豆渣的干燥方式對餅干品質(zhì)的影響及其加工工藝的研究

董艷梅，宋夢貽， 安艷霞，張 劍，李夢琴

（河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，農(nóng)業(yè)部大宗糧食加工重點實驗室，河南鄭州 450002）

我國大豆資源豐富，豆渣是其加工的主要副產(chǎn)物，富含45%～69%的膳食纖維、12%～28%的蛋白質(zhì)、6%～14%的脂肪，以及多種維生素及礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分，此外還富有異黃酮、大豆皂苷、植酸等功能性組分，在預(yù)防糖尿病、高血壓、腸癌、肥胖癥等方面具有一定的功效[1-2]。可是豆渣常被作為飼料使用或作為廢物丟棄，造成大量寶貴資源的浪費。另外，豆渣的利用主要以提取膳食纖維為主，其他成分如異黃酮、大豆皂苷、植酸等被丟棄或被破壞，其潛在的營養(yǎng)價值未得到充分利用，綜合利用率低下[2]。普通餅干主要以面粉為主要原料，但面粉中賴氨酸含量缺乏，而豆渣富含賴氨酸[3]，可彌補面粉中賴氨酸的不足，從而提高谷物食品的營養(yǎng)價值。因此，考慮在面粉中添加適量豆渣粉生產(chǎn)系列膳食纖維食品，既可提高豆渣的高值化利用價值，又可改善膳食纖維攝入量不足和賴氨酸缺乏的現(xiàn)狀。但是，新鮮豆渣含水量高達60%～70%，不耐貯藏，長時間堆積易酸敗造成環(huán)境的污染，因此豆渣使用前必須對其進行干燥。常見的干燥方式主要有自然干燥、電熱鼓風干燥、真空干燥、真空冷凍干燥、微波干燥等。不同的干燥方式有不同的干燥效率，對制備樣品的外觀、色澤、組織結(jié)構(gòu)、蓬松程度、內(nèi)部結(jié)構(gòu)均有一定程度的影響[4]。王雙燕等人[5]的研究表明，干燥方法對豆渣粉的品質(zhì)（氣味、顏色、結(jié)構(gòu)） 有影響；李慧勤等人[6]的研究果表明，經(jīng)真空凍干豆渣干燥方式得到豆腥味最小。

通過研究不同干燥方式得到的豆渣色澤、持水力及持油力等物理特性、干燥方式、豆渣添加量對餅干品質(zhì)即質(zhì)構(gòu)特性、感官品質(zhì)等的影響，以確定豆渣合適的干燥方式及添加量，接著對豆渣餅干的制備工藝進行優(yōu)化，以期為豆渣在烘培面制食品中的應(yīng)用提供新的途徑和方法。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

濕豆渣（濕豆渣含水分62.51%，以干基計蛋白質(zhì)含量16.27%、膳食纖維為46.80 %），鄭州市農(nóng)貿(mào)市場提供；金苑精制粉（中筋粉），河南金苑糧油有限公司提供；小麥淀粉，開封市上都實業(yè)有限公司提供；食鹽，青海省鹽業(yè)股份有限公司提供；起酥油，光明乳業(yè)股份有限公司提供；泡打粉，安琪酵母股份有限公司提供；小蘇打，南京甘汁園糖業(yè)有限公司提供；雞蛋、白砂糖，市售。

1.2 儀器與設(shè)備

LGJ- 10D 型冷凍干燥機，北京四環(huán)科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；DZF- 6020 型真空干燥箱，上海三發(fā)科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；101- 2AB 型電熱鼓風干燥箱，天津市泰斯特儀器有限公司產(chǎn)品；KD23B- BF （B）型微波爐，廣東美的微波爐制造有限公司產(chǎn)品；HK- 806 型五谷雜糧磨粉機，廣州市旭朗機械設(shè)備有限公司產(chǎn)品；FX- 15S 型發(fā)酵箱，廣州市賽思達機械設(shè)備有限公司產(chǎn)品；DWT- 008 型電動家用面條機，溫州快康機械制造有限公司產(chǎn)品；YXD- Z202 型商用箱式電烤爐，廣州市三鼎金屬制品有限公司產(chǎn)品；CR- 400 型色差儀，北京利凱樂科技發(fā)展有限公司產(chǎn)品；TA.XT.plus 型質(zhì)構(gòu)分析儀，北京騰訊超技儀器有限公司產(chǎn)品；TD5A 型離心機，長沙英泰儀器有限公司產(chǎn)品。

1.3 工藝流程

原輔料→乳化→和面→發(fā)酵→壓片→印模成型→烘烤→冷卻→包裝。 余料

餅干的感官評鑒標準見表1。

表1 餅干的感官評鑒標準

1.4 試驗方法

1.4.1 豆渣的干燥處理

首先，將濕豆渣進行預(yù)處理，即置于室溫下晾曬，待其水分為20%左右時，按照不同的干燥方法對其進行干燥處理。以下干燥方式除冷凍干燥外，均采用上述處理后的豆渣500 g。自然干燥如下：自然光25 ℃左右，每隔3～4 h 翻動一次，晾曬3～4 d；電熱鼓風干燥參考王雙燕等人[5]方法，65 ℃下干燥8 h，每隔1～2 h 翻動一次；真空干燥依照王雙燕等人[5]稍作修改，55 ℃下干燥8 h。微波干燥參照賴愛萍[7]的方法稍作修改，功率640 W，干燥1 min。真空冷凍干燥，稱取上述自然晾曬的豆渣50 g 分別置于表面皿中，在- 20 ℃預(yù)凍后于真空冷凍干燥機中，- 65 ℃下至少干燥24 h。干燥后的豆渣分別粉碎至80～100 目，封存于密封袋中，置于干燥器中備用。

1.4.2 豆渣粉理化指標測定

蛋白質(zhì)的測定采用凱氏定氮法[8]，脂肪的測定參照國標法測定[9]，膳食纖維測定參照國標法[10]。

1.4.3 餅干的制作

以面粉和豆渣粉總量為100%，其他輔料為白砂糖、起酥油、雞蛋、泡打粉、小蘇打、食鹽、淀粉等。

1.4.4 感官評定

參照李興江等人[11]方法（見表1）。由專門培訓(xùn)后的感評人員組成，由10 人（5 男5 女） 組成，年齡在20～30 歲。

1.4.5 持水力的測定

參照葉發(fā)銀等人[12]方法，稱取樣品125 mg，置于10 mL 離心管中（質(zhì)量為m0），加入7.5 mL 蒸餾水，經(jīng)振蕩器搖勻后置于室溫（25 ℃） 下振蕩6 h，然后以轉(zhuǎn)速5 000 r/min 離心10 min，棄去上清液，用濾紙吸干離心管壁殘留水分，稱其質(zhì)量（m1）。

1.4.6 持油力的測定

測定方法同持水力，選用菜籽油進行持油力的測定。

1.4.7 質(zhì)構(gòu)特性的測定

將樣品置于物性分析儀平臺上，選用HD- PBS探頭，采用TPA 二次下壓法[13]，參數(shù)如下：探頭P50，下降速度1.0 mm/s，測試速度0.5 mm/s，壓縮比40%，壓縮停留時間5 s，觸發(fā)力5 g，每個樣品至少測定5 次，求平均值。

1.4.8 色差的測定

用色差儀測定每個樣品測10 次，取平均值。L*值表示明亮度，a 值表示紅綠色，b 值表示黃藍色。

1.5 豆渣添加量的確定及干燥方法的選擇

1.5.1 干燥方法的選擇

分別對干燥后豆渣粉的色澤、水分、持水力、持油力等指標進行測定；豆渣餅干進行持水力、感官評價和質(zhì)構(gòu)測定，進而確定豆渣的最佳干燥方式。餅干制備工藝參數(shù)為面粉72 g，豆渣粉10 g，小麥淀粉18 g，其他輔料按照白砂糖27 g，黃油19 g，雞蛋19 g，泡打粉1 g，小蘇打1.4 g，食鹽1.2 g，水26 g；烘焙溫度底火190 ℃，溫火180 ℃，烘焙時間15 min。

1.5.2 豆渣添加量的確定

按照1.5.1 確定的最優(yōu)干燥方法，添加5.0%，7.5%，10.0%，12.5%，15.0%的豆渣粉制作餅干，同時做空白對照，制備條件同1.5.1，通過餅干質(zhì)構(gòu)、持水力和感官評價分析確定最佳豆渣粉適宜的添加量。

1.6 單因素試驗

1.6.1 白砂糖添加量對餅干感官評價的影響

考慮到人們對低油、低熱量的追求，將白砂糖添加量設(shè)為20%，22%，25%，27%，30%這5 個水平。按照1.4 確定的干燥方法和添加量及制備工藝條件制作。

1.6.2 黃油添加量對餅干感官評價的影響

參照1.6.1 中白砂糖添加量，分別添加10%，12%，15%，17%，19%黃油進行烘烤試驗，其他同1.5。

1.6.3 雞蛋添加量對餅干感官評價的影響

參照1.6.1 和1.6.2 中白砂糖和黃油的添加量，分別添加11%，13%，15%，17%，19%雞蛋進行烘烤試驗，其他同1.5。

1.6.4 水添加量對餅干感官評價的影響

參照1.6.1、1.6.2 和1.6.3 中輔料對應(yīng)的添加量，分別添加24%，26%，28%，30%，32%的水進行烘烤試驗，其他同1.4。

1.7 正交試驗

正交試驗因素與水平設(shè)計見表2。

表2 正交試驗因素與水平設(shè)計/ %

1.8 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行差異性分析及相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 干燥方法的確定

2.1.1 干燥方法對豆渣外觀色澤及性能指標的影響

不同干燥方法的豆渣外觀色澤及性能指標見表3。

由表3 可知，真空冷凍干燥后的豆渣色澤最淺，L*值為93.88，水分為7.62%，持水、持油力最高，分別為11.72 g/g 和5.22 g/g；外觀組織結(jié)構(gòu)疏松，且豆腥味最低。相比之下，真空干燥后的顏色較深L*值為87.89，水分相對較高為10.13，其他L*值介于二者之間，持水力最低的為電熱干燥（9.14 g/g），持油力最低的為自然干燥（2.75 g/g）。

表3 不同干燥方法的豆渣外觀色澤及性能指標

2.1.2 豆渣的不同干燥方法對餅干質(zhì)構(gòu)特性的影響

豆渣干燥方法對餅干質(zhì)構(gòu)特性的影響見表4。

由表4 可知，豆渣的干燥方法對餅干的質(zhì)構(gòu)品質(zhì)有顯著的影響（p＜0.05），主要是由于干燥方法對豆渣粉的持水力和持油力有一定的差異，真空冷凍干燥得到的豆渣結(jié)構(gòu)疏松，持水力比較強，所以該方法制得的餅干的硬度和咀嚼性數(shù)值均低真空干燥制取的餅干。但不同干燥方式得到的豆渣對餅干的彈性和持水力影響并不顯著（p＞0.05），分析其原因可能是在制備中烘培溫度較高，另外餅干中豆渣膳食纖維含量基本相當?shù)脑蛩鶎?dǎo)致。結(jié)合王雙燕、李慧勤等人[5-6]研究結(jié)果，綜合分析得出，制取豆渣餅干時濕豆渣的最佳干燥方式是真空冷凍干燥，感評分最高為84.71 分。

表4 豆渣干燥方法對餅干質(zhì)構(gòu)特性的影響

2.2 豆渣添加量對餅干品質(zhì)的影響

選用中筋小麥粉中添加經(jīng)真空冷凍干燥的豆渣作為試驗組制備餅干，同時以未添加豆渣的作為對照，研究餅干的質(zhì)構(gòu)、持水力和感官評分。

豆渣粉添加量對餅干品質(zhì)的影響見表5。

由表5 可知，隨著豆渣量的增加（添加量＞7.5%），餅干的膠黏性增加，內(nèi)部結(jié)合力也增加，感官表現(xiàn)為產(chǎn)品口感較硬、有咬勁。隨著豆渣添加量的增加，樣品的持水力、硬度、彈性、膠黏性、咀嚼性基本呈現(xiàn)遞增趨勢。究其原因主要是豆渣中富含膳食纖維，膳食纖維具有良好的持水性能，因而餅干的持水力有所增強。同時膳食纖維也阻礙了面粉中面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成，筋力變差，硬度增加，咀嚼性增加[14]。相關(guān)文獻研究表明，豆渣粉添加量為5%時，面團彈性低、可塑性高、易成型，但在定型過程中易流變和變形[15]，且在焙烤中，樣品出現(xiàn)不均勻膨脹，中心突出。試驗結(jié)果表明，在相同和面及發(fā)酵時間下，豆渣粉添加量10%時，面團呈現(xiàn)良好的狀態(tài)，易成團，烘干后不易變形。硬度、膠黏性、彈性、咀嚼性均與對照有顯著的差異性，從產(chǎn)品的組成及營養(yǎng)方面分析，豆渣的添加對產(chǎn)品的性能有影響；從消費對象考慮，因硬度和咀嚼性增加，該產(chǎn)品不太適合老年人及兒童使用。豆渣添加量為10%，感官評分最高為84.88 分，分析其原因可能是添加10%豆渣時，有一定的豆香味，在口感方面（如硬度、彈性及咀嚼性等） 與未添加時相比均有一定程度的增加。而豆渣添加量為15%時，在豆渣餅干制備過程中表現(xiàn)為面團的延伸性下降、成型相對難、干硬，膨脹度不均勻，分析其原因可能是隨豆渣添加量的增大在烘焙過程中形成空間障礙，限制了面筋的充分擴展[16]，綜合考慮，確定豆渣粉添加量為10%時制備豆渣餅干。

表5 豆渣粉添加量對餅干品質(zhì)的影響

2.3 輔料添加對餅干品質(zhì)的影響

2.3.1 白砂糖添加量對豆渣餅干持水力及感官評分的影響

白砂糖具有一定的吸水性，添加后可與面筋蛋白質(zhì)的水分形成競爭，減少面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成度，減弱面團彈性，因而口感柔軟。

白砂糖添加量對餅干持水力及感官評分的影響見表6。

表6 白砂糖添加量對餅干持水力及感官評分的影響

由表6 可知，白砂糖添加量對餅干持水力有顯著差異性影響（p＜0.05），持水力呈現(xiàn)先增后減小的趨勢，在添加量為25%時有較高的持水力。同時，在焙烤中白砂糖參與焦糖化反應(yīng)和美拉德反應(yīng)，可改善餅干的外觀色澤及風味。隨白砂糖添加量的增加，感評分呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，添加量為25%時，餅干感官評分最高為84.50 分，此時餅干酥脆香甜。當添加量超過25%時，餅干口感甜膩且顏色呈現(xiàn)較略淺的黃色，故感官評分略有下降。

2.3.2 起酥油對豆渣餅干持水力及感官評分的影響

起酥油添加量對餅干持水力及感官評分的影響見表7。

表7 起酥油添加量對餅干持水力及感官評分的影響

由表7 可知，添加起酥油面團內(nèi)部形成一層油膜，阻礙水分的蒸發(fā)，從而提高餅干的持水力。適量的油脂可以使產(chǎn)品組織保持柔軟，延緩淀粉老化時間，適當延長產(chǎn)品貨架期[15]。由表7 可知，隨著添加量的增大，感官評分逐漸升高，當添加量為19%時，餅干表面平整，顏色呈誘人的金黃色?？紤]到飲食健康問題，選用起酥油量為19%，考慮到油對人們健康的影響，對起酥油量的增加沒有進一步的研究。

2.3.3 雞蛋添加量對豆渣餅干持水力及感官評分的影響

雞蛋添加量對餅干持水力及感官評分的影響見表8。

表8 雞蛋添加量對餅干持水力及感官評分的影響

由表8 可知，雞蛋添加量對餅干持水力無顯著影響（p≥0.05）。雞蛋所含蛋白質(zhì)和氨基酸在焙烤過程中參與美拉德反應(yīng)，產(chǎn)生特有的香氣和金黃誘人的色澤，同時使餅干成熟后體積增大，具有一定的柔韌性。隨雞蛋添加量的增加，感官評分呈先增加再減小的趨勢，添加量為19%時為85.56 分。

2.3.4 水添加量對豆渣餅干持水力及感官評分的影響

水添加量對餅干持水力及感官評分的影響見表9。

表9 水添加量對餅干持水力及感官評分的影響

在面團調(diào)制中，加水太少形成面團困難，餅干硬且不易膨脹；加水過多，餅干軟塌，容易變形，不易加工。由表9 可知，水添加量為24%～32%時對餅干持水力無顯著影響（p≥0.05）。在豆渣餅干制備過程中發(fā)現(xiàn)加水量大，面筋蛋白吸收大量水分，面團具有較大彈性，同時膠黏性下降，餅干變軟。豆渣粉富含膳食纖維，吸水性強。在餅干面團調(diào)制時應(yīng)防止過量面筋的形成，否則餅干口感較硬。餅干的感評分數(shù)在水分添加量為26%時最高，此時餅干口感好，不黏牙。

2.4 正交試驗分析

正交試驗設(shè)計及結(jié)果見表10，最優(yōu)工藝制備餅干及與對照餅干品質(zhì)比較見表11。

表10 正交試驗設(shè)計及結(jié)果

由表10 可知，各因素對餅干感官品質(zhì)影響的順序為水 （D） ＞白砂糖 （A） ＞雞蛋 （C） ＞起酥油（B），最優(yōu)工藝條件為A3B3C3D1，即白砂糖添加量27%，起酥油添加量19%，雞蛋添加量19%，水添加量26%，接著對優(yōu)化的工藝條件進一步驗證。

表11 最優(yōu)工藝制備餅干及與對照餅干品質(zhì)比較

由表11 可知，由正交試驗得到的優(yōu)化組與正交試驗9 號組餅干及對照組相比，質(zhì)構(gòu)中的咀嚼性和樣品的持水力存在顯著性差異（p＜0.05）。膳食纖維的高持水力，保留了大量水分，稀釋了面團中的面筋含量，影響面筋網(wǎng)絡(luò)的形成，從而造成餅干硬度增大，咀嚼性增大。因此，制備的豆渣餅干與對照相比硬度大、咀嚼性大，膠黏性大。該條件下制備的豆渣餅干感官評分為88.41 分。

對照組（左） 與最優(yōu)組合（右） 餅干樣品見圖1。

由圖1 可知，色澤呈棕黃色、勻稱，口感酥松、有誘人的豆香味。

總之，添加適宜并經(jīng)真空冷凍干燥后的豆渣制備餅干，擴大了豆渣的利用范圍并使其得到高值化利用；豐富了餅干的種類，改善了傳統(tǒng)餅干固有的風味及營養(yǎng)特性。目前，真空冷凍干燥技術(shù)相對成本較高，隨著技術(shù)的進步，將會逐步降低生產(chǎn)成本，研究可為豆渣餅干的制備提供一些技術(shù)參數(shù)。

3 結(jié)論

與普通餅干相比，膳食纖維及蛋白質(zhì)含量都有提高，且營養(yǎng)成分更豐富。結(jié)果表明，選用經(jīng)冷凍干燥處理制備的豆渣餅干品質(zhì)較好，豆渣餅干最優(yōu)的配比是面粉90%和豆渣粉10%；基于面粉和豆渣粉總量的輔料添加量分別為白砂糖27%，起酥油19%，雞蛋19%和水分26%。優(yōu)化配方制出的豆渣餅干色澤均勻，呈棕黃色，外形完整，花紋清晰，具有誘人的豆香味，口感酥松。