甘薯渣膳食纤维饼干制作工艺及优化

王轶　王晨　郭鹏

摘要：对甘薯[Dioscorea esculenta （Lour.） Burkill]提取淀粉后产生的副产物甘薯渣的营养成分进行了分析，将其应用于高膳食纤维饼干的制作。通过质构仪分析及感官评价，确定了甘薯渣膳食纤维饼干的最佳配方为低筋全麦面粉70 g，湿甘薯渣30 g，鸡蛋15 g，糖30 g，植物油20 g，黄油5 g，泡打粉4 g，全脂奶粉5 g，玉米淀粉5 g；最佳烘烤工藝条件为烘烤温度170 ℃，烘烤时间6 min。

关键词：甘薯[Dioscorea esculenta （Lour.） Burkill]渣；膳食纤维；饼干；加工工艺

中图分类号：S531；TS215 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）22-5698-04

Abstract： The nutritional composition of sweet potato residue， which is the byproduct of sweet potato starch production， was analyzed， and a new recipe of dietary fiber biscuit was exploited by using sweet potato residue. According to texture analyzer analysis and sensory evaluation， the best formula was determined as follows： self-raising whole wheat flour 70 g， wet sweet potato residue 30 g， egg 15 g， sugar 30 g， vegetable oil 20 g， butter 5 g， baking powder 4 g， whole milk powder 5 g， cornstarch 5 g. The best baking process were as follows： baking temperature of 170 ℃， baking time of 6 min.

Key words： sweet potato residue； dietary fiber； biscuit

甘薯[Dioscorea esculenta （Lour.） Burkill]渣是甘薯淀粉类产品生产过程中的副产物，其主要成分为粗纤维。每年用于加工食用淀粉、工业淀粉、粉丝及食品的甘薯有6 000万t，产生 900万t甘薯渣， 甘薯渣少数作为饲料，多数被当作废料丢弃[1]。工厂堆积如山的甘薯渣腐败酸化，造成巨大的浪费和环境污染，甘薯渣的综合利用开发已成为亟需解决的新问题。

随着社会的发展，越来越多的人开始注重饮食健康，因此膳食纤维就逐渐被人们所青睐。甘薯渣中纤维含量高、质感好、口感佳，可以加工成高纯度、高附加值、用途广泛的低热量的膳食纤维[2]。国内外的研究表明，膳食纤维具有多种保健功能，如促进胃肠蠕动、增加粪便体积、缩短排便时间，预防便秘、结肠癌、心血管疾病的发病率，膳食纤维的这些生理特性与其物化以及功能特性有着密切关系[3]。在欧美，膳食纤维被称为人体必需的“第七营养素”，有些营养学家把膳食纤维看作是继蛋白质、脂肪、糖、矿物质、维生素和水这六大营养素之后的第七类营养素，还有些营养学家将其列为不提供能量、不提供营养辅助因素，而视为调节胃肠道消化功能的第三类营养素[4]。甘薯膳食纤维主要成分是：果胶、纤维素、半纤维素[5]，甘薯渣中除了含有较多的淀粉外，还含有丰富的食物纤维，具有较强的持油、持水、增容等特性，可用于面包、蛋糕、饼干[5，6]等食品中。

目前，红薯渣用途仅限于生产农家饲料和制造沼气，而绝大部分被作为废料丢弃[7，8]。因而甘薯渣膳食纤维食品的开发不仅可以减少资源浪费和环境污染，而且可以提高甘薯的经济附加值。本研究以甘薯渣为原料，在对其主要组成成分进行分析的基础上，研究高膳食纤维饼干制作工艺并对其进行优化，为甘薯渣膳食纤维食品的开发提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

低筋全麦面粉：河南省雪健实业有限公司；湿甘薯渣：湖北金悦农产品开发有限公司；鸡蛋：市售，符合国家标准；白砂糖：市售，符合国家标准；植物油：中粮东海粮油工业（张家巷）有限公司；黄油：市售，符合国家标准；泡打粉：安琪酵母股份有限公司；全脂奶粉：雀巢有限公司；玉米淀粉：武汉市劲宝集团有限公司。

盐酸，氢氧化钠，邻苯二甲酸氢钾，酚酞，菲林试剂，亚铁氰化钾，葡萄糖，硫酸铜，硫酸钾，硫酸，亚甲基蓝，甲基红，草酸，抗坏血酸，α-淀粉酶，蛋白酶，葡萄糖苷酶，2，6-二氯靛酚，碘酸钾，碘化钾，磷酸，磷钼酸，钨酸钠，无水碳酸钠，单宁酸，碳酸氢钠，酒石酸钾钠，冰乙酸，乙酸锌等均为分析纯。

1.2 仪器及设备

压面机：MT-140，枣阳巨鑫白水寺牌；饼干模具：新密市建兴公司；电烤箱：长帝CKF-30BS，佛山市伟仕达电器实业有限公司；微波炉：P70F23P-G5，格兰仕微波炉电器有限公司；质构仪：TA XT PLUS，英国Stable Micro Systems公司；恒温鼓风干燥箱：DHG-9075A，上海一恒科学仪器有限公司；马弗炉：4-10，上海仪器厂；膳食纤维测定仪：FOSS Tecator；凯氏定氮仪：OMNILAB D5000；万能粉碎机：FW80，天津市泰斯特仪器有限公司；索氏抽提器：蜀牛实验仪器有限公司；离心机：JIBO-2B，上海安亭科学仪器厂；可见分光光度计：WFJ-7200，尤尼柯（上海）仪器有限公司；恒温振荡器：YHZ-CD，太仓市实验设备厂；TBL 组织粉碎机，武汉市实验设备厂。

1.3 试验方法

1.3.1 甘薯渣成分分析方法 水分按GB/T 5009.3-2010测定；灰分按GB/T 5009.4-2010测定；粗脂肪按GB/T 15674-2009测定；粗蛋白按GB/T 5009.5-2010测定；粗纤维按GB/T 5009.10-2003测定；淀粉含量按GB/T 5009.9-2008测定。碳源/碳水化合物=100-粗蛋白-粗脂肪-水分-灰分-粗纤维。

1.3.2 膳食纤维含量测定 称取100 g甘薯渣样品经α-淀粉酶、蛋白酶、葡萄糖苷酶充分酶解后，收集滤液和残渣。将滤液沉淀，称重后，除去其中蛋白质和灰分，即得可溶性膳食纤维含量（SDF）；残渣干燥称重后，除去其中蛋白和灰分，即得不溶性膳食纤维（IDF）；两者相加得总膳食纤维含量（TDF）。膳食纤维含量均可用同一公式计算，膳食纤维（TDF、SDF、IDF，g/100 g）含量=（R-P-A）/m×100。R为残渣质量，P、A分别为蛋白和灰分含量，m为样品质量[9]。

1.3.3 甘薯渣饼干的感官评定 采用评分的方法从形态、色泽、口感、滋味及组织5个方面对甘薯渣饼干进行感官评定，评分标准见表1。

1.3.4 饼干的基本配方 低筋全麦面粉60～90 g，湿甘薯渣10～40 g（低筋全麦面粉和湿甘薯渣总质量为100 g），鸡蛋15 g，糖30 g，植物油20 g，黄油5 g，泡打粉4 g，全脂奶粉5 g，玉米淀粉5 g。

1.3.5 饼干的工艺流程 原料处理→调粉→压片→成型→摆盘→烘烤→冷却→整理→包装成品

1） 原料处理。用水漂洗甘薯渣，然后用滤网过滤，沥干至无水珠滴落状态，重复操作3次，得湿甘薯渣，备用。

2）调粉。首先将植物油、加热融化后的黄油、鸡蛋、白砂糖水浴溶解混合，再加入低筋全麦面粉、甘薯渣、泡打粉、全脂奶粉以及玉米淀粉，充分揉团混合后，根据面团的情况，适当添加食用水。

3）压片。用压面机压成2～4 mm薄厚均匀的面皮。

4）成型。用饼干模具将面皮冲印成符合要求的形状。

5）摆盘。将饼干坯整齐的摆入烤盘中，间距要适当，且满盘运行，保证产品烘烤过程中的均匀度。

6）烘烤。将烤盘置于已经提前预热的电烤箱中进行烘烤。

7）冷却。刚出炉的饼干柔软容易变形，应在自然条件下进行冷却，不可强风速冷而导致饼干破损率升高。

8）整理。拣出破碎、不规则的饼干。

9）包装成品。将整理好的饼干包装并密封，即得到甘薯渣饼干成品。

用英国Stable Micro Systems公司的TA XT PLUS质构仪测饼干硬度、脆性。

2 结果与分析

2.1 甘薯渣营养成分分析

对甘薯渣的营养成分进行分析，结果（表2）表明，在甘薯渣中含有大量的淀粉、粗蛋白，淀粉含量61.05%，粗蛋白含量4.86%；粗脂肪含量相对较低为0.53%；同时其膳食纤维含量高达25.31%。

2.2 甘薯渣添加量对饼干中膳食纤维含量的影响

在保证甘薯渣和低筋全麦面粉的总质量为100 g，其他配方基本不变的基础上，添加不同量的甘薯渣和低筋全麦面粉，使甘薯渣质量占总质量的10%、20%、25%、30%、35%、40%（在40%之后，甘薯渣饼干不能成型，故不再增加甘薯渣所占比例）。不同甘薯渣添加量中膳食纤维的含量见表3。随着甘薯渣添加量的增加，甘薯渣饼干中的膳食纤维含量也逐渐升高，由此说明，甘薯渣添加到饼干中，可以提高饼干的膳食纤维含量。

2.3 甘薯渣添加量对饼干品质的影响

从饼干的形态、色泽、口感、滋味、组织5方面对饼干的品质进行了综合的评分，结果见表4。综合上述因素考虑，甘薯渣最佳添加量为甘薯渣和低筋全麦面粉总质量的30%，过高或过低的甘薯渣添加量对饼干的品质均有不利的影响。使用质构仪对不同甘薯渣添加量的饼干的硬度和脆性进行了测定，结果见图1。由图1a可以看出，随着饼干中甘薯渣含量的增加，饼干的硬度逐渐增加。由于甘薯渣在高温下烘烤后，水分散失，而干的甘薯渣硬度本身大，導致加入到饼干中后导致饼干的硬度随之变大，因此甘薯渣含量过高会导致甘薯渣饼干口感变硬。由图1b可以看出，随着饼干中甘薯渣含量的增加，饼干的脆性先升高后降低。由于甘薯渣本身具有一定的脆性，其添加量从10%增加到30%时，饼干的脆性也随之上升；而当甘薯渣含量从30%增加到40%时，由于甘薯渣比例的增加，低筋全麦面粉含量相应减少，导致饼干的韧性和可塑性越来越低，甘薯渣饼干的脆性随之降低。最终得出甘薯渣含量为30%时，饼干的脆性最高。

2.4 烘烤温度对甘薯渣饼干品质的影响

在确定甘薯渣饼干配方的基础上，对饼干的烘烤温度进行了考察（表5）。由表5可知，饼干的烘烤温度为170 ℃时，饼干品质最佳。饼干烘烤温度过低，饼干膨胀程度不够，组织不酥松，口感很硬，颜色发白；饼干烘烤温度过高，饼干表面迅速变硬，颜色变深褐色，里面水分挥发不出来，导致外硬里未熟。使用质构仪对不同烘烤温度制成的甘薯渣饼干的硬度和脆性进行了测定，结果见图2。由图2a可以看出，烘烤温度为150～190 ℃时，饼干的硬度呈现先降低后增加的趋势，其硬度在170 ℃时最低。烘烤温度低于170 ℃时，甘薯渣饼干膨胀程度不够，组织不酥松，饼干的硬度也大；而烘烤温度高于170 ℃时，表面水分散失快，导致饼干表面硬度大。由图2b可以看出，甘薯渣饼干的脆性则随着温度的增加先升高后降低，在170 ℃时最高，烘烤温度低于170 ℃时，甘薯渣饼干膨胀程度不够，组织不酥松，饼干的脆性相对低；而烘烤温度高于170 ℃时，表面水分散失快，饼干内部水分不能散发出来，导致外硬内生。

2.5 烘烤时间对甘薯渣饼干品质的影响

进一步对饼干的烘烤时间进行试验，结果见表6。由表6可知，饼干的烘烤时间为6.0 min时，饼干品质最佳，饼干烘烤时间不够时，饼干颜色浅，口感略硬，香味较淡；饼干烘烤时间过长时，饼干颜色深，口感较硬，且会有糊味，掩盖饼干本身香味。

将制作出来的不同时间烘烤的甘薯渣饼干放于质构仪上测其硬度和脆性，测定结果见图3。由图3a可以看出，烘烤时间短于6.0 min时，饼干未完全烤熟，饼干生硬不够酥松，烘烤时间长于6.0 min时，饼干有糊味，水分散失过度，表面过硬，6.0 min时硬度最低。由图3b可以看出，烘烤时间短于6.0 min时，饼干未完全烤熟，饼干生硬不够酥松，脆性较低，烘烤时间长于6.0 min时，饼干有糊味，水分散失过度，脆性降低，6.0 min时，脆性最高。

3 小结与讨论

对薯渣的营养成分进行了测定，薯渣中含有大量的淀粉、蛋白质，脂肪含量较低，同时含有大量的膳食纤维，表明甘薯渣膳食纤维食品的应用具有很大的潜力。在此基础上研究了甘薯渣膳食纤维饼干的制作工艺，通过对甘薯渣饼干的原料比例及烘干工艺参数进行研究，得出甘薯渣饼干的制作最佳配方为：低筋全麦面粉70 g，湿甘薯渣30 g，鸡蛋15 g，糖30 g，植物油20 g，黄油5 g，泡打粉4 g，全脂奶粉5 g，玉米淀粉5 g；烘烤温度为170 ℃，烘烤时间为6 min。

甘薯渣中富含膳食纤维，制作饼干的总膳食纤维和可溶性膳食纤维高，饼干颜色金黄，外形完整光滑，层次分明，香味浓郁；在保持原有饼干色、香、味的基础上，增加了维生素、烟酸、叶酸等营养物质；可作为减肥食品和调节血糖、血压、血清胆固醇的食品[10]。本研究为甘薯渣膳食纤维食品的开发提供了技术参考，对甘薯渣产业的发展具有重要的现实意义。

参考文献：

[1] 董向艳，李静梅，石 波，等.甘薯淀粉加工废渣制备复合寡糖的条件优化及其活性评价[J].中国农业科学，2014，47（15）：3044-3057.

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[5] YOSHIMOTO M，YAMAKAWAL O，TANOUE H.Potential chemopreventive properties and varietal difference of dietary fiber from sweet potato （Ipomoea batatas L.）root[J].Japan Agricultural Research Quarterly， 2005，39（1）：37-43.

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[8] 周 帥，邬建国，张晓昱，等.红薯渣的开发利用[A].2005年工业微生物学术研讨会[C].北京：中国轻工业出版社，2005.

[9] AOAC official method 991.43-1996，Total，soluble，and insoluble dietary fiber in foods[S].

[10] 郑建仙.功能性膳食纤维[M].北京：化学工业出版社，2005.

（责任编辑 龙小玲）