西蘭花膳食纖維餅干的研制

梁慧光，王文程，王亞蘭，李軍鵬，李毅

（甘肅農(nóng)業(yè)大學理學院，甘肅 蘭州 730070）

膳食纖維具有清潔消化道壁，增強消化功能，減少便秘，可稀釋或加速食物中有毒物質(zhì)移除，預防結(jié)腸癌，快速排出膽固醇，維持和控制血液中的血糖和膽固醇水平等功能[1]，被稱作除碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)、水、維生素和無機鹽外的第七大營養(yǎng)素。近年來含膳食纖維類食品發(fā)展迅速，亞麻蛋白餅干[2]、燕麥蔬菜膳食纖維餅干[3]、燕麥奇亞籽膳食纖維餅干[4-5]、薏米發(fā)酵型餅干[6]被相繼開發(fā)，但大多有著糖、油、添加劑較多的不足之處。隨生活水平的提高，人們對食品的需求更加注重營養(yǎng)和健康。餅干也逐步朝著保健型產(chǎn)品方向轉(zhuǎn)化，因此，開發(fā)一種易吸收、品質(zhì)好且高膳食纖維低糖的餅干是重要發(fā)展方向[7-9]。

西蘭花（Brassica oleracea L.var.italica）又名綠花菜，因口感清爽、營養(yǎng)價值高，被人們稱作“蔬菜之冠”[10]。西蘭花主要干物質(zhì)包括纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、礦物質(zhì)、維生素等[11]。目前，我國西蘭花種植面積已超過10 萬hm2[12]，每年產(chǎn)西蘭花超過150 萬t。西蘭花是單位面積產(chǎn)生尾菜量最多的蔬菜之一，產(chǎn)生尾菜量可達74.70 t/hm2，占總生物量的41.5%[13]。大量尾菜被直接丟棄，既浪費資源，又污染環(huán)境[14]。以西蘭花尾菜為原料制作餅干，既能減少資源浪費，利于保護腸道健康，預防和治療便秘，合適比例的膳食纖維還使餅干的風味與口感得到優(yōu)化，能夠提升餅干的品質(zhì)。

本研究以黃油、白砂糖、雞蛋黃、低筋面粉和西蘭花尾菜凍干粉為主要原料，以感官評分為指標，通過單因素試驗確定主要原料添加水平，設計響應面試驗確定西蘭花膳食纖維餅干的最佳配方，并且對研制的餅干進行了主要成分測定。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

西蘭花尾菜（摘除花球后的根莖葉部分）：2020 年8 月采自甘肅省臨澤縣新華鎮(zhèn)高原夏菜基地。低筋面粉、白砂糖、黃油、雞蛋：市售。

1.2 儀器與設備

超級恒溫水浴鍋（2H-1C）：南京多助科技發(fā)展有限責任公司；真空干燥箱（DZ-2BCll）：上海一恒科學儀器有限公司；電烤箱（PS2020）：廣東美的廚房電器制造有限公司。

1.3 方法

1.3.1 基礎配方

低筋面粉70 g、西蘭花尾菜粉90 g、黃油50 g、蔗糖40 g、蛋黃30 g。

1.3.2 餅干制作工藝流程

和制面團→放入冰箱冷藏30 min→壓模成型→烘烤→冷卻→餅干成品。

1.3.3 操作要點

西蘭花尾菜粉制作：將新鮮西蘭花尾菜分揀、洗滌、風干，粉碎后過60 目篩，裝瓶備用。水分含量參照GB 5009.3—2016《食品安全國家標準食品中水分的測定直接干燥法》測定，粗蛋白含量參照GB 5009.5—2016《食品安全國家標準食品中蛋白質(zhì)的測定》測定，粗脂肪含量參照GB 5009.6—2016《食品安全國家標準食品中脂肪的測定》測定，粗纖維含量參照GB 22224—2008《食品中膳食纖維的測定酶重量法和酶重量法》測定。

和制面團：將稱量好的黃油置于小盆中，55 ℃水浴，直至成液態(tài)；將稱量好的材料按照白砂糖、蛋黃、西蘭花尾菜粉、低筋面粉的順序依次放入黃油中，每一步均需揉制均勻后再放入下一種材料，并持續(xù)揉制3～5 min 使面團表面起酥，放入冰箱冷藏30 min。

壓模成型：將面團取出，在操作臺上鋪一層錫紙，用搟面杖搟制均勻厚度，用餅干模具壓模成型。

烘烤：在烤箱內(nèi)部鋪一層錫紙，將脫模的餅干置于錫紙上150 ℃烤制25 min。

1.3.4 單因素試驗

以基礎配方為依據(jù)，對黃油、白砂糖、西蘭花尾菜粉、低筋面粉的添加量設計單因素試驗（如表1），研究不同配方對西蘭花膳食纖維餅干感官品質(zhì)的影響。

表1 單因素試驗設計方案Table 1 Scheme of single-factor experimental design

1.3.5 響應面試驗

根據(jù)單因素試驗結(jié)果以及Box-Behnken 試驗設計原理，以感官評分為考察指標，對黃油、白砂糖、西蘭花尾菜粉、低筋面粉的加入量進行四因素三水平響應面優(yōu)化試驗，因素與水平如表2。

表2 響應面試驗因素與水平Table 2 Factors and levels of response surface test

1.3.6 感官評分

本試驗感官評分以百分制為評分標準。由10 人組成評分小組，按照表3 評分標準，對餅干進行打分，以平均分作為餅干最終感官得分[15]。

表3 西蘭花膳食纖維餅干感官評分標準Table 3 Sensory scoring standard of broccoli dietary fiber biscuit

1.3.7 有效成分及其含量測定

根據(jù)確定的最佳西蘭花膳食纖維餅干配方，制作餅干，并測定其蛋白質(zhì)，膳食纖維等有效成分含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用SPSS 20.0 軟件對單因素及正交試驗進行數(shù)據(jù)方差分析；采用Origin 2019b 軟件作圖；利用Design-Expert（11.1.0.1）軟件進行響應面試驗設計，采用Box-Behnken Design 模型對各組產(chǎn)品的整體性感官評分進行方差和回歸分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 西蘭花尾菜粉營養(yǎng)指標

西蘭花尾菜粉營養(yǎng)指標見表4。

表4 西蘭花尾菜粉營養(yǎng)成分Table 4 Nutritional components of broccoli powder g/100 g

2.2 單因素試驗

2.2.1 黃油添加量的確定

黃油添加量對餅干品質(zhì)的影響見圖1。

圖1 黃油添加量對西蘭花膳食纖維餅干品質(zhì)的影響Fig.1 Effect of butter addition amount on the quality of broccoli dietary fiber biscuits

在制作餅干的過程中添加適量的黃油可以對餅干的酥松程度進行改善，增加面團的可塑性[16]，同時可以改善產(chǎn)品組織結(jié)構(gòu)，賦予餅干濃郁香氣，改善風味，并使餅干具有良好的外觀色澤[17]。由圖1 可知，黃油添加量對餅干產(chǎn)生的影響呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，當黃油添加量為50 g 時，感官評分最高；添加量過少，面團硬度較大，不利于定型，且烘烤以后出現(xiàn)裂縫，奶味較淡，外觀評分較差；添加量過多，面團較軟，但餅干變得油膩。所以將黃油添加量控制在45～55 g 時，餅干最具風味，口感最佳。

2.2.2 蔗糖添加量的確定

蔗糖添加量對餅干品質(zhì)的影響見圖2。

圖2 蔗糖添加量對西蘭花膳食纖維餅干品質(zhì)的影響Fig.2 Effect of sucrose addition on the quality of broccoli dietary fiber biscuits

由圖2 可知，過高或者過低的蔗糖都會使餅干的綜合感官評分下降，當蔗糖添加量維持在30～50 g 時，最為合適。蔗糖主要增加了餅干的甜味，蔗糖添加過少會使餅干滋味寡淡，風味不佳，但添加過多時，餅干容易焦糊，口味齁甜[18]，易碎裂掉渣，在30～50 g 時，糖分能夠很好溶解，而且保證了餅干的風味。

2.2.3 西蘭花尾菜粉添加量的確定

西蘭花尾菜粉添加量對餅干品質(zhì)的影響見圖3。

圖3 西蘭花尾菜粉添加量對餅干品質(zhì)的影響Fig.3 Effect of broccoli powder addition amount on the quality of broccoli dietary fiber biscuits

由圖3 可知，餅干感官評分隨著西蘭花尾菜粉添加量的增加呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。餅干品質(zhì)與硬度、咀嚼性呈負相關，這2 項指標數(shù)值越高，餅干越硬，越難被嚼碎，無綿軟、爽口的品質(zhì)；脆性反映餅干質(zhì)地疏松程度，數(shù)值越大，質(zhì)地越緊密[19]。添加西蘭花尾菜粉后，餅干的硬度、咀嚼性顯著降低，脆性顯著增加。當西蘭花尾菜粉的添加量在60 g 以下時，餅干風味普通，面團的味道很重，且餅干表面裂痕較多，內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為緊實。當西蘭花尾菜粉的添加量在100 g 以上時，餅干酥脆、易碎，蔬菜風味較濃。因此將尾菜粉添加量維持在60～100 g 之間較為合適。

2.2.4 低筋面粉添加量的確定

低筋面粉的添加量決定了餅干的底味和脆性，低筋面粉添加量對餅干品質(zhì)的影響見圖4。

圖4 低筋面粉添加量對餅干品質(zhì)的影響Fig.4 Effect of the amount of low-gluten flour on the quality of broccoli dietary fiber biscuits

由圖4 可知，餅干感官評分隨著低筋面粉添加量的增加先升高后降低。當?shù)徒蠲娣鄣奶砑恿吭?0 g 以下時，餅干蔬菜味道較濃且烤制時顏色經(jīng)常過深，呈現(xiàn)為紅褐色，餅干較為酥脆，內(nèi)部結(jié)構(gòu)疏松有空洞。當?shù)徒蠲娣鄣奶砑恿吭?5 g 以上時，餅干較為緊實，不易烤熟，風味較差，內(nèi)部結(jié)構(gòu)致密。因此，將低筋面粉添加量控制在30～75 g 時，最為適宜。

2.3 響應面試驗

2.3.1 響應面優(yōu)化試驗結(jié)果

以單因素試驗為基礎，利用Design-Export 軟件，以黃油、蔗糖、西蘭花尾菜粉、低筋面粉的添加量為自變量，以單因素試驗結(jié)果的最優(yōu)水平及其相鄰水平為響應面的因素水平。以感官評價值為響應值設計四因素三水平29 組響應點試驗，確定西蘭花膳食纖維餅干的最佳配方。響應面試驗設計及結(jié)果見表5。

表5 響應面試驗設計及結(jié)果Table 5 Design and results of response surface test

2.3.2 模型方差分析

利用軟件對表3 的試驗結(jié)果進行多元回歸擬合，得到表6 西蘭花膳食纖維餅干試驗模型回歸系數(shù)顯著性檢驗結(jié)果。

表6 試驗模型回歸系數(shù)顯著性檢驗結(jié)果Table 6 Test results of significance of regression coefficients of experimental model

由表6 可知西蘭花尾菜粉添加量（C）對感官評分影響極為顯著（P＜0.000 1），其次是黃油添加量（A）和低筋面粉添加量（D）。由方差分析可知：黃油添加量（A）的二次項對感官評分影響極為顯著（P＜0.000 1）、蔗糖添加量（B）的二次項和西蘭花尾菜粉添加量（C）的二次項對感官評分影響較為顯著，其他項對響應值的影響均不顯著。

2.3.3 響應面分析

圖5～圖10 為黃油添加量、西蘭花尾菜粉添加量、蔗糖添加量、低筋面粉添加量兩兩交互對感官評分影響的響應面和等高線圖。由圖5～圖10 可知，所有的響應面圖都是曲面，開口朝下，說明響應值存在極值[20]。圖5、6、8、10 的等高線越趨近于橢圓，表示交互作用較強[21]。由等高線的疏密程度可知，西蘭花尾菜粉的添加量、黃油添加量和低筋面粉添加量對成品感官得分的影響皆大于蔗糖添加量[22]。

圖5 黃油和蔗糖添加量的交互作用Fig.5 Interaction between butter and sucrose additions

從圖5 可以看出，黃油添加量和蔗糖添加量對餅干感官品質(zhì)的影響較大，兩個因素交互作用明顯。黃油添加量在50 g，蔗糖添加量在40 g 時膳食纖維餅干品質(zhì)最好。

從圖6 可知，黃油添加量和膳食纖維添加量交互不太明顯，且膳食纖維添加量作用比黃油添加量更顯著。黃油添加量在50 g 左右，西蘭花尾菜粉添加量在100 g 左右時膳食纖維餅干品質(zhì)最好。

圖6 黃油和西蘭花尾菜粉添加量的交互作用Fig.6 Interaction between butter and broccoli powder additions

從圖7 可以看出，黃油和低筋面粉交互較為明顯，低筋面粉和黃油對感官評分影響都很顯著，黃油添加量50 g 左右，低筋面粉添加量57 g 左右時膳食纖維餅干品質(zhì)最好。

圖7 黃油和低筋面粉添加量的交互作用Fig.7 Interaction between butter and low gluten flour additions

從圖8 中可以看出，蔗糖添加量和膳食纖維添加量的影響相近。蔗糖添加量在40 g 左右，尾菜粉添加量在100 g 左右時感官品質(zhì)最好。

圖8 蔗糖和西蘭花尾菜粉添加量的交互作用Fig.8 Interaction the amount of between sucrose and broccoli powder

從圖9 可以看出低筋面粉和西蘭花尾菜粉兩個因素對于感官評分的影響都很顯著，且交互作用明顯，但西蘭花尾菜粉的影響大于低筋面粉。兩者最佳添加量分別在100 g 和50 g 左右。

圖9 西蘭花尾菜粉和低筋面粉添加量的交互作用Fig.9 Interaction between the amount of broccoli powder and low gluten flour

從圖10 可知，蔗糖添加量和低筋面粉添加量之間的交互作用明顯。蔗糖添加量和低筋面粉添加量曲線平緩，說明二者影響相近。蔗糖添加量在40 g，低筋面粉添加量在50 g 時餅干口感最好，風味最佳。

圖10 蔗糖和低筋面粉添加量的交互作用Fig.10 Interaction between sucrose and low gluten flour additions

2.3.4 感官評分響應面分析及最優(yōu)配方的確定

通過軟件分析確定了餅干的最佳配方：黃油添加量50 g，蔗糖添加量40 g，西蘭花尾菜粉添加量97.5 g，低筋面粉添加量52.5 g。為驗證響應面分析法優(yōu)化的西蘭花膳食纖維餅干最佳配方工藝條件的可靠性，此條件下進行3 次驗證試驗，成品的感官評分分別為87.4，86.7 和86.6，平均感官評分為86.9，其相對誤差不到1%，表明該模型擬合度好，與模型預測值接近，證實了模型的有效性。

2.3.5 餅干有效成分測定

對餅干蛋白質(zhì)、脂肪和膳食纖維含量進行測定，測定結(jié)果如表7 所示。

表7 餅干營養(yǎng)指標Table 7 Nutritional indexes of biscuits %

由表7 可知，所研制餅干中膳食纖維含量高達12.02%，遠高于普通餅干（燕麥蔬菜膳食纖維餅干膳食纖維含量為8.11%[3]）。

3 結(jié)論

本試驗以西蘭花尾菜烘干粉為主要膳食纖維來源，以黃油、白砂糖、雞蛋黃、低筋面粉為主要原料，研制成美味且富含膳食纖維的餅干。以感官評分為考察指標，在單因素試驗的基礎上，采取四因素三水平的響應面試驗分析確定了餅干的最佳配方：黃油添加量50 g、蔗糖添加量40 g、西蘭花尾菜粉添加量97.5 g、低筋面粉添加量52.5 g。在不添加任何其他添加劑的情況下，此配方下餅干口感最佳，具有獨特的西蘭花根風味和較高的膳食纖維含量。