響應(yīng)面法優(yōu)化小米紅棗溶豆的加工工藝

岳忠孝，侯東輝，張瑞棟，于欣宇，馮耐紅

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 經(jīng)濟(jì)作物研究所，山西 汾陽 032200）

溶豆香甜醇厚、酥脆可口，是一種具有易于濕潤分散特性的休閑食品[1]，原材料一般會用到奶油、低筋面粉、雞蛋、糖等，其以獨(dú)特的風(fēng)味和口感成為近年來深受國內(nèi)消費(fèi)者喜愛的休閑食品和嬰幼兒輔食之一[2]。歐陽銳等[3]優(yōu)化了果類加工溶豆——黃花梨酸奶溶豆的工藝，勞艷艷[4]優(yōu)化了蔬菜類加工溶豆的干燥制備工藝。

小米，又稱為粟，分布廣泛且抗逆性強(qiáng)[5]，含有豐富的不飽和脂肪酸、維生素、微量元素以及膳食纖維[6]，同時(shí)含有多酚、多肽、黃色素等多種功能因子。小米富含多種天然抗氧化成分[7]，食補(bǔ)作用效果佳，有補(bǔ)腎益氣、健脾和胃的作用[8]。小米偏堿與酸性食物（如雞鴨魚肉等）同食，可達(dá)到酸堿平衡之效[9]。作為優(yōu)質(zhì)的加工原材料[10]，可進(jìn)一步提升小米的復(fù)合價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。紅棗里面的主要成分有葡萄糖、果糖、維生素C、胡蘿卜素等，其營養(yǎng)價(jià)值比較豐富，不僅能夠調(diào)理氣血，起到補(bǔ)血的作用，而且還能鎮(zhèn)靜安神，具有抗癌的效果，可增強(qiáng)身體的免疫功能。市面上常見的有紅棗小米餅干、紅棗小米營養(yǎng)粉等，而使用小米和紅棗為原料的溶豆市場上并不多見。

本試驗(yàn)是將傳統(tǒng)市面上溶豆中的低筋面粉用小米粉和紅棗粉來代替，通過單因素以及響應(yīng)面試驗(yàn)，對小米粉、紅棗粉以及奶粉的含量進(jìn)行優(yōu)化，隨后對最優(yōu)配方所適用的烘培溫度進(jìn)行篩選，以期研制出色澤好、口感佳、具有獨(dú)特小米風(fēng)味的溶豆，豐富市場上的溶豆種類，滿足消費(fèi)者對休閑保健食品的不同需求，以延長小米的高附加值產(chǎn)品的加工產(chǎn)業(yè)鏈。

1 材料和方法

1.1 材料

小米粉（晉谷21 號）、紅棗粉、雞蛋、奶粉、淀粉、白砂糖，均為市售。

1.2 儀器

電子天平、SIEMENS 電烤箱、打蛋器、模具、裱花嘴、刮刀。

1.3 溶豆的制作

選取無黑點(diǎn)、無病蟲害、無破損的小米，使用粉碎機(jī)磨粉，選用直徑為0.074 mm 的篩子過篩后的小米粉備用。將雞蛋打碎，蛋黃及蛋白分別放入無水無油的玻璃碗中，其中，盛蛋清的碗置于冰箱，冷凍到蛋白表面有冰渣即可；將蛋白使用打蛋器全程低速、轉(zhuǎn)圈式打發(fā)，攪打過程中分3 次在盛蛋白的碗中加入3 g 玉米淀粉（每次加1 g），將玉米淀粉攪勻，打發(fā)至蛋白出現(xiàn)直立尖角后，再調(diào)節(jié)打蛋器檔位，高速攪打2 min（打發(fā)過程中可將2 g 檸檬汁加入蛋白中，目的為去除蛋腥味）；再用打蛋器攪打蛋黃至順滑無結(jié)塊，有流動性可過篩的狀態(tài)[11]。將小米粉、紅棗粉、奶粉、蛋黃糊、白砂糖倒入打發(fā)后的蛋白碗中，用刮刀翻拌，拌勻即可；將混合物料裝進(jìn)深齒裱花袋中，將溶豆均勻地?cái)D壓在鋪有防油紙的烤盤中；烤箱底火溫度設(shè)置為100 ℃、頂火溫度設(shè)置為 100 ℃，烘烤時(shí)間為60 min（包含預(yù)熱3 min），烘烤完畢后，取出烤盤，自然冷卻；將成型的溶豆包裝即可。

1.4 單因素試驗(yàn)及響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)

1.4.1 小米粉量對品質(zhì)的影響 固定雞蛋2 個(gè)、奶粉20 g、紅棗粉2 g、溫度100 ℃、時(shí)間60 min，小米粉量分別為4、6、8、10、12 g，制作溶豆成品，在感官基礎(chǔ)上對小米紅棗溶豆進(jìn)行評價(jià)，研究小米粉量對樣品品質(zhì)的影響。

1.4.2 紅棗粉量對品質(zhì)的影響 固定小米粉8 g、雞蛋2 個(gè)、奶粉20 g、溫度100 ℃、時(shí)間60 min，紅棗粉量分別為1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 g，制作溶豆成品，在感官基礎(chǔ)上對小米紅棗溶豆進(jìn)行評價(jià)，研究紅棗粉量對樣品品質(zhì)的影響。

1.4.3 奶粉量對品質(zhì)的影響 固定小米粉8 g、紅棗粉2 g、雞蛋2 個(gè)、溫度100 ℃、時(shí)間60 min，奶粉量分別為16、18、20、22、24 g，制作溶豆成品，在感官基礎(chǔ)上對小米紅棗溶豆進(jìn)行評價(jià)，研究奶粉量對樣品品質(zhì)的影響。

1.4.4 焙烤溫度對品質(zhì)的影響 固定小米粉8 g、紅棗粉2 g、雞蛋2 個(gè)、奶粉20 g、時(shí)間60 min，焙烤溫度分別為90、95、100、105、110 ℃，制作溶豆成品，在感官基礎(chǔ)上對小米紅棗溶豆進(jìn)行評價(jià)，研究溫度對樣品品質(zhì)的影響。

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，借助Box-Behnken 模型設(shè)計(jì)[12]，以感官評價(jià)的得分為響應(yīng)值，小米粉添加量、紅棗粉添加量、奶粉添加量和焙烤溫度為自變量，通過響應(yīng)面分析方法[13-14]，明確各因素的最佳值，從而對小米紅棗溶豆的配方和加工工藝進(jìn)一步優(yōu)化。

1.5 測定項(xiàng)目及方法

1.5.1 感官評分標(biāo)準(zhǔn) 隨機(jī)選取10 位代表，從外形、色澤、風(fēng)味、口感和內(nèi)部結(jié)構(gòu)等5 個(gè)方面對小米紅棗溶豆進(jìn)行感官評分[15]，具體評定標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 小米紅棗溶豆感官評定標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 Sensory evaluation standard of millet jujube beans

1.5.2 質(zhì)量分析指標(biāo) 理化指標(biāo)參考GB/T 20977—2007《糕點(diǎn)通則》；衛(wèi)生指標(biāo)參考GB 7099—2015《糕點(diǎn)、面包衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》[16]；菌落總數(shù)的測定參照GB 4789.2—2016，檢測小米溶豆中的菌落數(shù)；大腸桿菌的測定參照GB 4789.3—2016，檢測小米溶豆中的大腸桿菌群落數(shù)；致病菌的測定參照GB 4789.10—2016，檢測小米溶豆中的金黃色葡萄球菌數(shù)。

1.6 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2007 和Design-Expert 8.0.6 軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和統(tǒng)計(jì)分析；采用Design Expert 8.0.6 軟件進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

不同小米粉量、紅棗粉量、奶粉量制作出的溶豆口感不同，單因素試驗(yàn)結(jié)果如圖1 所示，隨著小米粉量、紅棗粉量、奶粉量含量的升高，感官評分均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，僅當(dāng)小米粉添加量為8 g、紅棗粉添加量為2 g、奶粉添加量為20 g 時(shí)，感官評分最高，均高于96 分；同樣的趨勢也出現(xiàn)在烘焙溫度中，當(dāng)烘焙溫度為100 ℃，感官評分為97 分。

圖1 小米粉、紅棗粉、奶粉添加量和烘焙溫度對溶豆品質(zhì)的影響Fig.1 Effects of amount of millet powder， jujube powder，milk powder and baking temperature on the quality of dissolved beans

值得分析的是，當(dāng)小米粉量較低時(shí)，成品的口感松軟；紅棗增強(qiáng)了成品香味，但含量過高會使得成品酥脆感下降，且色澤不斷被深化，逐漸從金黃色變?yōu)樯铧S色；而奶粉量低，香味不足，過高又溶解不均勻，口感甜膩，且表面出現(xiàn)小黑點(diǎn)，影響色澤。此外，焙烤溫度過高也會使得成品色澤變差且口感苦澀。

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果與分析

本試驗(yàn)取感官評分（Y）為響應(yīng)值，選取A（小米粉量）、B（紅棗粉量）、C（奶粉量）、D（焙烤溫度）等4 個(gè)因素，由單因素試驗(yàn)結(jié)果可得到最適水平范圍，即選取3 個(gè)水平（表2），參照YAN 等[17]的方法進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)（表3）?；貧w擬合得到方程如下。

表2 響應(yīng)面設(shè)計(jì)因素及水平Tab.2 Factors and levels of response surface design

表3 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)Tab.3 Optimization experiment of response surface

進(jìn)一步進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，由方差分析可得，感官評分試驗(yàn)的回歸模型值P＜0.000 1，即本溶豆試驗(yàn)相應(yīng)的回歸方程有較佳擬合度，模型高度顯著；失擬項(xiàng)P=0.763 2＞0.05，可知失擬項(xiàng)差異不顯著。表4 分析結(jié)果表明，本方程可反映本研究的實(shí)際狀況，該模型可用于預(yù)測小米紅棗溶豆配料各參數(shù)對產(chǎn)品的感官評分帶來的影響。

表 5 衛(wèi)生指標(biāo)檢測結(jié)果Tab.5 The hygienic testing result

從表4 還可以看出，一次項(xiàng)A、C、D的P值均＜0.01，說明小米粉、奶粉添加量、焙烤溫度這三者對產(chǎn)品品質(zhì)影響較大。二次項(xiàng)A2、B2、C2、D2的P值均＜0.01，說明小米粉量、紅棗粉量、奶粉量、焙烤溫度對小米紅棗溶豆的感官評分的影響非線性變化。AB、BC、CD的P＜0.01，說明小米粉量、紅棗粉量、奶粉量、焙烤溫度對感官評分呈現(xiàn)極顯著交互作用。

采用響應(yīng)面三維圖進(jìn)一步解析各變量的交互作用對樣品的影響，分析AB、BC、CD這3 組間的交互作用，結(jié)果如圖2 所示。

從圖2 可以看出，當(dāng)奶粉量為20 g、焙烤溫度為100 ℃，剛開始添加紅棗粉時(shí)，感官分呈幅度平穩(wěn)地上升及下降，當(dāng)紅棗粉量處于2.0～3.6 g 時(shí)，感官分呈緩慢上升與急劇下降；初始添加小米粉時(shí)，感官評分隨紅棗粉添加量呈現(xiàn)倒U 狀態(tài)；二者的交互呈極顯著[18-19]。當(dāng)小米粉添加量為8 g、溫度為100 ℃時(shí)，隨著奶粉量的上升，感官分對紅棗粉量的響應(yīng)趨勢不明顯，在奶粉量為20 g 時(shí)，響應(yīng)呈現(xiàn)小幅增大后緩慢下降的趨勢；當(dāng)固定紅棗粉量在0.9～2.0 g 時(shí)，感官評分對奶粉量的響應(yīng)趨勢較為明顯，為先升高再下降且二者幅度都較為明顯；而當(dāng)紅棗粉量高于2 g 以后，感官分對奶粉量的響應(yīng)在升高幅度上明顯于下降幅度。

小米粉量為8 g、紅棗粉量為2 g、當(dāng)奶粉量較少時(shí)，溫度的升高對感官評分影響不大，整體變化幅度不明顯；當(dāng)奶粉量在20～21 g、溫度在95～100 ℃時(shí)，感官分呈平穩(wěn)上升態(tài)，焙烤溫度101 ℃之后，感官評分隨溫度升高略微下降；當(dāng)焙烤溫度水平較低和較高時(shí)，感官評分對奶粉量的響應(yīng)在升高幅度上明顯于下降幅度。

經(jīng)響應(yīng)面法優(yōu)化后，得到最佳配方為：小米粉8 g、紅棗粉2 g、奶粉20 g、焙烤溫度100 ℃，此時(shí)預(yù)測模型的評分為99.36 分。為了進(jìn)一步檢驗(yàn)試驗(yàn)的可靠性，改進(jìn)條件來驗(yàn)證[20-21]，小米粉、紅棗粉和奶粉添加量分別為8.01、1.98、20.01 g，焙烤溫度為100 ℃，得到的感官評分為99.23 分，與理論值99.36 分較為接近，表明本試驗(yàn)對應(yīng)的模型參數(shù)具有可靠性。

2.3 溶豆質(zhì)量分析指標(biāo)檢測

通過檢測重金屬、微生物等指標(biāo)，進(jìn)一步評價(jià)所得30 個(gè)樣本的質(zhì)量，結(jié)果如表5 所示，本試驗(yàn)中菌落總數(shù)這20 cfu/g，GB/T 7099—2015 規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)≤1 500 cfu/g；大腸菌群、致病菌、砷和鉛重金屬、黃曲霉毒素皆未檢出。說明本試驗(yàn)制得的樣品符合GB 要求。

將上述配方制得的樣品進(jìn)行質(zhì)構(gòu)檢測，進(jìn)一步分析溶豆的酥脆性和適口性，結(jié)果如表6 所示，小米紅棗溶豆的酥脆性較市售溶豆大，可能因?yàn)樾∶追壑械矸酆颗c比例適宜，小米淀粉中約含2.9%的抗性淀粉，而且直鏈淀粉/支鏈淀粉的值也會影響小米品質(zhì),進(jìn)而影響小米加工品的適口性。

表6 質(zhì)構(gòu)檢測結(jié)果Tab.6 Texture test results

3 結(jié)論與討論

營養(yǎng)性與健康性是現(xiàn)代休閑食品發(fā)展的趨勢[21]，當(dāng)小米粉量較多時(shí)，感官分值下降，可能是由于小米粉中的蛋白質(zhì)含量低于大米粉以及普通面粉，經(jīng)原食材混合后延展性下降，溶豆口感變得筋道但不酥脆，不符合大多數(shù)消費(fèi)者對溶豆口感的期望值。這與張一寧等[22]對雜糧溶豆配方的研究相一致，即當(dāng)在溶豆樣品中添加過多的雜糧粉時(shí)，溶豆的硬度變大、脆裂形變較差，其感官品質(zhì)反而出現(xiàn)下降的趨勢。奶粉量會影響小米紅棗溶豆的色澤以及風(fēng)味，因?yàn)樵诒嚎局?，奶粉易發(fā)生焦糖化反應(yīng)，進(jìn)而增加了小米紅棗溶豆的甜味、形成了溶豆獨(dú)有的金黃色澤。孟曉華等[23]在海棠果溶豆的研制過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)奶粉添加量提高時(shí)，抗氧化能力提升，但奶粉本身含糖會使溶豆甜味增加，奶味過重會影響溶豆風(fēng)味的平衡度，同時(shí)奶粉中脂肪和蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)會影響凍干效果，使得溶質(zhì)口感偏硬，速溶性較差，與本研究結(jié)果相一致。刮刀的使用手法為沿著一個(gè)方向從上至下翻拌，而非攪拌；在蛋白打發(fā)為粗泡狀態(tài)時(shí)，滴入檸檬汁以期去除蛋腥味，使溶豆成品口感更好；分3 次加入淀粉旨在提高蛋白穩(wěn)定性，使得已打發(fā)的蛋白不易消泡。隨著小米粉、紅棗粉、奶粉量的增加，對溶豆的酥脆性、柔軟性、延伸性、咀嚼性等都會產(chǎn)生不同程度的影響，影響溶豆成型，進(jìn)而對其感官評價(jià)產(chǎn)生影響。不同的焙烤溫度通過美拉德反應(yīng)、焦糖化反應(yīng)，進(jìn)而影響產(chǎn)品的香味和色澤。

通過Box-Behnken 可得，小米紅棗溶豆的工藝配方為小米粉添加量、紅棗粉量、奶粉量分別為26.7%、6.6%和66.7%以及焙烤溫度為100 ℃。在此配方下制作出的小米紅棗溶豆，表面色澤金黃、口感細(xì)膩酥松，風(fēng)味純正，酥脆性最佳。在后續(xù)的探究中，將會進(jìn)一步分析不同原料配比下溶豆微觀紋理結(jié)構(gòu)變化，解析影響適口性等商品品質(zhì)的機(jī)理機(jī)制。