响应面法优化杏仁饼干配方

炎士珂，马鹏利，刘 畅，李 昀，2

（1.天津农学院食品科学与生物工程学院，天津 300384；2.天津市农副产品深加工技术工程中心，天津 300384）

珍珠油杏，也称石匣珍珠杏，属实生杏变异品种，性状稳定，抗逆性强，适应性广，果实品质优良，商品价值极高[1]。其果实为椭圆形，果形端正。果肉韧而硬、味浓，出仁率达到43%，杏仁香甜、饱满、香气浓郁，耐贮藏，可鲜食，有着可直接食用的传统[2-3]。珍珠油杏杏仁中含有大量的蛋白质、维生素、不饱和脂肪酸等营养物质[4]，具有生津化痰、润肺清热的作用，同时拥有较高的医用价值。其杏渣中含有干物质15.7%，粗蛋白9.07%，中性洗涤纤维36.17%，酸性洗涤纤维20.36%，可溶性碳水化合物为9.73%。而珍珠油杏杏仁的应用研究目前比较少，因此也使得其具有极高的商业价值。

饼干，作为一种老少皆宜的食品，深受消费者的喜爱，但杏仁饼干却不多见，由珍珠油杏的杏仁制作的饼干未在市场上出现。事实上，珍珠油杏杏渣制成的杏仁饼干不仅具有很高的营养价值，而且具有良好的风味。燕麦作为一种营养成分极其丰富的农作物，其蛋白质含量高，可达15%～20%；氨基酸平衡是谷物中最好的，纤维含量高达64%～88%，有利于消化吸收；还含有较多的维生素E、钙、磷、铁等微量元素，是相当好的保健食品原料，也是饼干加工中一种很好的谷物原料[3]。

试验以珍珠油杏加工杏仁蛋白饮料后剩余的杏渣和燕麦为主要原料，优化配方，制得具有独特风味的杏仁饼干，充分利用燕麦的营养价值和杏仁偏于滋润及养护肺气、祛痰止咳的生理功能[4]，同时实现珍珠油杏资源的综合利用，促进珍珠油杏新产品的开发，丰富市场上的饼干品种，对推动珍珠油杏产业的发展具有积极意义。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

珍珠油杏，产地为山东省新泰市，扎鲁特旗神山杏谷现代农业有限公司提供；植物油，长寿花清香葵花籽油；燕麦、低筋面粉、绵白糖、白砂糖、食盐、小苏打、牛奶、鸡蛋等，均为市售。

C21-H1107型电磁炉，青岛海尔家电服务有限公司产品；BT 600型电子天平，上海友声衡器有限公司设计启东友铭衡器有限公司产品；令牌ACS-C1型电子计数秤，上海三积分有限公司产品；TA-XT 2i型质构仪，英国SMS公司产品；CZ-18型打浆机，广东晨雕机械设备有限公司产品；OMJ-R4060C型烤箱，河北欧美佳食品机械有限公司产品。

1.2 试验方法

1.2.1 杏仁饼干的工艺流程

植物油、糖、蛋液

（1）原辅料预处理。杏渣源于加工杏仁蛋白饮料后的副产物，杏渣的制备过程为首先对杏仁进行清洗，清洗后将杏仁进行常温浸泡，浸泡后去皮，得到无皮杏仁，再按照实验室的方法进行制备杏渣。杏渣的实验室制备方法为：将无皮杏仁用杏仁质量3倍的水浸泡12 h，手工去皮后用杏仁质量8倍的水进行磨浆；先用打浆机粗磨，再用胶体磨细磨，用200目的筛网过滤，过滤后，即得到杏渣；将制得的杏渣进行收集，收集后于冰箱中冷藏备用，温度为2～4℃。

（2）辅料预混。将植物油、白砂糖与蛋液按照比例进行添加，将其混匀。

（3） 面团调制。将面粉、燕麦、杏渣、牛奶、食盐和小苏打等原料进行混合揉制。调制时，面团温度维持在37～40℃。调制后将面团静置约10～20 min，使面团内部受力均匀，防止饼干收缩和变形[6]。

基本原料烘焙配方见表1。

表1 基本原料烘焙配方

（4）成型。面团调制完成后，将面团进行辊压，用自制模具压制成型，保证其大小形状一致。

（5）烘烤。烘烤温度为面火170℃，底火150℃，烘烤15 min[7]。

（6）冷却。饼干出炉后冷却至室温，进行包装贮藏。

1.3 质构测试

将制备好的饼干用自封袋进行密封，室温避光保藏。取完整饼干，保证被测饼干的高度相同且截面光滑平整，然后置于质构仪测试台上，采用直径75 mm的平底柱形探头P/75进行TPA测试。测试条件为测前速率1.0 mm/s，测试速率0.5 mm/s，测后速率1.0 mm/s，压缩程度为20%；2次压缩之间停留时间为5 s；触发力为5 g。每次取3块饼干，分别测试饼干中心点，取平均值[8]。试验选取的硬度为主要质构指标。

1.4 感官评定

感官评价时请10名专业的感官评定员对杏仁饼干的感官品质进行综合评定。

杏仁饼干的感官评分标准见表2[9-11]。

表2 杏仁饼干的感官评分标准

1.5 数据处理

采用Design Expert 8.0.6.1软件对该研究进行试验设计和数据分析。

1.6 单因素试验

保持基本烘焙原料配比不变，以低筋面粉量为基准，按照一定比例改变杏渣、燕麦、植物油的添加量。通过感官评价对饼干的品质进行评价，选取最佳因素水平。

杏仁饼干单因素试验因素与水平设计见表3。

表3 杏仁饼干单因素试验因素与水平设计/%

1.7 配方优化响应面试验设计

根据响应面设计原理，以燕麦、杏渣、植物油3个因素为自变量，以饼干的硬度为响应值进行优化，共设计15个试验点，其中12个分析因子，3个中心点。通过统计分析软件Design Expert 8.0.6.1进行试验设计和数据分析，确定杏仁饼干的3个主要因素的最优工艺配方。

杏仁饼干试验因素与水平设计见表4。

表4 杏仁饼干试验因素与水平设计/%

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果分析

2.1.1 杏渣添加量对饼干品质的影响

杏渣添加量对饼干品质的影响见表5。

表5 杏渣添加量对饼干品质的影响

由表5可知，当杏渣添加量为30%时，饼干杏仁味较浓，酥脆性好，感官得分最高为88分，故杏渣添加量为30%时为最佳。

2.1.2 燕麦添加量对饼干品质的影响

燕麦添加量对饼干品质的影响见表6。

表6 燕麦添加量对饼干品质的影响

由表6可知，当燕麦添加量为30%时，饼干燕麦味适中，口感与风味较好，感官得分最高为89分，故燕麦添加量为30%时饼干风味为最佳。

2.1.3 植物油添加量对饼干品质的影响

植物油添加量对饼干品质的影响见表7。

表7 植物油添加量对饼干品质的影响

由表7可知，当植物油添加量为25%时，饼干外观平滑光亮，口感酥脆，感官得分最高为83分，故植物油添加量为25%时制得的饼干在口感和外观品质俱佳。

2.2 响应面优化试验结果与分析

2.2.1 配方优化响应面试验设计与回归分析结果

响应面试验结果见表8。

表8 响应面试验结果

硬度是第1次压缩时的最大峰值，即食物达到变形时的力，是评价饼干口感的一个重要指标。在制作过程中，由于燕麦、杏渣、植物油3个因素对饼干硬度并非简单的线性因素，通过Design Expert 8.0.6.1对表中的数据进行多元回归分析，明确各因素对响应值Y的影响，得到多元回归方程为Y=18 158.83+494.12A-384.15B-454.05C-569.60AB+743.35AC-267.65BC-1993.49A2-1 131.54B2-1 620.04C2.

2.2.2 响应面试验结果方差分析

响应面试验结果方差分析见表9。

表9 响应面试验结果方差分析

由表9可知，模型的可靠性可由方差分析结果和相关系数来研究。模拟项F=21.32，p=0.001 8＜0.01，说明试验所选用的二次多项模拟型具有高度的显著性。由表9可知，A、B、C因素影响显著（p＜0.05），A和B，A和C的交互作用显著A2，B2，C2因素影响极显著，其他均不显著。失拟误差F=5.33，p=0.162 1＞0.05，说明失拟项不显著。由此可见，该模型能够较好地描述各因素与响应值之间的真实关系，可以利用该回归方程确定杏仁饼干的最佳工艺配方。该模型的R12=0.974 6，Radj2=0.928 9，说明该回归模型的调整系数为0.928 9，即该模型能解释92.89%响应值的变化，模型拟合程度良好，试验误差小，说明应用响应曲面法优化杏仁饼干工艺配方是可行的。由对硬度回归系数检验值F可知，各因素对杏仁饼干影响主次顺序为杏渣添加量（A）＞植物油添加量（C） ＞燕麦添加量（B）。

2.2.3 各因素交互作用对杏仁饼干硬度的影响

杏渣和燕麦对杏仁饼干硬度的响应面及等高线图见图1，杏渣和植物油对杏仁饼干硬度的响应面及等高线图见图2，燕麦和植物油对杏仁饼干硬度的响应面及等高线图见图3。

通过这些图可以直观地反映出各因素之间的交互作用对杏仁饼干硬度的影响。通过对响应曲面的形状的观察分析可以得出图1与图2的响应曲面有较明显的极值，说明相对应的2个因素的交互作用比较明显，而图3中的响应曲面没有明显的极值，说明2个因素的交互作用较弱。

图1 杏渣和燕麦对杏仁饼干硬度的响应面及等高线图

图2 杏渣和植物油对杏仁饼干硬度的响应面及等高线图

图3 燕麦和植物油对杏仁饼干硬度的响应面及等高线图

由图1可以看出，曲线很陡，说明杏渣与燕麦2个因素的交互作用对饼干的硬度影响大，且其等高线呈现椭圆趋势，即硬度随着杏渣添加量和燕麦添加量的增加，都出现先增加后减少的趋势，故存在极值，且AB两因素的交互作用p＜0.05，说明二者的交互作用存在显著差异，并且由表9可知，A因素的F值比B因素的F值大，可以看出杏渣的影响程度大于燕麦的影响程度，与图1形状相符。

由图2可以看出，曲线变化明显，说明杏渣添加量和植物油添加量对饼干的硬度影响大，其等高线图呈现椭圆形，其硬度随着杏渣添加量和植物油添加量的增加，出现先增加后减少的趋势，因而存在极值，且AB两因素的交互作用p＜0.05，说明二者的交互作用存在显著差异，并且由表9可知，A因素的F值比B因素的F值大，可以看出杏渣对饼干硬度的影响程度大于燕麦对饼干硬度的影响程度，与图2形状相符。

由表9可知，燕麦和植物油的交互作用p值为0.260 0，远大于0.05，故二者无明显差异。由图3可以看出，燕麦和植物油这2个因素的交互作用不存在极值，且其等高线无椭圆趋势，故交互作用不显著。

2.2.4 验证试验

根据模型预测得到的杏仁饼干优化配方中，杏渣、燕麦、植物油的最佳添加量分别为30%，30%，25%，为了验证模型的准确性，采用上述最佳工艺条件进行验证试验。将得到的饼干进行质构，实际得到的硬度为17 883.6，与Design Expert软件理论预测值18 153.3仅差1.49%，说明该模型参数准确可靠[12]。

2.3 感官评价结果

各组感官评分见表10。

表10 各组感官评分

经过试验发现，随着燕麦比例的增加，会降低面筋形成能力，燕麦在原料中所占比例越大，制备的饼干品质越差，是由于燕麦的增加降低了饼干的适口性、黏弹性和光滑性。这就导致饼干的感官品质较差、口感较粗糙、色泽较黄、光滑性较差，因此在满足营养成分的前提下，需要控制燕麦的添加量；杏渣中含有丰富的纤维与蛋白质，随着杏渣含量的提高，饼干的弹性有所降低。当杏渣添加量较少时，对饼干硬度的影响不大，随着杏渣添加量的提高，饼干的硬度也随之发生变化，同时饼干的感官评价呈先增加后减少的效果，原因是在一定的添加量内，饼干能够具有独特的杏仁味，但当添加量达到一定时，饼干的风味会有所下降，光滑度有所改变，口感也会变差；随着植物油的添加量增加，饼干的风味下降，口感油腻，色泽较深。根据响应面优化后的配方得到的结果中，第1组为最优组。由表10可知，第1组饼干的感官品质最优，得分为87.6分[13]。故质构硬度与感官评价结果一致，综合而言，第1组均为最优组，该组饼干的配方为杏渣添加量30%，燕麦添加量30%，植物油添加量25%，低筋面粉添加量100%，鸡蛋添加量50%，白砂糖添加量21%，牛奶添加量25%，小苏打添加量0.8%，食盐添加量0.8%。

3 结论

研究了杏渣、燕麦、植物油3个主要原料添加量对饼干品质和质构特性的影响。通过响应面优化试验建立了杏仁饼干硬度的回归方程，所得回归方程为Y=18 158.83+494.12A-384.15B-454.05C-569.60AB+743.35AC-267.65BC-1993.49A2-1131.54B2-1620.04C2，方程的决定系数为0.974 6，调整决定系数为0.928 9。感官评价结果与质构所得到的最优结果一致，故优化后的杏仁饼干的配方为（以低筋面粉量计） 低筋面粉添加量100%，杏渣添加量30%，燕麦添加量30%，植物油添加量25%，鸡蛋添加量50%，白砂糖添加量21%，牛奶添加量25%，小苏打添加量0.8%，食盐添加量0.8%，优化后的杏仁饼干的硬度为17 883.6，感官评价得分为87.6分。根据优化配方加工的杏仁饼干表面色泽均匀，口感松脆，硬度较高。除具有饼干特有的香气外，还具有杏仁的淡淡香气，感官品质较好。