慈姑全粉对曲奇饼干品质影响及配方研究

戢得蓉，乔明锋，何江红，曾佐玉，何莲，桂超

（四川旅游学院食品学院，四川 成都 610100）

慈姑（Sagittaria latifoliais）属于泽泻科慈姑属的多年生宿根浅水草本植物，在我国栽培面积广泛[1]。慈姑一般食用部分为球茎部分，球茎充分成熟后即可采挖食用，为保证慈姑食用安全，加工时需去除表皮及顶芽[2]。球茎中富含粗纤维、脂肪、淀粉、蛋白质及铁、锌、硒等[3-4]。因其含有较多淀粉，可添加到糕点类食品中[5]。为拓宽慈姑的食用选择及经济价值，近年来许多深加工产品相继报道，如慈姑饮料[6]、慈姑冲调型产品[7]、慈姑酱[8]及慈姑脆片[9]等。

慈姑全粉为鲜慈姑烘干后所得的乳白色粉末，有微苦味并带有特征清香味，富含粗纤维，不易吸水。制作方便且利于保存和运输，能最大程度的保留鲜慈姑所具有的营养价值，产生的废料较少对环境友好，能有效的延长慈姑的食用时间。开发慈姑全粉产品，有利于增加慈姑的附加经济价值。目前关于慈姑全粉的产品报道仅有速溶慈姑粉[10]。慈姑全粉含有较丰富的淀粉及粗纤维，将其加入饼干类产品中，可改善饼干热量高、粗纤维低的缺点。

本研究选取云南玉溪市白慈姑为主要原料，经过去皮、护色、烘烤、粉碎等处理得到慈姑全粉，以低筋面粉为主料，将慈姑全粉加入到饼干中，以鸡蛋、黄油、糖粉为辅料，探究慈姑全粉添加量对曲奇饼干品质特性影响，确定慈姑全粉的最佳添加量。经单因素试验后，结合响应面试验，制作出具有清香味、微苦味并含较多粗纤维的慈姑全粉曲奇饼干，以此为慈姑全粉深加工利用提供一定的理论及试验支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

慈姑：云南玉溪市白慈姑；低筋面粉、鸡蛋、糖粉、黄油：市售；石油醚、碘、乙醚、氢氧化钾、酚酞、苯酚、乙醇、淀粉酶、浓硫酸、葡萄糖、碘化钾：成都金山化学试剂有限公司，均为分析纯。

1.2 仪器

DC-P3 型色差计：北京市兴光测色仪器公司；CKF-52GS 烤箱：佛山市伟士达电器实业有限公司；BS224S型电子天平：北京赛多利斯系统有限公司；紫外分光光度计UV BlueStar A：北京莱伯泰科仪器有限公司；粗脂肪测定仪SZF-06A：上海华睿仪器有限公司；101 型鼓风干燥箱：北京路达试验仪器有限公司；HX-200 型粉碎机：浙江省永康市溪岸五金药具厂；FTC-质构仪TMS-PRO：北京盈盛恒泰科技有限责任公司。

1.3 试验方法

1.3.1 慈姑全粉的制备

新鲜慈姑切成2 mm～3 mm 的薄片，放入55 ℃～60 ℃热风干燥箱中干燥8 h～9 h，将烘干后慈姑片进行粉碎，过100 目筛，将所得慈姑全粉保存备用。

1.3.2 慈姑全粉曲奇饼干的研制

采用烘焙百分比，其中以低筋面粉质量为100%，慈菇全粉、黄油、糖粉按试验比例以低筋面粉质量为基准添加[11]。基本配方见表1。

表1 慈姑全粉曲奇饼干基础配方Table 1 The base formula of dehydrated sagittaria powder cookies

工艺流程[12]：称料→和匀→揉成圆柱形→放入保鲜袋→冷冻→切片→烘烤→出烤箱→冷却→成品

工艺要点：黄油溶化，加入糖粉和匀，再放鸡蛋液，最后放混匀的低筋面粉、慈姑全粉揉至面团光滑。将面团放入冷冻室内（10 min ～15 min）。冷冻好的面团，切成2 mm～3 mm 的圆片。将圆片，放入烤箱（面火180 ℃/底火160 ℃，用时20 min）。对冷却后的成品进行密封。

1.3.3 慈姑全粉曲奇饼干的感官评分方法及细则

由专业的10 名同学组成感官评定小组，男女各5 名，满分 100 分[13]，分别从色泽、形状、滋味、口感、组织结构进行评分，取其平均分，感官评分细则见表2。

表2 慈姑全粉曲奇饼干感官评价细则Table 2 Sensory evaluation criteria for dehydrated sagittarius powder cookies

1.3.4 单因素试验

在基础配方下，以烘焙比计算，将慈姑全粉添加到曲奇饼干中，选取慈姑全粉（5%、10%、15%、20%、25%、30%），利用水分、质构、感官评价分析慈姑全粉对曲奇饼干品质影响。配方研究：黄油（50 %、55 %、60 %、65 %、70 %）、糖粉（15 %、20 %、25 %、30 %、35%）、鸡蛋（10%、15%、20%、25%、30%）的不同烘焙比制得曲奇饼干进行感官评分，并对结果进行分析[14]。

1.3.5 响应面优化分析

在单因素试验基础上，根据中心组合设计原理，对慈姑全粉曲奇饼干的配方进行优化，以慈姑全粉、黄油、糖粉、鸡蛋添加量为自变量，以感官值为响应面值，进行四因素三水平的响应面试验[15]。

1.3.6 产品质构特性测定方法

参考王颖周等[16]的方法，将样品置于载物台上，采用HDP/BSG 探头，测定条件为：测定前速度2 mm/s；测定速度：1 mm/s；测定后速度：2 mm/s；2 次压缩之间停留时间为5 s；压缩百分比60%，每次测定后用擦拭纸将探头擦净，平行测定3 次。

1.3.7 理化指标检测

水分：GB 5009.3-2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》；脂肪：GB 5009.6-2016《食品安全国家标准食品中脂肪的测定》；酸价：GB 5009.229-2016《食品安全国家标准食品中酸价的测定》；总糖：GB 9695.31-2008《肉制品总糖含量测定》；粗纤维：GB/T 5009.10-2003《植物类食品中粗纤维的测定》。

1.4 数据处理

所有试验均平行3 次，取平均值为最终试验数据。试验数据由 Design Expert 8.0.6、Excel 及 SPSS 处理完成[17]。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 慈姑全粉添加量对曲奇饼干品质的影响

慈姑全粉添加量对含水量、饼干的硬度和脆性、感官评价的影响见图1。

图1 慈姑全粉添加量对含水量、饼干的硬度和脆性、感官评价的影响Fig.1 Effect of different dehydrated sagittaria powder addition on water content，hardness and brittleness of cookies and sensory evaluation

在表1基础配方下，其他因素为定值，慈姑全粉烘焙比梯度为变量。因慈姑全粉富含粗纤维且吸水能力较低筋面粉低，由图1得，饼干的水分含量随慈姑全粉烘焙比的上升逐渐下降，脆性随全粉添加量的增加而先升后降。当添加量超过20%时，脆性下降而硬度开始增加，同时感官评分先增大后减小，苦味开始突出，口感下降。在滋味方面，因特殊微苦味与不加慈姑全粉的饼干区别较大。在口感和组织结构中，因其富含粗纤维，添加慈姑全粉的饼干品质变得松脆可口、气孔均匀、层次分明、不黏牙且清香味及特征味明显。结合水分、硬度和脆性、感官评价的综合分析慈姑全粉最适添加量为20%左右。

2.1.2 慈姑全粉曲奇饼干感官评分、含水量、质构特性之间相关性分析

慈姑全粉曲奇饼干感官评分、含水量、质构特性之间相关性分析见表3。

表3 感官评分、含水量、质构特性之间相关性分析Table 3 The correlation analysis among sensory score，water content and texture characteristics

由表3所示，慈姑全粉曲奇饼干感官评分与脆性呈现正相关，相关系数为0.77，说明饼干感官评分越高，脆性值越大。饼干的脆性与内聚性呈正相关，系数为0.76，说明脆性越大，内聚性越大。综上，感官评分、脆性、内聚性之间存在较好的相关性。

2.1.3 其他因素对慈姑全粉曲奇饼干的感官品质影响

黄油添加量、糖粉添加量、鸡蛋添加量对慈姑全粉曲奇饼干感官品质的影响见图2。

图2 其他因素对慈姑全粉曲奇饼干感官品质的影响Fig.2 Effects of other factors on sensory quality of sagittaria powder cookies

在基础配方下，研究黄油添加量、糖粉添加量、鸡蛋添加量对慈姑全粉曲奇饼干感官品质的影响。如图2所示，结果表明随着黄油添加量的增加，感官评分呈现先增加后减小的趋势，当黄油添加量为60%时，外形完整、规则且厚薄一致，色泽均匀，呈现金黄色，口感松脆，组织结构细密、均匀，感官评分最好。当黄油添加量超过60%时，太过酥松，容易掉渣，慈姑全粉的清香味被黄油味覆盖。

慈姑全粉自带有一股微苦味，添加糖粉的目的是减轻苦味。当糖粉添加量在25%时，感官评分最好，此时饼干色泽较好、口感松脆、甜度适中、组织结构完整；慈姑全粉的清香味能够较好的呈现，苦味和甜味比例适中，既能吃出慈姑全粉的微苦，也有回甘。当鸡蛋添加量在20%时，感官评分最佳，饼干色泽较好，口感松脆，蛋腥味较弱，没有掩盖慈姑全粉本身的清香味及微苦味，断面层较均匀，空洞大小一致。

2.2 响应面试验结果及分析

2.2.1 模型的建立

单因素试验基础上，利用Design Expert 8.0.6 设计如表4，以慈姑全粉（A）、鸡蛋（B）、黄油（C）、糖粉（D）等添加量为特征值，响应值为感官评分，进行四因素三水平的响应面分析[18]。试验结果如表5。

表4 响应面试验设计与水平Table 4 Response surface experiment design and level

2.2.2 响应面试验结果

Y=+79.04-1.50A-0.42B-2.22C+0.41D-2.35AB-1.55AC+2.45AD+1.15BC-1.15BD-0.48CD-2.08A2+0.37B2-1.75C2+0.045D2，对表5中的数据进行回归拟合，得到多元线性回归方程。对以上回归模型进行方差分析，见表6。

表5 响应面试验结果Table 5 Response surface experiment results

表6 回归方程的显著性检验及方差分析结果Table 6 Regression and ANOVA table of variable

续表6 回归方程的显著性检验及方差分析结果Continue table 6 Regression and ANOVA table of variable

由F 分布检验显著性，p 值越小，对应特征值显著性越好[19]。由表6，感官评分模型总回归项为极显著（p＜0.01），失拟性不显著（p=0.184 9＞0.05）说明差异性不显著，即回归模型选择恰当，试验误差小，决定系数R2为0.975 4，二次项模型中预测值与试验真实值之间的相关性达97.54 %；校正系数为0.950 8（95.08%），唯有4.92%的变异不能被该回归模型解释，说明模型拟合较好；性噪比为26.293＞4，该模型的可行度高；CV值为0.78%，说明回归模型的的数据精确度较高，且误差较小。综上，该模型可用于预测饼干的品质变化。据系数估计值 A=1.50，B=0.42，C=2.22，D=0.41，可知，影响因素的主效应关系为黄油＞慈姑全粉＞鸡蛋＞糖粉添加量。

2.2.3 各因素交互作用的响应面分析

响应面图形是感官评分（Y）对各个试验因素所构成的三维曲面图，从图上可以找出各参数之间的相互作用，并在各添加范围内确定各因素的最优取值范围[19-20]，利用Design Expert 8.0.6 软件进行数据统计分析各自变量对慈姑全粉曲奇饼干感官评分交互影响的曲面图，见图3。

图3 各反应因素之间的交互作用Fig.3 Interactions between response factors

由图3可知，慈姑全粉和鸡蛋添加量、慈姑全粉与糖粉添加量、黄油和糖粉添加量、鸡蛋和黄油添加量四幅响应面曲面图坡度较陡峭，说明两者交互作用变化明显，其等高线较疏，表明各个两因素对感官评分的影响不大。慈姑全粉与黄油添加量的响应面曲面图坡度较陡峭，说明两者交互作用变化明显，其等高线较密且呈现椭圆形，表明两者对感官评分的影响较大，可以看出黄油对感官评分的影响较慈姑全粉的添加量大。鸡蛋和糖粉添加量的响应面曲面图坡度较平缓，说明两者交互作用变化不明显，其等高线较疏，表明两者对感官评分的影响较小。综上所述，黄油添加量对感官评分影响最大，慈姑全粉添加量较大，鸡蛋添加量较小，黄油添加量最小。此结论与方差分析保持一致。

2.2.4 验证性试验结果

通过Box-Benhnken 试验所得到的数据结果，利用Design Expert8.0.6 软件处理得到的结果显示，慈姑全粉添加量为25%、鸡蛋添加量为15%、黄油添加量为55%、糖粉添加量为30%时感官评分值最高。在最优参数条件下，进行反复3 次试验，感官平均分与预测值相对偏差小于0.12，测定结果稳定，试验结果可靠，说明回归方程具有较高的准确性。

2.3 理化指标测定

参考GB/T 20980-2007《饼干》和GB 7100-2015《食品安全国家标准饼干》中的相应规定，普通曲奇饼干水分不大于4.0%，脂肪不小于16.0%，酸价不大于5 mg/g，测定最佳配方制作的慈姑全粉曲奇饼干的水分含量、脂肪、酸价、总糖、粗纤维，结果见表7。

表7 慈姑全粉曲奇饼干理化指标结果Table 7 Results of physical and chemical indicators of dehydrated sagittarius powder biscuits

由表7可知，慈姑全粉曲奇饼干水分含量、脂肪、酸价均符合国家标准。

3 结论

研究表明，慈姑全粉添加量为20%的曲奇饼干水分含量、硬度、脆性、感官评分最佳，随着慈姑全粉的增加，脆性下降，硬度增大，感官品质变差。曲奇饼干的感官评分、脆性、内聚性之间存在较好的相关性。通过添加一定量的慈姑全粉，有效的提高饼干的感官品质，质构特性。响应面试验确定慈姑全粉曲奇饼干的最佳配方为：慈姑全粉添加量为25%、鸡蛋添加量为15%、黄油添加量为55%、糖粉添加量为30%。在此条件下制作的慈姑全粉曲奇饼干色泽良好、口感松脆、组织细腻、空洞大小一致、香味浓郁，苦味与甜味比例适中。