響應(yīng)面法優(yōu)化大豆渣饃干配方

豆康寧，黃亞男，李盤(pán)欣

（1.漯河醫(yī)學(xué)高等專(zhuān)科學(xué)校，河南 漯河 462002；2.河南南街村（集團(tuán)）有限公司，河南 漯河 462600）

大豆渣是大豆加工過(guò)程中的一種副產(chǎn)物，我國(guó)是世界大豆種植和加工大國(guó)，年產(chǎn)大豆渣約2 000萬(wàn)t[1]。大豆渣富含蛋白質(zhì)、膳食纖維、脂肪等，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高[2]。醫(yī)學(xué)研究表明，大豆渣具有預(yù)防便秘、控制心血管疾病等作用[3-4]。因此，大豆渣具重要的營(yíng)養(yǎng)和保健價(jià)值。大豆渣的口感比較粗糙，經(jīng)過(guò)超微粉碎處理后，大豆渣粒徑變小，其口感也由粗糙變得細(xì)膩[5]。將超微粉粹處理后的大豆渣添加到小麥粉中開(kāi)發(fā)大豆渣面制品，是大豆渣開(kāi)發(fā)利用的一種方向[6]。

饃干是一種焙烤類(lèi)糕點(diǎn)，主要通過(guò)配料、和面、成型、發(fā)酵、蒸煮、切片、烘烤而成[7-8]。饃干品種多樣，風(fēng)味豐富，深受消費(fèi)者青睞。近年來(lái)，雜糧饃干越來(lái)越多，受到市場(chǎng)的追捧。本研究在小麥粉內(nèi)添加大豆渣粉，開(kāi)發(fā)大豆渣饃干研究其配方，探索大豆渣饃干配方組成中酵母、水、大豆渣、食鹽的添加量與饃干的感官品質(zhì)之間的關(guān)系，在饃干配方單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)響應(yīng)面法優(yōu)化大豆渣饃干的配方，最終得出感官品質(zhì)最佳的大豆渣饃干配方，為大豆渣饃干的開(kāi)發(fā)應(yīng)用提供理論方法與技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料

活性干酵母，安琪酵母股份有限公司；特制一等面粉，河南雪健食品有限公司；純凈水，農(nóng)夫山泉股份有限公司；食鹽，青海省鹽業(yè)股份有限公司；大豆渣，粉狀，平均粒徑 40 μm，成分：蛋白質(zhì) 32.2%、脂肪12.7%、膳食纖維41.8%、灰分4.5%、水分7.5%、其它1.3%，江蘇密友粉體新裝備制造有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

SZ-15型簡(jiǎn)裝和面機(jī)，廣州旭眾食品機(jī)械有限公司；MT140型壓面機(jī)，湖北省棗陽(yáng)市巨鑫機(jī)械有限公司；AFJ-30型發(fā)酵箱，杭州偉龍制造設(shè)備有限公司；MQ32型切片機(jī)，上海恒悅食品機(jī)械有限公司；YXD-90型烤箱，上海紅聯(lián)機(jī)械電器制造有限公司；DHG-9240A型恒溫干燥箱，上海越眾儀器設(shè)備有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 大豆渣饃干的制作[7-8]

大豆渣饃干配方中原料添加量：以大豆渣粉與面粉組成混合粉為基準(zhǔn)（以下同），每100 g混合粉中酵母添加量為0.5%～3%，水添加量為36%～46%，大豆渣添加量為0～10%，食鹽添加量為0～2%。其操作步驟與參數(shù)具體見(jiàn)參考文獻(xiàn)[7]和[8]中饃干的制作方法。

1.3.2 饃干感官品質(zhì)評(píng)價(jià)方法[9-10]

大豆渣饃干感官品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)包括組織結(jié)構(gòu)（40%）、硬度（20%）、脆度（20%）、食味（20%），共計(jì)100分，饃干的感官品質(zhì)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 饃干的感官品質(zhì)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

1.3.3 饃干配方單因素實(shí)驗(yàn)方法

1.3.3.1 酵母的添加量對(duì)大豆渣饃干感官品質(zhì)評(píng)分的影響

酵母的添加量分別為混合粉 （小麥粉和大豆渣的混合粉）的 0.5%、1%、1.5%、2.0%、2.5%、3%，加水量為混合粉的 40%，大豆渣的添加量占混合粉的6%，食鹽添加量為1%，考察酵母的添加量對(duì)饃干感官品質(zhì)評(píng)分的影響。

1.3.3.2 加水量對(duì)大豆渣饃干感官品質(zhì)評(píng)分的影響

加水量分別為混合粉的 36%、38%、40%、42%、44%、46%，酵母添加量為混合粉的2%，大豆渣的添加量為混合粉的6%，食鹽添加量為1%，考察加水量對(duì)大豆渣饃干感官品質(zhì)評(píng)分的影響。

1.3.3.3 大豆渣的添加量對(duì)饃干品質(zhì)的影響

大豆渣的添加量分別為混合粉量的0%、2%、4%、6%、8%、10%，酵母添加量為混合粉的 2%，加水量為混合粉的 40%，食鹽添加量為混合粉的1%，考察大豆渣的添加量對(duì)饃干感官品質(zhì)評(píng)分的影響。

1.3.3.4 食鹽的添加量對(duì)大豆渣饃干感官品質(zhì)評(píng)分的影響

食鹽添加量分別為混合粉的0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%，酵母添加量為混合粉的 2%，加水量為混合粉的40%，大豆渣的添加量為混合粉的6%，考察食鹽添加量對(duì)大豆渣饃干感官品質(zhì)評(píng)分的影響。

1.3.4 響應(yīng)面法優(yōu)化饃干配方實(shí)驗(yàn)方法

大豆渣饃干配方的響應(yīng)面法優(yōu)化實(shí)驗(yàn)因素與水平見(jiàn)表2所示。運(yùn)用響應(yīng)面軟件Design Expert 6.0，以大豆渣饃干感官品質(zhì)評(píng)分為響應(yīng)值，優(yōu)化得出大豆渣饃干最佳配方。

表2 大豆渣饃干配方響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)因素與水平 %

1.3.5 數(shù)據(jù)處理

采用 Office Excell軟件作圖，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差，運(yùn)用Design-Expert 6.0軟件對(duì)大豆渣饃干的配方進(jìn)行了優(yōu)化。

2 結(jié)果與分析

2.1 酵母添加量對(duì)大豆渣饃干感官品質(zhì)評(píng)分的影響

酵母的添加量對(duì)大豆渣饃干感官品質(zhì)評(píng)分的影響見(jiàn)圖1所示。

圖1 酵母添加量對(duì)大豆渣饃干感官評(píng)分的影響

從圖1分析可知，大豆渣饃干的感官品質(zhì)評(píng)分隨酵母添加量的增加，呈先增加后逐漸下降的趨勢(shì)。酵母的添加量為2%時(shí)，大豆渣饃干的感官品質(zhì)評(píng)分達(dá)到最大值。酵母在發(fā)酵的過(guò)程中產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w，增加面團(tuán)的體積，使饃干呈多孔狀組織[11]。當(dāng)酵母添加量過(guò)小，則膜干內(nèi)部結(jié)構(gòu)的氣孔太小，硬度偏大，脆度較小，食味中酵母發(fā)酵風(fēng)味不足。當(dāng)酵母添加量過(guò)大，則膜干內(nèi)部結(jié)構(gòu)的氣孔太大，組織氣孔不均勻，硬度和脆度都變小，食味中酵母發(fā)酵風(fēng)味比較濃郁。當(dāng)酵母添加量在1.5%～2.5%范圍內(nèi)，饃干內(nèi)部結(jié)構(gòu)氣孔大小均勻，硬度和脆度大小適中，食味中酵母發(fā)酵風(fēng)味充足。

2.2 加水量對(duì)饃干感官品質(zhì)評(píng)分的影響

水的添加量對(duì)大豆渣饃干感官品質(zhì)評(píng)分的影響如圖2所示。

圖2 加水量對(duì)大豆渣饃干感官評(píng)分的影響

從圖2分析可知，大豆渣饃干的感官評(píng)分隨加水量的增加呈先升高、后下降趨勢(shì)。加水量為40%時(shí)大豆渣饃干感官評(píng)分達(dá)到最大值。大豆渣的吸水率比面粉高[12]，因此，大豆渣饃干比普通饃干加水量要多。當(dāng)加水量少時(shí)，則面團(tuán)偏硬，面團(tuán)發(fā)酵體積偏小，則所制作的饃干內(nèi)部結(jié)構(gòu)的氣孔太小，硬度偏大，脆度較小。當(dāng)加水量過(guò)大，則面團(tuán)偏軟，面團(tuán)體積容易塌陷，所制作的饃干組織結(jié)構(gòu)粗糙，氣孔不均。當(dāng)加水量在38%～42%范圍內(nèi)，饃干內(nèi)部結(jié)構(gòu)氣孔大小均勻，硬度和脆度大小適中。

2.3 大豆渣的添加量對(duì)饃干感官品質(zhì)評(píng)分的影響

大豆渣的添加量對(duì)饃干感官品質(zhì)評(píng)分的影響見(jiàn)圖3所示。

圖3 大豆渣添加量對(duì)大豆渣饃干感官評(píng)分的影響

從圖3分析可知，饃干的感官評(píng)分隨大豆渣添加量的增加，呈先增加、后下降的趨勢(shì)。當(dāng)大豆渣的添加量為4%時(shí)，大豆渣饃干感官評(píng)分達(dá)到最大值。少量添加大豆渣，能夠改良面團(tuán)的品質(zhì)，提高饃干的品質(zhì)；但是當(dāng)大豆渣添加量過(guò)多，則破壞面團(tuán)的品質(zhì)，所制作的饃干品質(zhì)會(huì)下降[13]。少量添加大豆渣時(shí)，面團(tuán)發(fā)酵體積較大，饃干內(nèi)部結(jié)構(gòu)的氣孔較大，硬度變小，脆度變大。但是，當(dāng)大豆渣添加量過(guò)大時(shí)，饃干內(nèi)部結(jié)構(gòu)的氣孔不均勻，組織粗糙，而且食味中出現(xiàn)大豆的腥味。當(dāng)大豆渣添加量在2%～6%范圍內(nèi)，饃干內(nèi)部結(jié)構(gòu)氣孔大小均勻，硬度和脆度大小適中，食味中酵母發(fā)酵風(fēng)味充足，無(wú)大豆腥味。

2.4 食鹽的添加量對(duì)饃干的感官品質(zhì)評(píng)分的影響

食鹽的添加量對(duì)饃干的感官品質(zhì)評(píng)分的影響見(jiàn)圖4所示。

圖4 食鹽的添加量對(duì)饃干感官品質(zhì)評(píng)分的影響

從圖4分析可知，饃干的感官品質(zhì)評(píng)分隨食鹽的添加量的增加，呈先增加、后下降的趨勢(shì)。食鹽添加量為1%時(shí)，大豆渣饃干感官評(píng)分達(dá)到最大值。食鹽能夠增加面團(tuán)的面筋強(qiáng)度，改善面團(tuán)的物理特性，增大面團(tuán)的發(fā)酵體積，而且面團(tuán)發(fā)酵后體積比較穩(wěn)定，少量添加食鹽對(duì)酵母活性影響也比較小[14]。添加少量食鹽時(shí)，面團(tuán)發(fā)酵體積較大，饃干內(nèi)部結(jié)構(gòu)的氣孔較大，硬度較小，脆度變大。但是，當(dāng)食鹽添加量過(guò)大時(shí)，由于食鹽能夠抑制酵母活性，面團(tuán)體積偏小，饃干內(nèi)部結(jié)構(gòu)的氣孔較小，組織粗糙，而且饃干的發(fā)酵風(fēng)味不足，甚至出現(xiàn)咸味。當(dāng)食鹽添加量在0.5%～1.5%范圍內(nèi)，饃干內(nèi)部結(jié)構(gòu)氣孔大小均勻，硬度和脆度大小適中，食味中酵母發(fā)酵風(fēng)味充足。

2.5 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果

2.5.1 回歸方程的建立

采用響應(yīng)面中的Box-Behnken設(shè)計(jì)原理，以酵母、水、大豆渣、食鹽的添加量為自變量，得到大豆渣饃干的感官品質(zhì)評(píng)分的響應(yīng)值。響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方案與結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方案與結(jié)果

2.5.2 大豆渣饃干配方的回歸方程的建立與優(yōu)化方案的確定[15]

以因素及相互作用為自變量，響應(yīng)值為因變量，應(yīng)用響應(yīng)面軟件進(jìn)行擬合，獲得大豆渣饃干感官品質(zhì)評(píng)分的回歸方程：感官品質(zhì)評(píng)分=92.42-0.17A＋1.04B -1.08C＋0.042D-3.86A2-3.17B2-3.86C2-3.42D2＋ 0.25AD＋0.63BD＋ 0.50CD，回歸方程中方差分析如表4所示。

表4 回歸方程中方差分析

從表4 分析可以看出，因素 B、C、A2、B2、C2、D2，對(duì)大豆渣饃干感官品質(zhì)評(píng)分影響顯著。模型（Model）的Problem＞F值＜0.01，這說(shuō)明了響應(yīng)面的設(shè)計(jì)模型非常顯著，其回歸方程具有良好的分析和應(yīng)用價(jià)值。失擬項(xiàng)Problem＞F值＞0.05，這說(shuō)明失擬項(xiàng)不顯著，其實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛿M合實(shí)驗(yàn)的真實(shí)情況非常好，能夠用于大豆渣饃干配方的優(yōu)化。經(jīng)過(guò)上述方差分析與回歸模型，應(yīng)用響應(yīng)面軟件進(jìn)行分析，并最終確定大豆渣饃干優(yōu)化后的配方，其結(jié)果見(jiàn)表5所示，大豆渣饃干最佳配方的感官品質(zhì)評(píng)分為92.6。

表5 響應(yīng)面軟件預(yù)測(cè)最佳反應(yīng)條件

2.5.3 交互因素對(duì)大豆渣饃干感官評(píng)分的影響[16]

酵母添加量、加水量、大豆渣添加量、食鹽添加量的交互影響見(jiàn)圖5～圖10。

圖5 酵母添加量與加水量的交互影響

圖6 酵母添加量與大豆渣添加量的交互影響

圖7 酵母添加量與食鹽添加量的交互影響

圖8 加水量與大豆渣的交互影響

圖9 加水量與食鹽添加量的交互影響

圖10 大豆渣添加量與食鹽添加量的交互影響

從圖5～圖10分析可知，四種因素酵母添加量、加水量、大豆渣添加量、食鹽添加量，其兩因素之間相互影響的共同點(diǎn)是，當(dāng)一個(gè)因素固定不變時(shí)，另一個(gè)因素隨著數(shù)值的增大，呈先上升、后下降趨勢(shì)，這和單因素實(shí)驗(yàn)變化趨勢(shì)一致。結(jié)合表4和圖5～10相互驗(yàn)證可知，在該四種因素中，每?jī)蓚€(gè)因素組合交互作用對(duì)大豆渣饃干感官評(píng)分影響較小。

3 結(jié)論與討論

通過(guò)單因素及響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)得出，大豆渣饃干最佳配方為：酵母添加量1.49%、加水量40.34%、大豆渣添加量4.30%(面粉95.70%)、食鹽添加量1.01%，該配方所制作的饃干感官評(píng)分達(dá)到92.6。加水量和大豆渣添加量對(duì)大豆渣饃干感官品質(zhì)影響顯著。添加4.30%的大豆渣饃干，感官品質(zhì)良好。

大豆渣的營(yíng)養(yǎng)成分為:蛋白質(zhì)32.2%、脂肪12.7%、膳食纖維41.8%、灰分4.5%、水分7.5%、其它1.3%，與面粉的營(yíng)養(yǎng)成分相比，大豆渣中的蛋白質(zhì)、脂肪、膳食纖維、灰分的含量比面粉高，因此，大豆渣能夠提高面粉和饃干的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

大豆渣的口感因膳食纖維含量比較高而變得粗糙[17]，但是經(jīng)過(guò)超微粉碎、酶解法、擠壓膨化法、發(fā)酵法等方法處理之后，顆粒粒徑變得細(xì)小，口感變得細(xì)膩[18-20]，能夠克服其對(duì)饃干感官品質(zhì)的影響。而且，大豆渣含有豐富的膳食纖維、蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)、維生素、油脂等營(yíng)養(yǎng)成分，能夠增加饃干的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。因此，應(yīng)該進(jìn)一步研究大豆渣不同改良方法，開(kāi)發(fā)出技術(shù)效果好，產(chǎn)品優(yōu)良的大豆渣饃干，以豐富饃干的品種，提高大豆渣的利用價(jià)值。