響應(yīng)面法優(yōu)化青麥仁秋葵餅干加工工藝的研究

王 倩，聞?dòng)矜?，高天辰，王文婷，?慧，邢霂蕾，周 欣

（宿州學(xué)院生物與食品工程學(xué)院，安徽宿州 234000）

青麥仁是生長(zhǎng)至乳熟階段的小麥，粒度豐腴、香味濃郁、口感清爽、顏色翠綠，富含膳食纖維和α -淀粉酶，β -淀粉酶等，具有促進(jìn)人體吸收和降低血糖的作用，廣受消費(fèi)者青睞[1]。將青麥仁磨成粉用于餅干加工，不僅能增加餅干的風(fēng)味，還可以減少傳統(tǒng)餅干中某些對(duì)機(jī)體健康不利的成分，同時(shí)拓寬了青麥仁的應(yīng)用范圍[2-3]。秋葵屬錦葵科，含有包括多糖、黃酮及氨基酸在內(nèi)的多種具有一定功能性的營(yíng)養(yǎng)成分，能夠提高機(jī)體的免疫力、降低常見疾病的病發(fā)率，是廣受喜愛的保健型蔬菜。然而，由于運(yùn)輸時(shí)間和空間的限制，新鮮的秋葵果實(shí)不能及時(shí)送到餐桌或工廠，導(dǎo)致成本增加[4]。將秋葵研磨成粉便可以解決這一難題，不但保留了秋葵風(fēng)味，而且能夠經(jīng)受長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)輸，又便于長(zhǎng)期貯藏，從而提高秋葵作為食品原料的應(yīng)用價(jià)值[5]。異麥芽酮糖醇是從蔗糖衍生而來(lái)的碳水化合物，可以用作食品添加劑，具有降低血糖和能量水平的作用，有助于降低糖尿病和冠狀動(dòng)脈疾病的發(fā)病率，還有利于減少食物能量的攝入，從而對(duì)控制體重提供一定的幫助。用異麥芽酮糖醇替代傳統(tǒng)餅干中的白砂糖，不僅可以保持餅干的口感和風(fēng)味，還能有效降低餅干的熱量，符合現(xiàn)代低熱量健康食品的消費(fèi)觀念。

餅干作為市場(chǎng)上常見的零食及代餐食品，一直深受消費(fèi)者喜愛。以小麥粉為主要原料，并輔以油脂、奶粉、雞蛋等，再經(jīng)攪拌調(diào)配、加熱成型、烘焙冷卻等工藝生產(chǎn)制成[6-8]。因餅干方便攜帶與食用，在食品市場(chǎng)上一直受到大眾青睞，但人們對(duì)其要求也在逐漸提高，比起傳統(tǒng)高油高糖餅干，具有一定保健功能的餅干更符合健康需求[9-10]。因此，將秋葵粉和青麥仁粉加入面粉中，用異麥芽酮糖醇代替白砂糖，從而使餅干具有一定的功能性，熱量低，避免血糖升高，改善消化不良。通過單因素試驗(yàn)考查秋葵粉、青麥仁粉、異麥芽酮糖醇及黃油添加量對(duì)青麥仁秋葵餅干品質(zhì)的影響，再利用響應(yīng)面優(yōu)化確定餅干的最佳加工工藝。

1 材料與方法

1.1 材料

速凍青麥仁，無(wú)錫青麥源食品有限公司提供；異麥芽酮糖醇，合肥躍泰生物科技有限公司提供；秋葵、低筋面粉、雞蛋、黃油等，均購(gòu)自宿州大潤(rùn)發(fā)超市。

1.2 設(shè)備

電子分析天平，深圳市盛美儀器有限公司產(chǎn)品；多功能高速粉碎機(jī)，天津市泰斯特儀器有限公司產(chǎn)品；恒溫鼓風(fēng)干燥箱，深圳市森宇儀器設(shè)備有限公司產(chǎn)品；烤箱，廣州市白云區(qū)德寶廚房設(shè)備廠產(chǎn)品。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 原料預(yù)處理

（1）青麥仁粉制備。將冷凍青麥仁在室溫環(huán)境下解凍，用水清洗去除雜質(zhì)后將其均勻平攤于烘盤上，于50 ℃恒溫下烘烤10 h 后取出粉碎，過80 目篩得到青麥仁粉，密封、陰涼條件下保存，備用。

（2）秋葵粉制備。新鮮的秋葵清洗干凈后晾干水分并切成均一的薄片，將其在烘盤上均勻鋪開，于45 ℃恒溫下烘烤10 h 后取出粉碎，過80 目篩得到秋葵粉，密封、陰涼條件下保存，備用。

1.3.2 工藝流程

黃油軟化→攪打→低筋面粉、雞蛋黃、異麥芽酮糖醇進(jìn)行預(yù)混→攪打→添加青麥仁粉、秋葵粉→攪拌均勻→制成面團(tuán)→靜置→模具成型→烘烤（面火170 ℃，底火150 ℃，時(shí)間15 min）→冷卻→成品。

1.3.3 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以100 g 低筋面粉為基礎(chǔ)，蛋黃用量25 g，準(zhǔn)確稱取異麥芽酮糖醇25 g、黃油30 g，在青麥仁粉添加量15%，秋葵粉添加量5%，6%，7%，8%，9%，10%時(shí)探討秋葵粉添加量對(duì)餅干感官的影響；準(zhǔn)確稱取異麥芽酮糖醇25 g、黃油30 g，在秋葵粉添加量7%，青麥仁粉添加量5%，10%，15%，20%，25%，30%時(shí)探討青麥仁粉添加量對(duì)餅干感官品質(zhì)的影響；準(zhǔn)確稱取黃油30 g，在青麥仁粉添加量15%，秋葵粉添加量7%，異麥芽酮糖醇用量10，15，20，25，30，35 g 時(shí)探討異麥芽酮糖醇用量對(duì)餅干感官品質(zhì)的影響；準(zhǔn)確稱取異麥芽酮糖醇25 g，在青麥仁粉添加量15%，秋葵粉添加量7%，黃油用量10，20，30，40，50，60 g 時(shí)探討黃油用量對(duì)餅干感官品質(zhì)的影響[2，11-13]。

1.3.4 Box-behnken 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)結(jié)果分析的基礎(chǔ)上，以秋葵粉添加量（A）、青麥仁粉添加量（B）、異麥芽酮糖醇用量（C）、黃油用量（D）作為自變量設(shè)計(jì)用感官評(píng)分作為餅干品質(zhì)主要指標(biāo)的響應(yīng)面試驗(yàn)。

試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素與水平設(shè)計(jì)見表1。

表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素與水平設(shè)計(jì)

1.3.5 感官品質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

組織由50 名男性和50 名女性組成的100 名感官評(píng)價(jià)員，分別從色澤、外形、組織結(jié)構(gòu)、香氣及口感這5 個(gè)方面對(duì)青麥仁秋葵餅干進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。

餅干感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)與細(xì)則見表2[10-13]。

表2 餅干感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)與細(xì)則

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 秋葵粉添加量的確定

秋葵粉添加量對(duì)餅干感官品質(zhì)的影響見圖1。

圖1 秋葵粉添加量對(duì)餅干感官品質(zhì)的影響

由圖1 可知，當(dāng)秋葵粉添加量為5%～7%時(shí)，餅干的感官評(píng)分隨著秋葵粉添加量的增加而逐步提高；當(dāng)秋葵粉添加量超過了該區(qū)間范圍時(shí)，餅干的感官評(píng)分則隨著秋葵粉添加量的增加而明顯降低。餅干中的秋葵粉含量較少時(shí)，餅干的香味不突出且口感風(fēng)味有所缺陷；秋葵粉含量較高時(shí)，餅干色澤則會(huì)呈現(xiàn)出焦黃色，還會(huì)伴隨有明顯的苦味。綜上，秋葵粉添加量以7%較為適宜。

2.1.2 青麥仁粉添加量的確定青麥仁粉添加量對(duì)餅干感官品質(zhì)的影響見圖2。

圖2 青麥仁粉添加量對(duì)餅干感官品質(zhì)的影響

由圖2 可知，當(dāng)青麥仁粉添加量為5%～15%時(shí)，餅干的感官評(píng)分隨著青麥仁粉添加量的增加而明顯升高；當(dāng)青麥仁粉添加量超出這一區(qū)間范圍時(shí)，餅干的感官評(píng)分則隨著青麥仁粉添加量的增加而明顯下降。餅干中青麥仁粉的含量過少時(shí)，餅干無(wú)明顯風(fēng)味，口感較差；青麥仁粉的含量過多時(shí)，餅干有較強(qiáng)的異味且顏色過深。綜上，青麥仁粉添加量以15%較為適宜。

2.1.3 異麥芽酮糖醇用量的確定

異麥芽酮糖醇用量對(duì)餅干感官品質(zhì)的影響見圖3。

圖3 異麥芽酮糖醇用量對(duì)餅干感官品質(zhì)的影響

由圖3 可知，當(dāng)異麥芽酮糖醇用量為10～25 g時(shí)，餅干的感官評(píng)分隨著異麥芽酮糖醇的添加而明顯上升；當(dāng)異麥芽酮糖醇用量超過25 g 時(shí)，餅干的感官評(píng)分則會(huì)隨著異麥芽酮糖醇的增加而有所降低。異麥芽酮糖醇用量較低時(shí)，餅干無(wú)法呈現(xiàn)出明顯的甜味，風(fēng)味欠佳；異麥芽酮糖醇用量較高時(shí)，餅干有顆粒感且過于甜膩。綜上，異麥芽酮糖醇用量以25 g 較為適宜。

2.1.4 黃油用量的確定

黃油用量對(duì)餅干感官品質(zhì)的影響見圖4。

圖4 黃油用量對(duì)餅干感官品質(zhì)的影響

由圖4 可知，當(dāng)黃油用量為10～30 g 時(shí)，餅干的感官評(píng)分隨著黃油量的添加而明顯上升；當(dāng)黃油用量超過這一區(qū)間范圍時(shí)，餅干的感官評(píng)分則隨著黃油用量的增加而明顯下降。黃油用量低于30 g 時(shí)，餅干質(zhì)地較硬，缺乏香味，口感欠佳；黃油用量高于30 g 時(shí)，餅干質(zhì)地過于酥松、油膩，不易成型。綜上，黃油用量以30 g 較為適宜。

2.2 響應(yīng)面優(yōu)化結(jié)果分析

2.2.1 回歸模型分析

根據(jù)Box-behnken 原理，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上考查秋葵粉添加量（A）、青麥仁粉添加量（B）、異麥芽酮糖醇用量（C）、黃油用量（D）4 個(gè)因素間的交互作用對(duì)餅干感官品質(zhì)的影響。依據(jù)Design Expert 軟件，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差和顯著性分析（見表3）。將數(shù)據(jù)進(jìn)行多項(xiàng)擬合，得到回歸方程：

表3 方差分析結(jié)果

方差分析結(jié)果見表3。

由表3 可知，p 值小于0.000 1，說明回歸模型極顯著；失擬項(xiàng)p 值為0.589 6，大于0.05，不顯著，表明回歸模型符合實(shí)際情況，能夠反映響應(yīng)面值與各因素之間的關(guān)系，證明了該方法的可行性。此外，秋葵粉添加量與異麥芽酮糖醇用量的交互作用、青麥仁粉添加量與黃油用量的交互作用都對(duì)餅干感官品質(zhì)的影響極顯著，秋葵粉添加量與青麥仁粉添加量的交互作用、秋葵粉添加量與黃油用量的交互作用、青麥仁粉添加量與異麥芽酮糖醇用量的交互作用影響顯著。各因素二項(xiàng)式影響均極顯著。同時(shí)，回歸模型R2大于0.9，為0.950 8，說明各試驗(yàn)因素能夠?qū)憫?yīng)面值產(chǎn)生95.08 %的影響，從而較好地描述了響應(yīng)面值與各因素間的關(guān)系[14-15]。

2.2.2 響應(yīng)面分析

從Design Expert 中可以得到不同因素間的交互作用對(duì)餅干感官品質(zhì)影響的響應(yīng)面三維圖。

不同因素交互作用對(duì)餅干感官品質(zhì)的影響見圖5。

由圖5 可知，若是響應(yīng)面圖表面越陡峭，等高線呈現(xiàn)出橢圓形，表明這2 個(gè)因素的交互作用對(duì)餅干品質(zhì)的影響顯著；若是曲面較為平緩，等高線呈圓形，則表明這2 個(gè)因素的交互作用對(duì)餅干品質(zhì)的影響不明顯[14-15]。由圖5 可知，交互項(xiàng)中，青麥仁粉添加量和異麥芽酮糖醇用量、秋葵粉添加量和異麥芽酮糖醇用量、青麥仁粉添加量和秋葵粉添加量、秋葵粉添加量和黃油用量、青麥仁粉添加量和黃油用量的交互作用對(duì)餅干感官品質(zhì)的影響均較為明顯，與方差分析結(jié)果一致。

2.2.3 驗(yàn)證試驗(yàn)

結(jié)合分析回歸模型，通過響應(yīng)面軟件可以預(yù)測(cè)出理論上青麥仁秋葵餅干制作的最佳工藝條件為秋葵粉添加量6.96%，青麥仁粉添加量14.40%，異麥芽酮糖醇用量24.76 g，黃油用量30.03 g，感官評(píng)分為92.058 5 分。為了提高試驗(yàn)的可操作性和可控性，將以上工藝配方進(jìn)行修正，確定最佳工藝為秋葵粉添加量7%，青麥仁粉添加量14%，異麥芽酮糖醇用量24.8 g，黃油用量30.0 g。在此工藝配方下進(jìn)行3 次平行試驗(yàn)，得到的青麥仁秋葵餅干感官評(píng)分實(shí)際值為93.23 分，與預(yù)測(cè)值接近。說明通過響應(yīng)面優(yōu)化得到的青麥仁秋葵餅干制作配方參數(shù)準(zhǔn)確可靠并且具有一定的參考意義和實(shí)用價(jià)值。

3 結(jié)論

通過單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面優(yōu)化，得到了制作青麥仁秋葵餅干的最優(yōu)工藝配方為秋葵粉添加量7%，青麥仁粉添加量14%，異麥芽酮糖醇用量24.8 g，黃油用量30.0 g。該配方下制備的青麥仁秋葵餅干口感酥脆、甜度適中并且混有秋葵和青麥仁的獨(dú)特風(fēng)味、清新可口、品質(zhì)較佳。將秋葵粉和青麥仁粉用于餅干制作中，賦予了餅干特有的風(fēng)味，同時(shí)用異麥芽酮糖醇替代白砂糖，符合當(dāng)代人對(duì)食品低脂低糖、健康營(yíng)養(yǎng)的需求，賦予了餅干一定的功能性，具有較大的應(yīng)用價(jià)值和開發(fā)空間。