響應(yīng)面法優(yōu)化陳皮-甘草餅干配方

張衍旭，邱智東，高英鑫，王野諶，胡夢(mèng)茹，董雪蓮*

長(zhǎng)春中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院（長(zhǎng)春 130117）

陳皮是蕓香科植物及其栽培變種的成熟干燥果皮，具有健脾理氣、燥濕化痰等功能[1]*。

陳皮揮發(fā)油是重要的活性成分，占總質(zhì)量的2%～4%，具有柑橘特有的芳香氣味，因此被廣泛用于食品調(diào)味品、醫(yī)藥衛(wèi)生等領(lǐng)域[2-3]*。陳皮中黃酮類(lèi)成分具有抗氧化、抑菌等藥理學(xué)作用，其中橙皮苷、桔皮素、川陳皮素被作為保健因子加入食品中[4]*。甘草為豆科植物甘草、脹果甘草、光果甘草的干燥根和根莖，是一種藥食兩用資源。甘草中甘草甜素和蔗糖是甘草甜味的主要來(lái)源，其中甘草甜素的甜度為蔗糖的200倍，是一種重要的食品甜味劑[5-7]*。甘草中甘草酸、甘草黃酮、甘草多糖作為甘草主要活性成分，具有抗炎、抗病毒、調(diào)節(jié)免疫功能等作用，在保健食品方面應(yīng)用廣泛[8]*。

餅干主要以小麥面粉為原料，通過(guò)加入雞蛋、牛奶、糖等輔料制備成面團(tuán)，經(jīng)烘焙制成的日常休閑食品[9]*。因其易于儲(chǔ)存、食用方便而深受消費(fèi)者歡迎，市面上餅干以高油脂高糖為主，通過(guò)添加著色劑、甜味劑以增加餅干風(fēng)味，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值低。試驗(yàn)旨在開(kāi)發(fā)一款添加陳皮、甘草的餅干，提高餅干的風(fēng)味口感和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，并對(duì)陳皮、甘草等藥食兩用中藥材在食品方向應(yīng)用提供新思路。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

陳皮、甘草（河北仁心藥業(yè)有限公司）；低筋面粉（新鄉(xiāng)市新良糧油加工有限公司）；黃油（四川新希望有限公司）；果葡糖漿（山東魯糖生物科技有限公司）；水（杭州哇哈哈集團(tuán)有限公司）。

DE-300 g萬(wàn)能高速粉碎機(jī)（浙江紅景天工貿(mào)有限公司）；JM-A5002電子天秤（超澤衡器設(shè)備有限公司）；恒溫烘箱（上海博迅醫(yī)療生物儀器股份有限公司）；YXQ-50SII立式壓力蒸汽滅菌鍋（上海博迅醫(yī)療生物儀器股份有限公司）；MG38CB-AA電烤箱（美的集團(tuán)）。

1.2 方法

1.2.1 工藝流程

洗凈→烘干→粉碎→提?。ǜ什萏崛∫骸㈥惼ぬ崛∫海靹颍ü咸菨{、水、黃油、低筋面粉）→和面→靜置（4 ℃、30 min）→成型→烘烤→冷卻→包裝

1.2.2 操作要點(diǎn)

烘干：洗凈后的陳皮、甘草置于常壓烘箱中60 ℃烘干8 h。

粉碎：分別取陳皮、甘草藥材，使用萬(wàn)能粉碎機(jī)粉碎，藥材粉末過(guò)5號(hào)篩（0.18 mm孔徑）。

提取：分別取30 g陳皮、甘草藥材粉末，加水500 mL后煎煮1 h，煎煮2次，合并煎液，濃縮至100 mL。

烘烤：烤箱180 ℃預(yù)熱5 min，將成形后的餅干坯放入烤箱，溫度180 ℃，烘烤30 min。

冷卻：將餅干放置至室溫，挑選外形完整、顏色均勻的餅干。

1.2.3 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以陳皮提取液添加量、甘草提取液添加量、黃油添加量、果葡糖漿添加量為單因素，每個(gè)因素設(shè)置5個(gè)水平。考察陳皮提取液添加量（3%，5%，7%，9%和11%）時(shí)，固定低筋面粉100 g，甘草提取液添加量、黃油添加量、果葡糖漿添加量分別為7%，14%和12%；考察甘草提取液添加量（3%，5%，7%，9%和11%）時(shí)，固定低筋面粉添加量100 g，陳皮提取液添加量、黃油添加量、果葡糖漿添加量分別為7%，14%和12%；考察黃油添加量（10%，12%，14%，16%和18%）時(shí)，固定低筋面粉添加量100 g，陳皮提取液添加量、甘草提取液添加量、果葡糖漿添加量分別為7%，7%和12%；考察果葡糖漿添加量（8%，10%，12%，14%和16%）時(shí)，固定低筋面粉添加量100 g，陳皮提取液添加量、甘草提取液添加量、黃油添加量分別為7%，7%和14%。以感官評(píng)分為指標(biāo)，考察這些因素對(duì)陳皮-甘草餅干品質(zhì)的影響。

1.2.4 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，以陳皮提取液添加量（A）、甘草提取液添加量（B）、黃油添加量（C）、果葡糖漿添加量（D）作為因素，感官評(píng)分為指標(biāo)，使用Design-Expert 8.0.6軟件設(shè)計(jì)Box-Behnken試驗(yàn)，見(jiàn)表1。

表1 Box-Behnken試驗(yàn)因素和水平 單位：%

1.2.5 感官評(píng)分方法

隨機(jī)選擇10位食品專(zhuān)業(yè)學(xué)生對(duì)樣品進(jìn)行感官評(píng)分，以外觀形狀、組織結(jié)構(gòu)、色澤、口感、氣味為評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，收集全部數(shù)據(jù)，取平均值為感官評(píng)分。感官指標(biāo)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

表2 感官指標(biāo)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1.2.6 微生物指標(biāo)檢測(cè)

菌落總數(shù)參照GB 4789.2—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 菌落總數(shù)測(cè)定》方法測(cè)定；大腸菌群根據(jù)GB 4789.3—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 大腸菌群計(jì)數(shù)》方法測(cè)定；霉菌、酵母菌計(jì)數(shù)參照GB 4789.15—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 霉菌和酵母菌計(jì)數(shù)》方法測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 23.0、Design Expert 8.0.6和Excel軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，單因素試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Origin軟件繪制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1.1 陳皮提取液添加量對(duì)陳皮-甘草餅干感官評(píng)分的影響

陳皮提取液添加量對(duì)陳皮-甘草餅干感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖1。

陳皮作為傳統(tǒng)的藥食兩用中藥，因其具有理氣健脾、燥濕化痰的功效，在食品保健方向應(yīng)用廣泛，如陳皮酸梅湯、陳皮酒、陳皮山楂酸奶等[10-13]*。由圖1可知，陳皮提取液添加量7%時(shí)，陳皮-甘草餅干的感官評(píng)分達(dá)到最大值84分。此時(shí)，陳皮-甘草餅干外觀完整、顏色均勻、口感松脆、咸甜適中，有陳皮特有的藥材香氣。陳皮提取液添加量小于7%時(shí)，陳皮-甘草餅干口感一般，陳皮風(fēng)味淡。陳皮提取液添加量大于7%時(shí)，陳皮-甘草餅干口感發(fā)苦，陳皮氣味過(guò)大，風(fēng)味不佳。

圖1 陳皮提取液添加量對(duì)陳皮-甘草餅干感官評(píng)分的影響

2.1.2 甘草提取液添加量對(duì)陳皮-甘草餅干感官評(píng)分的影響

甘草提取液添加量對(duì)陳皮-甘草餅干感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖2。

甘草作為藥食兩用的中藥材，具有調(diào)節(jié)免疫力、抗氧化、抗病毒等功效。甘草提取物在食品中經(jīng)常被用作甜味劑、抗氧化劑、抗菌劑、增味劑等[14-15]*。由圖2可知，甘草提取液添加量逐漸增加時(shí)，陳皮-甘草餅干的感官評(píng)分也逐漸增大。甘草提取液添加量5%時(shí)，陳皮-甘草餅干的感官評(píng)分達(dá)到最大值87分。甘草提取液添加量小于5%時(shí)，陳皮-甘草餅干口感偏澀，甘草香甜味不足，顏色偏黃。甘草提取液添加量大于5%時(shí)，陳皮-甘草餅干口感偏甜，風(fēng)味不佳，顏色為棕褐色。

圖2 甘草提取液添加量對(duì)陳皮-甘草餅干感官評(píng)分的影響

2.1.3 黃油添加量對(duì)陳皮-甘草餅干感官評(píng)分的影響

黃油添加量對(duì)陳皮-甘草餅干感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖3。

黃油是一種常見(jiàn)的乳制品，其所含的反式脂肪酸較少，短鏈脂肪酸較多，易被人體消化吸收，有增加免疫力、防治癌癥和心血管疾病、預(yù)防腸胃道疾病等功效[16]*。使用黃油可以明顯增加餅干香氣，增強(qiáng)口感。由圖3可知，黃油添加量逐漸增加時(shí)，陳皮-甘草餅干感官評(píng)分呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。黃油添加量14%時(shí)，感官評(píng)分達(dá)到最大值84分，此時(shí)陳皮-甘草餅干口感松脆，咸甜適中，香味濃郁。黃油添加量小于14%時(shí)，陳皮-甘草餅干咸度不足，香味一般，口感不佳。黃油添加量大于14%時(shí)，陳皮-甘草餅干咸度較大，顏色不均勻，有焦褐色。

圖3 黃油添加量對(duì)陳皮-甘草餅干感官評(píng)分的影響

2.1.4 果葡糖漿添加量對(duì)陳皮-甘草餅干感官評(píng)分的影響

果葡糖漿添加量對(duì)陳皮-甘草餅干感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖4。

圖4 果葡糖漿添加量對(duì)陳皮-甘草餅干感官評(píng)分的影響

果葡糖漿是果糖和葡萄糖組成的一種混合糖漿，具有流動(dòng)性好、溶解度高的特點(diǎn)。果葡糖漿受熱發(fā)生美拉德反應(yīng)，可產(chǎn)生焦糖風(fēng)味[17-18]*。使用果葡糖漿調(diào)節(jié)陳皮-甘草餅干的甜度，改善口感，使其風(fēng)味更加明顯。由圖4可知，果葡糖漿添加量12%時(shí)，陳皮-甘草餅干咸甜可口，香味明顯。果葡糖漿添加量大于12%時(shí)，餅干過(guò)甜，口感較差。

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)

2.2.1 回歸模型建立與方差分析

響應(yīng)面設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案及結(jié)果見(jiàn)表3。利用Design-Expert 8.0.6軟件對(duì)表3中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸擬合，得到標(biāo)準(zhǔn)方程：Y=87.78-0.48A+0.91B-1.47C-0.77D-0.18AB-0.13AC+0.85AD-0.68BC-0.025BD-0.88CD-1.96A2*-2.0B2*-8.9C2*-10.71D2*。方差分析結(jié)果見(jiàn)表4。二次回歸模型的F=138.86，P＜0.000 1，表明回歸模型極顯著；失擬性檢驗(yàn)F=0.42，P=0.878 5＞0.05，失擬項(xiàng)不顯著，說(shuō)明模型可接受，即表明該模型可用于評(píng)估變量參數(shù)對(duì)陳皮-甘草餅干感官評(píng)分的影響，即可用于評(píng)估陳皮-甘草餅干的感官評(píng)分。模型的確定系數(shù)R2*=0.985 7，信噪比=44.443，說(shuō)明該模型能解釋98.57%響應(yīng)值的變化，擬合效果好。黃油添加量對(duì)陳皮-甘草餅干感官評(píng)分影響極顯著，果葡糖漿添加量和甘草提取液添加量對(duì)陳皮-甘草餅干感官評(píng)分影響較顯著，陳皮提取液添加量對(duì)陳皮-甘草餅干感官評(píng)分影響顯著。影響順序?yàn)辄S油添加量＞甘草提取液添加量＞果葡糖漿添加量＞陳皮提取液添加量。

表3 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

表4 響應(yīng)面試驗(yàn)方差分析

接表4

2.2.2 響應(yīng)面交互作用分析

各因素交互作用對(duì)陳皮-甘草餅干感官評(píng)分影響的響應(yīng)面圖及等高線圖見(jiàn)圖5和圖6。

由圖5可知，響應(yīng)面圖傾斜度較高，等高線較密，趨近橢圓形。說(shuō)明陳皮提取液添加量與果葡糖漿添加量交互作用對(duì)感官評(píng)分影響顯著，與方差分析結(jié)果一致。果葡糖漿添加量不變時(shí)，隨著陳皮提取液的添加量增大，感官評(píng)分呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)；陳皮提取液添加量不變時(shí)，隨著果葡糖漿添加量的升高，感官評(píng)分先增大再減小。由圖6可知，黃油添加量與果葡糖漿添加量交互作用對(duì)感官評(píng)分影響顯著。

圖5 陳皮提取液添加量和果葡糖漿添加量交互作用對(duì)感官評(píng)分影響的響應(yīng)面圖

圖6 黃油添加量和果葡糖漿添加量交互作用對(duì)感官評(píng)分影響的響應(yīng)面圖

通過(guò) Design-Expert 8.0.6軟件對(duì)建立的回歸方程進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化分析，可得陳皮-甘草餅干的最佳工藝配方：陳皮提取液添加量6.72%、甘草提取液添加量5.48%、黃油添加量13.72%、果葡糖漿添加量11.87%。此時(shí)陳皮-甘草餅干感官評(píng)分預(yù)測(cè)值為88.0分。

2.2.3 驗(yàn)證試驗(yàn)

通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證上述回歸模型預(yù)測(cè)陳皮-甘草餅干感官評(píng)分的可靠性?；谠囼?yàn)操作優(yōu)化調(diào)整陳皮提取液添加量6.7%、甘草提取液添加量5.5%、黃油添加量13.7%、果葡糖漿添加量11.9%。對(duì)調(diào)整后工藝方案進(jìn)行3次平行試驗(yàn)，感官評(píng)分平均值為87.8分，結(jié)果與預(yù)測(cè)值接近。說(shuō)明該模型可用于陳皮-甘草餅干的工藝優(yōu)化，具有參考意義。

2.3 微生物指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

微生物指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表5。陳皮-甘草餅干的菌落總數(shù)、大腸桿菌數(shù)、霉菌、酵母的檢出量均符合標(biāo)準(zhǔn)。

表5 微生物指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

3 結(jié)論

以陳皮提取液、甘草提取液為原料，以感官評(píng)分為標(biāo)準(zhǔn)，采用單因素試驗(yàn)與Box-Behnken響應(yīng)面法相結(jié)合確定陳皮-甘草餅干的最佳配方：陳皮提取液添加量6.7%、甘草提取液添加量5.5%、黃油添加量13.7%、果葡糖漿添加量11.9%。以該配方制備的陳皮-甘草餅干外觀完整，呈棕黃色，顏色均勻，口感松脆，富有陳皮、甘草特有的香氣。微生物檢測(cè)指標(biāo)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，是一款具有健脾益胃、補(bǔ)中益氣的食品。此次試驗(yàn)為陳皮、甘草等藥食兩用的中藥在食品領(lǐng)域開(kāi)發(fā)提供新思路。