低糖菊粉酥性饼干的研究

席 栋，罗登林，李 璇，徐宝成，李佩艳

（河南科技大学 食品与生物工程学院，河南洛阳 471003）

菊粉作为一种不同于淀粉结构的可溶性膳食纤维，具有降血糖、降血脂、减肥和改善肠道健康等功能[1-3]。菊粉由于优良的凝胶质构性质，通常作为一种优良的脂类替代品和食品改良剂而被广泛应用在乳制品、饮料、面制品和肉制品中[4-6]。Julia Rodríguez-García等人[7]研究了菊粉取代油脂的比例对饼干品质的影响，发现当脂肪取代比为20%时，饼干的感官评价与对照组相似，并且可以使饼干的营养更丰富。Krystyjan M等人[8]研究发现菊粉替代20%的脂肪时，既改善了饼干面团的黏弹性和硬度，又使饼干中脂肪含量减少18%，可溶性膳食纤维含量增加2.5倍。李雨露等人[9]在饼干中添加6%的菊粉制作了口感酥脆且适合糖尿病人食用的韧性饼干。三氯蔗糖是一种非营养合成甜味剂，由于甜度高、甜味纯正、化学稳定性好、无毒副作用，在人体内几乎不被吸收，热量值为零，是糖尿病与肥胖病人极佳的甜味替代品[10]。三氯蔗糖通常被应用于饮料、焙烤食品、蜜饯类食品中[11]。前期的研究表明，长链菊粉既能作为酥性饼干的油脂替代品，又能改善酥性饼干的品质[12]。因此，试验用长链菊粉和三氯蔗糖作为油糖取代物来研究对酥性饼干品质的影响。

1 材料与方法

1.1 材料

蓝匙60低筋面粉，益海嘉里食品工业有限公司提供；长链菊粉（FXL，平均聚合度≥23，菊粉和低聚果糖含量=99%，单糖含量=0.5），比利时Cosucra公司提供，在60℃条件下干燥至恒质量[13]；三氯蔗糖、碳酸氢铵，广东味多美配料有限公司提供；起酥油，东莞市祥之味食品工业有限公司提供；黄油，纽西兰安佳黄油公司提供；小苏打，安琪酵母股份有限公司提供；食盐，河南省卫群有限公司提供；饴糖，拉钩钩食品有限公司提供；鸡蛋、糖粉，市售。

1.2 仪器与设备

TA.XT Express型质构仪，英国Stable Micro Systems公司产品；YP-350型压面机，章丘市天鹏炊具机械有限公司产品；WDL-3-3型烤箱，北京粤厨汇餐饮设备公司产品。

1.3 方法

1.3.1 酥性饼干的制作

饼干制作参考SB/T 10141—93的方法，略做改进。先将6 g黄油、40 g起酥油、8 g饴糖置于烧杯中加热融化，并搅拌，然后将称量好的60 g糖粉（将一定量的三氯蔗糖与糖粉混合。根据甜度换算，三氯蔗糖加入量为取代糖粉质量的1/600）加进去，再加10 mL水搅拌均匀，待温度降到30℃左右时，加入34 g全蛋液；用5 mL水溶解0.6 g碳酸氢铵，5 mL水溶解0.6 g食盐和0.14 g小苏打，然后把所有液体原料加入烧杯，充分搅拌均匀；将200 g面粉放入搅面机（将一定比例的菊粉加入面粉中，放入保鲜袋，使保鲜袋充满空气，充分摇匀2 min。菊粉加入量等于取代起酥油的量），所有原辅料加入搅面机，低速搅拌一定时间，使用压面机将面团辊压成型，面饼厚度为3 mm；放入烤箱中，面火温度200℃，底火温度200℃，烘烤时间4～6 min。

1.3.2 饼干的长、宽、厚增量的测定

长、宽增量的测量：用游标卡尺分别测量饼干对边中点之间的距离，选取6块饼干，进行平行试验，求平均值。测量结果与面团饼干的初始尺寸相比，计算尺寸的变化（mm）[7]。

厚度增量的测量：将10块饼干顺向堆叠，用游标卡尺测量总高度，取4次重复测量结果的平均值。采用国标QB 1254—91中饼干厚度的测定方法。测量结果与面团饼干的初始厚度3 mm相比，计算厚度变化（mm）见公式（1）。

式中：H——饼干厚度，mm；

H1——测量时10块饼干的总厚度，mm.

1.3.3 饼干硬度的测定

质构仪测定饼干硬度，测定参数设定如下：P/2探头，测试前速度1.0 mm/s，测试速度0.5 mm/s，测试后速度0.5 mm/s，压缩程度60%，感力应5 g。重复测定10次，去掉最高值和最低值后，取其平均值。

1.3.4 饼干失水性的测定

烘烤过程中饼干的质量损失（WL）通过公式（2）进行计算：

式中：W面饼——饼干烘烤前质量，g；

W饼干——饼干质量，g.

对每个配方中的12个样品分别进行称质量计算，最后求平均值。

1.3.5 感官评价

在行业标准SB/10141—93的感官评定方法的基础上进行改进[14]。操作过程中考虑操作成型的难易程度（15分），此项由笔者来评判。饼干制作完成及冷却后，随机从中抽取10块，选择有经验的人员10名，按酥性饼干感官指标评分标准进行评分，最后取平均值，总分为100分。

感官评分见表1，操作难易程度评分见表2。

表1 感官评分

表2 操作难易程度评分

1.3.6 饼干品质指标加权综合评分测定

加权评分计算方法参考文献[15]，对于不同指标采用不同计算公式。酥松是酥性饼干的重要品质属性，饼干的硬度、厚度变化值越小，长度变化值越大的饼干吃起来越酥脆。所以长度和感官评分均为欲达到最大的指标，即正向指标；硬度、厚度数值欲达到最小的指标，即逆向指标，其计算见公式（3）与（4）。

正向指标：

逆向指标：

综合评分：

式中：Y——加权评分；

A——测定值；

A0——测定最小值；

A1——测定最大值。

1.3.7 单因素和响应面试验设计

选择搅面时间、菊粉取代比、三氯蔗糖取代比3个因素进行单因素试验，再综合单因素试验结果采用响应面进行优化，用Design Expert 8.05软件对试验数据进行多项回归拟合，以加权综合评分为响应值，获得低脂低糖酥性饼干的最优工艺和配方。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 菊粉取代比对饼干品质的影响

菊粉取代比对饼干品质的影响见表3。

表3 菊粉取代比对饼干品质的影响

由表3可知，在一定菊粉添加量范围内，饼干的硬度随长链菊粉的增加而变大；长度和宽度变化规律一致，随菊粉取代比增大，都是先变大后变小，30%取代比的长度增加量分别比10%，50%时增大43.02%，21.51%；饼干的失水性随菊粉取代量的增大而降低，这是由于长链菊粉的持水性较好，这样可以延长饼干的货架期[16]。这与刘崇万等人[17]研究的在饼干中加入菊粉可将饼干的货架期延长60 d的结论相似；油脂具有产气的功能，由表4可以看出随着菊粉取代比的增大，饼干厚度增加量减小，这对饼干的品质有积极作用，饼干厚度小表明酥性饼干结构致密，酥脆，不易出现夹生、掉渣等现象[17]。酥性饼干感官评分在30%时为最大，而且与40%取代比差别不大，这可能是由于菊粉优越的质构特性[18]，有助于改善酥性饼干的口感，但当菊粉取代比达到50%时，饼干品质较差，出现易碎，掉渣的现象，这可能由于饼干中油脂含量过少，使饼干内部的连接性不好。

2.1.2 三氯蔗糖取代比对饼干品质的影响

三氯蔗糖取代比对饼干品质的影响见表4。

由表4可看出，三氯蔗糖取代比越高，饼干的综合评分越低。三氯蔗糖作为甜味剂，添加量极少，当三氯蔗糖的取代比升高时，白砂糖的量减少。随着取代比增大，饼干的硬度增大，这是由于糖可以降低面筋的形成度，调节面筋筋力，糖含量少则会使饼干变硬，与Gaines C S等人[19]在研究中提到的糖对饼干的硬度的影响结论一致。还有研究发现酥性饼干配方中糖的使用量越大，饼干的扩展度越大，饼干的口感越酥脆，反之则品质较差[20]。因此，取代比高的饼干易起泡、裂缝、且没有酥脆感。由于白砂糖量较少，使面团较硬、不松软，操作起来难度较大，不易成型。因此，在低糖和可接受的感官评价范围内，三氯蔗糖20%的取代比接受度高。

表4 三氯蔗糖取代比对饼干品质的影响

2.1.3 搅面时间对饼干品质的影响

搅面时间对饼干品质的影响见表5。

表5 搅面时间对饼干品质的影响

由表5可知，搅面时间为6 min时饼干品质最好。长、宽增量和感官评分为6 min时显著增大，同时，厚度增加量显著减小。试验中发现，搅面时间为2 min时，面团黏性较大，过于松软，辊压出来的面片易断裂，且不好成型；搅面时间为10 min时，面团容易形成面筋，面团发硬，不易辊压，操作困难，且做出的饼干硬度大，无酥脆感。Manohar R S等人[21]的研究表明适当的搅拌可获得口感松脆的饼干，过度搅拌会使制作的饼干硬度大，这与研究结论一致。由表5可以看出，在此配方下适当的的搅面时间为6 min时，综合评分最高。

2.2 响应面试验结果分析

2.2.1 响应面设置与结果

在单因素试验的基础上采用响应面法进行优化，选取搅面时间（X1）、三氯蔗糖取代比（X2）、菊粉取代比（X3）3个因素作为自变量，分别设置3个水平。以综合加权平分为响应值，进行响应面优化。

Box-Behnken试验因素水平见表6，响应面设计方案及结果见表7。

表6 Box-Behnken试验因素水平

表7 响应面设计方案及结果

2.2.2 回归方程与方差分析

在单因素试验基础上，进行响应面试验，结果见表7，并用Design Expert 8.0.6对试验结果进行分析。

根据Box-Behnken试验的设计原理，通过响应面分析法对低糖菊粉酥性饼干的配方和制作工艺进行研究。试验设计17组试验，其中包括了12个析因点，重复5次零点试验，用来估计误差。用Design Expert分析软件进行回归拟合分析，得到饼干品质综合加权得分对搅面时间（X1）、三氯蔗糖取代比（X2）、菊粉取代比（X3）的多元二次回归模型方程：

对该方程进行方差分析。

回归方程与方差分析见表8。

表8 回归方程与方差分析

从表8中可以看出，回归模型p值为＜0.000 1（p＜0.01），失拟项p=0.216 8（p＞0.05）不显著，说明该模型误差小，对试验有较好的拟合性。相关系数R2=0.995 1和调整系数R2Adj=0.988 9也表明模型模拟程度较好。方差分析显示，对饼干综合加权评分影响较大的几个因素为搅面时间（X1）、菊粉取代比（X2）、三氯蔗糖取代比（X3）、菊粉取代比和三氯蔗糖取代比的相互作用（X2X3），而且p值都小于0.01，表明影响极显著，影响大小顺序为X3＞X2X3＞X1＞X2。用Design Expert软件对回归方程进行优化分析，得到制作低脂低糖饼干的工艺和配方为搅面时间4 min，菊粉取代起酥油比例39.33%，三氯蔗糖取代白砂糖比例10.67%。

搅面时间与三氯蔗糖取代比对加权综合得分影响的响应面见图1，菊粉取代比与三氯蔗糖取代比对加权综合得分影响的响应面见图2。

图1 搅面时间与三氯蔗糖取代比对加权综合得分影响的响应面

图2 菊粉取代比与三氯蔗糖取代比对加权综合得分影响的响应面

图1显示，饼干的综合得分随着三氯蔗糖的取代比的增大而降低，随着搅面时间的减少而增大，但可以看出，三氯蔗糖取代比变化对饼干综合评分影响明显，搅面时间的影响较小。从图2可以看出，随着三氯蔗糖取代比的减少，综合评分呈现上升趋势，且随着菊粉取代量的增加呈现先升高后降低的趋势，但整体的变化幅度不大。

2.2.3 模型的试验验证

根据模型试验的优化结果，结合实际情况调整为搅面时间4 min，菊粉取代比40%，三氯蔗糖取代比10%，在此条件下进行验证试验，最终的加权综合得分为90.58分，与预测得分92.61分间误差为2.21%，表明回归方程可用。试验值与理论值相接近，差异不显著。

3 结论

通过试验发现，使用菊粉和三氯蔗糖作为糖油取代物制作低糖菊粉酥性饼干是可行的，既达到了低脂低糖的功效，又改善了饼干的口感。通过响应面试验得到低糖菊粉酥性饼干的最佳工艺和配方为搅面时间4 min，菊粉取代比40%，三氯蔗糖取代比10%。经计算每100 g饼干的膳食纤维含量（菊粉含量）为4.8 g，能量1 481 kJ，比市售饼干低29.48%。说明该配方既改善了饼干的口感，又达到了低脂低糖、改善肠道健康的作用。