響應(yīng)面法優(yōu)化豆渣超微粉煎餅加工工藝研究

徐英菊,黃賢剛,魯 曾

(1.德州職業(yè)技術(shù)學(xué)院,山東 德州 253034;2.日照職業(yè)技術(shù)學(xué)院,山東 日照 276826)

齊魯大地多以煎餅為主食,煎餅品種較多,但并沒(méi)有較為官方的分類(lèi)方法[1]。煎餅有攤制簡(jiǎn)單、水分含量低、耐儲(chǔ)運(yùn)存放等特點(diǎn)。在抗戰(zhàn)時(shí)期,煎餅也成了軍糧的一部分。因此,煎餅常出現(xiàn)在紅色文化中[1]。

煎餅是一種營(yíng)養(yǎng)全面的谷物食品,通常先把小麥、玉米、小米、高粱等原料磨成面糊,再用鏊子等工具攤制,一定程度上保留了籽粒的糊粉層、胚以及胚乳等營(yíng)養(yǎng)成分豐富的部分,屬于全谷物制品,富含碳水化合物、膳食纖維、蛋白質(zhì)、脂肪、維生素等多種人體必需的重要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[2]。

豆渣中主要營(yíng)養(yǎng)成分為膳食纖維、蛋白質(zhì)和碳水化合物,其中,膳食纖維含量達(dá)45%～69%,蛋白質(zhì)含量達(dá)12%～28%[3];礦物質(zhì)元素在豆渣中含量較高,此外還含有多種維生素、大豆異黃酮、大豆皂苷、植酸等功能性成分[4]。豆渣所含營(yíng)養(yǎng)成分中,膳食纖維比例較高,若直接食用,口感粗糙,難以下咽[5]。超微粉碎是近幾年發(fā)展起來(lái)的高新技術(shù),物料在粉碎時(shí)受到的作用力有擠壓力、沖擊力和摩擦力三種。通過(guò)超微粉碎工序,豆渣顆粒微細(xì)化,顆粒表面積和孔隙率增加,因此,超微粉碎后,豆渣超微粉的特性顯著提高,例如分散性、吸附性、溶解性和化學(xué)活性等特性[6]。

目前,以豆渣超微粉為原料制作雜糧煎餅的研究還比較少,本試驗(yàn)以單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面分析,優(yōu)化豆渣超微粉煎餅的工藝,為豆渣超微粉的實(shí)際應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

豆渣超微粉(200目以上),實(shí)驗(yàn)室自制;食鹽,魯晶食用鹽;小麥粉,福臨門(mén)通用小麥粉。

1.2 儀器與設(shè)備

FW100高速萬(wàn)能粉碎機(jī),天津市泰斯特儀器有限公司;HMB-701C水冷式超微粉碎機(jī),北京環(huán)亞天元機(jī)械技術(shù)有限公司;200目篩子,上虞市銀河測(cè)試儀器廠;CR-DBJ40單頭電熱班戟爐;TA.XT PLUS C質(zhì)構(gòu)儀,英國(guó)SMS。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1豆渣超微粉的制備

豆渣超微粉制備技術(shù)方法如下:

鮮濕豆渣→干燥→微細(xì)化處理。

試驗(yàn)中選取了真空冷凍干燥的方式對(duì)濕豆渣進(jìn)行干燥處理,而后經(jīng)超微粉碎機(jī)在粉碎溫度25℃、粉碎時(shí)間20 min條件下粉碎處理,過(guò)200目篩后備用。

1.3.2豆渣超微粉煎餅的制備

(1)工藝流程如下:

原料(加入豆渣超微粉)→混勻→調(diào)制糊液→靜置→攤制→冷卻→檢測(cè)。

(2)操作要點(diǎn)

豆渣超微粉的添加:參照單因素試驗(yàn)進(jìn)行。

糊液的調(diào)制:原料混勻后,置于容器中,加水?dāng)嚢杈鶆颉?/p>

攤制:預(yù)熱加熱設(shè)備,刷少許油,加熱至120℃。

噴水回軟:噴水少許,且要均勻。

1.4 豆渣超微粉煎餅的性質(zhì)測(cè)定

1.4.1感官質(zhì)量評(píng)價(jià)

產(chǎn)品的感官評(píng)價(jià)場(chǎng)所是感官評(píng)定實(shí)驗(yàn)室,評(píng)價(jià)人需要 10 位糧油加工類(lèi)專(zhuān)業(yè)的人員,要求評(píng)價(jià)人在測(cè)試前2 h未進(jìn)餐、抽煙,互不干擾,獨(dú)自參與,每評(píng)定一個(gè)測(cè)試樣,需要設(shè)置特定時(shí)刻間距,每次評(píng)價(jià)結(jié)束后用純凈水漱口。豆渣超微粉煎餅感官質(zhì)量評(píng)價(jià),主要從組織形態(tài)、色澤、氣味、咀嚼特性、韌性和滋味這幾方面進(jìn)行考察,總分為100分。具體評(píng)價(jià)項(xiàng)目及內(nèi)容見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)因素編碼與水平

表1 豆渣超微粉煎餅感官評(píng)價(jià)表

1.4.2豆渣超微粉煎餅質(zhì)構(gòu)特性測(cè)定

將煎餅折疊,制成2.0 cm×2.0 cm的樣品,采用鋁合金柱形探頭P/50對(duì)試樣進(jìn)行TPA質(zhì)構(gòu)測(cè)定,測(cè)試參數(shù)參照胡麗花等[7]的方法進(jìn)行。室溫條件,測(cè)試前速度為2.00 mm/s,測(cè)試速度為1.00 mm/s,測(cè)后速度為5.00 mm/s,下壓程度為60%,觸發(fā)點(diǎn)負(fù)荷為5 g。每次做3次平行實(shí)驗(yàn),取平均值。

1.5 豆渣超微粉煎餅單因素試驗(yàn)

煎餅制作的基礎(chǔ)配料為小麥粉100 g,水150 g,食鹽1.0 g,雞蛋50 g。其他試驗(yàn)根據(jù)單因素試驗(yàn)另作調(diào)整。

1.5.1豆渣超微粉和小麥粉比例對(duì)豆渣超微粉煎餅品質(zhì)的影響

其他因素不變,選取豆渣超微粉和小麥粉比例為0∶10、2∶8、4∶6、6∶4、8∶2進(jìn)行試驗(yàn)。

1.5.2水的添加量對(duì)豆渣超微粉煎餅品質(zhì)的影響

其他因素不變,選取上一因素中最佳的豆渣超微粉配比為試驗(yàn)條件,水的添加量為130%、140%、150%、160%、170%進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)。

1.5.3食鹽的添加量對(duì)豆渣超微粉煎餅品質(zhì)的影響

選取以上兩個(gè)單因素試驗(yàn)中的最佳豆渣超微粉和水的添加量為試驗(yàn)條件,食鹽的添加量為0.8%、1.0%、1.2%、1.4%、1.6%進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)。

1.6 豆渣超微粉煎餅制作配比的響應(yīng)面法優(yōu)化

綜合單因素試驗(yàn)結(jié)果,選擇豆渣超微粉和小麥粉比例(A)、水的添加量(B)和食鹽的添加量(C)三個(gè)影響因素進(jìn)行考察,采用Design expert 12.0處理試驗(yàn)數(shù)據(jù),進(jìn)行回歸擬合,檢驗(yàn)F值和P值判斷其模型在統(tǒng)計(jì)學(xué)上的統(tǒng)計(jì)性,繪制響應(yīng)面,分析確定噴霧干燥豆渣超微粉煎餅的最佳工藝參數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 豆渣超微粉和小麥粉比例對(duì)豆渣超微粉煎餅品質(zhì)的影響

試驗(yàn)選取豆渣超微粉和小麥粉比例為0∶10、2∶8、4∶6、6∶4、8∶2進(jìn)行試驗(yàn),豆渣超微粉添加量對(duì)煎餅感官得分的影響見(jiàn)圖1。

圖1 豆渣超微粉添加量對(duì)煎餅感官得分的影響

由圖1可見(jiàn),感官得分隨著豆渣超微粉含量的增加,呈現(xiàn)先增加后急劇下降的趨勢(shì),在二者比例為2∶8時(shí),感官得分最高,為97分。

豆渣超微粉添加量對(duì)煎餅質(zhì)構(gòu)特性的影響見(jiàn)圖2。

圖2 豆渣超微粉添加量對(duì)煎餅質(zhì)構(gòu)特性的影響

由圖2可見(jiàn),隨著豆渣超微粉含量的增加,其咀嚼特性呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì),而對(duì)于硬度呈現(xiàn)先遞減后逐漸增加趨勢(shì)。這可能是小麥中含有面筋蛋白,這對(duì)于面團(tuán)的特性和面制品的咀嚼特性非常重要。此外,由于豆渣中主要營(yíng)養(yǎng)成分為膳食纖維、蛋白質(zhì)和碳水化合物,面筋含量較少,豆渣雖然經(jīng)過(guò)加熱處理,但還是會(huì)有豆腥味存在,有一部分感官評(píng)定者不會(huì)接受,所以當(dāng)豆渣超微粉的比例增加時(shí),煎餅的感官得分會(huì)相應(yīng)降低,綜合以上分析,選擇豆渣超微粉和小麥粉比例為2∶8時(shí)為最佳配比。

2.2 水的添加量對(duì)豆渣超微粉煎餅品質(zhì)的影響

試驗(yàn)選取130%、140%、150%、160%、170%五組水平,水的添加量對(duì)煎餅感官得分的影響見(jiàn)圖3。

圖3 水的添加量對(duì)煎餅感官得分的影響

由圖3可見(jiàn),隨著水的添加量增加,煎餅感官得分呈先上升后下降的趨勢(shì),在水的添加量為150%時(shí),感官得分最高。

水的添加量對(duì)煎餅質(zhì)構(gòu)特性的影響見(jiàn)圖4。

圖4 水的添加量對(duì)煎餅質(zhì)構(gòu)特性的影響

由圖4可見(jiàn),隨著水的添加量增加,煎餅咀嚼特性呈先增加后降低的趨勢(shì),整體變化不大;而水的添加量對(duì)煎餅硬度的影響不明顯。當(dāng)水的添加量過(guò)多時(shí),煎餅的咀嚼特性較差,硬度較高。因此綜合各種影響因素,在水的添加量為150%時(shí),煎餅的感官得分最高,咀嚼特性和硬度等各項(xiàng)指標(biāo)都較好。

2.3 食鹽的添加量對(duì)豆渣超微粉煎餅品質(zhì)的影響

食鹽的添加量對(duì)煎餅感官得分的影響見(jiàn)圖5,對(duì)煎餅質(zhì)構(gòu)特性的影響見(jiàn)圖6。

圖5 食鹽的添加量對(duì)煎餅感官得分的影響

圖6 食鹽的添加量對(duì)煎餅質(zhì)構(gòu)特性的影響

由圖5和圖6可見(jiàn),隨著食鹽添加量的增加,感官得分呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì),在食鹽添加量為1.2%時(shí),感官得分最高。食鹽添加量對(duì)煎餅咀嚼特性的影響呈逐漸增加趨勢(shì),而對(duì)硬度的影響不大。這可能是由于食鹽的添加量比較少,對(duì)質(zhì)構(gòu)特性的影響非常小。綜合各種因素,選取1.2%的食鹽添加量為最佳水平。

2.4 豆渣超微粉煎餅工藝優(yōu)化

2.4.1響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)因素編碼與水平見(jiàn)表1。

表1為根據(jù)Box-behnken中心組合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理,選擇豆渣超微粉和小麥粉比例、水的添加量和食鹽的添加量為試驗(yàn)因素,以感官得分為響應(yīng)值進(jìn)行三因素三水平的響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì),試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.4.2響應(yīng)面優(yōu)化結(jié)果分析

根據(jù)表2的結(jié)果,利用Design expert12.0軟件,依據(jù)Box-Behnken中心組合設(shè)計(jì)原理,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行響應(yīng)面分析及顯著性分析,得出感官得分T與豆渣超微粉和小麥粉比例(A)、水的添加量(B)、食鹽添加量(C)的二次回歸方程為:

T=94.04-0.937 5A-0.637 5B-1.2C+
0.450 0AB+0.075AC-0.725BC-
2.97A2-5.02B2-4.39C2

回歸模型及方差分析結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 回歸模型及方差分析結(jié)果

對(duì)表3進(jìn)行試驗(yàn)結(jié)果分析,該模型的P值<0.000 1,F值為105.6,表示該模型顯著。在模型中,R2=0.992 7,Radj=0.983 3,說(shuō)明該模型顯著,可以較好地反映各因素對(duì)響應(yīng)值感官得分的影響。在該模型中,A、C、A2、B2、C2對(duì)感官得分T影響極顯著,B、BC對(duì)官得分T影響顯著。模型失擬項(xiàng)P值=0.999 4>0.05,表明該模型具有極顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,該模型擬合程度較好,因此可以用此模型進(jìn)行模擬和預(yù)測(cè)產(chǎn)品的最佳工藝[8]。由表3可知,該模型對(duì)豆渣超微粉煎餅的感官得分影響的大小次序?yàn)镃>A>B,即食鹽添加量>豆渣超微粉和小麥粉比例>水的添加量。

2.4.3驗(yàn)證試驗(yàn)

根據(jù)回歸方程,做出響應(yīng)面分析,考查所擬合的響應(yīng)面的形狀,分析以上三個(gè)因素對(duì)豆渣超微粉煎餅感官得分的影響[9-10],見(jiàn)圖7。對(duì)回歸方程進(jìn)行分析計(jì)算,得到豆渣超微粉煎餅的最佳工藝參數(shù)為:豆渣超微粉和小麥粉比例0.244∶1、水的添加量149.69%、食鹽添加量1.187%,在此水平組合下,豆渣超微粉煎餅的感官得分為94.22分。

圖7 食鹽添加量、豆渣超微粉和小麥粉比例和水的添加量交互作用對(duì)豆渣超微粉煎餅的感官得分的影響

結(jié)合實(shí)際操作的方便性,調(diào)整最佳工藝條件為:豆渣超微粉和小麥粉比例2∶8,水的添加量150%,食鹽添加量1.2%。選用該參數(shù)進(jìn)行3次平行驗(yàn)證性試驗(yàn),得到豆渣超微粉煎餅的感官得分分別為93.8分、93.5分、94.0分,此時(shí)感官得分平均值為93.8分,與理論值(94.22分)較為接近,說(shuō)明該模型得到的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

3 結(jié)論

(1)通過(guò)單因素試驗(yàn)及響應(yīng)面分析,得出對(duì)豆渣超微粉煎餅感官得分影響的大小次序?yàn)槭雏}添加量>豆渣超微粉和小麥粉比例>水的添加量。

(2)對(duì)回歸方程進(jìn)行分析計(jì)算,得到豆渣超微粉煎餅的最佳工藝參數(shù)為:豆渣超微粉和小麥粉比例0.244∶1、水的添加量149.69%、食鹽添加量1.187%,在此水平組合下,豆渣超微粉煎餅的感官得分為94.22分。

(3)調(diào)整最佳工藝條件為:豆渣超微粉和小麥粉比例2∶8,水的添加量150%,食鹽添加量1.2%。此時(shí)感官得分平均值為93.8分,與理論值較為接近,說(shuō)明該模型可靠。