響應(yīng)面法優(yōu)化花生藜麥餅干工藝配方研究

劉國凌，王樂恒

（韶關(guān)學(xué)院 英東食品學(xué)院，廣東 韶關(guān) 512005）

餅干作為常見的焙烤食品和傳統(tǒng)的休閑食品，在食品市場上占有較大的份額. 隨著我國人民平均收入的不斷提高，以及消費升級、消費者健康意識提高等因素，餅干行業(yè)的消費格局也隨之發(fā)生了轉(zhuǎn)變，從原本以溫飽為主要目的的消費格局，逐步向注重食品營養(yǎng)、風(fēng)味和功能方向上進行轉(zhuǎn)變，消費者在關(guān)注餅干美味和質(zhì)量的同時，更加注重產(chǎn)品的營養(yǎng)、健康，所以餅干產(chǎn)品向綠色、營養(yǎng)、健康方向發(fā)展是大勢所趨［1-2］.

花生中的蛋白質(zhì)，不僅不含膽固醇，而且易于被人體消化吸收，屬于優(yōu)質(zhì)植物蛋白［3］. 花生中富含的亞油酸是人體不能合成、必需從食物中攝取的必需脂肪酸. 花生還含有多種維生素與礦物質(zhì). 花生具有益智、抗老化、防早衰、預(yù)防心腦血管疾病、抗凝血、降血脂、抗癌及抗突變等多種功效［4-6］. 花生已成為植物資源利用的一個重要熱點.

藜麥營養(yǎng)豐富，蛋白質(zhì)含量約為13.5%，氨基酸組成均衡，并且不含麩質(zhì)蛋白［7］，是一種優(yōu)質(zhì)蛋白. 藜麥還富含多種維生素與鈣、鎂、鐵等多種礦物質(zhì). 藜麥中含有的如皂苷、多酚類、黃酮類、甜菜堿、植物甾醇等多種植物化學(xué)物質(zhì)［8］，是藜麥抗氧化與抗癌活性的主要來源［9］. 藜麥對預(yù)防糖尿病、保護心血管、減肥等具有一定的作用，發(fā)展與應(yīng)用潛力極大［10］. 目前以藜麥為原料的食品也日益增多，如藜麥面條［11］、藜麥啤酒［12］、藜麥酸奶［13］等，表明藜麥具有很大發(fā)展?jié)摿εc廣闊市場空間.

本文以傳統(tǒng)餅干為基礎(chǔ)，添加花生粉、藜麥粉等，通過單因素試驗和響應(yīng)面法試驗，進行工藝配方優(yōu)化研究，以期提高餅干的營養(yǎng)價值、感官品質(zhì)和風(fēng)味口感，進一步增加產(chǎn)品的健康性，不僅可以進一步開發(fā)利用花生、藜麥等食品原料，也為餅干行業(yè)發(fā)展提供了一條新思路，對于滿足廣大消費者對餅干產(chǎn)品的健康消費需求和開發(fā)新型餅干產(chǎn)品都具有重要的意義.

1 材料與方法

1.1 主要材料與設(shè)備

藜麥粉：內(nèi)蒙古裕品源農(nóng)牧業(yè)有限公司；低筋面粉：新鄉(xiāng)良潤全谷物食品有限公司；花生粉：亳州市華之堂生物科技有限公司；黃油：裕升食用油有限公司；脫脂乳粉：內(nèi)蒙古伊利實業(yè)集團股份有限公司；白砂糖、雞蛋、泡打粉均為市售.

廚房電子秤：凱豐集團有限公司；PT2531小型電烤箱：艾美特電器（深圳）有限公司.

1.2 試驗方法

1.2.1 配方設(shè)計各物料以低筋面粉添加量為基準（100%），加入50%蛋液、20%白砂糖、1%泡打粉作為基礎(chǔ)配料，同時加入不同添加量的花生粉、藜麥粉、黃油和脫脂乳粉進行試驗，以期獲得一種最佳餅干工藝配方.

1.2.2 工藝流程及操作要點

黃油軟化→攪打→加入蛋液、白砂糖、泡打粉→攪打→加入過60目標準篩的低筋面粉、花生粉、藜麥粉→揉面→面團→模具成型→烘烤→冷卻→成品.

黃油軟化：黃油在使用前必須適度加熱軟化，否則會影響后續(xù)面團的制作，降低餅干的酥性與口感. 低筋面粉、花生粉、藜麥粉需要過60目標準篩后加入，以便使得制作出來的面團質(zhì)地均勻.

模具成型：面團制作完畢后，需要盡快使用餅干模具壓模成型，否則面團表面水分丟失過多，會導(dǎo)致面團干裂，烤制出來的餅干表面破裂.

烘烤：在烘烤前，在烤盤上鋪上錫紙，將餅干坯均勻擺放在烤盤上，并在每個餅干坯之間留出足夠的間隙，防止發(fā)生黏連，同時使得烘烤時火候保持平均. 將烤箱預(yù)熱，上火250 ℃，下火100 ℃，烘烤時間控制在8~10 min，待餅干表面為金黃色或黃色，體積略微膨脹即可關(guān)火取出. 在烘烤過程中要注意觀察餅干表層顏色，避免烘烤過度導(dǎo)致餅干表層焦黑.

1.3 單因素試驗設(shè)計

1.3.1 花生粉添加量的確定

以低筋面粉添加量為基準，加入基礎(chǔ)配料，固定藜麥粉、黃油、脫脂乳粉3種物料的添加量分別為20%、50%、20%，以感官評分為指標，考察花生粉添加量（10%、15%、20%、25%、30%）對餅干感官品質(zhì)的影響，得出較優(yōu)的花生粉添加量范圍.

1.3.2 藜麥粉添加量的確定

以低筋面粉添加量為基準，加入基礎(chǔ)配料，固定花生粉、黃油、脫脂乳粉3種物料的添加量分別為20%、50%、20%，以感官評分為指標，考察藜麥粉添加量（10%、15%、20%、25%、30%）對餅干感官品質(zhì)的影響，得出較優(yōu)的藜麥粉添加量范圍.

1.3.3 黃油添加量的確定

以低筋面粉添加量為基準，加入基礎(chǔ)配料，固定花生粉、藜麥粉、脫脂乳粉3種物料的添加量分別為20%、20%、20%，以感官評分為指標，考察黃油添加量（40%、45%、50%、55%、60%）對餅干感官品質(zhì)的影響，得出較優(yōu)的黃油添加量范圍.

1.3.4 脫脂乳粉的添加量的確定

以低筋面粉添加量為基準，加入基礎(chǔ)配料，固定花生粉、藜麥粉、黃油3種物料的添加量分別為20%、20%、50%，以感官評分為指標，考察脫脂乳粉添加量（10%、15%、20%、25%、30%）對餅干感官品質(zhì)的影響，得出了最佳脫脂乳粉添加量.

1.4 響應(yīng)面法試驗設(shè)計

以單因素試驗結(jié)果為基礎(chǔ)，選擇花生粉添加量、藜麥粉添加量、黃油添加量3個因素作為響應(yīng)變量，以餅干的感官評分為響應(yīng)值，進行Box-Behnken響應(yīng)面法試驗，采用Design-Expert 8.0.6軟件對試驗數(shù)據(jù)進行回歸分析，得出最優(yōu)配方.

1.5 感官評定方法

以感官評分作為評價指標，對餅干的色澤、形狀、風(fēng)味、口感和組織狀態(tài)等進行客觀的評價，滿分為100分，請10名具有食品專業(yè)知識的評委同時評分，取評分平均值作為最終結(jié)果，感官評分標準見表1.

表1 感官評分標準

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗結(jié)果

2.1.1 花生粉添加量對花生藜麥餅干品質(zhì)的影響

從圖1中可以看出，當花生粉添加量在10%、15%、20%、25%時，花生粉添加量和感官評分成正相關(guān)；但花生粉添加量達到30%時，面團容易開裂，成型餅干出現(xiàn)裂縫并且口感變得粗糙. 原因是花生粉中含有蛋白質(zhì)與膳食纖維，過多的蛋白質(zhì)與膳食纖維會影響面團的成型，同時增大餅干的顆粒感與纖維感，使面團開裂、餅干口感粗糙，與張兆麗等［14］試驗結(jié)論相近. 因此單因素試驗得出最佳花生添加量為25%. 按照一般把單因素最佳結(jié)果及前后數(shù)據(jù)定為下一步優(yōu)化試驗因素水平的原則，選定20%、25%、30%的花生添加量作為下一步響應(yīng)面法優(yōu)化試驗的較優(yōu)添加量范圍.

圖1 花生粉添加量對花生藜麥餅干感官評分的影響

2.1.2 藜麥粉添加量對花生藜麥餅干品質(zhì)的影響

試驗中發(fā)現(xiàn)（見圖2），當藜麥粉添加量低于20%時，餅干的色澤、口感和香氣相對較差，而當藜麥粉添加量高于20%時，餅干的顆粒過大、口感粗糙、略帶苦味，原因是藜麥粉中含有多酚、黃酮、皂苷等活性物質(zhì)［15］，當其添加量高于20%時，餅干的面筋含量低，烘烤后的外觀、口感與質(zhì)地變差，并且由于皂苷增多，餅干會回苦. 當藜麥粉添加量為20%時，餅干具有較好的藜麥風(fēng)味、質(zhì)地酥脆，因此藜麥粉的最佳添加量為20%. 按照一般把單因素最佳結(jié)果及前后數(shù)據(jù)定為下一步優(yōu)化試驗因素水平的原則，選定15%、20%、25%的藜麥粉添加量作為下一步響應(yīng)面法優(yōu)化試驗中藜麥粉添加量因素的3個水平.

圖2 藜麥粉添加量對花生藜麥餅干感官評分的影響

2.1.3 黃油添加量對花生藜麥餅干品質(zhì)的影響

從圖3可看出，黃油添加量對餅干品質(zhì)影響較為顯著. 試驗表明，黃油添加量在40%~50%時，餅干色澤金黃、風(fēng)味良好、香氣純正，同時具有良好的口感，而當黃油添加量超過50%后，過多的黃油會讓面團的油脂溢出，減少面筋的形成，使得面團過軟，降低了餅干的粘彈性，制成的餅干口感變差. 所以黃油最佳添加量為50%. 因此選定45%、50%、55%的黃油添加量進行下一步響應(yīng)面法優(yōu)化試驗.

圖3 黃油添加量對花生藜麥餅干感官評分的影響

2.1.4 脫脂乳粉添加量對花生藜麥餅干品質(zhì)的影響

如圖4所示，在脫脂乳粉添加量為20%時，餅干感官評分最高. 當脫脂乳粉添加量低于20%時，餅干的奶香味、風(fēng)味不足，而當添加量大于20%時，過多的乳粉顆粒使得面團變得干燥，無法和面團充分混合均勻，導(dǎo)致餅干的表面干燥、口感粗糙［16］. 結(jié)合試驗結(jié)果、試驗可操作性以及價格等方面綜合考慮，本試驗選定20%脫脂乳粉添加量為最佳添加量，不再進行下一步優(yōu)化試驗.

圖4 脫脂乳粉添加量對花生藜麥餅干感官評分的影響

2.2 響應(yīng)面法試驗結(jié)果分析及配方優(yōu)化

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，選取花生粉添加量（A）、藜麥粉添加量（B）、黃油添加量（C）3個因素作為響應(yīng)變量，以感官評分為響應(yīng)值，利用Design-Expert 8.0.6軟件，設(shè)計并進行Box-Behnken響應(yīng)面法試驗，共設(shè)計出17個試驗，其中析因試驗12個，估測誤差試驗5個，試驗設(shè)計及試驗結(jié)果見表2.

表2 Box-Behnken響應(yīng)面法試驗設(shè)計及試驗結(jié)果

再利用Design-Expert 8.0.6軟件對表2數(shù)據(jù)進行多元回歸擬合以及方差分析，結(jié)果見表3. 由表3可知，模型的P＜0.000 1，說明擬合模型對響應(yīng)值的影響為極顯著；同時一次項A、C及二次項A2、B2、C2對響應(yīng)值的影響為極顯著，BC交互項的影響為顯著（0.01＜P＜0.05），而失擬項的影響為不顯著（P＞0.05）. 以上說明試驗回歸模型與實際擬合程度高，試驗方法準確可靠，回歸方程可用于花生藜麥餅干最佳工藝條件的預(yù)測.

表3 回歸模型的方差分析結(jié)果

根據(jù)表3方差分析結(jié)果，做出相應(yīng)的響應(yīng)面和等高線，如圖5、圖6所示，藜麥粉添加量（B）與黃油添加量（C）交互作用對響應(yīng)值的影響顯著，表現(xiàn)為響應(yīng)面曲線較陡、等高線橢圓弧度較大，說明交互項BC對餅干的感官評分影響較為顯著，與方差分析的結(jié)果相同.

圖5 藜麥粉添加量、黃油添加量交互作用對餅干感官評分影響的響應(yīng)面圖

圖6 藜麥粉添加量、黃油添加量交互作用對餅干感官評分影響的等高線圖

通過回歸模型預(yù)測得到花生藜麥餅干最優(yōu)工藝配方條件為：花生粉添加量為25.61%、藜麥粉添加量為20.22%、黃油添加量為49.52%. 在此工藝條件下，花生藜麥餅干的理論感官評分為86.49分. 考慮到實際操作的可行性，將回歸模型得到的理論值修整為：花生粉添加量為26%、藜麥粉添加量為20%、黃油添加量為50%；在此配方條件下進行3次重復(fù)驗證性試驗，得到平均感官評分為86.70分，與理論感官評分結(jié)果基本一致，說明采用此響應(yīng)面法得到的花生藜麥餅干工藝配方準確可靠.

3 結(jié)論

以單因素試驗結(jié)果為基礎(chǔ)，利用Design-Expert 8.0.6軟件設(shè)計Box-Behnken響應(yīng)面法試驗及回歸分析，得出理論最優(yōu)工藝配方并根據(jù)實際情況進行修整后，得出的花生藜麥餅干的最優(yōu)配方條件為花生粉添加量為26%、藜麥粉添加量為20%、黃油添加量為50%. 在此條件下制作的花生藜麥餅干感官評分平均值為86.70分，與理論預(yù)測值86.49分相差甚微；所得餅干色澤均勻，具有良好的花生與藜麥風(fēng)味，香氣純正、形狀完整、口感酥脆.

與傳統(tǒng)曲奇餅干超過65%的黃油添加量相比，本試驗所制作的花生藜麥餅干使用了花生、藜麥這兩種綠色且營養(yǎng)的原料，并相對減少了黃油的用量，體現(xiàn)了產(chǎn)品的健康性和優(yōu)越性，促進了花生和藜麥行業(yè)的多向發(fā)展，滿足了當代消費者綠色、健康的消費需求，也為餅干行業(yè)在未來的發(fā)展提供了一個嶄新的方向.