響應(yīng)面法優(yōu)化藜麥南瓜酥性餅干配方

蔣方國(guó)，凌云坤，龔曉源，徐漪莎，趙鋼，袁海梅*

1.成都大學(xué)食品與生物工程學(xué)院（成都 610106）；2.成都大學(xué)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部雜糧加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（成都 610106）

藜麥因其蛋白優(yōu)質(zhì)、氨基酸均衡、無(wú)麩質(zhì)、全營(yíng)養(yǎng)、生物活性物質(zhì)豐富等特質(zhì)逐漸進(jìn)入大眾視野[1-4]。對(duì)于藜麥的研究集中于種植培育[5]、功能成分[6]、生物活性物質(zhì)及藜麥基礎(chǔ)營(yíng)養(yǎng)成分[4]等方面，而對(duì)于藜麥的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、精深加工[7]還停留在基礎(chǔ)階段。現(xiàn)代人對(duì)美好生活的愿望越來(lái)越強(qiáng)烈，對(duì)新鮮事物、新創(chuàng)產(chǎn)品的接受性增強(qiáng)，所以開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)方便營(yíng)養(yǎng)、美味精致的藜麥產(chǎn)品很有價(jià)值。

南瓜除含一般蔬菜的營(yíng)養(yǎng)成分還富含維生素并以β-胡蘿卜素含量較高[8]，是VA前體的良好來(lái)源[9]，具有良好的抗氧化能力和保護(hù)視力能力[10-11]；低脂肪、膳食纖維和多糖含量高的特點(diǎn)對(duì)人體血糖、血脂的降低有明顯促進(jìn)作用[12-14]；南瓜中的果膠可吸附體內(nèi)細(xì)菌毒性、重金屬，消除負(fù)面危害起到解毒功能[15]；因此，南瓜的豐富營(yíng)養(yǎng)和保健功效在亞健康人群中具有巨大消費(fèi)潛力。中國(guó)作為南瓜第一產(chǎn)量大國(guó)，增加南瓜附加值、延長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)菓?yīng)當(dāng)重視的問(wèn)題。

試驗(yàn)將藜麥與南瓜結(jié)合，研究一款氨基酸豐富、富含膳食纖維的蔬菜雜糧酥性餅干，在豐富了餅干風(fēng)味的同時(shí)增添其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，符合大眾對(duì)餅干類(lèi)食品的追求，并為藜麥、南瓜深加工提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

裕品源藜麥粉（蛋白質(zhì)13.6 g/100 g，內(nèi)蒙裕品源農(nóng)牧業(yè)有限公司）；百鉆低筋面粉（蛋白質(zhì)8.6 g/100 g，安琪酵母股份有限公司）；小蘇打（安琪酵母股份有限公司）；奶粉（圣元營(yíng)養(yǎng)食品有限公司）；南瓜、黃油、雞蛋、綿白糖、食用鹽（均為食品級(jí)，市售）。

TA.New Plus型質(zhì)構(gòu)儀（上海技越國(guó)際貿(mào)易有限公司）；ESJ120-4B型電子天平（沈陽(yáng)龍騰電子有限公司）；C1.20-TEZ型電磁爐（廣東萬(wàn)家樂(lè)廚房科技有限公司）；K35FK602烤箱、SZ28B5蒸鍋（蘇泊爾）；JJ-2型組織搗碎機(jī)（北京中心偉業(yè)儀器有限公司）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 工藝流程

1.2.2 操作要點(diǎn)

1.2.2.1 原料預(yù)處理

南瓜漿的制備：選擇成熟度高、外表完好的南瓜，除去不可食部分切成塊，于95 ℃沸水中熱燙5 min滅酶并瀝干，放冷后于破碎機(jī)按料液比1∶2（g/mL）打漿，過(guò)濾得南瓜漿備用。

1.2.2.2 和面

按配方比例混合并攪打黃油、南瓜漿、小蘇打、綿白糖、鹽等制成混合液，將雞蛋加入過(guò)篩后的藜麥粉、低筋面粉、奶粉中并拌勻，把混合液倒入混合粉中，雙手按揉和面制成光滑面團(tuán)（揉制過(guò)程可補(bǔ)水加速面團(tuán)形成），時(shí)間控制在5 min內(nèi)，以抑制水化作用導(dǎo)致面筋的形成。

1.2.2.3 輥軋

在桌面上用軋輥反復(fù)擠壓面團(tuán)制成2～3 mm厚的形態(tài)完美、色澤均勻的面片。

1.2.2.4 成型

將輥軋好的面片用有凸紋的圓形磨具（r=4 mm）輥印成型，等待烘焙。

1.2.2.5 烘焙

將餅坯整齊地?cái)[放在烤盤(pán)中，餅坯之間留有一定間隙，防黏連。將其放入預(yù)熱后的烤箱，烘焙時(shí)將上火調(diào)至210 ℃，下火200 ℃，時(shí)間8 min。

1.2.2.6 冷卻

完成烘焙后的餅干溫度較高，用隔熱手套取出后室溫下自然冷卻。

1.3 感官評(píng)定

品嘗小組由10位經(jīng)過(guò)訓(xùn)練對(duì)品嘗有經(jīng)驗(yàn)且無(wú)特別愛(ài)好的食品專(zhuān)業(yè)人員組成，根據(jù)藜麥南瓜餅干的色澤（20分）、形態(tài)（10分）、風(fēng)味（20分）、酥脆（30分）和組織結(jié)構(gòu)（20分）對(duì)其進(jìn)行評(píng)分，表1為評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。

表1 感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.4 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

通過(guò)前期一定量的預(yù)試驗(yàn)，縮短原輔料添加范圍，以100 g低筋面粉為量化標(biāo)準(zhǔn)，固定添加雞蛋6%、奶粉6%、小蘇打1.5%、鹽0.6%。以藜麥南瓜酥性餅干的總感官評(píng)分為指標(biāo)，進(jìn)行單因素試驗(yàn)，分別考察藜麥粉（5%，10%，15%，20%和25%）、南瓜漿（15%，20%，25%，30%和35%）、黃油（20%，25%，30%，35%和40%）和綿白糖（20%，25%，30%，35%和40%）添加量對(duì)餅干品質(zhì)的影響。

1.5 響應(yīng)曲面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

使用Design-Expert 8.0.6軟件，根據(jù)Box-Behnken的中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)原則，在單因素試驗(yàn)結(jié)果上進(jìn)行設(shè)計(jì)，以感官評(píng)分為響應(yīng)值，采用四因素三水平，選取藜麥粉（A）、南瓜漿（B）、黃油（C）、綿白糖（D）為考察因素，其響應(yīng)面試驗(yàn)因素與水平為表2。

表2 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素與水平表 單位：%

1.6 藜麥南瓜酥性餅干質(zhì)構(gòu)檢測(cè)

利用質(zhì)構(gòu)儀P/2探頭進(jìn)行下壓穿刺試驗(yàn)，測(cè)定硬度（Hardness）、酥脆性（Crispy）、咀嚼性（Chewiness）、及彈性（Elasticity）。測(cè)試參數(shù)設(shè)置：測(cè)前速度、測(cè)中速度、測(cè)后速度分別為5，2和2 mm/s，應(yīng)變位移3 mm，觸發(fā)力5 g。每樣品不同部位總計(jì)測(cè)5次，取平均值。

1.7 數(shù)據(jù)處理

采用Design-Expert 8.0.6及Excel 2013軟件對(duì)此試驗(yàn)進(jìn)行模型建立和數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1.1 藜麥粉添加量對(duì)餅干品質(zhì)的影響

藜麥粉中的淀粉和蛋白質(zhì)可以改善面團(tuán)流變性質(zhì)以形成凝膠網(wǎng)絡(luò)，有助于形成良好結(jié)構(gòu)。同時(shí)，藜麥的皂苷類(lèi)苦味物質(zhì)影響餅干風(fēng)味，使餅干的營(yíng)養(yǎng)和感官品質(zhì)產(chǎn)生差異化。藜麥粉添加過(guò)少，餅干香氣不足，呈味不明顯；藜麥粉添加過(guò)多會(huì)使餅干結(jié)構(gòu)粗糙，斷裂[16]。藜麥粉添加量對(duì)餅干品質(zhì)影響如圖1所示，隨著藜麥粉添加量增加，感官評(píng)分先增后減，藜麥粉添加量20%時(shí)達(dá)到最高；隨著藜麥粉添加量增加，餅干酥脆性增大，總之，只有適宜的藜麥粉添加量才能取得良好品質(zhì)的餅干，故以藜麥添加量20%為宜。

圖1 藜麥粉添加量對(duì)餅干品質(zhì)的影響

2.1.2 南瓜漿添加量對(duì)餅干品質(zhì)的影響

用南瓜漿代替部分水和面，賦予餅干金黃色澤且味道甘甜，增強(qiáng)食欲，同時(shí)和面時(shí)使藜麥粉、低筋面粉等原料粘連在一起形成光滑面團(tuán)，對(duì)餅干色澤、風(fēng)味、質(zhì)構(gòu)有影響。南瓜漿添加量過(guò)少，面片捏合度低、餅干色澤淺、酥脆性差；添加過(guò)多，面團(tuán)稀黏、難以成型且掩蓋藜麥風(fēng)味，導(dǎo)致成品不夠酥脆。從圖2可看出，隨著南瓜漿添加量增加，感官評(píng)分先升后降，南瓜漿添加量25%時(shí)達(dá)到最優(yōu)，餅干酥脆性變化趨勢(shì)與感官評(píng)分相同，總之，只有適宜的南瓜漿添加量才能取得品質(zhì)優(yōu)良的餅干，故以南瓜漿添加量25%為佳。

圖2 南瓜漿添加量對(duì)餅干品質(zhì)的影響

2.1.3 黃油添加量對(duì)餅干品質(zhì)的影響

黃油經(jīng)高溫烘焙產(chǎn)生特殊香氣，對(duì)餅干呈味有一定作用，同時(shí)給口腔帶來(lái)酥潤(rùn)感覺(jué)，黃油添加過(guò)少會(huì)使餅干口感硬而粗糙、不酥脆且易掉渣，但黃油添加過(guò)多因油膜隔離從而阻止面筋網(wǎng)絡(luò)的形成，降低面團(tuán)的黏彈性導(dǎo)致形成死面團(tuán)。由圖3可知，隨著黃油添加量增加，感官評(píng)分先增后減，黃油添加量30%時(shí)到達(dá)最高，餅干酥脆性先增大后趨于平緩，總之，只有適量的黃油添加量才能取得高品質(zhì)的餅干，故以黃油添加量30%為適。

圖3 黃油添加量對(duì)餅干品質(zhì)的影響

2.1.4 綿白糖添加量對(duì)酥性餅干品質(zhì)的影響

面團(tuán)中添加綿白糖可以掩蓋藜麥的澀味同時(shí)改善麥粉吸水率，讓面團(tuán)變得柔潤(rùn)有彈性，在后期的焙烤過(guò)程發(fā)生美拉德反應(yīng)，利于風(fēng)味和色澤的形成，同時(shí)甜感可以帶來(lái)愉悅享受。綿白糖添加過(guò)少，色澤淺淡，甜味不足；添加量過(guò)大，顏色過(guò)深、有焦邊、美感不足，也不符合人們對(duì)健康飲食的追求。如圖4所示，隨著綿白糖添加量增加，感官評(píng)分先增后減，綿白糖添加量30%時(shí)到達(dá)最高，餅干的酥脆性則持續(xù)增大，總之，只有適量的綿白糖添加量才能取得品質(zhì)優(yōu)良的餅干，故以綿白糖添加量30%為宜。

圖4 綿白糖添加量對(duì)餅干品質(zhì)的影響

2.2 藜麥南瓜酥性餅干響應(yīng)面試驗(yàn)

2.2.1 響應(yīng)面法試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，根據(jù)響應(yīng)面法相關(guān)原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，以藜麥南瓜酥性餅干的感官評(píng)分為響應(yīng)值（Y），選擇藜麥粉（A）、南瓜漿（B）、黃油（C）、綿白糖（D）4個(gè)因素為自變量進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)，進(jìn)一步優(yōu)化藜麥南瓜酥性餅干的配方，試驗(yàn)方案與結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果

2.2.2 響應(yīng)面回歸模型的方差分析

運(yùn)用Design-Expert 8.0.6版軟件對(duì)表3數(shù)據(jù)進(jìn)行分析擬合后，得到回歸方程：Y=92.94-1.60A+0.20B-0.87C+0.83D-0.98AB-1.73AC+1.05AD+1.65BC+0.78BD+2.97CD-3.70A2-2.92B2-6.47C2-4.94D2。

對(duì)于回歸方程的方差分析見(jiàn)表4。

表4 回歸方程方差分析表

由表4方差分析結(jié)果可知，模型的差異性p＜ 0.001，模型為極顯著，模型失擬項(xiàng)p=0.175 4＞0.05，不顯著，這說(shuō)明該模型選擇比較合理，適用于試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理。信噪比為29.312＞4，說(shuō)明模型精度準(zhǔn)確，可行性高。模型的相關(guān)系數(shù)R2=0.984 3，Radj2=0.968 6，說(shuō)明該模型與實(shí)際情況良好，可用于對(duì)藜麥南瓜酥性餅干品質(zhì)影響的分析與預(yù)測(cè)。由表4可知，極顯著的有一次項(xiàng)A，二次項(xiàng)A2、B2、C2、D2、CD；高度顯著的有一次項(xiàng)C、D，二次項(xiàng)AC、BC；顯著的有二次項(xiàng)AB、AD；其余均不顯著。各因素對(duì)藜麥南瓜酥性餅干影響的主次因素順序：A＞C＞B＞D。

主要影響因素間交互作用對(duì)藜麥南瓜酥性餅干品質(zhì)的影響如圖5所示。

4個(gè)因素間的交互影響的響應(yīng)曲面圖，其中圖5e坡面曲度最大、底部投影的橢圓形扁平，即綿白糖和黃油的交互影響（CD）最為明顯。圖5b、d響應(yīng)面的投影均呈橢圓形，但坡面曲度不及圖5e，表現(xiàn)出AC、BC的交互作用為高度顯著。圖5a、c坡面陡峭程度相較其他圖的響應(yīng)坡面較緩，AB、AD作用顯著。這與表4方差分析結(jié)果相同。

圖5 主要影響因素的交互項(xiàng)對(duì)藜麥南瓜酥性餅干感官評(píng)分的影響

2.2.3 模型優(yōu)化及試驗(yàn)驗(yàn)證

經(jīng)Design-Expert 8.0.6軟件對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，響應(yīng)面預(yù)測(cè)的最優(yōu)值為：藜麥粉添加量18.93%、南瓜漿添加量25.37%、黃油添加量29.93%、綿白糖添加量30.31%，在此配方下感官評(píng)分預(yù)測(cè)值是93.151 1分，得到藜麥南瓜酥性餅干的最佳品質(zhì)，驗(yàn)證模型實(shí)用性。

在實(shí)驗(yàn)室條件下，將最佳工藝條件修約為：藜麥粉添加量18.9%、南瓜漿添加量25.4%、黃油添加量29.9%、綿白糖添加量30.3%，此條件下生產(chǎn)3次產(chǎn)品，同組感官評(píng)價(jià)人員得出感官評(píng)分分別為91.32，93.56和93.05分，平均分為92.643 3分，偏差為0.55%，因此該模型完全具有實(shí)用性。

2.2.4 質(zhì)構(gòu)檢測(cè)結(jié)果（見(jiàn)表5）

表5 藜麥南瓜酥性餅干質(zhì)構(gòu)參數(shù)

3 結(jié)論

試驗(yàn)得出藜麥、南瓜漿、黃油、綿白糖對(duì)藜麥南瓜酥性餅干風(fēng)味影響的主次因素及藜麥南瓜酥性餅干烘焙的最佳配方，即以100 g低筋面粉的添加量為基準(zhǔn)，藜麥粉（18.9%）＞黃油（29.9%）＞南瓜漿（25.4%）＞綿白糖（30.3%），鹽0.6%、小蘇打1.5%、雞蛋6%、奶粉6%。此時(shí)的藜麥南瓜酥性餅干表面、底部均無(wú)焦邊且呈金黃色，口感酥脆、甜爽，南瓜、藜麥風(fēng)味獨(dú)特且適合。