W、微波时间20 min、高压温度115 ℃、高压时间40 min，在此优化条件下的改性紫薯的花青素含量和多酚氧化酶活性分别比原料升高了2.56倍和降低了45.71%。然后以感官评价为指标，通过正交试验和模糊数学综合评价法优化出紫薯饼干的最佳制作配方为低筋面粉40 g、紫薯粉 60 g、白砂糖 45 g、黄油75 g、鸡蛋60 g、食盐1 g，所制作的紫薯饼干色泽均匀、外形完整、口感松脆且具有紫薯的香气。Abstract: The aim of this study was to treat purple sweet potato by microwave combined with high pressure to improve its antioxidant capacity and inhibit the occurrence of the browning reaction. Then, the modified purple sweet potato was used as raw materials for the development of biscuits, and the processing recipe was optimized by the orthogonal test and fuzzy mathematics comprehensive evaluation method. Anthocyanin content and polyphenol oxidase (PPO) activity in purple sweet potato were used as indicators, the optimal conditions of microwave combined high pressure treatment determined by a single factor test were microwave power 450 W, microwave time 20 min, high-pressure temperature 115 ℃, and high-pressure time 40 min, and the anthocyanin content increased by 2.56-fold and polyphenol oxidase activity decreased by 45.71% under the optimal conditions compared to the native purple sweet potato, respectively. Furthermore, sensory evaluation was used as indicator, the best processing recipe of modified purple sweet potato-based biscuits was low-gluten flour 40 g, modified purple sweet potato powder 60 g, white granulated sugar 45 g, butter 75 g, egg 60 g, and edible salt 1 g optimized by orthogonal optimization and fuzzy mathematics comprehensive evaluation method. The prepared modified purple sweet potato-based biscuits had uniform color, complete appearance, crisp taste and the flavor of purple sweet potato.
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紫薯又称黑薯，属旋花科番薯属草本植物，薯肉呈深紫色[1]。由于紫薯内含丰富的营养物质，如花青素、膳食纤维、微量元素、蛋白质等，可以起到清除体内自由基、抗炎、抗肿瘤、降血压和预防糖尿病等作用[2-3]，可广泛应用于面包[4]、面条[5]、饮料[6]和果冻[7]等制品。然而，新鲜紫薯因水分含量高和营养成分丰富，容易发生霉变腐烂而难以保存和利用[8-9]，不可避免地造成了资源的浪费。生产紫薯粉过程中，紫薯切块会发生多酚氧化酶和过氧化物酶催化酚类化合物氧化聚合，导致紫薯产生严重的褐变反应，呈现褐色或黑色，从而造成花青素的损失。因此，为了提升紫薯的应用价值，增强其综合利用能力，有必要采用合理的改性方式对紫薯进行改良，以抑制多酚氧化酶聚合及降低褐变程度，对保留花青素的营养价值具有重要意义。
目前，常用的处理方法分为物理法、化学法和生物法[10]。物理法主要包括高压湿热、挤压膨化、冷冻等[11-12]，化学法主要是采用酸性或碱性化学试剂对紫薯进行处理，生物法是利用微生物发酵或添加酶制剂。目前，鲜有报道微波联合高压处理对紫薯进行处理研究。微波热处理和高压湿热是典型的物理改性方法，在微波热处理过程中，淀粉有序结构被破坏，亲水基团暴露[13]，导致淀粉的吸水能力增强，这有助于抑制多酚氧化酶聚合，并增强抗氧化性，从而减弱褐变反应。而高压处理能够促进淀粉内部分子链重排，形成更为紧密的双螺旋结构，起到提高抗氧化性的作用[14-15]。同时，两种方法不涉及到有毒试剂使用，具有清洁环保、操作简单等优点，并且二者之间的协同效应可能会更大程度地保留紫薯原有的营养成分。
饼干是一种常见的休闲食品，在饼干中添加紫薯粉不仅可以有利于提升其营养价值，还可以改善其风味。通常，以感官评价作为指标来衡量饼干品质，但感官评价描述往往具有模糊性[16-17]，因此利用模糊数学评价法对其进行数学化和定量化的描述与处理，可以很好地减少感官评价指标间及评价主体间的主观评定误差，从而得到较为客观的检验结果[18]。崔立柱等[19]利用模糊数学感官评价方法确定了沙棘饼干的最佳烘培工艺。Teresa等[20]采用模糊数学感官评价方法对披萨生产工艺进行了优化。这些研究表明模糊数学综合评价法可以有效地消除人为误差，从而确定产品的最佳工艺配方。
本文通过微波联合高压对紫薯进行改性处理，以提升其抗氧化性且抑制褐变反应的发生，然后通过正交试验和模糊数学综合评价法优化紫薯饼干的最佳配方，本实验为开发紫薯饼干及其加工工艺提供参考和技术支撑。
1. 材料与方法
1.1 材料与仪器
沙地紫薯 产地海南；低筋小麦粉 安琪酵母股份有限公司；黄油 内蒙古华琳食品有限责任公司；食用盐、白砂糖 市售食用级；盐酸 分析纯，天津大茂化学试剂有限公司；磷酸缓冲液 分析纯，北京兰杰柯科技有限公司；95%乙醇 分析纯，天津市天力化学试剂有限公司；其他试剂均为分析纯。
MAS-II PLUS常压微波合成/反应工作站 上海新仪微波化学科技有限公司；MLS-3780高压灭菌锅 日本三洋电机株式会社；LD4-2离心机 上海安亭科学仪器厂；CT3质构仪 美国Brookfield公司；ESJ120-4B电子天平 沈阳龙腾电子有限公司；HH-4型数显恒温水浴锅 上海皓庄仪器有限公司；UV-1200S型紫外可见分光光度计 翱艺仪器（上海）有限公司；GFL-123型电热鼓风干燥箱 天津市莱玻特瑞仪器设备有限公司；OMJ-P烤箱 河北欧美佳机械公司。
1.2 实验方法
1.2.1 微波-高压湿热法改性紫薯工艺
1.2.1.1 微波改性单因素实验
以花青素含量和多酚氧化酶活性为考察指标，对紫薯进行微波改性单因素实验。新鲜紫薯清洗筛选后剥皮，将紫薯切成5 cm×2 cm薄片（长×宽），厚度为0.4 cm，分别在300、450、600、750、900 W的微波功率下处理15 min；将紫薯切成5 cm×2 cm薄片（长×宽），厚度为0.4 cm，在微波功率600 W下分别处理5、10、15、20、25 min；将紫薯切成5 cm×2 cm薄片（长×宽），厚度分别为0.4、0.6、0.8、1、1.2 cm，在微波功率600 W下处理15 min以进行微波改性处理。将改性后的紫薯片置于45 ℃恒温干燥箱中干燥12 h，最后，将一部分干燥后的紫薯粉碎过100 目筛备用，另一部分于25 ℃恒温干燥箱中储藏备用。
1.2.1.2 高压湿热改性单因素实验
以花青素含量和多酚氧化酶活性为考察指标，对紫薯进行高压湿热改性单因素实验。新鲜紫薯清洗筛选后剥皮，将紫薯切成5 cm×2 cm薄片（长×宽），厚度为微波改性单因素实验所确定的1 cm，然后分别在高压湿热温度为110、115、121、126、134 ℃时处理20 min；将高压湿热温度设定为121 ℃，分别处理20、25、30、35、40 min以进行高压湿热改性处理。将改性后的紫薯片置于45 ℃恒温干燥箱中干燥12 h，最后，将一部分干燥后的紫薯粉碎过100 目筛备用，另一部分于25 ℃恒温干燥箱中储藏备用。
1.2.1.3 微波-高压湿热法改性实验
以花青素含量和多酚氧化酶活性为考察指标，对紫薯进行微波联合高压湿热改性实验。新鲜紫薯清洗筛选后剥皮，将紫薯切成5 cm×2 cm薄片（长×宽），厚度为1 cm，首先在微波功率为450 W的条件下对紫薯进行微波处理20 min，再将微波后的紫薯片立即放入高压灭菌锅中，并于115 ℃处理40 min以进行高压湿热改性处理。将改性后的紫薯片置于45 ℃恒温干燥箱中干燥12 h，最后，将一部分干燥后的紫薯粉碎过100目筛备用，另一部分于25 ℃恒温干燥箱中储藏备用。
1.2.2 多酚氧化酶（PPO）活性的测定
粗酶液的提取：将干燥后紫薯片切成小块，称取5 g样品，加入20 mL的0.1 mol/L磷酸缓冲液（pH5.5）进行研磨、过滤，在10000 r/min、4 ℃下离心10 min，上清液即为粗酶液[21]。
PPO活性的测定：分别取2 mL 0.1 mol/L磷酸缓冲液（pH5.5）、1 mL 0.02 mol/L的邻苯二酚及1 mL粗酶液，混匀，30 ℃下预热5 min，在410 nm处测定其吸光值，每隔1 min记录1次，共记录4 min。以蒸馏水作为参比。酶活计算公式如下[22]:
PPO活性=ΔOD410×VΔt×VS×W 式中，PPO活性，
Δ OD410/（min·g）；ΔOD410 为410 nm处吸光度变化值；Δt 为酶促反应时间（min）；V 为样品提取液总体积（mL）；VS 为所取样品提取液体积（mL）；W 为样品重量（g）。1.2.3 花青素含量的测定
称取1.0 g紫薯粉，加入20 mL提取剂[V（95 %乙醇）:V（1 mol/L盐酸）=85:15]，于60 ℃恒温水浴锅中浸提1 h后以8000 r/min、6 ℃下离心10 min，收集上清液。取0.5 mL上清液稀释20倍，测定535 nm处的吸光度，花青素含量计算如公式如下[23]：
W=（OD535×T）Q×98.2×100 式中，
W （花青素含量），mg/100 g；OD535 为535 nm处的吸光度；T为稀释倍数；Q为样品质量（g）；98.2为花青素克分子消光系数。1.2.4 紫薯饼干的制作
1.2.4.1 工艺流程
紫薯粉与低筋面粉按比例混合→分别加入黄油、白糖、鸡蛋和盐→混合、搅拌、形成面团→压片→成型→烘焙→冷却。
1.2.4.2 工艺要点
原料处理：紫薯粉与低筋面粉混合后过筛；鸡蛋打成全蛋液；黄油预先放室温软化。
面团制备：向打好的鸡蛋液中加入白糖、食盐1 g，搅拌均匀，再加入黄油搅拌10 min后，倒入紫薯粉和低筋面粉混合粉中搅拌15 min，至面团成团。
成型：将面团分成小块，利用模具调成需要的形状。
烘烤：上火180 ℃，下火170 ℃，烘烤17 min。
冷却、包装：自然冷却后真空包装。
1.2.5 紫薯饼干配方优化
为减少实验次数使实验具有代表性，采用均匀分布方法[24]，以对紫薯饼干的感官评价的模糊评价得分为指标，以紫薯粉（30、40、50、60、70、80 g）、黄油（40、50、60、70、80、90 g）、鸡蛋（20、30、40、50、60、70 g）、糖（10、20、30、40、50、60 g）的添加量为考察因素进行单因素实验，紫薯粉、黄油、鸡蛋、糖的添加量固定值分别为60、75、55、40 g，并在单因素的基础上，选择较好的三个水平设计了L9（34）正交试验（正交试验因素水平表见表1），以确定紫薯饼干的最佳制备配方。
表 1 紫薯饼干配方的正交试验因素与水平表Table 1. Orthogonal experimental factors and level table of purple sweet potato biscuits recipe水平 A紫薯粉添加量（g） B黄油添加量（g） C鸡蛋添加量（g） D糖添加量（g） 1 50 70 50 35 2 60 75 55 40 3 70 80 60 45 1.2.6 紫薯饼干感官评价
紫薯饼干制作完成后，选取10名食品相关从业人员进行评定，评定人员品评时相互不交流，每个样品品评前清水漱口并于相同的室温环境进行评定[25]。评定人员根据紫薯饼干的色泽、香味、口感、形态质地进行评价，具体评价标准见表2。
表 2 紫薯饼干感官评价参考标准Table 2. Purple sweet potato biscuits sensory evaluation reference standard优秀 良好 中等 差 色泽 紫色，色泽均匀，有光泽，无白粉，无过焦 较好的紫色，色泽基本均匀，光泽不明显，无白粉，无过焦 暗紫色，色泽基本均匀，光泽感差，少量白粉，少量过焦 色泽很差，色泽不均匀，光泽感差，大量白粉，大量过焦 香味 有极佳的蛋香及紫薯特有香味，无异味 轻微香气，无异味 香味弱，有异味 香味很弱，有异味 口感 口感松脆，不黏牙 口感较松脆，不黏牙 口感不太松脆，略微黏牙 不松脆，黏牙 形态质地 外形完整，表面波纹清晰，断面机构呈细密多孔状 外形完整，表面波纹较清晰，断面孔隙较大 外形完整，但易碎，孔隙大且不均匀，或饼干内部起泡 外形较完整，易碎或饼干内部几乎不填充起泡 1.2.7 建立模糊综合评价数学模型
1.2.7.1 评价对象集R
本研究中需要进行感官评价产品的集合。R={R1，R2，R3，R4，R5，R6，R7，R8，R9}，R1~R9分别代表本研究正交试验中分别制作的9组紫薯饼干，用Ri表示9组紫薯饼干的综合评价，其中i=1，2，3，4，5，6，7，8，9。
1.2.7.2 评价因素集V
本研究中产品感官质量所构成因素的集合。V={V1，V2，V3，V4}，V1~V4分别代表本研究中色泽、香味、口感和形态质地。
1.2.7.3 评价等级集Y
本研究中每个因素的评价集合。Y={Y1，Y2，Y3，Y4}，Y1~Y4分别代表本研究中优秀、良好、中等和差[26]。
1.2.7.4 评价权重集X
每个因素对紫薯饼干品质的影响程度是不相同的，因此建立评价权重集。本实验采用用户调查法[27]和对比平均法[28]进行实验，选取10位感官评价员，分别对紫薯饼干的色泽、香味、口感和形态质地进行重要性打分，选取百分制，0分为最不重要，100分为最重要。确定权重集X={X1，X2，X3，X4}，X1+X2+X3+X4＝1。计算出各因素的权重值。
1.3 数据处理
利用Origin 9.1对数据进行分析与统计，采用SPSS 20.0进行Tukey单因素方差分析，P<0.05表示差异显著。每个样品重复测3次。
2. 结果与分析
2.1 单因素实验结果
2.1.1 微波功率对紫薯花青素含量及PPO活性的影响
在微波时间为15 min和紫薯切片厚度为5 cm×2 cm×0.4 cm的条件下，改变微波功率对紫薯进行改性处理。如图1所示，微波功率在0、300和450 W条件下，紫薯内花青素的含量呈上升趋势，这可能是由于微波功率升高幅度较小，温度变化较慢，此时花青素不易发生降解，从而使花青素含量增加[29]；而PPO活性则呈下降趋势，这主要是由于抑制了多酚氧化酶的产生，使PPO活性降低，而在450 W后，则表现相反的趋势。这可能是在较高的微波功率下，温度增加速率加快，瞬时温度的提高导致花青素发生了降解，从而使紫薯中的花青素含量下降，同时，PPO活性升高的原因主要是微波功率越高，激活了紫薯中相关的酶系，使多酚氧化酶容易聚合[30]。因此，微波处理的最适功率条件为450 W。
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2.1.2 微波时间对紫薯PPO活性及花青素含量的影响
如图2所示，在微波功率为600 W和紫薯切片厚度为5 cm×2 cm×0.4 cm的条件下，改变微波时间对紫薯进行改性处理。结果表明，当微波时间控制在20 min内时，花青素含量呈上升趋势，这说明紫薯中细胞破损较少，大量的花青素被保留在细胞内[31]，因此使花青素含量增加。当微波处理时间超过20 min时，由于紫薯细胞破损程度增大、破损数量增多，花青素更易于溶出细胞，并随紫薯水分散失而损失，从而造成了花青素含量的下降。紫薯经过不同时间的微波处理后，PPO活性得到明显的抑制，并且当微波处理时间为20 min时，PPO活性达到最低值，此后随着微波处理时间的继续延长，PPO活性又有所增加，这可能是由于微波处理时间过长，导致多酚氧化酶分子能量的增加，提高了酶活性中心的暴露程度[22]，从而使PPO活性升高。因此，微波处理的最适时间条件为20 min。
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图 2 不同微波时间对紫薯中花青素含量及PPO活性的影响Figure 2. Effects of different microwave time on anthocyanin content and PPO activity in purple sweet potato2.1.3 微波时紫薯切片厚度对紫薯PPO活性及花青素含量的影响
在微波功率为600 W和微波时间为15 min的条件下，切片厚度对紫薯中花青素含量和PPO活性的影响如图3所示。当紫薯切片厚度在0~1.0 cm范围内时，花青素的含量呈上升趋势。由于微波加热具有均匀性，能够使紫薯的内外组织同时受热，当切片厚度较薄时，微波处理可能会破坏紫薯中的花青素，从而导致其含量较低，而随着切片厚度的增加，微波处理则有利于花青素的释放，因此，其含量也随之升高，并在切片厚度为1.0 cm时，紫薯内花青素含量达到最大值。而PPO活性在紫薯切片厚度为0~1.0 cm范围内呈下降趋势，但当切片厚度超过1.0 cm时，PPO活性反而增强，这可能是由于切片厚度过厚时，微波的穿透深度有限、辐射强度由外向内呈递减趋势，因此，紫薯切片厚度过厚，会导致紫薯片中心部分未能被充分加热，从而使PPO活性增加[32]。因此，微波处理时紫薯切片的最适厚度为1.0 cm。
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图 3 不同紫薯切片厚度对紫薯中花青素含量及PPO活性的影响Figure 3. Effects of different thickness of purple sweet potato chips on anthocyanin content and PPO activity in purple sweet potato2.1.4 高压湿热温度对紫薯PPO活性及花青素含量的影响
在高压湿热时间为20 min和紫薯切片厚度为5 cm×2 cm×1cm的条件下，改变高压湿热温度对紫薯进行改性处理。如图4所示，在高压湿热温度为0、110、115 ℃范围内，花青素含量呈上升趋势，这可能是由于高压湿热温度相对较低，未对紫薯片中花青素结构造成明显破坏，因此，花青素含量逐渐升高；而PPO活性则呈下降趋势，这主要是由于高压处理可以抑制活性氧和氧化酶的产生，导致紫薯中酚类化合物积累[33]。而当高压湿热温度在115~134 ℃范围时，则表现相反的变化趋势。这可能是由于随着高压湿热处理温度的升高，紫薯片中花青素结构逐渐被破坏，导致部分花青素被氧化，从而造成花青素含量下降[34]；而高压温度过高会使多酚氧化酶的结构造成更剧烈地破坏，从而导致PPO活性升高[35]。因此，高压湿热处理的最适温度为115 ℃。
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图 4 不同高压温度对紫薯中花青素含量及PPO活性的影响Figure 4. Effects of different high pressure temperature on anthocyanin content and PPO activity in purple sweet potato2.1.5 高压湿热时间对紫薯PPO活性及花青素含量的影响
在高压湿热温度为121 ℃和紫薯切片厚度为5 cm×2 cm×1 cm的条件下，改变高压湿热时间对紫薯进行改性处理。如图5所示，虽然高压湿热时间对花青素的含量没有规律性影响，但是相对于未经过高压处理的紫薯，整体仍呈上升的趋势。随着高压湿热处理时间的延长，PPO活性呈下降趋势，这是由于多酚氧化酶在较长时间的高压湿热处理作用下逐渐失活[36]，从而降低了PPO活性。因此，高压湿热处理的最适时间为40 min。
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图 5 不同高压时间对紫薯中花青素含量及PPO活性的影响Figure 5. Effects of different high pressure time on anthocyanin content and PPO activity in purple sweet potato2.2 微波-高压湿热法对紫薯PPO活性及花青素含量的影响
由图6可知，与未经过切片干燥的紫薯、微波（微波功率为450 W，微波时间为20 min，紫薯切片厚度为5 cm×2 cm×1 cm）和高压湿热（温度为115 ℃，时间为20 min）单一最优条件处理的紫薯相对比，微波联合高压处理的紫薯中PPO活性降低，花青素含量提高。相较于未经过切片干燥的紫薯，微波联合高压处理的紫薯中花青素的含量提高了2.56倍，PPO活性则降低了45.71%。这主要是因为微波联合高压处理能够更有效地破坏紫薯细胞壁，从而增强了花青素的可提取性，并且该处理能够将高分子量的多酚分解成具有更好溶解度的低分子量多酚[37-38]，这也有利于提高花青素的含量，同时也明显降低了PPO活性，这与Nevara等[39]、王顺民等[40]的研究结果相一致。
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图 6 微波-高压处理下紫薯PPO活性及花青素含量的变化Figure 6. Changes of PPO activity and anthocyanin content in purple sweet potato under microwave and high pressure treatment2.3 紫薯饼干最佳配方优化
2.3.1 模糊感官评价结果
由10名食品相关从业人员对9组紫薯饼干按照色泽、香味、口感和形态质地进行了逐一评价，感官评价结果如表3所示。
表 3 紫薯饼干感官评价结果Table 3. Sensory evaluation results of purple sweet potato biscuits编号 色泽 香味 口感 形态质地 优 良 中 差 优 良 中 差 优 良 中 差 优 良 中 差 1 0 5 3 2 3 5 2 0 2 4 3 1 5 3 2 0 2 6 2 2 0 0 5 4 1 2 5 3 0 1 7 1 1 3 1 6 3 0 4 3 2 1 0 5 4 1 5 4 1 0 4 5 4 1 0 4 3 3 0 1 7 2 0 5 3 2 0 5 7 3 0 0 6 3 1 0 4 3 3 0 6 3 1 0 6 8 2 0 0 3 5 2 0 3 5 2 0 4 4 2 0 7 3 3 2 2 2 5 3 0 2 4 4 0 5 3 2 0 8 5 3 2 0 4 4 2 0 1 8 1 0 4 3 2 1 9 6 3 1 0 3 4 3 0 2 6 2 0 3 3 4 0 2.3.2 评价权重集的确定
经过10名感官评定人员综合评价打分，得到权重评分结果，见表4。
表 4 权重评分结果Table 4. Weight scoring results评定人员 权重 X1 X2 X3 X4 1 20 15 25 40 2 15 20 30 35 3 20 15 30 35 4 15 25 30 30 5 20 25 25 30 6 20 20 25 35 7 15 20 35 30 8 20 25 25 30 9 15 25 25 35 10 15 20 30 35 平均值 17.5 21.0 28.0 33.5 根据最终的权重平均评价结果统计得出，色泽平均值为17.5，香味平均值为21，口感平均值为28，形态质地平均值为33.5，该权重集合X=[0.175，0.21，0.28，0.335]。
2.3.3 建立模糊矩阵
将9组实验的数据分别除以评价总人数10人，得到9个模糊评判矩阵，分别对应1~9号实验。以第1个紫薯饼干样品为例：色泽评价5人选良，3人选中，2人选差，无人选优，则A色泽=[0，5，3，2]；同理A香味=[3，5，2，0]；A口感=[2，4，3，1]；A形态质地=[5，3，2，0]。可得1号样品模糊矩阵如下：
A1=|00.50.30.20.30.50.200.20.40.30.10.50.30.20| 同理可得A2，A3，A4，A5，A6，A7，A8，A9。
根据模糊矩阵变换原理；R=X·A，得到每个样品的综合隶属度，以第一组样品为例；
R1=X⋅A1=（0.175,0.21,0.28,0.335）⋅|00.50.30.20.30.50.200.20.40.30.10.50.30.20|=（0.2865,0.4050,0.2455,0.0630） 按照这个方法对第2~9组紫薯饼干进行评判，得到表5的结果。
表 5 综合评判结果Table 5. Comprehensive evaluation resultsRi 评分结果 R1 （0.2865，0.4050，0.2455，0.0630） R2 （0.1945，0.5145，0.2365，0.0545） R3 （0.2690，0.4420，0.240，0.0490） R4 （0.3670，0.4295，0.2035，0） R5 （0.5615，0.3000，0.1385，0） R6 （0.4210，0.4140，0.1650，0） R7 （0.3180，0.3700，0.2770，0.0350） R8 （0.3335，0.4610，0.1720，0.0335） R9 （0.3245，0.4050，0.2075，0） 2.3.4 正交试验结果
将表5的综合评价结果分别乘以其对应的分值（优秀、良好、中等、差依次被赋予分值90、80、70、60），并进行加和，最后可得出每个样品的最后总得分，结果如表6所示。
表 6 紫薯饼干的感官综合评价结果Table 6. Sensory comprehensive evaluation results of purple sweet potato biscuit试验号 A B C D 模糊评价得分 1 1 1 1 1 79.15 2 1 2 2 2 78.49 3 1 3 3 3 79.31 4 2 1 3 2 81.64 5 2 2 1 3 84.23 6 2 3 2 1 82.56 7 3 1 2 3 79.71 8 3 2 3 1 80.95 9 3 3 1 2 76.13 k1 78.983 80.165 79.837 80.885 k2 82.808 81.222 80.253 78.752 k3 78.928 79.333 80.630 81.083 R 3.880 1.889 0.793 2.331 由表6极差分析可知，紫薯饼干配方实验的最优条件为A2B2C3D3，即紫薯粉60 g，黄油75 g，鸡蛋60 g，白砂糖45 g。这四个单因素对紫薯饼干配方实验的影响大小依次为A>D>B>C，具体为紫薯粉添加量，其次为糖添加量，黄油添加量，鸡蛋添加量。
2.3.5 验证试验
对最优配方A2B2C3D3进行验证，最终产品的模糊评价得分为88.75±2.07，使用最优配方制备的紫薯饼干感官评分高于正交试验中的评分结果，饼干色泽均匀、外形完整、口感松脆、具有紫薯香味和良好的口感。实验结果表明模糊数学感官评价结合正交试验优化紫薯饼干制作配方的实验条件和结果可靠，可运用该方法指导具体实践。
3. 结论
本实验通过单因素实验优化确定了微波联合高压处理紫薯的参数为紫薯切片5 cm×2 cm×1 cm，微波功率为450 W，微波时间为20 min，高压温度为115 ℃，高压时间为40 min，改性处理明显地提高了紫薯中的花青素含量，并降低了PPO活性。通过正交试验与模糊数学综合感官评价法优化改性紫薯饼干的最佳制作配方，得到紫薯饼干最佳配方为低筋面粉40 g，紫薯粉60 g、白砂糖45 g、黄油75 g、鸡蛋60 g、食用盐1 g，其中影响紫薯饼干品质的因素主次顺序为：紫薯粉添加量>糖添加量>黄油添加量>鸡蛋添加量，该配方制作出的紫薯饼干色泽均匀、外形完整、口感松脆、具有紫薯香味和良好的口感。本研究为紫薯的深加工开辟一条新途径。
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图 2 不同微波时间对紫薯中花青素含量及PPO活性的影响
Figure 2. Effects of different microwave time on anthocyanin content and PPO activity in purple sweet potato
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图 3 不同紫薯切片厚度对紫薯中花青素含量及PPO活性的影响
Figure 3. Effects of different thickness of purple sweet potato chips on anthocyanin content and PPO activity in purple sweet potato
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图 4 不同高压温度对紫薯中花青素含量及PPO活性的影响
Figure 4. Effects of different high pressure temperature on anthocyanin content and PPO activity in purple sweet potato
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图 5 不同高压时间对紫薯中花青素含量及PPO活性的影响
Figure 5. Effects of different high pressure time on anthocyanin content and PPO activity in purple sweet potato
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图 6 微波-高压处理下紫薯PPO活性及花青素含量的变化
Figure 6. Changes of PPO activity and anthocyanin content in purple sweet potato under microwave and high pressure treatment
表 1 紫薯饼干配方的正交试验因素与水平表
Table 1 Orthogonal experimental factors and level table of purple sweet potato biscuits recipe
水平 A紫薯粉添加量（g） B黄油添加量（g） C鸡蛋添加量（g） D糖添加量（g） 1 50 70 50 35 2 60 75 55 40 3 70 80 60 45 
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表 2 紫薯饼干感官评价参考标准
Table 2 Purple sweet potato biscuits sensory evaluation reference standard
优秀 良好 中等 差 色泽 紫色，色泽均匀，有光泽，无白粉，无过焦 较好的紫色，色泽基本均匀，光泽不明显，无白粉，无过焦 暗紫色，色泽基本均匀，光泽感差，少量白粉，少量过焦 色泽很差，色泽不均匀，光泽感差，大量白粉，大量过焦 香味 有极佳的蛋香及紫薯特有香味，无异味 轻微香气，无异味 香味弱，有异味 香味很弱，有异味 口感 口感松脆，不黏牙 口感较松脆，不黏牙 口感不太松脆，略微黏牙 不松脆，黏牙 形态质地 外形完整，表面波纹清晰，断面机构呈细密多孔状 外形完整，表面波纹较清晰，断面孔隙较大 外形完整，但易碎，孔隙大且不均匀，或饼干内部起泡 外形较完整，易碎或饼干内部几乎不填充起泡
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表 3 紫薯饼干感官评价结果
Table 3 Sensory evaluation results of purple sweet potato biscuits
编号 色泽 香味 口感 形态质地 优 良 中 差 优 良 中 差 优 良 中 差 优 良 中 差 1 0 5 3 2 3 5 2 0 2 4 3 1 5 3 2 0 2 6 2 2 0 0 5 4 1 2 5 3 0 1 7 1 1 3 1 6 3 0 4 3 2 1 0 5 4 1 5 4 1 0 4 5 4 1 0 4 3 3 0 1 7 2 0 5 3 2 0 5 7 3 0 0 6 3 1 0 4 3 3 0 6 3 1 0 6 8 2 0 0 3 5 2 0 3 5 2 0 4 4 2 0 7 3 3 2 2 2 5 3 0 2 4 4 0 5 3 2 0 8 5 3 2 0 4 4 2 0 1 8 1 0 4 3 2 1 9 6 3 1 0 3 4 3 0 2 6 2 0 3 3 4 0
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表 4 权重评分结果
Table 4 Weight scoring results
评定人员 权重 X1 X2 X3 X4 1 20 15 25 40 2 15 20 30 35 3 20 15 30 35 4 15 25 30 30 5 20 25 25 30 6 20 20 25 35 7 15 20 35 30 8 20 25 25 30 9 15 25 25 35 10 15 20 30 35 平均值 17.5 21.0 28.0 33.5
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表 5 综合评判结果
Table 5 Comprehensive evaluation results
Ri 评分结果 R1 （0.2865，0.4050，0.2455，0.0630） R2 （0.1945，0.5145，0.2365，0.0545） R3 （0.2690，0.4420，0.240，0.0490） R4 （0.3670，0.4295，0.2035，0） R5 （0.5615，0.3000，0.1385，0） R6 （0.4210，0.4140，0.1650，0） R7 （0.3180，0.3700，0.2770，0.0350） R8 （0.3335，0.4610，0.1720，0.0335） R9 （0.3245，0.4050，0.2075，0）
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表 6 紫薯饼干的感官综合评价结果
Table 6 Sensory comprehensive evaluation results of purple sweet potato biscuit
试验号 A B C D 模糊评价得分 1 1 1 1 1 79.15 2 1 2 2 2 78.49 3 1 3 3 3 79.31 4 2 1 3 2 81.64 5 2 2 1 3 84.23 6 2 3 2 1 82.56 7 3 1 2 3 79.71 8 3 2 3 1 80.95 9 3 3 1 2 76.13 k1 78.983 80.165 79.837 80.885 k2 82.808 81.222 80.253 78.752 k3 78.928 79.333 80.630 81.083 R 3.880 1.889 0.793 2.331
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