響應(yīng)面優(yōu)化黑青稞餅干配方研究*

朱鎮(zhèn)華，鄧藝薇，胡金祥，鐘志惠

（四川旅游學(xué)院.，成都 610100）

黑青稞,也稱裸大麥，是一種谷物大麥，是西藏和青海非常具有民族特色的重要糧食作物。 形狀為橢圓形或菱形，外殼和籽粒表皮呈黑紫色，含有普通白青稞所不具備的特殊高抗氧化劑和營(yíng)養(yǎng)素[1－3]。 其β－葡聚糖含量為小麥的50 倍， 平均含量為5.25%。β－葡聚糖可間接抑制致癌微生物， 預(yù)防結(jié)腸癌，降低血脂和膽固醇合成，預(yù)防心血管疾病，控制血糖，增強(qiáng)身體防御能力，且在促進(jìn)人體消化系統(tǒng)功能、延緩衰老等方面具有一定的保健作用[4－6]。

異麥芽糖醇是一種新型食品原料， 由葡萄糖和異麥芽糖通過(guò)還原反應(yīng)得到， 常用于食品和藥品中作為替代糖的甜味劑。 甜度大約是蔗糖的0.5 倍，熱值低，對(duì)牙齒不會(huì)造成腐蝕，且不會(huì)影響血糖水平。作為一種多元醇類(lèi)甜味劑， 異麥芽糖醇具有良好的穩(wěn)定性和溶解性，不易吸潮，不易結(jié)晶，因此在食品加工中有廣泛的應(yīng)用[7]。

本文以黑青稞、面粉、雞蛋、異麥芽糖酮醇、黃油為主要原料， 通過(guò)單因素和響應(yīng)面優(yōu)化黑青稞、雞蛋、異麥芽糖醇、黃油的添加量，以感官評(píng)價(jià)為標(biāo)準(zhǔn)，輔以質(zhì)構(gòu)測(cè)定佐證， 開(kāi)發(fā)一款口感俱佳的黑青稞糖醇餅干。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

黑青稞粉，青海漢和生物科技股份有限公司；低筋小麥粉，美玫牌低筋粉；黃油，不二制油集團(tuán)控股株式會(huì)社；異麥芽糖醇，西安大豐收生物科技有限公司；雞蛋，市售。

1.2 儀器與設(shè)備

XYF－3KA 型遠(yuǎn)紅外線食品烤箱，廣州紅菱電熱設(shè)備有限公司；XFB－1000 型萬(wàn)能粉碎機(jī)，吉首市中誠(chéng)制藥機(jī)械廠；JJ523BF 型電子天平，常熟市雙杰測(cè)試儀器廠；ST－301 型多功能攪拌機(jī)， 佛山市順德區(qū)雪特朗電器有限公司;TA.XTC 質(zhì)構(gòu)儀， 上海保圣實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 青稞餅干的制作流程

面團(tuán)調(diào)制→靜置→成型→焙烤→冷卻→成品

1.3.2 黑青稞餅干的制作工藝[8－9]

預(yù)處理原料：將黃油和雞蛋液混合調(diào)拌，低筋粉過(guò)篩備用；電子秤分別稱量小蘇打、異麥芽糖醇、黑青稞粉備用。

調(diào)制面團(tuán)：黃油、雞蛋混合液加糖醇打發(fā)至完全乳化，加入低筋小麥粉、小蘇打和黑青稞粉混合，攪拌均勻。

靜置面團(tuán)：將面團(tuán)靜置15～20 min。

輥壓成型：將面團(tuán)輥壓10～13 min，制成面片，并用模具制成均勻的形狀。

烘烤：將制好的餅干放入烤箱，面火185 ℃，底火160 ℃，烘烤15 min 至表面呈金黃色即可取出。

包裝成品：將烘烤好的餅干包裝即成品。

1.3.3 單因素試驗(yàn)

以低筋小麥粉為基礎(chǔ)(50 g），進(jìn)行系列單因素試驗(yàn)，探究了黑青稞粉用量、異麥芽糖醇用量、黃油用量和雞蛋用量這4 個(gè)因素對(duì)青稞餅干品質(zhì)影響。單因素試驗(yàn)選取3 個(gè)數(shù)值， 并以感官評(píng)分為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)估。 研究黑青稞粉用量分別為40、50、60、70、80 g，異麥芽糖醇用量分別為25、30、35、40 、45 g 之間、雞蛋用量分別為20、25、30、35、40 g，黃油用量分別為20、25、30、35、40、50 g。 通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析，確定最佳的因素組合，以制作出高品質(zhì)的青稞餅干。

1.3.4 響應(yīng)面試驗(yàn)

在單因素的基礎(chǔ)上，采用響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)，運(yùn)用Box－Behnken 的中心組合設(shè)計(jì)，以黑青稞粉、黃油、異麥芽糖醇、雞蛋添加量為研究對(duì)象，以感官評(píng)分為響應(yīng)值進(jìn)行四因素三水平響應(yīng)面試驗(yàn)， 選取最優(yōu)組合（見(jiàn)表1），確定黑青稞餅干最佳工藝配方。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素和水平

1.3.5 評(píng)價(jià)方法1.3.5.1 感官評(píng)分

選取10 位專(zhuān)業(yè)人士組成評(píng)分小組，對(duì)黑青稞餅干形態(tài)、色澤、氣味、口感、組織等進(jìn)行感官評(píng)價(jià)[10]，感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如表2。

表2 感官評(píng)分表

1.3.5.2 質(zhì)構(gòu)測(cè)定

取響應(yīng)面試驗(yàn)中完整的餅干， 取樣后立即置于TA.XTC 質(zhì)構(gòu)儀上進(jìn)行檢測(cè)。 選擇探頭HDP/3PB(三點(diǎn)彎曲裝置)，對(duì)每個(gè)樣品分別進(jìn)行測(cè)定，壓縮度為40%，探頭下行速度為1 mm/s，觸發(fā)力為20 g。 對(duì)每個(gè)樣品測(cè)定3 次，取平均數(shù)，結(jié)果保留兩位小數(shù)。

1.3.6 數(shù)據(jù)處理

對(duì)單因素試驗(yàn)結(jié)果利用Origin 2018 軟件進(jìn)行分析，響應(yīng)面優(yōu)化的試驗(yàn)結(jié)果利用Design Expert 13軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1.1 黑青稞粉添加量對(duì)餅干的感官影響

由圖1 分析可知，當(dāng)黑青稞粉的添加量為50 g時(shí)，餅干的感官評(píng)分最高，此時(shí)餅干面筋筋力適中，面團(tuán)的持氣能力較好，色澤基本均勻?yàn)槌赛S色，無(wú)過(guò)白現(xiàn)象，組織結(jié)構(gòu)斷面多孔，無(wú)大孔且分布均勻。 青稞粉添加量較少時(shí)， 餅干沒(méi)用多孔結(jié)構(gòu)泄氣或者多孔結(jié)構(gòu)不均勻，但是對(duì)餅干的口感影響不是很大。青稞粉添加量過(guò)多時(shí)，由于黑青稞粉決定面團(tuán)筋力，此時(shí)的餅干筋力過(guò)強(qiáng)，導(dǎo)致口感過(guò)硬，有一定的異味組織結(jié)構(gòu)大孔較多，持氣能力很差。

圖1 黑青稞粉添加量對(duì)餅干的感官影響

2.1.2 雞蛋添加量對(duì)餅干的感官影響

由圖2 分析可知， 當(dāng)雞蛋添加量為30 g 時(shí)，餅干的口感最佳，其外觀色澤金黃，香味濃郁，質(zhì)地酥脆，口感適中。 雞蛋含有蛋白質(zhì)和脂肪，在餅干制作中能夠增加其黏性和結(jié)合性，提高膨脹性和口感，增加顏色，使餅干更加細(xì)膩。 當(dāng)雞蛋添加量過(guò)少時(shí)，餅干的外觀色澤會(huì)變得較淺，味道和香味不夠濃郁，質(zhì)地較硬，口感偏干。 此外，雞蛋中還含有一些乳糖和糖類(lèi)物質(zhì)，如果雞蛋添加量過(guò)少，餅干的甜度可能也會(huì)受到影響。當(dāng)雞蛋添加量過(guò)多時(shí)，餅干的外觀色澤會(huì)變得較深，味道和香味較重，但質(zhì)地會(huì)變得過(guò)于松軟，口感較為粘黏，影響餅干的口感和儲(chǔ)存性。 雞蛋中的蛋白質(zhì)在加熱過(guò)程中會(huì)發(fā)生變性和凝固， 這可能會(huì)導(dǎo)致餅干的口感變得粘膩或有異味。 過(guò)多的雞蛋也會(huì)增加餅干的黏性和流動(dòng)性， 使得面團(tuán)在制作過(guò)程中更難處理， 無(wú)法形成穩(wěn)定的形狀和質(zhì)地。 另外， 雞蛋還含有一些膽固醇和脂肪， 如果添加量過(guò)多，可能會(huì)影響人體的健康。

圖2 雞蛋添加量對(duì)餅干的感官影響

2.1.3 異麥芽糖醇添加量對(duì)餅干的感官影響

由圖3 分析可知， 當(dāng)異麥芽糖醇添加量為35g時(shí)，餅干的口感最佳，此時(shí)的餅干質(zhì)地酥脆，香味濃郁。在添加量較低的情況下，異麥芽糖醇可以提供與蔗糖相似的甜味， 并且不會(huì)對(duì)餅干的質(zhì)地和香味產(chǎn)生太大影響，但是卻不能起到保濕防腐的作用。當(dāng)添加量過(guò)高時(shí)，異麥芽糖醇的甜味會(huì)變得更加突出，可能會(huì)出現(xiàn)苦味、異味等不良口感，同時(shí)還會(huì)影響餅干的質(zhì)地和顏色。

圖3 異麥芽糖醇添加量對(duì)餅干的感官影響

2.1.4 黃油添加量對(duì)餅干的感官影響

由圖4 分析可知當(dāng)黃油添加量為35 g 時(shí)，餅干的口感最佳，此時(shí)餅干口感酥脆，香味濃郁，且利于儲(chǔ)存。當(dāng)片狀黃油添加量過(guò)少時(shí)，餅干的質(zhì)地會(huì)變得更硬，口感會(huì)變得更干燥。黃油的脂肪含量可以幫助餅干保持柔軟和潮濕， 同時(shí)為餅干提供更加豐富的香味和口感。如果添加量不足，餅干的口感和質(zhì)地會(huì)變得較差。當(dāng)片狀黃油添加量過(guò)多時(shí)，餅干的質(zhì)地會(huì)變得更加松散，口感會(huì)變得更加粘黏。黃油的脂肪含量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致餅干表面過(guò)分粘黏， 同時(shí)也會(huì)對(duì)餅干的形狀和結(jié)構(gòu)造成影響。此外，黃油的添加量過(guò)多也會(huì)影響餅干的風(fēng)味和香氣，使餅干味道不夠純正。

圖4 黃油添加量對(duì)餅干的感官影響

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果

運(yùn)用Design Expert 13 軟件對(duì)表3 中的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行多元回歸擬合，建立二次多項(xiàng)式回歸模型。獲得不同因素對(duì)黑青稞餅干感官評(píng)分的回歸方程,黑青稞餅干配方二次方程模型為Y=90.8+0.4750A+0.6833B+0.1917C+1.07D－1.25AB+0.7AC+1.07AD+1.3BC+0.0BD－1.88CD－5.15A2－5.31B2－3.22C2－5.36D2（R2=0.9909）。

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

對(duì)回歸模型進(jìn)行方差分析，結(jié)果見(jiàn)表4。 由表4可知，回歸模型F=109.12，P＜0.0001，達(dá)到極顯著，說(shuō)明建立的模型有意義，失擬項(xiàng)P=0.7621＞0.05，不顯著，說(shuō)明該回歸方程對(duì)試驗(yàn)的擬合度良好，可靠性較高，能真實(shí)地反映出配方調(diào)配對(duì)感官評(píng)價(jià)的響應(yīng)。同時(shí)模型相關(guān)系數(shù)R2=0.9909，試驗(yàn)誤差小，具有較好的預(yù)測(cè)性。 表明該模型可以對(duì)黑青稞餅干的口感進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)。 結(jié)合各因素交互作用F 值可知，A2、B2、C2達(dá)到極顯著（P＜0.01），根據(jù)F 值的大小可以判斷,各因素對(duì)感官評(píng)分的影響大小為雞蛋添加量＞糖添加量＞黑青稞添加量＞黃油添加量。

表4 回歸模型方差分析

基于回歸方程, 繪制響應(yīng)曲面圖和等高線圖,如圖5 所示。利用Design Expert 13 軟件包的極值分析工具對(duì)回歸方程進(jìn)行分析, 可以獲得回歸方程極值點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)因素組合, 確定黑青稞餅干配方最優(yōu)配比條件：雞蛋添加量31 g、糖醇添加量30 g、黑青稞添加量57 g、黃油添加量35 g。 將工藝參數(shù)修正為最優(yōu)配比條件對(duì)其進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證, 分別進(jìn)行3次試驗(yàn),所得感官評(píng)分為90.9,91.2 和90.3 分,與預(yù)測(cè)結(jié)果相近，可見(jiàn)該模型擬合度高，有較好應(yīng)用價(jià)值。

圖5 響應(yīng)面的交互作用及等高線圖

3 結(jié)論

本文對(duì)黑青稞粉添加量、雞蛋添加量、異麥芽糖醇添加量、 黃油添加量進(jìn)行單因素和響應(yīng)面試驗(yàn)得到，黑青稞餅干的最佳配方為：低筋粉50 g、黑青稞粉57 g、雞蛋31 g、異麥芽糖醇30 g、黃油35 g。 在烤箱面火溫度為185 ℃、底火溫度160 ℃，烘烤15 min，在制作過(guò)程中，要注意控制烤箱溫度和時(shí)間，以確保餅干烤制均勻和口感適宜。 通過(guò)以上工藝，可以制作出口感松脆、營(yíng)養(yǎng)豐富的黑青稞餅干。