正交試驗(yàn)優(yōu)化亞麻蛋白餅干的配方

吳興雨，黃玉榮，孫凱楊，姚玥，孫豐梅，2*

（1.河北北方學(xué)院食品科學(xué)系，河北 張家口 075000；2.河北省農(nóng)產(chǎn)品食品質(zhì)量安全分析檢測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 張家口 075000；3.河北北方學(xué)院經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，河北 張家口 075000）

亞麻是特色油料作物之一，又稱胡麻，是重要的經(jīng)濟(jì)作物。亞麻的生產(chǎn)研究發(fā)展久遠(yuǎn)，中國(guó)是亞麻的主要生產(chǎn)國(guó)家之一，亞麻產(chǎn)業(yè)主要分布于我國(guó)的黑龍江省和吉林省[1]。亞麻籽是亞麻的種子，營(yíng)養(yǎng)成分非常豐富，主要成分為蛋白質(zhì)和油脂[2]。亞麻籽中的蛋白質(zhì)含量約占21%，脫除油脂后的產(chǎn)物為亞麻餅粕，脫脂粕中亞麻蛋白的含量為39%～49%[3]，亞麻殼中含蛋白20%，子葉中含蛋白28%[4]，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值與大豆蛋白相當(dāng)，是一種優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)食物來源[5]。

亞麻蛋白中的氨基酸種類極其豐富，其中含有人體所需的全部必需氨基酸，與大豆相比，亞麻籽中含有更多的天門冬氨酸、谷氨酸、異亮氨酸、蛋氨酸和精氨酸[6]。在Dev、Quensel等亞麻蛋白添加到魚罐頭、冰激淋等產(chǎn)品中，就會(huì)發(fā)現(xiàn)其吸水性及保濕性較高，其乳化性質(zhì)及起泡性較好，這些良好的功能性質(zhì)是作為蛋白添加劑方面有極大的優(yōu)勢(shì)所在[7]。

日常生活中，餅干是一種常見的點(diǎn)心，餅干通常以小麥粉為主要原料，添加油脂、奶粉、蛋以及其它輔料，經(jīng)過混合配制、加工成型、烘烤冷卻等工藝制成，有的餅干口感酥脆，有的蓬松[8]。餅干的品種有很多，有韌性餅干、酥性餅干、甜酥性餅干、發(fā)酵餅干、夾心餅干、花色餅干、威化餅干等等[9]，姚垚等[10]采用小米豆渣制做低糖纖維餅干，張強(qiáng)等[11]添加戊聚糖制作曲奇餅干，彭芍丹[12]采用辣木葉制作酥性餅干，但是亞麻蛋白餅干還未見報(bào)道。

我國(guó)的植物蛋白非常緊缺，亞麻蛋白應(yīng)該說是非常好的蛋白質(zhì)食物來源，亞麻籽餅粕可能會(huì)作為廢料或飼料，可充分利用餅粕中的蛋白質(zhì)[13]，研制出口味獨(dú)特的餅干。根據(jù)調(diào)查在市場(chǎng)上還沒有出現(xiàn)亞麻蛋白餅干，亞麻蛋白具有良好的功能性質(zhì)，因此利用亞麻蛋白的優(yōu)勢(shì)研發(fā)一種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高的新型餅干。本研究主要通過對(duì)亞麻蛋白、黃油、糖粉、碳酸氫鈉的用量進(jìn)行優(yōu)化試驗(yàn)[14]，通過感官評(píng)定得出亞麻蛋白餅干的最佳配方，將亞麻蛋白增加到餅干中，既體現(xiàn)出餅粕中蛋白質(zhì)的價(jià)值所在，也可以提高餅干中的蛋白質(zhì)含量[15]，為實(shí)現(xiàn)亞麻蛋白餅干工業(yè)化生產(chǎn)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 原料

亞麻籽餅粕、淀粉酶（3 700 U/g）、蛋白酶（200 U/g）：河南萬邦實(shí)業(yè)有限公司；低筋面粉：山東佳士博糧油食品有限公司；黃油：恒天然商貿(mào)上海有限公司；糖粉（食品級(jí)）：圣家樂購食品專賣店；碳酸氫鈉（食品級(jí)）、蔓越莓干：棗莊焙盈食品有限公司；雞蛋：市購；食鹽：鐵嶺鹽業(yè)專營(yíng)有限責(zé)任公司。

1.2 儀器與設(shè)備

HH-2恒溫水浴鍋：常州澳華儀器有限公司；FAJA分析天平：天津市精拓儀器科技有限公司；HC-3018高速離心機(jī)：安徽中科中佳科學(xué)儀器有限公司；DST300高速多功能粉碎機(jī)：上海市頂帥工貿(mào)有限公司；BCD-210L3CX冰箱：合肥美菱股份有限公司。

1.3 工藝流程

1.3.1 亞麻蛋白提取工藝流程

亞麻籽餅粕→脫脂處理→酶法浸提→離心取上清液→酸沉→離心→沉淀→水洗至中性→離心過濾干燥→亞麻粗蛋白

1.3.2 亞麻蛋白餅干制作工藝流程

1.4 基礎(chǔ)配方及工藝要點(diǎn)

1.4.1 基礎(chǔ)配方

低筋面粉140 g、亞麻蛋白2.5 g、黃油60 g、糖粉30 g、碳酸氫鈉 0.5 g、雞蛋 25 g、蔓越莓干 20 g、食鹽0.5 g[16-17]。

1.4.2 工藝要點(diǎn)

1.4.2.1 提取粗蛋白

1）原料選擇：干燥的亞麻籽餅粕、正己烷、淀粉酶、蛋白酶、蒸餾水。

2）脫脂脫膠處理：餅粕 ∶蒸餾水=1 ∶40（g/mL）進(jìn)行脫膠處理，將其置于磁力攪拌器上加熱攪拌，倒掉3次上清液，直至上清液不黏，即可脫膠；加入有機(jī)溶劑正己烷，靜置24 h以上，除去上清液烘干即可脫脂。

3）酶法提取蛋白：餅粕 ∶蒸餾水=1 ∶40（g/mL），取20 g餅粕加入蒸餾水至燒杯中，加入淀粉酶（20 g餅粕的2.5%），在40℃～50℃之間反應(yīng)3 h以上，再加入蛋白酶（20 g餅粕的2%）反應(yīng)2 h，調(diào)節(jié)溶液pH值為9。

1.4.2.2 餅干的制作

1）原料的選擇：面粉要求酥性餅干專用低筋面粉、膨松劑采用食品級(jí)碳酸氫鈉、亞麻蛋白為蛋白質(zhì)粗提物粉末狀、蔓越莓干切碎待用。

2）攪打、混合：將黃油、糖粉、亞麻蛋白粉置于調(diào)料盒中攪打充分，再加入新鮮雞蛋、水溶（溫水）之后的碳酸氫鈉進(jìn)行攪打、混合均勻之后加入提前準(zhǔn)備好的低筋面粉、食鹽、蔓越莓干，攪打成糊狀即可，調(diào)粉溫度控制在40℃左右[18]。

3）成型：將模具放入烤盤中，將調(diào)好的糊倒入模具中，定型之后取下模具。

4）烘烤與冷卻：將烤盤放入烤箱中進(jìn)行烘烤，烤箱的溫度為150℃，烘烤8 min[19]，等待餅干烤熟后放在室溫（24℃～27℃）下冷卻，冷卻后包裝即可。

1.5 試驗(yàn)方法

1.5.1 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.5.1.1 亞麻蛋白的添加量對(duì)餅干品質(zhì)的影響

亞麻蛋白的添加量會(huì)影響餅干的風(fēng)味，在制作餅干的過程中，控制低筋面粉為150 g，雞蛋為20 g，將亞麻蛋白的添加量分別設(shè)置為 1、1.5、2、2.5、3、3.5 g黃油的添加量為60 g，碳酸氫鈉的添加量為0.5 g，糖粉的添加量為30 g，將烘烤溫度設(shè)置為150℃，烘烤時(shí)間為8 min，通過感官評(píng)定，確定最佳的亞麻蛋白的添加量。

1.5.1.2 黃油的添加量對(duì)餅干品質(zhì)的影響

黃油的添加量會(huì)影響餅干的風(fēng)味，在制作餅干的過程中，控制低筋面粉為150 g，雞蛋為20 g，將黃油的添加量分別設(shè)置為 58、59、60、61、62、63 g。在最適亞麻蛋白的添加量的基礎(chǔ)上，設(shè)置碳酸氫鈉的添加量為0.5 g，糖粉的添加量為30 g，將烘烤溫度設(shè)置為150℃，烘烤時(shí)間為8 min，通過感官評(píng)定，確定為最佳的黃油的添加量。

1.5.1.3 糖粉的添加量對(duì)餅干品質(zhì)的影響

糖粉的添加量會(huì)影響餅干的風(fēng)味，在制作餅干的過程中，將糖粉的添加量分別設(shè)置為28、29、30、31、32、33 g。在最適亞麻蛋白的添加量、黃油添加量的基礎(chǔ)上，設(shè)置碳酸氫鈉的添加量為0.5 g，將烘烤溫度設(shè)置為150℃，烘烤時(shí)間為8 min，通過感官評(píng)定，確定為最佳的糖粉添加量。

1.5.1.4 碳酸氫鈉的添加量對(duì)餅干品質(zhì)的影響

碳酸氫鈉的添加量會(huì)影響餅干的風(fēng)味，在制作餅干的過程中，將碳酸氫鈉的添加量分別設(shè)置為0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65 g。在最適亞麻蛋白的添加量、黃油的添加量、糖粉的添加量的基礎(chǔ)上，將烘烤溫度設(shè)置為150℃，烘烤時(shí)間為8 min，通過感官評(píng)定，確定為最佳的碳酸氫鈉的添加量。

1.5.2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

通過單因素試驗(yàn)得到的最佳亞麻蛋白添加量、黃油的添加量、糖粉的添加量、碳酸氫鈉的添加量選取各個(gè)最佳條件下相近的3個(gè)水平用正交的方法優(yōu)化餅干的條件，通過統(tǒng)計(jì)的方法然后得到優(yōu)化餅干的最佳口感。

1.5.3 亞麻蛋白餅干的感官評(píng)定方法

邀請(qǐng)10位（5位男生，5位女生）食品專業(yè)人員對(duì)亞麻蛋白餅干感官進(jìn)行評(píng)價(jià)且打分，最后以感官評(píng)分的平均值作為評(píng)價(jià)依據(jù)。亞麻蛋白餅干的感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[20]見表 1。

表1 亞麻蛋白餅干的感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation criteria for flax protein biscuits

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素試驗(yàn)優(yōu)化亞麻蛋白餅干

2.1.1 亞麻蛋白添加量的確定

在低筋面粉140 g、黃油60 g、糖粉30 g、碳酸氫鈉0.5 g、雞蛋 25 g、蔓越莓干 20 g、食鹽 0.5 g，亞麻蛋白的添加量為 1、1.5、2、2.5、3、3.5 g條件下制作餅干，考察不同亞麻蛋白添加量對(duì)餅干品質(zhì)的影響，結(jié)果見圖1。

圖1 亞麻蛋白的添加量對(duì)餅干的影響Fig.1 Effect of flax protein addition on biscuits

由圖1可知，不同的亞麻蛋白添加量可以影響到餅干的品質(zhì)，當(dāng)亞麻蛋白的添加量超過2 g之后得分開始下降。當(dāng)亞麻蛋白的添加量為1 g～2 g時(shí)，亞麻蛋白餅干的感官評(píng)分逐漸增加；當(dāng)亞麻蛋白的添加量為2 g時(shí)，亞麻蛋白餅干的感官評(píng)分最高，它的組織狀態(tài)，口感及色澤最佳；當(dāng)亞麻蛋白的添加量大于2 g時(shí)，其色澤呈現(xiàn)的不太理想，表面無光澤，評(píng)分逐漸下降。因此，選擇亞麻蛋白的添加量在1.5 g～2.5 g時(shí)較佳。

2.1.2 黃油添加量的確定

在亞麻蛋白的添加量為2 g、低筋面粉140 g、糖粉30 g、碳酸氫鈉 0.5 g、雞蛋 25 g、蔓越莓干 20 g、食鹽0.5 g，黃油的添加量為 58、59、60、61、62、63 g 條件下制作餅干，考察不同黃油的添加量對(duì)餅干品質(zhì)的影響，結(jié)果見圖2。

圖2 黃油的添加量對(duì)餅干的影響Fig.2 Effect of butter addition on biscuits

由圖2可知，不同的黃油添加量可以影響餅干的品質(zhì)，隨著黃油的添加量逐漸的增加，感官得分逐漸的增加，當(dāng)黃油的添加量為58 g～60 g時(shí)，亞麻蛋白餅干的感官評(píng)分逐漸的增加，所制得的餅干表面有孔洞，且光澤有些差，還有一點(diǎn)白粉現(xiàn)象；當(dāng)黃油的添加量為60 g～62 g時(shí)，亞麻蛋白餅干的感官評(píng)分最高，它的組織狀態(tài)，色澤極佳；當(dāng)黃油的添加量為63 g時(shí)，其色澤、口感等感官條件呈現(xiàn)的不太理想，亞麻蛋白餅干的感官評(píng)分逐漸的下降。因此，選擇黃油的添加量為61 g～63 g時(shí)較佳。

2.1.3 糖粉添加量的確定

在亞麻蛋白的添加量為2 g、黃油62 g、低筋面粉140 g、碳酸氫鈉 0.5 g、雞蛋 25 g，蔓越莓干 20 g、食鹽0.5 g，糖粉的添加量為 28、29、30、31、32、33 g 條件下制作餅干，考察不同糖粉的添加量對(duì)餅干品質(zhì)的影響，結(jié)果見圖3。

圖3 糖粉的添加量對(duì)餅干的影響Fig.3 Effect of sugar powder addition on biscuits

由圖3可知，不同的糖粉的添加量可以影響到餅干的品質(zhì)，當(dāng)糖粉的添加量小于30 g時(shí)，亞麻蛋白餅干的感官評(píng)分逐漸的增加，所制得的餅干甜度不夠，且光澤有些差；當(dāng)糖粉的添加量為30 g～31 g時(shí)，亞麻蛋白餅干的感官評(píng)分最高，它的組織狀態(tài)，口感及色澤極佳；當(dāng)糖粉的添加量大于31 g時(shí)，其色澤、口感等感官條件呈現(xiàn)的不太理想，甜度下降，亞麻蛋白餅干的感官評(píng)分逐漸的下降。因此，選擇糖粉的添加量為30 g～32 g時(shí)較佳。

2.1.4 碳酸氫鈉添加量的確定

在亞麻蛋白的添加量為2 g、黃油62 g、糖粉31 g、低筋面粉140 g、雞蛋25 g、蔓越莓干20 g、食鹽0.5 g，碳酸氫鈉的添加量為 0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65 g 條件下制作餅干，考察不同碳酸氫鈉的添加量對(duì)餅干品質(zhì)的影響，結(jié)果見圖4。

由圖4可知，不同的碳酸氫鈉的添加量對(duì)餅干的品質(zhì)有所影響，當(dāng)碳酸氫鈉的添加量為0.4 g時(shí)，亞麻蛋白餅干的感官評(píng)分比碳酸氫鈉為0.45 g評(píng)分低，所制得的餅干粘牙，不酥脆；當(dāng)碳酸氫鈉的添加量為0.45g時(shí)，亞麻蛋白餅干的感官評(píng)分最高，它的組織狀態(tài)，口感及色澤最佳；當(dāng)碳酸氫鈉的添加量大于0.45 g時(shí)，其色澤、口感等感官條件呈現(xiàn)的不太理想，餅干表面的孔洞大，外表不美觀，亞麻蛋白餅干的感官評(píng)分逐漸的下降。因此，選擇碳酸氫鈉的添加量為0.4 g～0.5 g時(shí)較佳。

圖4 碳酸氫鈉的添加量對(duì)餅干的影響Fig.4 Effect of sodium bicarbonate addition on biscuits

2.2 亞麻蛋白餅干制作配方的正交試驗(yàn)及結(jié)果

根據(jù)上述單因素試驗(yàn)的結(jié)果，能快速有效地進(jìn)行正交試驗(yàn)，需要在4個(gè)因素中分別選取分值相對(duì)較高的3個(gè)參數(shù)水平，結(jié)果見表2，正交試驗(yàn)的設(shè)計(jì)結(jié)果見表3，正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析見表4。

表2 亞麻蛋白餅干單因素水平Table 2 Single factor level of flax protein biscuits

表3 正交設(shè)計(jì)的試驗(yàn)結(jié)果Table 3 Experimental results of orthogonal design

續(xù)表3 正交設(shè)計(jì)的試驗(yàn)結(jié)果Continue table 3 Experimental results of orthogonal design

表4 正交試驗(yàn)方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonal test

由表3可知，每一種影響因素對(duì)亞麻蛋白餅干影響程度有所差別，且影響程度大小比較為A>B>C>D，亞麻蛋白的添加量對(duì)亞麻蛋白餅干產(chǎn)生的影響程度最高，而黃油的添加量對(duì)亞麻蛋白餅干的影響次之，碳酸氫鈉的添加量對(duì)餅干的影響程度最低。

通過感官得分K值大小的比較得出亞麻蛋白餅干的最佳配方為A2B2C3D1，即制作亞麻蛋白餅干的最佳配方為亞麻蛋白粉2 g、黃油62 g、糖粉32 g、碳酸氫鈉0.4 g。通過方差分析可知A因素對(duì)結(jié)果極顯著，B因素對(duì)結(jié)果顯著。

此試驗(yàn)主要研究了亞麻蛋白的添加量、黃油的添加量、糖粉的添加量、碳酸氫鈉的添加量對(duì)亞麻蛋白餅干品質(zhì)的影響，采用單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)研究亞麻蛋白餅干的品質(zhì)，運(yùn)用感官評(píng)定的方法使結(jié)果更加可靠真實(shí)。

3 結(jié)論

此試驗(yàn)主要研究了亞麻蛋白的添加量、黃油的添加量、糖粉的添加量、碳酸氫鈉的添加量對(duì)亞麻蛋白餅干品質(zhì)的影響，采用單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)研究亞麻蛋白餅干的品質(zhì)，運(yùn)用感官評(píng)定的方法使結(jié)果更加可靠真實(shí)。

試驗(yàn)結(jié)果表明，亞麻蛋白餅干的最佳配方為亞麻蛋白粉2 g、黃油62 g、糖粉32 g、碳酸氫鈉0.4 g。根據(jù)最佳的試驗(yàn)配方制作出的餅干具有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、風(fēng)味獨(dú)特、色澤較佳等特點(diǎn)，可以作為市場(chǎng)餅干新口味的功能性的餅干投放在市場(chǎng)中。