山藥葛根粉谷物夾心軟餅配方及工藝研究

徐樹(shù)來(lái)，劉惠宇，張冰爍，劉 梅，付雪嬌，后思思

(1. 哈爾濱商業(yè)大學(xué) 食品工程學(xué)院，哈爾濱 150028；2. 黑龍江省普通高校食品科學(xué)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 哈爾濱 150028；3. 哈爾濱商業(yè)大學(xué) 藥學(xué)院， 哈爾濱 150076)

本產(chǎn)品選擇國(guó)家衛(wèi)生健康委員會(huì)發(fā)布的最新版藥食同源目錄中的山藥、葛根為主要原料，人參果、巖藻多糖為輔助原料，甜菊糖為甜味劑，旨在研制一款風(fēng)味獨(dú)特、營(yíng)養(yǎng)、健康方便的烘培食品.

山藥多糖有調(diào)節(jié)糖代謝關(guān)鍵酶活性，改善受損胰島β細(xì)胞的功能，降糖率與劑量呈正相關(guān)[1].山藥黃銅抗衰老和抗氧化作用顯著[2]；葛根有生津止渴、升陽(yáng)止瀉、降低心血管疾病、促進(jìn)血液循環(huán)和防癌抗癌等作用，常用來(lái)緩解表征發(fā)熱、熱病口渴以及脾虛泄瀉等癥狀[3].紅豆能補(bǔ)氣養(yǎng)血、調(diào)節(jié)血糖平衡、清熱解毒；薏米具有健脾養(yǎng)胃、消炎、抗疲勞等功效[4]；燕麥具有降低膽固醇、降血脂、調(diào)節(jié)血糖、控制體重等功效，對(duì)抵御疾病、消除疲勞等都有積極作用[5]；人參果有增強(qiáng)免疫力、緩解體力疲勞、改善睡眠、減肥等功效[6]；巖藻多糖具有抗腫瘤[7-8]、治療慢性腎衰竭、增強(qiáng)機(jī)體免疫力、抗凝血以及調(diào)節(jié)胃腸道菌群保護(hù)胃黏膜[9]等功效.本產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)旨在嘗試?yán)盟幨惩床牧希_(kāi)發(fā)具有提高人體免疫力、延緩衰老、健脾養(yǎng)胃、調(diào)節(jié)內(nèi)分泌等作用的功能性食品，以期為藥食同源材料的深加工及綜合利用提供有益的探究.

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

鐵棍山藥、葛根粉、紅豆、薏米、燕麥、人參果、雞蛋、牛奶、玉米淀粉市售；巖藻多糖(含98%褐藻硫酸脂)上海金獅化工有限公司；甜菊糖 黑龍江海林農(nóng)場(chǎng)甜菊糖甙廠.

蘇泊爾K35FK602電烤箱、蘇泊爾SZ26B5蒸鍋 浙江蘇泊爾股份有限公司；九陽(yáng)S-LD150電動(dòng)打蛋器 杭州九陽(yáng)生活電器有限公司；皇代800Y粉碎機(jī) 永康市鉑歐五金制品有限公司；BMS120分析天平上海卓精電子科技有限公司；BPA121電子秤 梅特勒-托利多；不銹鋼盆、攪拌棒、水果刀、圓筒篩(80目)、裱花袋、砧板、濾布(120目)由食品科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室提供.

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 原料預(yù)處理

山藥清洗→去皮→切塊→0.01%Vc護(hù)色30 min[10]→蒸煮滅酶→搗碎成泥→備用；稱取適量紅豆、薏米、燕麥分別粉碎制粉→過(guò)80目篩→備用；人參果漂燙5min→去皮→切塊約1 cm3→分離果汁和果肉→0.01%Vc護(hù)色30 min→備用.

1.2.2 軟餅制作流程

將雞蛋蛋清和蛋黃分離，取適量蛋黃與牛奶混合均勻(蛋黃24%、牛奶18%)制成蛋液；向蛋液中加入一定比例的葛根粉、紅豆粉、薏米粉和燕麥粉混合均勻；再加入山藥泥(100%)，攪拌混勻制成蛋黃糊；蛋清(36%)中加入檸檬汁(10%)，將巖藻多糖(12%)分三次加入蛋清液中，室溫下用電動(dòng)打蛋器攪打至硬性發(fā)泡，再分三次加入之前制備的蛋黃糊中，攪拌均勻制成混合料，填充進(jìn)裱花袋中，平均分成3份，擠出規(guī)則的圓形，并固定在吸油紙上，置于烤箱托盤(pán)上烘烤一定時(shí)間，制得軟餅.

1.2.3 果醬制作流程

取預(yù)處理的人參果果肉500 g(100%)，放入不銹鋼鍋中熬煮至出汁，加入一定比例的巖藻多糖繼續(xù)熬煮2 min；淋入以1∶5固液比配制的人參果汁玉米淀粉溶液(5%)，繼續(xù)熬煮至黏稠狀且無(wú)多余汁液；加入甜菊糖(0.04%)，攪拌均勻；冷卻后向果肉果醬中添加檸檬汁(5%)攪拌均勻，調(diào)適酸甜口感，冷藏備用.

1.2.4 感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

選擇10名食品科學(xué)與工程專業(yè)的學(xué)生建立感官評(píng)價(jià)小組，根據(jù)感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)每一組實(shí)驗(yàn)成品給出相應(yīng)評(píng)分[11].感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)詳見(jiàn)表1.

表1 軟餅感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.2.5 單因素試驗(yàn)

烘焙工藝單因素試驗(yàn)軟餅配方固定為：山藥泥100%、葛根粉40%、紅豆粉15%、薏米粉10%、燕麥粉15%、牛奶18%、蛋黃24%、蛋清36%、巖藻多糖12%和檸檬汁10%.探究烘焙溫度上火/下火(155 ℃/160 ℃、160 ℃/155 ℃、165 ℃/160 ℃、170 ℃/165 ℃、175 ℃/170 ℃)和烘焙時(shí)間(10 min、15 min、20 min、25 min、30 min)對(duì)軟餅感官評(píng)分的影響.

軟餅配方試驗(yàn)固定化水平為：山藥泥100%、葛根粉40%、紅豆粉15%、薏米粉10%、燕麥粉15%、牛奶18%、蛋黃24%、蛋清36%、巖藻多糖12%和檸檬汁10%.探究各因素水平：葛根粉添加量(20%、30%、40%、50%、60%)，紅豆粉添加量(5%、10%、15%、20%、25%)，薏米粉添加量 (2%、6%、10%、14%、18%)，燕麥粉添加量(13%、14%、15%、16%、17%)對(duì)軟餅感官評(píng)分的影響；烘焙條件為：上火溫度165 ℃，下火溫度160 ℃，烘焙時(shí)間20 min.

果醬中巖藻多糖添加量分別設(shè)置為：2%、4%、6%、8%、10%，人參果果肉100%、檸檬汁5%、人參果果汁玉米淀粉5%、甜菊糖0.04%為固定化水平，探究不同巖藻多糖的添加量對(duì)果醬感官評(píng)分的影響.

1.2.6 正交試驗(yàn)

以感官評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo)，以上火165 ℃，下火160 ℃，烘焙時(shí)間為20 min為固定化水平，選取葛根粉添加量、紅豆添加量、薏米添加量、燕麥添加量四個(gè)因素進(jìn)行L9(34)正交實(shí)驗(yàn)，以確定軟餅的最佳配方.

表2 正交試驗(yàn)因素水平表

1.2.7 響應(yīng)面試驗(yàn)

以感官評(píng)價(jià)為指標(biāo)，選擇軟餅配方、烘焙時(shí)間、烘焙溫度以及果醬中巖藻多糖添加量作為響應(yīng)面試驗(yàn)的因素，確定產(chǎn)品的最佳配方及工藝，因素水平編碼見(jiàn)表3.

表3 響應(yīng)面試驗(yàn)因素與水平

1.3 數(shù)據(jù)處理

設(shè)置3組平行實(shí)驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)SPSS 25.0軟件處理進(jìn)行方差分析，用Design Expert 8.0進(jìn)行響應(yīng)曲面數(shù)據(jù)及結(jié)果分析.

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1.1 烘焙溫度對(duì)軟餅感官評(píng)分的影響

由圖1可知，烘培溫度對(duì)軟餅感官評(píng)價(jià)的影響先升高后降低，并在上火165 ℃/下火160 ℃時(shí)得到最高評(píng)分.在上火溫度低于160 ℃，下火溫度低于155 ℃時(shí)，軟餅外部形成淡黃色硬殼，但內(nèi)部尚未熟化，且伴有生料味道，口感較差；當(dāng)上火溫度超過(guò)165 ℃，下火溫度超過(guò)160 ℃時(shí)，形成干硬外殼，內(nèi)部水分含量降低，口感劣化[12].方差分析結(jié)果表明，烘焙溫度對(duì)軟餅感官評(píng)分的影響呈顯著性差異(P<0.05).因此，選取上火160～170 ℃，下火155～165 ℃作為響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)參數(shù)范圍.

圖1 烘焙溫度對(duì)軟餅感官評(píng)價(jià)的影響

2.1.2 烘焙時(shí)間對(duì)軟餅感官評(píng)分的影響

由圖2可知，烘培時(shí)間對(duì)軟餅感官評(píng)價(jià)的影響先升高后降低，并在20 min時(shí)感官評(píng)分最高.烘烤時(shí)間在10 min時(shí)軟餅并未成型，烘烤時(shí)間為15 min時(shí)外部形成淡黃色硬殼，內(nèi)部網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)形成不完全，伴有輕微生料味道，烘烤時(shí)間為20 min時(shí)內(nèi)部網(wǎng)狀均勻，品質(zhì)良好，此時(shí)的產(chǎn)品香氣濃郁，軟餅外酥里軟.由圖1、2趨勢(shì)對(duì)比可知，烘焙時(shí)間與烘焙溫度趨勢(shì)相近，表明對(duì)軟餅的感官質(zhì)量存在協(xié)同影響.方差分析結(jié)果表明，烘焙時(shí)間對(duì)軟餅感官評(píng)分的影響呈極顯著性差異(P<0.01)，因此，選取15 ～25 min作為響應(yīng)面試驗(yàn)參數(shù)范圍.

圖2 烘焙時(shí)間對(duì)軟餅感官評(píng)價(jià)的影響

2.1.3 葛根粉添加量對(duì)軟餅感官評(píng)分的影響

由圖3可知，當(dāng)葛根粉百分含量小于40%時(shí)，產(chǎn)品葛根香氣不足感官質(zhì)量較差[13]；百分含量為40%時(shí)，軟餅內(nèi)部網(wǎng)孔細(xì)密均勻，網(wǎng)孔大小均勻一致，口感適宜；百分含量超過(guò)40%后內(nèi)部網(wǎng)孔逐漸消失，彈性降低，口感變差.方差分析結(jié)果表明，葛根粉添加量對(duì)軟餅感官評(píng)分的影響呈極顯著性差異(P<0.01).因此，葛根粉添加量選擇30%～50%作為正交試驗(yàn)參數(shù)范圍.

圖3 葛根粉添加量對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響

2.1.4 紅豆粉添加量對(duì)軟餅感官評(píng)分的影響

由圖4可知，紅豆粉添加量對(duì)軟餅感官評(píng)分的影響先升高再下降一定幅度后略有緩慢上升后又明顯下降，添加量為10%時(shí)感官評(píng)分最高.紅豆中蛋白質(zhì)百分含量高達(dá)21%～23%，蛋白質(zhì)屬于疏水性物質(zhì)，添加量過(guò)高，物料持氣性下降，軟餅內(nèi)部渣感明顯，軟餅表皮容易塌陷[13]，嚴(yán)重影響軟餅口感官品質(zhì).方差分析結(jié)果表明，紅豆粉添加量對(duì)軟餅感官評(píng)分的影響呈顯著性差異(P<0.05).因此，選擇紅豆添加量5%～15%作為正交試驗(yàn)參數(shù)范圍.

圖4 紅豆添加量對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響

2.1.5 薏米粉添加量對(duì)軟餅感官評(píng)分的影響

由圖5可見(jiàn)，薏米粉添加量對(duì)軟餅感官評(píng)分的影響呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì).這是因?yàn)檗裁追塾休^強(qiáng)的吸水性，適量添加可使軟餅柔軟性、口感、滋味和氣味都得到一定程度的改善[14]；但過(guò)量添加會(huì)導(dǎo)致持氣性變差，軟餅內(nèi)部結(jié)構(gòu)粗糙、孔隙不均，感官品質(zhì)會(huì)明顯下降.方差分析給出的結(jié)果表明，薏米粉添加量對(duì)軟餅感官評(píng)分的影響呈極顯著性差異(P<0.01).因此，選擇薏米粉添加量10%～18%為正交實(shí)驗(yàn)參數(shù)范圍.

圖5 薏米粉添加量對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響

2.1.6 燕麥粉添加量對(duì)感官評(píng)分的影響

由圖6可見(jiàn)，燕麥粉添加量對(duì)軟餅感官評(píng)分呈現(xiàn)小幅上升后急劇下降，添加量為14%時(shí)感官評(píng)分最高.這是因?yàn)檠帑溨械牡矸塾形?，適量添加使得軟餅富有彈性，改善口感；但過(guò)量添加會(huì)破壞物料內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使得軟餅塌陷[15]，影響外觀，且燕麥粉質(zhì)較粗糙，會(huì)影響口感.方差分析結(jié)果表明，燕麥粉添加量對(duì)軟餅感官評(píng)分的影響呈極顯著性差異(P<0.01).因此，選擇燕麥粉添加量13%～15%為正交實(shí)驗(yàn)參數(shù)范圍.

2.1.7 巖藻多糖添加量對(duì)果醬感官評(píng)分的影響

由圖7可知，隨著巖藻多糖添加量的增加，果醬感官評(píng)分先升高后降低.由于巖藻多糖降解程度在20%左右[16]，甜度較低，添加量少于4%甜度不夠，果醬整體口味不佳，但添加量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致果肉果醬過(guò)甜產(chǎn)生甜膩感.方差分析結(jié)果表明，巖藻多糖添加量對(duì)果肉果醬感官評(píng)分的影響呈極顯著性差異(P<0.01).因此，選擇巖藻多糖添加量2%～6%作為響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)參數(shù)范圍.

圖6 燕麥粉添加量對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響

圖7 巖藻多糖添加量對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響

2.2 軟餅配方正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

配方正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析表明：影響產(chǎn)品感官評(píng)分的因素由主到次依次為A葛根粉、B紅豆、D燕麥、C薏米，軟餅的最優(yōu)配方為A2B2C3D1，即葛根粉添加量40%，紅豆添加量10%，薏米18%，燕麥13%.以此配方制備的軟餅感官評(píng)分為最高的88.8分，質(zhì)量最好.因此，選取軟餅配方A2B2C3D1、A2B3C1D2、A2B1C2D3參與響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，并依據(jù)Design-Expert 8.0系統(tǒng)給出實(shí)驗(yàn)方案將A2B2C3D1編碼為0、A2B3C1D2編碼為1、A2B1C2D3編碼為-1.見(jiàn)表4.

表4 正交試驗(yàn)結(jié)果

2.3 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)探究最佳配方及工藝參數(shù)結(jié)果及分析

2.3.1 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

見(jiàn)表5.

表5 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案與結(jié)果

續(xù)表5

2.3.2 回歸方程方差分析

利用Design-Expert軟件對(duì)以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合，得出產(chǎn)品感官評(píng)分(Y)相對(duì)于軟餅配方(A)，烘焙時(shí)間(B)，烘焙溫度(C)，果醬中巖藻多糖添加量(D)的二次多項(xiàng)回歸方程，回歸模型系數(shù)及顯著性檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6，方程如下：

Y=93.32+0.28A-0.45B+0.12C-0.12D-0.050AC-0.100AD-5.80BC-0.15BD-2.90CD-18.99A2-11.88B2-4.78C2-3.68D2

根據(jù)表6中數(shù)據(jù)可知軟餅配方和烘焙時(shí)間對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)分的影響為差異極顯著(P<0.0001)，說(shuō)明回歸方程擬合較好，能夠充分反應(yīng)各因素與產(chǎn)品感官評(píng)分的關(guān)系，試驗(yàn)方法較為合理.失擬項(xiàng)P值為0.0019<0.05，表示差異顯著，說(shuō)明其他因素對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)分的影響效果小于軟餅配方和烘焙時(shí)間的影響，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠，可用于產(chǎn)品配方及工藝優(yōu)化.表中的F值用來(lái)判斷各個(gè)影響因素對(duì)軟餅感官評(píng)分影響的強(qiáng)弱程度，F(xiàn)值越大，影響作用效果越強(qiáng)，由表6中數(shù)據(jù)可知，影響程度次序?yàn)楹姹簳r(shí)間>軟餅配方>烘焙溫度=果醬中巖藻多糖添加量.模型結(jié)果表示：一次項(xiàng)A、B、C、D，交互項(xiàng)AB、AC、AD、BC、BD、CD，二次項(xiàng)A2、B2、C2、D2中A2、B2、C2差異性達(dá)到極顯著水平(P<0.01)，BC、D2差異性達(dá)到顯著水平(P<0.05)，因此，試驗(yàn)結(jié)果表明各個(gè)因素對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)分存在交互作用影響.

表6 回歸方程方差分析

2.3.3 響應(yīng)面圖形分析

通過(guò)響應(yīng)曲面圖中曲面的陡峭程度表明軟餅配方、烘培時(shí)間、烘焙溫度、果肉果醬中巖藻多糖添加量對(duì)感官評(píng)分的影響程度，響應(yīng)曲面中圖形陡峭程度越大表示兩因素間相互作用越大，反之越小[17]，根據(jù)回歸模型作出兩因素交互作用的響應(yīng)面，如圖8～13所示.

圖8 軟餅配方與烘焙時(shí)間

圖9 軟餅配方與烘焙溫度

圖10 軟餅配方與果醬中巖藻多糖添加量

圖11 烘焙時(shí)間與烘焙溫度

圖12 烘焙時(shí)間與果醬中巖藻多糖添加量

圖13 烘焙溫度與果醬中巖藻多糖添加量

由圖8可以得知軟餅配方和烘焙時(shí)間對(duì)產(chǎn)品感官品評(píng)分的影響比較顯著；圖9中烘焙溫度的作用相較于軟餅配方對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)分的影響較弱；圖10果醬中巖藻多糖的添加量對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)分的影響效果小于軟餅配方的影響效果；圖11中可以看出烘焙時(shí)間的彎曲程度要大于烘焙溫度，因此烘焙時(shí)間的影響效果大于烘焙溫度對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)分的效果；圖12烘焙時(shí)間的影響效果同樣大于果醬中巖藻多糖的添加量；圖13中烘焙溫度與果醬中巖藻多糖添加量曲面圖彎曲程度非常小，表明這兩個(gè)因素互相作用的效果不顯著.通過(guò)對(duì)上述圖8～13各個(gè)因素兩兩交互對(duì)作用分析可知烘焙時(shí)間對(duì)感官評(píng)分的影響最為顯著，其次為軟餅配方、烘焙溫度，果醬中巖藻多糖添加量對(duì)感官評(píng)分影響最小，此結(jié)果與回歸方程方差分析結(jié)果一致，各因素相互作用的影響與統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果相符合，說(shuō)明響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)結(jié)果是可靠的.根據(jù)Design-Expert 8.0軟件分析得到最佳工藝參數(shù)為：烘焙時(shí)間20 min，烘焙溫度上火165 ℃、下火溫度160 ℃；最佳軟餅配方為：葛根粉添加量40%、紅豆添加量10%、燕麥13%、薏米18%，果醬中巖藻多糖添加量為4%.

至此，獲得最終產(chǎn)品的最佳工藝及配方：山藥泥100%、葛根粉添加量40%、紅豆粉添加量10%、燕麥粉添加量13%、薏米粉添加量18%，人參果果醬添加量為19%,其中果醬中巖藻多糖添加量占果醬添加量的4%，最佳工藝參數(shù)為上火溫度165 ℃、下火溫度160 ℃，烘焙時(shí)間20 min.在此配方及工藝條件下，制作的夾心軟餅口感風(fēng)味最佳，感官評(píng)分最高.

3 結(jié) 語(yǔ)

本研究旨在嘗試?yán)盟幨惩床牧?，開(kāi)發(fā)具有一定功能性的山藥葛根粉谷物夾心軟餅.通過(guò)系統(tǒng)的單因素、正交及響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)確定了產(chǎn)品的最佳工藝及配方為：山藥泥100%、葛根粉添加量40%、紅豆粉添加量10%、燕麥粉添加量13%、薏米粉添加量18%，人參果果醬添加量為19%,其中果醬中巖藻多糖添加量占果醬添加量的4%，最佳工藝參數(shù)為上火溫度165 ℃、下火溫度160 ℃，烘焙時(shí)間20 min.在此配方及工藝條件下，制作的夾心軟餅口感風(fēng)味最佳，感官評(píng)分最高.本研究為藥食同源材料的深加工及綜合利用提供了有益的探究.