豆渣的干燥方式对饼干品质的影响及其加工工艺的研究

董艳梅，宋梦贻， 安艳霞，张 剑，李梦琴

（河南农业大学食品科学技术学院，农业部大宗粮食加工重点实验室，河南郑州 450002）

我国大豆资源丰富，豆渣是其加工的主要副产物，富含45%～69%的膳食纤维、12%～28%的蛋白质、6%～14%的脂肪，以及多种维生素及矿物质等营养成分，此外还富有异黄酮、大豆皂苷、植酸等功能性组分，在预防糖尿病、高血压、肠癌、肥胖症等方面具有一定的功效[1-2]。可是豆渣常被作为饲料使用或作为废物丢弃，造成大量宝贵资源的浪费。另外，豆渣的利用主要以提取膳食纤维为主，其他成分如异黄酮、大豆皂苷、植酸等被丢弃或被破坏，其潜在的营养价值未得到充分利用，综合利用率低下[2]。普通饼干主要以面粉为主要原料，但面粉中赖氨酸含量缺乏，而豆渣富含赖氨酸[3]，可弥补面粉中赖氨酸的不足，从而提高谷物食品的营养价值。因此，考虑在面粉中添加适量豆渣粉生产系列膳食纤维食品，既可提高豆渣的高值化利用价值，又可改善膳食纤维摄入量不足和赖氨酸缺乏的现状。但是，新鲜豆渣含水量高达60%～70%，不耐贮藏，长时间堆积易酸败造成环境的污染，因此豆渣使用前必须对其进行干燥。常见的干燥方式主要有自然干燥、电热鼓风干燥、真空干燥、真空冷冻干燥、微波干燥等。不同的干燥方式有不同的干燥效率，对制备样品的外观、色泽、组织结构、蓬松程度、内部结构均有一定程度的影响[4]。王双燕等人[5]的研究表明，干燥方法对豆渣粉的品质（气味、颜色、结构） 有影响；李慧勤等人[6]的研究果表明，经真空冻干豆渣干燥方式得到豆腥味最小。

通过研究不同干燥方式得到的豆渣色泽、持水力及持油力等物理特性、干燥方式、豆渣添加量对饼干品质即质构特性、感官品质等的影响，以确定豆渣合适的干燥方式及添加量，接着对豆渣饼干的制备工艺进行优化，以期为豆渣在烘培面制食品中的应用提供新的途径和方法。

1 材料与方法

1.1 试验材料

湿豆渣（湿豆渣含水分62.51%，以干基计蛋白质含量16.27%、膳食纤维为46.80 %），郑州市农贸市场提供；金苑精制粉（中筋粉），河南金苑粮油有限公司提供；小麦淀粉，开封市上都实业有限公司提供；食盐，青海省盐业股份有限公司提供；起酥油，光明乳业股份有限公司提供；泡打粉，安琪酵母股份有限公司提供；小苏打，南京甘汁园糖业有限公司提供；鸡蛋、白砂糖，市售。

1.2 仪器与设备

LGJ- 10D 型冷冻干燥机，北京四环科学仪器有限公司产品；DZF- 6020 型真空干燥箱，上海三发科学仪器有限公司产品；101- 2AB 型电热鼓风干燥箱，天津市泰斯特仪器有限公司产品；KD23B- BF （B）型微波炉，广东美的微波炉制造有限公司产品；HK- 806 型五谷杂粮磨粉机，广州市旭朗机械设备有限公司产品；FX- 15S 型发酵箱，广州市赛思达机械设备有限公司产品；DWT- 008 型电动家用面条机，温州快康机械制造有限公司产品；YXD- Z202 型商用箱式电烤炉，广州市三鼎金属制品有限公司产品；CR- 400 型色差仪，北京利凯乐科技发展有限公司产品；TA.XT.plus 型质构分析仪，北京腾讯超技仪器有限公司产品；TD5A 型离心机，长沙英泰仪器有限公司产品。

1.3 工艺流程

原辅料→乳化→和面→发酵→压片→印模成型→烘烤→冷却→包装。 余料

饼干的感官评鉴标准见表1。

表1 饼干的感官评鉴标准

1.4 试验方法

1.4.1 豆渣的干燥处理

首先，将湿豆渣进行预处理，即置于室温下晾晒，待其水分为20%左右时，按照不同的干燥方法对其进行干燥处理。以下干燥方式除冷冻干燥外，均采用上述处理后的豆渣500 g。自然干燥如下：自然光25 ℃左右，每隔3～4 h 翻动一次，晾晒3～4 d；电热鼓风干燥参考王双燕等人[5]方法，65 ℃下干燥8 h，每隔1～2 h 翻动一次；真空干燥依照王双燕等人[5]稍作修改，55 ℃下干燥8 h。微波干燥参照赖爱萍[7]的方法稍作修改，功率640 W，干燥1 min。真空冷冻干燥，称取上述自然晾晒的豆渣50 g 分别置于表面皿中，在- 20 ℃预冻后于真空冷冻干燥机中，- 65 ℃下至少干燥24 h。干燥后的豆渣分别粉碎至80～100 目，封存于密封袋中，置于干燥器中备用。

1.4.2 豆渣粉理化指标测定

蛋白质的测定采用凯氏定氮法[8]，脂肪的测定参照国标法测定[9]，膳食纤维测定参照国标法[10]。

1.4.3 饼干的制作

以面粉和豆渣粉总量为100%，其他辅料为白砂糖、起酥油、鸡蛋、泡打粉、小苏打、食盐、淀粉等。

1.4.4 感官评定

参照李兴江等人[11]方法（见表1）。由专门培训后的感评人员组成，由10 人（5 男5 女） 组成，年龄在20～30 岁。

1.4.5 持水力的测定

参照叶发银等人[12]方法，称取样品125 mg，置于10 mL 离心管中（质量为m0），加入7.5 mL 蒸馏水，经振荡器摇匀后置于室温（25 ℃） 下振荡6 h，然后以转速5 000 r/min 离心10 min，弃去上清液，用滤纸吸干离心管壁残留水分，称其质量（m1）。

1.4.6 持油力的测定

测定方法同持水力，选用菜籽油进行持油力的测定。

1.4.7 质构特性的测定

将样品置于物性分析仪平台上，选用HD- PBS探头，采用TPA 二次下压法[13]，参数如下：探头P50，下降速度1.0 mm/s，测试速度0.5 mm/s，压缩比40%，压缩停留时间5 s，触发力5 g，每个样品至少测定5 次，求平均值。

1.4.8 色差的测定

用色差仪测定每个样品测10 次，取平均值。L*值表示明亮度，a 值表示红绿色，b 值表示黄蓝色。

1.5 豆渣添加量的确定及干燥方法的选择

1.5.1 干燥方法的选择

分别对干燥后豆渣粉的色泽、水分、持水力、持油力等指标进行测定；豆渣饼干进行持水力、感官评价和质构测定，进而确定豆渣的最佳干燥方式。饼干制备工艺参数为面粉72 g，豆渣粉10 g，小麦淀粉18 g，其他辅料按照白砂糖27 g，黄油19 g，鸡蛋19 g，泡打粉1 g，小苏打1.4 g，食盐1.2 g，水26 g；烘焙温度底火190 ℃，温火180 ℃，烘焙时间15 min。

1.5.2 豆渣添加量的确定

按照1.5.1 确定的最优干燥方法，添加5.0%，7.5%，10.0%，12.5%，15.0%的豆渣粉制作饼干，同时做空白对照，制备条件同1.5.1，通过饼干质构、持水力和感官评价分析确定最佳豆渣粉适宜的添加量。

1.6 单因素试验

1.6.1 白砂糖添加量对饼干感官评价的影响

考虑到人们对低油、低热量的追求，将白砂糖添加量设为20%，22%，25%，27%，30%这5 个水平。按照1.4 确定的干燥方法和添加量及制备工艺条件制作。

1.6.2 黄油添加量对饼干感官评价的影响

参照1.6.1 中白砂糖添加量，分别添加10%，12%，15%，17%，19%黄油进行烘烤试验，其他同1.5。

1.6.3 鸡蛋添加量对饼干感官评价的影响

参照1.6.1 和1.6.2 中白砂糖和黄油的添加量，分别添加11%，13%，15%，17%，19%鸡蛋进行烘烤试验，其他同1.5。

1.6.4 水添加量对饼干感官评价的影响

参照1.6.1、1.6.2 和1.6.3 中辅料对应的添加量，分别添加24%，26%，28%，30%，32%的水进行烘烤试验，其他同1.4。

1.7 正交试验

正交试验因素与水平设计见表2。

表2 正交试验因素与水平设计/ %

1.8 数据处理

采用SPSS 统计软件对数据进行差异性分析及相关性分析。

2 结果与分析

2.1 干燥方法的确定

2.1.1 干燥方法对豆渣外观色泽及性能指标的影响

不同干燥方法的豆渣外观色泽及性能指标见表3。

由表3 可知，真空冷冻干燥后的豆渣色泽最浅，L*值为93.88，水分为7.62%，持水、持油力最高，分别为11.72 g/g 和5.22 g/g；外观组织结构疏松，且豆腥味最低。相比之下，真空干燥后的颜色较深L*值为87.89，水分相对较高为10.13，其他L*值介于二者之间，持水力最低的为电热干燥（9.14 g/g），持油力最低的为自然干燥（2.75 g/g）。

表3 不同干燥方法的豆渣外观色泽及性能指标

2.1.2 豆渣的不同干燥方法对饼干质构特性的影响

豆渣干燥方法对饼干质构特性的影响见表4。

由表4 可知，豆渣的干燥方法对饼干的质构品质有显著的影响（p＜0.05），主要是由于干燥方法对豆渣粉的持水力和持油力有一定的差异，真空冷冻干燥得到的豆渣结构疏松，持水力比较强，所以该方法制得的饼干的硬度和咀嚼性数值均低真空干燥制取的饼干。但不同干燥方式得到的豆渣对饼干的弹性和持水力影响并不显著（p＞0.05），分析其原因可能是在制备中烘培温度较高，另外饼干中豆渣膳食纤维含量基本相当的原因所导致。结合王双燕、李慧勤等人[5-6]研究结果，综合分析得出，制取豆渣饼干时湿豆渣的最佳干燥方式是真空冷冻干燥，感评分最高为84.71 分。

表4 豆渣干燥方法对饼干质构特性的影响

2.2 豆渣添加量对饼干品质的影响

选用中筋小麦粉中添加经真空冷冻干燥的豆渣作为试验组制备饼干，同时以未添加豆渣的作为对照，研究饼干的质构、持水力和感官评分。

豆渣粉添加量对饼干品质的影响见表5。

由表5 可知，随着豆渣量的增加（添加量＞7.5%），饼干的胶黏性增加，内部结合力也增加，感官表现为产品口感较硬、有咬劲。随着豆渣添加量的增加，样品的持水力、硬度、弹性、胶黏性、咀嚼性基本呈现递增趋势。究其原因主要是豆渣中富含膳食纤维，膳食纤维具有良好的持水性能，因而饼干的持水力有所增强。同时膳食纤维也阻碍了面粉中面筋网络结构的形成，筋力变差，硬度增加，咀嚼性增加[14]。相关文献研究表明，豆渣粉添加量为5%时，面团弹性低、可塑性高、易成型，但在定型过程中易流变和变形[15]，且在焙烤中，样品出现不均匀膨胀，中心突出。试验结果表明，在相同和面及发酵时间下，豆渣粉添加量10%时，面团呈现良好的状态，易成团，烘干后不易变形。硬度、胶黏性、弹性、咀嚼性均与对照有显著的差异性，从产品的组成及营养方面分析，豆渣的添加对产品的性能有影响；从消费对象考虑，因硬度和咀嚼性增加，该产品不太适合老年人及儿童使用。豆渣添加量为10%，感官评分最高为84.88 分，分析其原因可能是添加10%豆渣时，有一定的豆香味，在口感方面（如硬度、弹性及咀嚼性等） 与未添加时相比均有一定程度的增加。而豆渣添加量为15%时，在豆渣饼干制备过程中表现为面团的延伸性下降、成型相对难、干硬，膨胀度不均匀，分析其原因可能是随豆渣添加量的增大在烘焙过程中形成空间障碍，限制了面筋的充分扩展[16]，综合考虑，确定豆渣粉添加量为10%时制备豆渣饼干。

表5 豆渣粉添加量对饼干品质的影响

2.3 辅料添加对饼干品质的影响

2.3.1 白砂糖添加量对豆渣饼干持水力及感官评分的影响

白砂糖具有一定的吸水性，添加后可与面筋蛋白质的水分形成竞争，减少面筋网络结构的形成度，减弱面团弹性，因而口感柔软。

白砂糖添加量对饼干持水力及感官评分的影响见表6。

表6 白砂糖添加量对饼干持水力及感官评分的影响

由表6 可知，白砂糖添加量对饼干持水力有显著差异性影响（p＜0.05），持水力呈现先增后减小的趋势，在添加量为25%时有较高的持水力。同时，在焙烤中白砂糖参与焦糖化反应和美拉德反应，可改善饼干的外观色泽及风味。随白砂糖添加量的增加，感评分呈现先增加后降低的趋势，添加量为25%时，饼干感官评分最高为84.50 分，此时饼干酥脆香甜。当添加量超过25%时，饼干口感甜腻且颜色呈现较略浅的黄色，故感官评分略有下降。

2.3.2 起酥油对豆渣饼干持水力及感官评分的影响

起酥油添加量对饼干持水力及感官评分的影响见表7。

表7 起酥油添加量对饼干持水力及感官评分的影响

由表7 可知，添加起酥油面团内部形成一层油膜，阻碍水分的蒸发，从而提高饼干的持水力。适量的油脂可以使产品组织保持柔软，延缓淀粉老化时间，适当延长产品货架期[15]。由表7 可知，随着添加量的增大，感官评分逐渐升高，当添加量为19%时，饼干表面平整，颜色呈诱人的金黄色。考虑到饮食健康问题，选用起酥油量为19%，考虑到油对人们健康的影响，对起酥油量的增加没有进一步的研究。

2.3.3 鸡蛋添加量对豆渣饼干持水力及感官评分的影响

鸡蛋添加量对饼干持水力及感官评分的影响见表8。

表8 鸡蛋添加量对饼干持水力及感官评分的影响

由表8 可知，鸡蛋添加量对饼干持水力无显著影响（p≥0.05）。鸡蛋所含蛋白质和氨基酸在焙烤过程中参与美拉德反应，产生特有的香气和金黄诱人的色泽，同时使饼干成熟后体积增大，具有一定的柔韧性。随鸡蛋添加量的增加，感官评分呈先增加再减小的趋势，添加量为19%时为85.56 分。

2.3.4 水添加量对豆渣饼干持水力及感官评分的影响

水添加量对饼干持水力及感官评分的影响见表9。

表9 水添加量对饼干持水力及感官评分的影响

在面团调制中，加水太少形成面团困难，饼干硬且不易膨胀；加水过多，饼干软塌，容易变形，不易加工。由表9 可知，水添加量为24%～32%时对饼干持水力无显著影响（p≥0.05）。在豆渣饼干制备过程中发现加水量大，面筋蛋白吸收大量水分，面团具有较大弹性，同时胶黏性下降，饼干变软。豆渣粉富含膳食纤维，吸水性强。在饼干面团调制时应防止过量面筋的形成，否则饼干口感较硬。饼干的感评分数在水分添加量为26%时最高，此时饼干口感好，不黏牙。

2.4 正交试验分析

正交试验设计及结果见表10，最优工艺制备饼干及与对照饼干品质比较见表11。

表10 正交试验设计及结果

由表10 可知，各因素对饼干感官品质影响的顺序为水 （D） ＞白砂糖 （A） ＞鸡蛋 （C） ＞起酥油（B），最优工艺条件为A3B3C3D1，即白砂糖添加量27%，起酥油添加量19%，鸡蛋添加量19%，水添加量26%，接着对优化的工艺条件进一步验证。

表11 最优工艺制备饼干及与对照饼干品质比较

由表11 可知，由正交试验得到的优化组与正交试验9 号组饼干及对照组相比，质构中的咀嚼性和样品的持水力存在显著性差异（p＜0.05）。膳食纤维的高持水力，保留了大量水分，稀释了面团中的面筋含量，影响面筋网络的形成，从而造成饼干硬度增大，咀嚼性增大。因此，制备的豆渣饼干与对照相比硬度大、咀嚼性大，胶黏性大。该条件下制备的豆渣饼干感官评分为88.41 分。

对照组（左） 与最优组合（右） 饼干样品见图1。

由图1 可知，色泽呈棕黄色、匀称，口感酥松、有诱人的豆香味。

总之，添加适宜并经真空冷冻干燥后的豆渣制备饼干，扩大了豆渣的利用范围并使其得到高值化利用；丰富了饼干的种类，改善了传统饼干固有的风味及营养特性。目前，真空冷冻干燥技术相对成本较高，随着技术的进步，将会逐步降低生产成本，研究可为豆渣饼干的制备提供一些技术参数。

3 结论

与普通饼干相比，膳食纤维及蛋白质含量都有提高，且营养成分更丰富。结果表明，选用经冷冻干燥处理制备的豆渣饼干品质较好，豆渣饼干最优的配比是面粉90%和豆渣粉10%；基于面粉和豆渣粉总量的辅料添加量分别为白砂糖27%，起酥油19%，鸡蛋19%和水分26%。优化配方制出的豆渣饼干色泽均匀，呈棕黄色，外形完整，花纹清晰，具有诱人的豆香味，口感酥松。