玉米膳食纖維餅干的研制

◎ 曹久萍，郝晨瑩，崔 婷，李 茜，丁志剛

（安徽科技學(xué)院食品工程學(xué)院，安徽 鳳陽 233100）

隨著社會(huì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，由精面粉制作的食物口感細(xì)膩，得到了大部分人的喜愛，使得“文明病”趁虛而入。因此，有必要在日常飲食中增加膳食纖維的攝入量，以預(yù)防“文明病”，保證身體的健康[1]。19世紀(jì)80年代，德國人在研究中提出“粗纖維”一詞，之后世界各國對(duì)纖維素的各個(gè)特性進(jìn)行了廣泛研究。尤其是使用膳食纖維制作食品，各種膳食纖維食品應(yīng)運(yùn)而生，膳食纖維飲料、膳食纖維面包、膳食纖維餅干等也逐漸走入人們的生活。時(shí)至今日，隨著對(duì)膳食纖維研究的深入，越來越傾向于對(duì)高品質(zhì)、低價(jià)格的膳食纖維的研究，而玉米膳食纖維就是一種高品質(zhì)、低價(jià)格的膳食纖維。

我國是一個(gè)玉米種植大國，以玉米為原料的農(nóng)副產(chǎn)品眾多[2]。玉米膳食纖維的提取不但可以減少玉米產(chǎn)業(yè)副產(chǎn)品的浪費(fèi)，而且對(duì)環(huán)境的保護(hù)有著不可忽視的作用。玉米膳食纖維的添加，不僅可以使餅干具有預(yù)防“文明病”的功能特性，而且合適比例的膳食纖維還可以對(duì)餅干的風(fēng)味與口感起到優(yōu)化作用，提高餅干的品質(zhì)。

本試驗(yàn)主要以感官品質(zhì)為指標(biāo)，通過研究黃油添加量、玉米膳食纖維粉添加量、糖粉添加量以及紅薯淀粉添加量的單因素和響應(yīng)面分析，以確定高玉米膳食纖維餅干的最優(yōu)配方，并對(duì)最優(yōu)配方進(jìn)行驗(yàn)證性試驗(yàn)。

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器

1.1.1 主要材料

低筋面粉、糖粉、黃油、雞蛋、玉米膳食纖維粉和食用鹽，均為市售。

1.1.2 主要儀器設(shè)備

電子天平：PL6001-L 梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司。遠(yuǎn)紅外線食品烘爐：PL-4廣東恒聯(lián)食品機(jī)械有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 配方

低筋面粉100%、糖粉40%、黃油40%、雞蛋黃10%、玉米膳食纖維粉6%、食用鹽2%以及紅薯淀粉5%。

1.2.2 工藝流程

原料→稱量預(yù)混→黃油→水浴軟化→放入預(yù)混好的原料→揉制面團(tuán)→將面團(tuán)搟至2～3 mm厚→壓模成型→焙烤→冷卻→成品。

1.2.3 操作要點(diǎn)

（1）預(yù)混。將稱量好的低筋面粉、玉米膳食纖維粉、糖粉和食用鹽放入盆中混合均勻，放置備用。

（2）黃油軟化。將稱量好的黃油放入不銹鋼小盆中，將小盆置于55 ℃左右的溫水中水浴軟化至液態(tài)。

（3）和制面團(tuán)。將預(yù)混好的原料倒入已經(jīng)融化成液體的黃油中，再加入雞蛋黃1個(gè)，揉制3 min左右（至面團(tuán)表面起酥），面團(tuán)成型后室溫下靜置5 min，便于餅干成型。

（4）壓膜成型。將面團(tuán)放在不銹鋼工作臺(tái)臺(tái)面，輥軋成型，以增加可塑性。為保證餅干表明的平整，防止餅干開裂，在面團(tuán)上面鋪一層保鮮膜，隔著保鮮膜用搟面杖將面團(tuán)搟至1～2 mm，之后用模具成型。

（5）焙烤。在烤盤上鋪一層防油紙，將成型好的餅干整齊的排放在烤箱內(nèi)的防油紙上，將烤盤放入烤箱中以上火溫度180 ℃、底火溫度170 ℃烤制16 min。

（6）冷卻。將烤制完成的餅干冷卻至室溫。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.1 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以1.2.1配方為基礎(chǔ)，其他因素不變，分別改變黃油添加量（30%、35%、40%、45%和50%）、玉米膳食纖維粉添加量（2%、4%、6g、8%和10%）、糖粉添加量（20%、30%、40%、50%和60%）和紅薯淀粉添加量（1%、3%、5%、7%和9%），研究其對(duì)高玉米膳食纖維餅干感官品質(zhì)的影響[3-4]。

1.3.2 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，采用Box-Behnken試驗(yàn)表進(jìn)行4因素3水平進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)。

1.4 感官指標(biāo)評(píng)分方法

本次試驗(yàn)的感官評(píng)分采用百分制評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。評(píng)分小組由10人組成，按照表1評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)餅干的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行打分，最后取平均值為該餅干的最終得分。感官品質(zhì)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)見表1[5-7]。

表1 感官品質(zhì)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)表

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)分析

2.1.1 黃油添加量的確定

以配方1.2.1為基礎(chǔ)，只改變黃油添加量，以研究黃油添加量對(duì)高玉米膳食纖維餅干感官品質(zhì)的影響，并分析其原因。黃油具有特殊的香甜味，無論對(duì)面團(tuán)的品質(zhì)還是餅干的品質(zhì)都有影響[8]。黃油添加量對(duì)高玉米膳食纖維餅干感官品質(zhì)的影響見圖1。

圖1 黃油添加量對(duì)高玉米膳食纖維餅干品質(zhì)的影響圖

由圖1可知，隨著黃油添加量的增加，高玉米膳食纖維餅干的感官品質(zhì)呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，在黃油添加量為35%時(shí)感官品質(zhì)達(dá)到最高值。黃油添加量在30%時(shí)，面團(tuán)略干，但餅干可以成型，烤制出來的餅干黃油香味較淡。當(dāng)黃油添加量為超過35%后，面團(tuán)過軟，使得餅干不易成型，且餅干口感油膩。因此，黃油添加量為30%～40%時(shí)最適合。

2.1.2 玉米膳食纖維粉添加量

玉米膳食纖維粉添加量會(huì)影響餅干的質(zhì)地與口感[9]，國內(nèi)的膳食纖維餅干中膳食纖維含量為2%～3%。以配方1.2.1為基礎(chǔ)，只改變玉米膳食纖維粉添加量，以研究玉米膳食纖維粉添加量對(duì)高玉米膳食纖維餅干感官品質(zhì)的影響，結(jié)果如圖2所示。

圖2 玉米膳食纖維粉添加量對(duì)高玉米膳食纖維餅干品質(zhì)的影響圖

由圖2可知，隨著玉米膳食纖維粉添加量的增加，餅干的感官品質(zhì)先上升后下降，玉米膳食纖維粉添加量為6%時(shí)，餅干的感官品質(zhì)最好。玉米膳食纖維粉添加量為2%、4%時(shí)，餅干口感的酥脆度不足，且餅干的色澤泛白。當(dāng)玉米膳食纖維粉添加量為10%時(shí)，由于玉米膳食纖維粉的吸水性，導(dǎo)致餅干口感過硬，玉米膳食纖維粉吸水后的顏色為褐色，導(dǎo)致了餅干色澤較深，且餅干的斷面有略微分層現(xiàn)象。因此，認(rèn)為玉米膳食纖維粉的添加量為4%～8%時(shí)最佳。

2.1.3 糖粉添加量

以配方1.2.1為基礎(chǔ)，只改變糖粉添加量，以研究糖粉添加量對(duì)高玉米膳食纖維餅干感官品質(zhì)的影響，并分析其原因。糖粉添加量對(duì)高玉米膳食纖維餅干感官品質(zhì)的影響如圖3所示。

圖3 糖粉添加量對(duì)高玉米膳食纖維餅干品質(zhì)的影響圖

由圖3可知，隨著糖粉添加量的增加，餅干的感官評(píng)分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。當(dāng)糖粉的添加量為20%～30%時(shí)，餅干甜味太淡，餅干的感官評(píng)分較低，糖粉添加量為50%～60%時(shí)，餅干的口感有甜膩感。糖粉主要是為了增加餅干的甜味，保證餅干的口感，且糖粉較砂糖更易溶解。因此，認(rèn)為糖粉添加量為30%～40%時(shí)，最適合制作高玉米膳食纖維餅干。

2.1.4 紅薯淀粉添加量

紅薯淀粉可以阻止面團(tuán)內(nèi)面筋的形成，降低餅干的韌性，使餅干的口感更加酥脆，紅薯淀粉添加量會(huì)影響餅干的結(jié)構(gòu)[10]。以配方1.2.1為基礎(chǔ)，只改變紅薯淀粉添加量，以研究紅薯淀粉添加量對(duì)高玉米膳食纖維餅干感官品質(zhì)的影響，并分析其原因。紅薯淀粉添加量對(duì)高玉米膳食纖維餅干感官品質(zhì)的影響見圖4。

圖4 紅薯淀粉添加量對(duì)高玉米膳食纖維餅干品質(zhì)的影響圖

由圖4可以看出，隨著紅薯淀粉添加量的增加，餅干的感官評(píng)分呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，當(dāng)紅薯淀粉添加量為7%時(shí)感官最好。紅薯淀粉添加量為1%～3%時(shí)餅干口感略硬，酥脆感不強(qiáng)。紅薯淀粉添加量過高會(huì)使高玉米膳食纖維餅干組織架構(gòu)松散影響高玉米膳食纖維餅干的品質(zhì)[10]。因此，認(rèn)為紅薯淀粉添加量為5%～9%時(shí)，最適合制作高玉米膳食纖維餅干。

2.2 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)

2.2.1 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果

以單因素試驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ)，采用Design-Expert 8.0.5軟件，根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，以黃油添加量、玉米膳食纖維粉添加量、糖粉添加量、紅薯淀粉添加量為自變量，以單因素試驗(yàn)結(jié)果的最優(yōu)水平及其相鄰水平為響應(yīng)面試驗(yàn)的因素水平[11]。以高玉米膳食纖維餅干的感官品質(zhì)為響應(yīng)值，設(shè)計(jì)4因素3水平共29組響應(yīng)點(diǎn)試驗(yàn)，確定高玉米膳食纖維餅干的最優(yōu)配方。響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平見表2。

表2 響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平表

表3 感官評(píng)分響應(yīng)面試驗(yàn)方案及結(jié)果表

2.2.2 模型方差分析

利用軟件對(duì)表3的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行多元回歸擬合，得到高玉米膳食纖維餅干的感官評(píng)分對(duì)黃油添加量（A）、玉米膳食纖維粉添加量（B）、糖粉添加量（C）、紅薯淀粉添加量（D）的二次多元回歸方程：感官評(píng)分=86.40-0.25A+0.33B-1.08C+0.50D+2.25AB-1.00AC+0.000AD+0.25BC+0.50BD+0.50CD-4.74A2-4.37B2-3.49C2-2.87D2[12]。

由表4可知，糖粉添加量對(duì)感官評(píng)分的影響為極顯著（p＜0.01），紅薯淀粉添加量對(duì)感官評(píng)分的影響為顯著（p＜0.05）。各因素在試驗(yàn)取值范圍內(nèi)對(duì)高玉米膳食纖維餅干感官品質(zhì)的影響大小順序?yàn)樘欠厶砑恿浚–）＞紅薯淀粉添加量（D）＞玉米膳食纖維粉添加量（B）＞黃油添加量（A）。由方差分析還可知：黃油添加量（A）的二次項(xiàng)、玉米膳食纖維粉添加量（B）的二次項(xiàng)、糖粉添加量（C）的二次項(xiàng)、紅薯淀粉添加量（D）的二次項(xiàng)、黃油添加量與玉米膳食纖維粉添加量的交互項(xiàng)（AB）、黃油添加量與糖粉添加量的交互項(xiàng)（AC）對(duì)響應(yīng)值的影響為極顯著，其他項(xiàng)對(duì)響應(yīng)值的影響均不顯著。

表4 高玉米膳食纖維餅干試驗(yàn)?zāi)Ｐ突貧w系數(shù)顯著性檢驗(yàn)結(jié)果表

2.2.3 響應(yīng)面分析

圖5～圖10為黃油添加量、玉米膳食纖維粉添加量、糖粉添加量和紅薯淀粉添加量兩兩交互作用對(duì)感官評(píng)分的響應(yīng)面和等高線圖。等高線圖的形狀表示兩個(gè)因素交互作用的強(qiáng)弱[13]。

黃油添加量和玉米膳食纖維粉添加量的交互作用如圖5所示，隨著黃油添加量的增加，高玉米膳食纖維餅干的感官評(píng)分呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢。從響應(yīng)面3D立體圖可以看出，響應(yīng)面突起嚴(yán)重，說明了黃油添加量和玉米膳食纖維粉添加量對(duì)餅干感官品質(zhì)的影響較大，等高線呈現(xiàn)橢圓形，說明這兩個(gè)因素之間的交互作用明顯。從圖5中可以看出黃油添加量在33.4%～36.6%，且玉米膳食纖維粉添加量在5.40%～6.50%時(shí)高玉米膳食纖維餅干的感官品質(zhì)最好。

圖5 黃油添加量和玉米膳食纖維粉添加量交互作用對(duì)感官評(píng)分的響應(yīng)面和等高線圖

由圖6的等高線圖中可以看出，等高線呈現(xiàn)出橢圓形，二者之間的交互作用明顯。在響應(yīng)面立體圖中可以看出糖粉添加量的曲線較黃油添加量的曲線平緩，說明黃油添加量對(duì)交互作用的影響比糖粉添加量大。從圖中可以看出黃油添加量在33.5%～36.8%，且糖粉添加量在34.6%～41.5%時(shí)感官品質(zhì)最好。

圖6 黃油添加量和糖粉添加量交互作用對(duì)感官評(píng)分的響應(yīng)面和等高線圖

由圖7的等高線圖可以看出等高線接近圓形，二者之間的交互作用不明顯。在響應(yīng)面立體圖中可以看出紅薯淀粉添加量的曲線較黃油添加量的曲線平緩，說明黃油添加量對(duì)交互作用的影響比紅薯淀粉添加量大。從圖中可以看出黃油添加量在33.6%～36.2%，且紅薯淀粉添加量在6.20%～7.80%時(shí)感官品質(zhì)最好。

圖7 黃油添加量和紅薯淀粉添加量交互作用對(duì)感官評(píng)分的響應(yīng)面和等高線圖

由圖8的等高線圖可以看出等高線接近圓形，二者之間的交互作用不明顯。在響應(yīng)面立體圖中可以看出紅薯淀粉添加量的曲線與黃油添加量的曲線彎曲度相接近，說明玉米膳食纖維粉添加量對(duì)于交互作用的影響與糖粉添加量對(duì)交互作用的影響相接近。從圖中可以看出玉米膳食纖維粉添加量在5.40%～6.70%，且糖粉添加量在34.4%～42.2%時(shí)高玉米膳食纖維餅干的感官品質(zhì)最好。

圖8 玉米膳食纖維粉添加量和糖粉添加量交互作用對(duì)感官評(píng)分的響應(yīng)面和等高線圖

由圖9的等高線圖中可以看出等高線接近圓形，二者之間的交互作用不明顯。在響應(yīng)面立體圖中可以看出紅薯淀粉添加量的曲線較玉米膳食纖維粉添加量的曲線平緩，說明玉米膳食纖維粉添加量對(duì)于交互作用的影響大于紅薯淀粉添加量對(duì)交互作用的影響。從圖中可以看出玉米膳食纖維粉添加量在5.50%～6.80%，且紅薯淀粉添加量在6.5%～8.0%時(shí)高玉米膳食纖維餅干的感官品質(zhì)最好。

圖9 玉米膳食纖維粉添加量和紅薯淀粉添加量交互作用對(duì)感官評(píng)分的響應(yīng)面和等高線圖

由圖10的等高線圖可以看出等高線接近橢圓形，二者之間的交互作用較明顯。在響應(yīng)面立體圖中可以看出紅薯淀粉添加量的曲線較黃油添加量的曲線平緩，說明糖粉添加量對(duì)于交互作用的影響比紅薯淀粉添加量對(duì)交互作用的影響更大。從圖中可以看出糖粉添加量在34.5%～43.0%，且紅薯淀粉添加量在6.4%～8.0%時(shí)高玉米膳食纖維餅干的感官品質(zhì)最好[14]。

圖10 糖粉添加量和紅薯淀粉添加量交互作用對(duì)感官評(píng)分的響應(yīng)面和等高線圖

2.2.4 感官評(píng)分響應(yīng)面分析及最優(yōu)配方的確定

從圖中可以看出，感官評(píng)分的響應(yīng)面呈拋物線狀，說明存在最高值，則回歸方程有最大值。經(jīng)過Design-Expert 8.0.5軟件的分析知，高玉米膳食纖維餅干的最優(yōu)配方是在基礎(chǔ)配方的基礎(chǔ)上：黃油添加量34.99%、玉米膳食纖維粉添加量6.08%、糖粉添加量38.53%以及紅薯淀粉添加量7.16%時(shí)，感官評(píng)分89.51分[15]。根據(jù)最優(yōu)配方，做3組驗(yàn)證性試驗(yàn)，制作出的餅干試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

表5 最優(yōu)配方驗(yàn)證結(jié)果表

由表5可知，使用最優(yōu)配方制作的高玉米膳食纖維餅干的感官評(píng)分為89.33分，與預(yù)測值89.51分相接近，進(jìn)一步驗(yàn)證了試驗(yàn)結(jié)果。且由該配方制作出的餅干，口感酥脆、色澤誘人、表面光滑，較其他試驗(yàn)組所制作的餅干感官品質(zhì)更加優(yōu)良。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)是在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)響應(yīng)面試驗(yàn)，進(jìn)一步分析黃油添加量、玉米膳食纖維粉添加量、糖粉添加量以及紅薯淀粉添加量之間的交互作用對(duì)高玉米膳食纖維餅干感官品質(zhì)的影響。并通過Design-Expert 8.0.5軟件研究4個(gè)因素對(duì)感官評(píng)分的回歸模型，經(jīng)驗(yàn)證，該回歸模型合理可靠，得出高玉米膳食纖維餅干的最優(yōu)配方：低筋面粉100%、黃油添加量34.99%、玉米膳食纖維粉添加量6.08%、糖粉添加量38.53%、紅薯淀粉添加量7.16%、食用鹽2%、雞蛋黃10%。