模糊評價響應(yīng)面法優(yōu)化百香果曲奇餅干配方

翁敏劼，李怡彬，湯葆莎，賴譜富，鄭恒光，吳俐

摘要：為了探究百香果曲奇餅干的最佳配方。以百香果果汁粉、低筋小麥粉、綿砂糖和黃油為主要原料，研究百香果曲奇餅干配方。通過設(shè)立百香果曲奇餅干模糊綜合評價模型，以感官評分為指標(biāo)，根據(jù)單因素試驗結(jié)果，選定因素的水平，采用BoxBehnken試驗設(shè)計法，優(yōu)化百香果曲奇餅干的配方。結(jié)果表明百香果曲奇餅干最優(yōu)配方為低筋小麥粉100%、百香果果漿粉添加量165%、綿砂糖添加量323%、黃油添加量727%、碳酸氫鈉07%、鹽07%、水16%。烘培條件為上火溫度180℃、下火溫度160℃、烘培時間20 min。在此工藝條件下，百香果曲奇餅干符合GB 7100-2015《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 餅干》及GB/T 20980-2007《餅干》標(biāo)準(zhǔn)要求，感官評分值為999分，優(yōu)于其他試驗組。在優(yōu)化配方條件下，制備的百香果曲奇餅干呈淺金黃色，口感酥脆，酸甜適中，感官評分高，可為其開發(fā)提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：百香果;曲奇餅干;感官評價;配方

中圖分類號：S 6469 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：0253-2301（2021）02-0007-07

DOI： 1013651/jcnkifjnykj202102002

Optimization on the Formulation of Passion Fruit Cookies by Response

Surface Methodology with Fuzzy Evaluation

WENG Minjie， LI Yibin， TANG Baosha， LAI Pufu， ZHENG Hengguang， WU Li*

（Institute of Agricultural Engineering Technology， Fujian Academy of Agricultural Sciences，

Fuzhou， Fujian 350003， China）

Abstract： In order to explore the best formula of passion fruit cookies， the formula of passion fruit cookies was studied by taking the juice powder of passion fruit， low gluten wheat flour， soft granulated sugar and butter as the main raw materials. The fuzzy comprehensive evaluation model of passion fruit cookies was established， and the sensory score was taken as the index. According to the results of single factor experiment， the levels of the factors were selected and the formula of passion fruit cookies was optimized by BoxBehnken experiment design method. The results showed that the optimal formula of passion fruit cookies was 100% low gluten wheat flour， 16.5% juice powder of passion fruit， 32.3% soft granulated sugar， 72.7% butter， 0.7% sodium bicarbonate， 0.7% salt and 16% water. The baking conditions were as follows： the upper temperature of 180℃， the lower temperature of 160℃， and the baking time of 20 min. Under this technological condition， the passion fruit cookies met the requirements of GB 7100-2015 ″State Criteria for Food Safety of Biscuits″ and GB/T 20980-2007 ″Biscuits″ standards， and the sensory score was 99.9， which was better than that of other experimental groups. Under the conditions of optimized formula， the prepared passion fruit cookies were light golden yellow， crispy in taste， moderate in sour and sweet， and high in sensory score， which could provide technical reference for its development.

Key words： Passion fruit; Cookies; Sensory evaluation; Formula

百香果Passiflora edulis Sims，學(xué)名西番蓮，廣泛種植于南美洲、亞洲和非洲。近年來，在我國廣西、云南和福建等地，百香果的種植面積呈逐年增加的趨勢＼[1-2＼]。百香果果汁滋味酸甜、香氣濃郁，富含多酚和維生素C＼[3＼]，深受消費者喜愛。百香果果汁具有菠蘿、草莓、檸檬等多種水果的風(fēng)味，可被添加到果凍、冰淇凌等食品中，素有“果汁味精”的美譽＼[4＼]。同時，百香果果汁還具有調(diào)控血糖、血壓以及抗炎等保健功效＼[5＼]。但百香果果汁水分含量高，不利于長時間儲運，人們常通過干燥工藝將其制備成果汁粉，以便于儲運和應(yīng)用＼[6＼]。將百香果果汁粉添加到人們?nèi)粘Ｊ秤玫那骘灨僧a(chǎn)品中，可以提升曲奇餅干的風(fēng)味品質(zhì)和營養(yǎng)價值，擴大百香果的產(chǎn)銷渠道。為了提升曲奇餅干的營養(yǎng)價值和風(fēng)味，科研人員將藍(lán)莓、紫薯和木耳等果蔬加入曲奇餅干的配方中，并取得了良好的效果＼[7-9＼]。但關(guān)于百香果果汁粉對曲奇餅干品質(zhì)影響的研究，尚未見報道。本研究擬在曲奇餅干配方中添加百香果果汁粉，通過模糊評判響應(yīng)面法優(yōu)化百香果曲奇餅干配方，提高百香果曲奇餅干產(chǎn)品的感官品質(zhì)，為百香果曲奇餅干的研究開發(fā)提供理論基礎(chǔ)。

1材料與方法

11試驗材料與儀器

翁敏劼等：模糊評價響應(yīng)面法優(yōu)化百香果曲奇餅干配方2021年第2期2021年第2期翁敏劼等：模糊評價響應(yīng)面法優(yōu)化百香果曲奇餅干配方111材料與試劑百香果鮮果、綿砂糖、黃油、低筋小麥粉、食用鹽等采購于本地超市;碳酸氫鈉購于山東濰焦集團有限公司;麥芽糊精購于魯洲生物科技有限公司。

112儀器與設(shè)備BOV800對流式烤箱（百利富家庭電器有限公司）;SY6000噴霧干燥機（上海世遠(yuǎn)生物設(shè)備工程有限公司）;PAL1折射計（廣州市愛宕科學(xué)儀器有限公司）。

12試驗方法

121百香果果汁粉制備百香果果汁粉：將百香果果肉取出，用組織攪碎機勻漿，3000 r·min-1下離心20 min，取上清液，得百香果果汁，用折射計測得果汁原液的可溶性固形物為16%，在每100 mL百香果果汁中加入麥芽糊精16 g，溶解均勻并均質(zhì)，經(jīng)噴霧干燥制得百香果果汁粉，其含水率為31%。

122曲奇餅干制備在預(yù)試驗的基礎(chǔ)上，擬定制備百香果曲奇餅干的基礎(chǔ)配方和其他工藝參數(shù)：低筋小麥粉100 g，百香果果汁粉16 g，黃油72 g，綿砂糖32 g，水16 g，碳酸氫鈉07 g，食用鹽07 g。先將低筋小麥粉與百香果果汁粉混合均勻，過120目篩。再將黃油打發(fā)，后與其他原料混合制得面團。用模具將面團制備成直徑30 mm，厚度3 mm的胚片，放入對流式烤箱進行烘焙。溫度設(shè)為上火溫度180℃，下火溫度160℃，時間20 min。

123單因素試驗設(shè)定其他因素不變，以感官評分為指標(biāo)，以低筋小麥粉質(zhì)量為100%，研究各添加量的百香果果汁粉、綿砂糖及黃油對曲奇餅干感官的影響。單因素試驗設(shè)計方案如表1。

124響應(yīng)面試驗以百香果曲奇餅干的感官評分為指標(biāo)，根據(jù)單因素試驗結(jié)果，選取百香果果汁粉、綿砂糖和黃油的3個水平，依據(jù)BoxBenhnken組合試驗設(shè)計原理，進行響應(yīng)面設(shè)計，因素和編碼水平見表2。

13感官評價方法

根據(jù)GB/T 162911-2012 《感官分析選拔、培訓(xùn)與管理評價員一般導(dǎo)則 第1部分：優(yōu)選評價員》要求，優(yōu)選10名身體健康且經(jīng)培訓(xùn)的感官評價員組成評價小組＼[10＼]。感官評價開始前，要求評價小組成員6 h內(nèi)不得接觸任何刺激性食品。所有待評百香果曲奇餅干均用相同規(guī)格的瓷盤盛裝，隨機取樣，評價后用清水漱口，間隔10 min進行下一次評價，重復(fù)3次。百香果曲奇餅干感官評價標(biāo)準(zhǔn)見表3。

131模糊數(shù)學(xué)模型建立在感官評價的基礎(chǔ)上，創(chuàng)建感官模糊矩陣R。因素集U={色澤u1，滋味u2，形態(tài)u3，口感u4};

評語集V={優(yōu)，良，差};其中，優(yōu)（100分），良（80分），差（60分）;權(quán)重集X={030，020，015，035}。模糊關(guān)系綜合評判集Y=XR。

132確定產(chǎn)品因素集U和評語集Vv根據(jù)GB/T 20980-2007《餅干》＼[11＼]要求，確定百香果曲奇餅干的感官品質(zhì)由色澤、滋味、形態(tài)、口感4個感官指標(biāo)組成，即U=（色澤、滋味、形態(tài)、口感）;對感官指標(biāo)的評價按優(yōu)、良、差3個等級評定，即V={優(yōu)（V1）、良（V2）、差（V3）}。

133確定權(quán)重感官指標(biāo)的權(quán)重采用調(diào)查法制定＼[12＼]。制定感官指標(biāo)的權(quán)重分別為色澤（030）、滋味（020）、形態(tài)（015）、口感（035），即X=（030，020，015，035）。

134模糊綜合評判總分模糊關(guān)系綜合評判集Y=XR，其中X為權(quán)重集，R為模糊矩陣＼[13＼]。感官評分標(biāo)準(zhǔn)設(shè)為：優(yōu)為100分，良為80分，差為60分，因此感官評分標(biāo)準(zhǔn)集Z=（100，80，60）。模糊綜合評判總分T的計算方法為：T=YZ。

14百香果曲奇餅干安全和質(zhì)量指標(biāo)

酸價、過氧化值、菌落總數(shù)、大腸菌群、霉菌測定參照GB 7100-2015《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)-餅干》＼[14＼]所述方法進行。水分和脂肪測定參照GB/T 20980-2007《餅干》＼[11＼]所述方法進行。

15數(shù)據(jù)處理

試驗結(jié)果采用Microsoft Office Excel 2019處理，響應(yīng)面試驗設(shè)計分析采用DesignExpert 12處理。

2結(jié)果與分析

21單因素試驗結(jié)果及分析

211百香果果汁粉添加量單因素試驗由圖1可知，在百香果果汁粉添加量單因素試驗中，曲奇餅干的感官評分隨百香果果汁粉的添加量呈先升后降的變化趨勢。當(dāng)百香果果汁粉添加量為16%時，百香果曲奇的感官評分最佳，為993分。預(yù)制的百香果果汁粉中含有一定量的麥芽糊精，約為50%，而麥芽糊精具有改善餅干或其他方便食品表面光滑度的作用＼[15＼]。而當(dāng)百香果果汁粉添加量高于16%時，感官評價分值呈現(xiàn)緩慢下降的變化，可能與

百香果果汁粉添加量上升而引起曲奇餅干色澤發(fā)暗有關(guān)。

212綿砂糖添加量單因素試驗由圖2可知，在綿砂糖添加量單因素試驗中，當(dāng)綿砂糖添加量為32%時，百香果曲奇甜度適宜，口感酥脆，感官評分最佳。糖是餅干的主要配料之一，是甜味的主要來源，對餅干的口感和風(fēng)味影響較顯著;但含糖量過高會導(dǎo)致結(jié)晶性過高以及硬度升高，反而不利于提高餅干的感官性能＼[16＼]。

213黃油添加量單因素試驗由圖3可知，在黃油添加量單因素試驗中，當(dāng)黃油添加量為72%時，百香果曲奇餅干感官評分達到峰值，這可能與黃油能夠提高曲奇酥脆性有關(guān)＼[17＼]。但伴隨黃油添加量的持續(xù)升高，曲奇餅干形態(tài)的不完整性越來越高，裂縫增加，甚至出現(xiàn)餅干整體破碎的現(xiàn)象，且也觀察到胚片成型的難度也隨之增大。

22感官評價

表4為10位感官評價員的評價結(jié)果。

23模糊矩陣的建立

以表4中1號百香果曲奇餅干試驗組為例，色澤評價結(jié)果表明，評價員中評價1號曲奇餅干試驗組色澤優(yōu)的有0人，良的有2人，差的有8人，則R色澤=（00，02，08）。以此類推，對于1號樣品，R滋味=（00，04，06），R形態(tài)=（00，02，08），R口感=（00，02，08）。將評價結(jié)果列為矩陣，則17組評分矩陣為：

R1=000406

000208

000406

000208……R17=090001

090100

090001

100000

依據(jù)模糊變換法則和計算公式Y(jié)=XR，對1～17號百香果曲奇餅干試驗組進行模糊綜合評分，各組分值：

Y1=（0000，0240，0760）;Y2=（0365，0420，0215）;Y3=（0235，0400，0365）;Y4=（0405，0355，0240）;Y5=（0350，0280，0370）;Y6=（0565，0275，0160）;Y7=（0565，0225，0210）;Y8=（0745，0115，0140）;Y9=（0170，0330，0500）;Y10=（0565，0155，0280）;Y11=（0385，0255，0360）;Y12=（0670，0125，0205）;Y13=（0950，0030，0020）;Y14=（0985，0015，0000）;Y15=（0900，0065，0035）;Y16=（1000，0000，0000）;Y17=（0935，0020，0045）。

24響應(yīng)面試驗結(jié)果及分析

241回歸模型的建立與顯著性分析應(yīng)用DesignExpert 12軟件對表4感官評分?jǐn)?shù)據(jù)進行分析，得出3個主要影響因素與感官評分響應(yīng)值和3個主要影響因素之間的結(jié)果（表5），其回歸方程為Y=9868+470A+425B+277C-308AB-08750AC-08750BC-853A2-1303B2-343C2。表6分析結(jié)果表明，擬合模型的P<00001，說明模型極顯著。同時，失擬項的P=00667，不顯著，說明回歸方程能和預(yù)測值擬合的較好，誤差不大。

另一方面，由表6的顯著性分析可知，模型中交互項AB的交互作用對百香果曲奇餅干的感官評價影響顯著，交互項BC和AC的交互作用對感官評分影響不顯著，其余項皆為極顯著。變異系數(shù)（CV）為230，表明模型數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度較高，可靠性良好。由此可知，百香果果汁粉、綿砂糖和黃油等因素對曲奇餅干感官評分的影響未呈線性相關(guān)。

242響應(yīng)面感官評分交互作用分析兩因素間的交互作用對感官評分的影響情況見圖4。曲面坡度越大表示兩因素交互作用對感官評分影響越顯著，反之亦然。圖4a的坡度明顯大于圖4b和圖4c，表明AB之間的交互作用比較顯著。在百香果果汁粉添加量一定的條件下，根據(jù)百香果果汁粉添加量的增大，綿砂糖添加量的增大，感官評分先升高后下降，由此可見，適當(dāng)?shù)陌傧愎酆途d砂糖可以改善百香果曲奇餅干的感官品質(zhì)。

243響應(yīng)面優(yōu)化配方結(jié)果利用DesignExpert 12軟件分析得出百香果曲奇餅干最優(yōu)配方為：百香果果汁粉添加量1647%、綿砂糖添加量為3225%、黃油添加量為7272%。在這一條件下，注：a圖表示百香果果汁粉添加量（A）與綿砂糖（B）的交互作用，b圖表示百香果果汁粉添加量（A）與黃油添加量（C）的交互作用，c圖表示綿砂糖添加量（B）與黃油添加量（C）的交互作用。

方程得出百香果曲奇餅干的感官評分分值為9999分。在現(xiàn)實條件下，需將配方簡單化處理成百香果果汁粉165%、綿砂糖323%、黃油727%。按照此配方加工的百香果曲奇餅干，呈淺金黃色，鮮亮，甜度適中，形狀均一，口感酥脆，實際感官評分為999分，與模型方程預(yù)測結(jié)果匹配，表示模型的擬合度較高，可靠性和技術(shù)參考性較好。

25百香果曲奇餅干理化及微生物檢測結(jié)果

表7檢測結(jié)果表明，在優(yōu)化配方及相應(yīng)工藝參數(shù)下加工的百香果曲奇餅干的理化及微生物指標(biāo)均滿足國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，質(zhì)量可靠。

3討論

經(jīng)模糊評價響應(yīng)面法優(yōu)化的百香果曲奇餅干配方與徐田輝等[9]關(guān)于黑木耳曲奇餅干的配方對比中發(fā)現(xiàn)，額外的添加粉（百香果曲奇餅干為百香果果汁粉;黑木耳曲奇餅干為黑木耳粉）的比例相近，但黑木耳曲奇餅干配方中黃油及綿砂糖的添加量明顯高于百香果曲奇餅干。在百香果果汁粉制備過程中，添加了一定量的麥芽糊精，從而將麥芽糊精引入了百香果曲奇餅干的體系中。麥芽糊精可以保持水果粉的水果風(fēng)味和營養(yǎng)，提高分散性、降低粉末板結(jié)現(xiàn)象[15]，麥芽糊精還具有類似于脂肪轉(zhuǎn)化熱可塑性凝膠的特性，可以部分替代脂肪的作用[18]，也就是曲奇餅干中黃油的作用。另一方面，百香果果汁粉的粉末性質(zhì)和黑木耳粉的粉末性質(zhì)亦存在差異，因此造成配方中的黃油和綿砂糖添加量的顯著差異。百香果曲奇餅干與黎重陽等[19]研究的玫瑰曲奇餅干中的配方一致性較高。百香果果汁粉中除去50%的麥芽糊精，百香果果汁干物質(zhì)的真實添加量約為8%，其他配方成分也具有較高的一致性。楊芳等[20]在苦蕎曲奇餅干的加工工藝研究中，主要配方與烘焙參數(shù)與百香果曲奇加工工藝相似。綜上所述，百香果曲奇餅干的配方及烘焙工藝參數(shù)具有一定的可靠性，但因添加物成分的性質(zhì)差異，產(chǎn)生不同的試驗結(jié)論。

4結(jié)論

百香果曲奇餅干最佳配方為低筋小麥粉100%、百香果果漿粉添加量165%、棉砂糖添加量323%、黃油添加量727%、碳酸氫鈉07%、水16%、鹽07%。烘焙條件：上火溫度180℃、下火溫度160℃、烘焙時間20 min。在此工藝條件下，GB 7100-2015《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 餅干》及GB/T 20980-2007《餅干》標(biāo)準(zhǔn)要求，呈淺金黃色，口感酥脆，酸甜適中，符合感官評分值為999分，優(yōu)于其他試驗組，該研究結(jié)果可為百香果曲奇餅干的開發(fā)提供技術(shù)參考。

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（責(zé)任編輯：柯文輝）

翁敏劼，李怡彬，湯葆莎，等模糊評價響應(yīng)面法優(yōu)化百香果曲奇餅干配方＼[J＼]福建農(nóng)業(yè)科技，2021，51（2）：07-13.

收稿日期：2021-01-31

作者簡介：翁敏劼，男，1984年生，碩士，助理研究員，主要從事果蔬加工技術(shù)研究。

*通信作者：吳俐，女，1985年生，碩士，助理研究員，主要從事功能食品研究（Email：xxj1963@163com）。

基金項目：國家重點研發(fā)計劃項目（2018YFD0400203）;福建省科技計劃項目——省屬公益類科研院所基本科研專項（2019R1032-12）;福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新平臺項目（CXPT202006）。