木耳酥性饼干配方、质构和保质期研究

孔祥辉,张 宇,杨国力,韩 冰,马银鹏,刘佳宁,陈 鹤,张介驰,*

(1.黑龙江省科学院微生物研究所,黑龙江哈尔滨 150010;2.黑龙江省科学院高技术研究院,黑龙江哈尔滨 150001;3.哈尔滨商业大学,黑龙江哈尔滨 150076;4.黑龙江众生生物工程有限公司,黑龙江哈尔滨150028)

木耳[Auriculariaauricula(L.)Underw.]营养丰富。明代李时珍《本草纲目》记载木耳入胃,大肠经[1],“益气不饥,轻身强志”,“清肺润肺”,“利五脏、排毒气”(《食疗本草》)。木耳富含铁、钙、多种有益氨基酸,是天然补血佳品[2];木耳富含被称为第七营养素的食物纤维素(33.4%),能促进肠道有益菌生长和肠胃蠕动[3],清扫人体垃圾,清肺、止咳、化痰[4-6],预防心血管疾病,减肥、防癌、治便秘、防冠心病和糖尿病[7-12],有益于人体健康。

近几年,随着木耳栽培技术发展,我国木耳产量逐年上升,2016年总产量达到627万吨,其中,黑龙江省木耳产量328万吨,占比52%。由于独特的气候和原料优势,我省的木耳品质佳,但大多仍为泡发后直接食用或烹饪菜肴,开发的深加工产品极少。精深加工能力弱已经成为制约木耳产业持续健康发展的瓶颈。当务之急是研究木耳深加工关键技术,拓展木耳的深加工领域,生产木耳营养餐、木耳超细粉冲剂、木耳挂面、木耳饼干[13]等功能性食品,提高产品附加值,提高产业经济效益[14-15]。

中国饼干市场呈现出传统饼干正被新型饼干所取代的格局,饼干企业急需借助新技术新工艺,从原料到产品品质全面创新,才能赢得市场[16-18]。国内已研究成功的食用菌饼干有姬菇饼干、灵芝饼干、杏鲍菇饼干[19-20]等,虽然也有黑木耳饼干方面的研究[13],但迄今市场未见木耳酥性饼干产品。本研究以木耳为主要原料之一开展木耳酥性饼干加工研究,通过正交实验确定最佳配方,研究了产品生产工艺,研制出了易于被人们所接受的营养均衡、兼具功能特性、组织结构好、色泽饱满、口感酥脆、口味独特的木耳酥性饼干,为木耳的深加工探索了一条新途径。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

木耳 除杂后清洗,烘干,粉碎过100目筛,微生物研究所;低筋粉、白糖、泡打粉、食盐、铝塑膜(饼干包装膜,10 cm×12 cm) 江苏申凯包装高新技术股份有限公司;无水酥油(福临门)、黄油(Q/DHLY0004S) 中粮东海粮油工业(张家港)有限公司;棕榈油(24度)益海嘉里海皇棕榈油;特丁基对苯二酚(TBHQ) 郑州百思特食品添加剂有限公司;盐酸、氢氧化钠、无水乙醚、石油醚 分析纯,北京奥博星生物技术有限责任公司;乙酸与异辛烷混合液 天津市永大化学试剂有限公司;碘化钾 天津市致远化学试剂有限公司;硫代硫酸钠、可溶性淀粉、酚酞 天津市天力化学试剂有限公司;氢氧化钾 天津市博迪化工股份有限公司;无水乙醇 天津市巴斯夫化工有限公司。

C21-SK805C21-SK805型电磁炉 九阳集团;ALC-210.2型电子天平 赛多利斯科学仪器(北京)有限公司;DHG 9145A型电热鼓风干燥箱 上海一恒科学仪器有限公司;GH5000型电热恒温培养箱 天津市泰斯特仪器有限公司;BCD-206T AD2型冰箱 青岛海尔集团;HWS 24型电热恒温水浴锅 上海一恒科学仪器有限公司;FW177型中草药粉碎机 天津市泰斯特仪器有限公司;SX2-4-10型箱式电阻炉 天津市中环实验电炉有限公司;XYF-3K型远红外线食品烤炉 广州红菱电热设备有限公司;DK-98-2型电子调温万用电炉 天津市泰斯特仪器有限公司;TA.newplus型质构仪 上海isenso公司。

1.2 实验方法

1.2.1 木耳酥性饼干制作工艺流程

操作要点:原料预混及面团调制时投料顺序是抑制面筋形成,让产品更酥的关键环节[21-23]。先将水、糖、盐、油、泡打粉等充分搅拌成均匀乳浊液,然后加入面粉、木耳粉和泡打粉均匀调制面团,至面团表面形成一层油脂的薄膜为止,此时尽量降低蛋白质之间的胀润和水化能力,使面团韧性降低。

采用辊印成型方式制作酥性饼干,要求面团相对稍硬一些,但弹性适中。高温短时烘烤,饼干入炉时炉内温度150～210 ℃,随后顺序调整温度:成形区(220 ℃ 1 min)、发酵区(210 ℃ 4 min)、烘干区和着色区(均为200 ℃,共6 min)。烘烤时间也很重要,一般以颜色来判断终点,烘烤时间过长或过短会导致饼干过焦或过白。最后自然冷却至20～25 ℃。

1.2.2 木耳酥性饼干的感官评价标准 对木耳酥性饼干的综合品质进行感官品质鉴定。根据实验方案,按工艺要点制作出相应的产品,随机选定20名消费者(男女各半)进行品尝,分别对产品的外形、结构、口感、色泽和香味5个方面进行评定,标准如表1所示。用综合评分的平均值作为感官品尝的指标,满分为100分。

表1 感官评定标准Table 1 Biscuit sensory evaluation standard

1.2.3 木耳酥性饼干配方单因素实验

1.2.3.1 油脂添加量对饼干品质的影响 取白糖25 g,泡打粉2.5 g,食盐1.7 g,分别添加25、30、35、40、45 g的油脂(其中油脂中黄油所占的比例为1/5,其余为无水酥油),搅拌至黄油融化,再添加低筋粉100 g,木耳粉12.5 g。

1.2.3.2 油脂中黄油所占比例对饼干品质的影响 取白糖25 g,泡打粉2.5 g,食盐1.7 g,添加油脂40 g,其中油脂中黄油所占的比例为1/2、1/3、1/4、1/5、1/6、1/7(其余为无水酥油),搅拌至黄油融化,再添加低筋粉100 g,木耳粉12.5 g。

1.2.3.3 木耳添加量对饼干品质的影响 取白糖25 g,泡打粉2.5 g,食盐1.7 g,添加油脂40 g,其中油脂中黄油所占的比例为1/5,搅拌至黄油融化,再添加低筋粉100 g,分别添加木耳粉5、7.5、10、12.5、15 g。

1.2.3.4 白糖添加量对饼干品质的影响 取白糖15、20、25、30、35 g,加入泡打粉2.5 g,食盐1.7 g,添加油脂40 g,其中油脂中黄油所占的比例为1/5,搅拌至黄油融化,再添加低筋粉100 g,分别添加木耳粉12.5 g。

1.2.4 木耳酥性饼干最优配方的确定 以油脂添加量,油脂中黄油所占的比例,木耳粉添加量,白糖添加量为实验因素,以感官评价为主要衡量指标,采用L9(3)4四因素三水平正交实验设计(因素水平见表2),筛选最佳配方。

表2 因素水平表Table 2 The factors and levels

1.2.5 木耳酥性饼干理化指标测定 木耳酥性饼干中酸价的测定参照GB/T 15687-1995;木耳酥性饼干中过氧化值的测定参照GB/T 5538/ISO 3960:2001;木耳酥性饼干中水分含量的测定参照GB/T 5009.3-2003;木耳酥性饼干中灰分含量的测定参照GB/T 5009.4-2003;木耳酥性饼干中脂肪含量的测定参照GB/T 5009.6-2003索氏抽提法。

1.2.6 木耳酥性饼干硬度的测定 采用质构仪进行测定木耳酥性饼干硬度[24-26]。切刀探头型号为TA/LKB。测试类型为下压。测定条件:测定前速度为2.00 mm/s;测定速度为1.00 mm/s;测定后速度为1.00 mm/s。目标模式为距离;目标值为30.00 mm。接触点类型为力;接触点为5.00 gf。分别测定含木耳的酥性饼干及不含木耳的酥性饼干(其配方和工艺与木耳酥性饼干相同,只是含木耳粉的部分用面粉代替)的硬度,每个样品测定3次取平均值。

1.2.6 木耳酥性饼干保质期的预测方法 用一定量的棕榈油来代替植物油,选用抗氧化剂 TBHQ作为食品添加剂(符合GB2760-2011《食品安全国家标准——食品添加剂使用标准》中的规定)。A组:无水酥油一半被棕榈油代替,不加抗氧化剂TBHQ;B组:无水酥油一半被棕榈油代替,加抗氧化剂TBHQ 180 mg/kg;C组:无水酥油全部被棕榈油代替,不加抗氧化剂TBHQ;D组:无水酥油全部被棕榈油代替,加抗氧化剂TBHQ 180 mg/kg;E组:对照组,不含棕榈油、抗氧化剂TBHQ。

木耳酥性饼干的保质期加速实验方法:参照时忠烈[28]的方法,将已用铝塑膜密封的木耳酥性饼干置于恒温70 ℃、恒湿(湿度45%)培养箱中,进行饼干的保质期加速实验。每天分别从5组饼干中各拿出3袋饼干,以木耳酥性饼干在加速储藏期内的酸价、过氧化值和感官评分为指标,确定木耳酥性饼干中抗氧化剂TBHQ添加量,测试持续至木耳酥性饼干香味淡,有较明显异味为止,同时将一部分包装好的饼干样品在常温干燥的环境下放置作为对照样品[27]。测试温度70 ℃,恒湿(湿度45%)下,用铝塑膜包装好的饼干放置1 d,则相当于在常温、常湿状态下能放置1.5个月。

1.2.7 木耳酥性饼干理化指标 制备好的木耳酥性饼干(1 d)理化指标按照“GB7100-2015”《饼干卫生标准》进行检验,判断理化指标是否符合国家规范。

1.3 数据处理

每组实验重复3次,数据采用Microsoft Excel 2003软件进行统计分析和绘制图表。

2 结果与分析

2.1 木耳酥性饼干配方单因素实验

2.1.1 油脂添加量对饼干品质的影响 油脂添加量对饼干感官评分的影响如图1所示。随着油脂添加量的增加,感官评分先逐渐上升至最大值后又下降。当油脂的添加量达到40 g时,感官评分达到最高分93分。研究发现,当油脂过低时,饼干硬度较大,口感酥脆程度不好;而油脂添加量过高时,会导致饼干口感过软,易碎。

图1 油脂添加量对饼干感官评分的影响Fig.1 Effect of sensory scores of biscuit sensory by different additive of oils

2.1.2 油脂中黄油所占比例对饼干品质的影响 油脂中黄油所占比例对饼干感官评分的影响如图2所示,随着油脂中黄油所占比例的增加,感官评分先逐渐上升至最大值后又下降。当油脂中黄油所占比例达到1/5时,感官评分达到最高分93分。研究发现,当油脂中黄油所占比例过低时,饼干的奶味不足;而油脂中黄油所占比例较高时,会导致饼干奶味过重。

图2 黄油占油脂的比例对饼干感官评分的影响Fig.2 Effect of sensory scores of biscuit sensory by different proportion of butter in oil

2.1.3 黑木耳粉添加量对饼干品质的影响 黑木耳粉添加量对饼干感官评分的影响结果如图3,随木耳粉添加量增加,感官评分先逐渐上升至最大值后又下降。研究发现,当黑木耳粉添加量过低时,饼干木耳味淡,色泽不饱满;而黑木耳粉添加量过高时,会导致饼干木耳香味浓,但颜色过深,硬度过高。当木耳粉的添加量达到12.5 g时,饼干木耳香味浓郁且口感酥松感官评分最高达92分。

图3 木耳粉添加量对饼干感官评分的影响Fig.3 Effect of sensory scores of biscuit sensory by different additive of Auricularia auricula powders

2.1.4 白糖添加量对饼干品质的影响 由图4可知,随着白糖添加量的增加,感官评分先逐渐上升至最大值后又下降。当白糖的添加量达到25 g时,感官评分达到最高分89分。研究发现,白糖添加量过低时,饼干甜味不足从而影响口感,而白糖添加量过低时,饼干甜味过重。

图4 白糖添加量对饼干感官评分的影响Fig.4 Effect of sensory scores of biscuit sensory by different additive of sugar

2.2 木耳酥性饼干配方正交实验分析

最佳配方工艺优化的正交实验结果如表3所示。

表3 L9(34)正交实验结果Table 3 Orthogonal experimental design and results

由表3可知,4个因素的主次因素为A>C=D>B,最佳配方为A2C3D2B2,即油脂添加量为40 g,油脂中黄油所占的比例为1/5,木耳粉添加量为12.5 g,白糖添加量为25 g。

2.3.2 死亡率 纳入5篇文献，试验组纳入272例患者，死亡7例，死亡率为2.57%，对照组纳入271例患者，死亡19例，死亡率为7.01%，各研究间无异质性（P=0.85，I2=0%），采用固定效应模型进行Meta‐分析，见图2。结果显示两组死亡率比较存在显著性差异［RR=0.37，95%CI（0.16～0.86），P=0.02］。

此最优方案未出现在正交实验结果中中,在此条件下制作木耳酥性饼干,进行3次验证实验,制得的木耳粉饼干感官评分为(94±1)分,确定此配方为最佳方案。此时的木耳酥性饼干外形饱满、花纹清晰,内质结构细密均匀、片型整齐、有明显层次、无杂质,口感酥松、细腻、不粘牙,色泽均匀、没有过焦、过白现象,香味浓、无异味。

2.3 木耳酥性饼干理化性指标的测定结果

2.3.1 木耳酥性饼干酸价、过氧化值、水分、灰分及脂肪的测定结果 木耳酥性饼干酸价和过氧化值越低越有利于延长保质期。木耳酥性饼干酸价、过氧化值、水分及灰分检测结果如表4所示,各项理化指标符合GB7100-2015《饼干卫生标准》的要求。此外,灰分检测值为2.56 g/100 g,脂肪检测值为33.2 g/100 g。

表4 木耳酥性饼干理化指标检测结果Table 4 The results of the measurement of the physical and chemical indexes

2.3.2 木耳酥性饼干硬度的测定结果 硬度是第一次压缩时的最大峰值,即食物达到变形时的力,是评价酥性饼干口感的一个重要指标。结合感官评价得知,当饼干硬度大于30 N时,咬合时口感已经超出普通消费者能够接受的程度。加入木耳粉后,饼干内部变硬,与普通酥性饼干相比硬度上升较明显。取最优配方制备的木耳酥性饼干与对照组酥性饼干进行硬度测试。研究发现,对照酥性饼干硬度为12.75 N,木耳酥性饼干硬度为27.30 N。

由此推之,木耳粉对酥性饼干的硬度影响较大。此外,虽然木耳酥性饼干较普通酥性饼干硬度更大,但是咬合时口感并未超出普通消费者能够接受的程度。即当木耳粉添加量为12.5 g时,饼干硬度能够达到普通消费者可以接受的程度。

2.4 木耳酥性饼干保质期加速实验各指标的测定结果及预测结果

为了预测木耳酥性饼干的保质期,进行木耳酥性饼干保质期加速实验,以酸价和过氧化值为指标(二者值越低越有利于延长保质期),考察酸价及过氧化值随加速储藏时间的变化。

2.4.1 加速储藏时间对木耳酥性饼干保质期和感官评价的影响 保质期加速实验中不同油脂及不同TBHQ抗氧化剂添加量对木耳酥性饼干酸价和过氧化值的影响如图5～图6所示。

图5 加速储藏时间对酸价的影响Fig.5 Effects of accelerated storage time on acid prices

图6 加速储藏时间对过氧化值的影响Fig.6 Effects of accelerated storage time on peroxide values

B组木耳酥性饼干(TBHQ抗氧化剂添加量为180 mg/kg(以油脂计)且用棕榈油代替配方中50%的无水酥油)如图5所示,其酸价在第4 d开始有明显上升趋势,但未超标。其加速储藏时间对过氧化值的影响如图6所示过氧化值在第5 d开始有了明显的上升趋势,但是没有超过《饼干卫生标准》中的限定值。对木耳酥性饼干进行感官评价发现,从第6 d开始,木耳酥性饼干出现轻微异味,随后异味加重。

C组木耳酥性饼干(不加TBHQ抗氧化剂且用棕榈油代替配方中100%的无水酥油)加速储藏时间对酸价的影响如图5所示,储存5 d开始酸价明显上升,最高值未超标。其加速储藏时间对过氧化值的影响如图6所示,当木耳酥性饼干的储存5 d开始过氧化值价明显上升,最高值同样未超过《饼干卫生标准》中的限定值。对木耳酥性饼干进行感官评价发现,第7 d开始木耳酥性饼干出现轻微异味,随后异味加重。

D组木耳酥性饼干(TBHQ抗氧化剂添加量为180 mg/kg(以油脂计)且用棕榈油代替配方中100%的无水酥油)加速储藏时间对酸价的影响如图5所示,酸价在第5 d开始有了明显的上升趋势,但未超标。其加速储藏时间对过氧化值的影响如图6所示,过氧化值在第5 d开始有了明显的上升趋势,但是仍然未超过《饼干卫生标准》中的限定值。对木耳酥性饼干进行感官评价发现,直到第8 d饼干未有异味。

E组饼干(对照组)加速储藏时间对酸价的影响如图5所示,酸价在加速储藏期的第3、4 d出现明显的升高趋势,但未超出标准(GB7100-2015《饼干卫生标准》中规定的酸价5 mgKOH/g(以油脂计))限定值。其加速储藏时间对过氧化值的影响如图6所示,木耳酥性饼干在加速储藏期的第2、3 d出现明显的升高趋势,由于GB7100-2015《饼干卫生标准》中规定的过氧化值不得超过0.25 g/100 g(以油脂计),所以当木耳酥性饼干中不添加TBHQ抗氧化剂时,饼干在7 d加速储藏实验中,已严重不合格。对木耳酥性饼干进行感官评价发现,从第4 d开始,木耳酥性饼干出现轻微异味,随后异味更加严重。

TBHQ抗氧化剂添加量为180 mg/kg(以油脂计)且用棕榈油代替配方中100%的无水酥油的木耳酥性饼干,在温度70 ℃和湿度45%条件下 8 d的储藏过程中,木耳酥性饼干没有发现酸价、过氧化值超标和异味现象。

2.4.2 木耳酥性饼干加速实验后的理化指标 对按照最佳生产配方与烘烤方案生产的包装好的木耳酥性饼干在温度70 ℃和湿度45%条件下 储藏8 d后,按照 GB7100-2015《饼干卫生标准》检测木耳酥性饼干理化指标,结果如表5所示。经加速实验后的木耳酥性饼干理化指标为合格。

表5 理化指标检测结果Table 5 Results of physical and chemical indexes test

综上,TBHQ添加量为180 mg/kg(以油脂计)且用棕榈油代替配方中100%无水酥油的木耳酥性饼干的保质期最长,由保质期加速实验可以预测该饼干产品保质期为1年,符合标准。

3 结论

以低筋面粉、木耳粉为原料,适量添加白糖、食盐、油脂、泡打粉等研制木耳酥性饼干,以油脂含量、黄油占油脂含量的比例分数、木耳粉添加量、白糖添加量为影响口感的因素,采用单因素和正交实验方法,通过感官评价得到木耳酥性饼干产品的最佳配方:低筋粉100 g,木耳粉12.5 g,白糖25 g,泡打粉2.5 g,食盐1.7 g,油脂含量40 g(其中黄油8 g,棕榈油32 g),TBHQ抗氧化剂180 mg/kg(以油脂计)。100 g木耳酥性饼干产品理化指标:水分2.8 g,灰分2.56 g,脂肪33.2 g,酸价0.45 mg/g,过氧化值(以油脂计)0.0012 g/100 g,硬度27.30 N。经保质期加速实验预测产品保质期为1年,以上符合GB7100-2015《饼干卫生标准》的理化指标。