模糊评价响应面法优化百香果曲奇饼干配方

翁敏劼，李怡彬，汤葆莎，赖谱富，郑恒光，吴俐

摘要：为了探究百香果曲奇饼干的最佳配方。以百香果果汁粉、低筋小麦粉、绵砂糖和黄油为主要原料，研究百香果曲奇饼干配方。通过设立百香果曲奇饼干模糊综合评价模型，以感官评分为指标，根据单因素试验结果，选定因素的水平，采用BoxBehnken试验设计法，优化百香果曲奇饼干的配方。结果表明百香果曲奇饼干最优配方为低筋小麦粉100%、百香果果浆粉添加量165%、绵砂糖添加量323%、黄油添加量727%、碳酸氢钠07%、盐07%、水16%。烘培条件为上火温度180℃、下火温度160℃、烘培时间20 min。在此工艺条件下，百香果曲奇饼干符合GB 7100-2015《食品安全国家标准 饼干》及GB/T 20980-2007《饼干》标准要求，感官评分值为999分，优于其他试验组。在优化配方条件下，制备的百香果曲奇饼干呈浅金黄色，口感酥脆，酸甜适中，感官评分高，可为其开发提供技术参考。

关鍵词：百香果;曲奇饼干;感官评价;配方

中图分类号：S 6469 文献标志码：A 文章编号：0253-2301（2021）02-0007-07

DOI： 1013651/jcnkifjnykj202102002

Optimization on the Formulation of Passion Fruit Cookies by Response

Surface Methodology with Fuzzy Evaluation

WENG Minjie， LI Yibin， TANG Baosha， LAI Pufu， ZHENG Hengguang， WU Li*

（Institute of Agricultural Engineering Technology， Fujian Academy of Agricultural Sciences，

Fuzhou， Fujian 350003， China）

Abstract： In order to explore the best formula of passion fruit cookies， the formula of passion fruit cookies was studied by taking the juice powder of passion fruit， low gluten wheat flour， soft granulated sugar and butter as the main raw materials. The fuzzy comprehensive evaluation model of passion fruit cookies was established， and the sensory score was taken as the index. According to the results of single factor experiment， the levels of the factors were selected and the formula of passion fruit cookies was optimized by BoxBehnken experiment design method. The results showed that the optimal formula of passion fruit cookies was 100% low gluten wheat flour， 16.5% juice powder of passion fruit， 32.3% soft granulated sugar， 72.7% butter， 0.7% sodium bicarbonate， 0.7% salt and 16% water. The baking conditions were as follows： the upper temperature of 180℃， the lower temperature of 160℃， and the baking time of 20 min. Under this technological condition， the passion fruit cookies met the requirements of GB 7100-2015 ″State Criteria for Food Safety of Biscuits″ and GB/T 20980-2007 ″Biscuits″ standards， and the sensory score was 99.9， which was better than that of other experimental groups. Under the conditions of optimized formula， the prepared passion fruit cookies were light golden yellow， crispy in taste， moderate in sour and sweet， and high in sensory score， which could provide technical reference for its development.

Key words： Passion fruit; Cookies; Sensory evaluation; Formula

百香果Passiflora edulis Sims，学名西番莲，广泛种植于南美洲、亚洲和非洲。近年来，在我国广西、云南和福建等地，百香果的种植面积呈逐年增加的趋势＼[1-2＼]。百香果果汁滋味酸甜、香气浓郁，富含多酚和维生素C＼[3＼]，深受消费者喜爱。百香果果汁具有菠萝、草莓、柠檬等多种水果的风味，可被添加到果冻、冰淇凌等食品中，素有“果汁味精”的美誉＼[4＼]。同时，百香果果汁还具有调控血糖、血压以及抗炎等保健功效＼[5＼]。但百香果果汁水分含量高，不利于长时间储运，人们常通过干燥工艺将其制备成果汁粉，以便于储运和应用＼[6＼]。将百香果果汁粉添加到人们日常食用的曲奇饼干产品中，可以提升曲奇饼干的风味品质和营养价值，扩大百香果的产销渠道。为了提升曲奇饼干的营养价值和风味，科研人员将蓝莓、紫薯和木耳等果蔬加入曲奇饼干的配方中，并取得了良好的效果＼[7-9＼]。但关于百香果果汁粉对曲奇饼干品质影响的研究，尚未见报道。本研究拟在曲奇饼干配方中添加百香果果汁粉，通过模糊评判响应面法优化百香果曲奇饼干配方，提高百香果曲奇饼干产品的感官品质，为百香果曲奇饼干的研究开发提供理论基础。

1材料与方法

11试验材料与仪器

翁敏劼等：模糊评价响应面法优化百香果曲奇饼干配方2021年第2期2021年第2期翁敏劼等：模糊评价响应面法优化百香果曲奇饼干配方111材料与试剂百香果鲜果、绵砂糖、黄油、低筋小麦粉、食用盐等采购于本地超市;碳酸氢钠购于山东潍焦集团有限公司;麦芽糊精购于鲁洲生物科技有限公司。

112仪器与设备BOV800对流式烤箱（百利富家庭电器有限公司）;SY6000喷雾干燥机（上海世远生物设备工程有限公司）;PAL1折射计（广州市爱宕科学仪器有限公司）。

12试验方法

121百香果果汁粉制备百香果果汁粉：将百香果果肉取出，用组织搅碎机匀浆，3000 r·min-1下离心20 min，取上清液，得百香果果汁，用折射计测得果汁原液的可溶性固形物为16%，在每100 mL百香果果汁中加入麦芽糊精16 g，溶解均匀并均质，经喷雾干燥制得百香果果汁粉，其含水率为31%。

122曲奇饼干制备在预试验的基础上，拟定制备百香果曲奇饼干的基础配方和其他工艺参数：低筋小麦粉100 g，百香果果汁粉16 g，黄油72 g，绵砂糖32 g，水16 g，碳酸氢钠07 g，食用盐07 g。先将低筋小麦粉与百香果果汁粉混合均匀，过120目筛。再将黄油打发，后与其他原料混合制得面团。用模具将面团制备成直径30 mm，厚度3 mm的胚片，放入对流式烤箱进行烘焙。温度设为上火温度180℃，下火温度160℃，时间20 min。

123单因素试验设定其他因素不变，以感官评分为指标，以低筋小麦粉质量为100%，研究各添加量的百香果果汁粉、绵砂糖及黄油对曲奇饼干感官的影响。单因素试验设计方案如表1。

124响应面试验以百香果曲奇饼干的感官评分为指标，根据单因素试验结果，选取百香果果汁粉、绵砂糖和黄油的3个水平，依据BoxBenhnken组合试验设计原理，进行响应面设计，因素和编码水平见表2。

13感官评价方法

根据GB/T 162911-2012 《感官分析选拔、培训与管理评价员一般导则 第1部分：优选评价员》要求，优选10名身体健康且经培训的感官评价员组成评价小组＼[10＼]。感官评价开始前，要求评价小组成员6 h内不得接触任何刺激性食品。所有待评百香果曲奇饼干均用相同规格的瓷盘盛装，随机取样，评价后用清水漱口，间隔10 min进行下一次评价，重复3次。百香果曲奇饼干感官评价标准见表3。

131模糊数学模型建立在感官评价的基础上，创建感官模糊矩阵R。因素集U={色泽u1，滋味u2，形态u3，口感u4};

评语集V={优，良，差};其中，优（100分），良（80分），差（60分）;权重集X={030，020，015，035}。模糊关系綜合评判集Y=XR。

132确定产品因素集U和评语集Vv根据GB/T 20980-2007《饼干》＼[11＼]要求，确定百香果曲奇饼干的感官品质由色泽、滋味、形态、口感4个感官指标组成，即U=（色泽、滋味、形态、口感）;对感官指标的评价按优、良、差3个等级评定，即V={优（V1）、良（V2）、差（V3）}。

133确定权重感官指标的权重采用调查法制定＼[12＼]。制定感官指标的权重分别为色泽（030）、滋味（020）、形态（015）、口感（035），即X=（030，020，015，035）。

134模糊综合评判总分模糊关系综合评判集Y=XR，其中X为权重集，R为模糊矩阵＼[13＼]。感官评分标准设为：优为100分，良为80分，差为60分，因此感官评分标准集Z=（100，80，60）。模糊综合评判总分T的计算方法为：T=YZ。

14百香果曲奇饼干安全和质量指标

酸价、过氧化值、菌落总数、大肠菌群、霉菌测定参照GB 7100-2015《食品安全国家标准-饼干》＼[14＼]所述方法进行。水分和脂肪测定参照GB/T 20980-2007《饼干》＼[11＼]所述方法进行。

15数据处理

试验结果采用Microsoft Office Excel 2019处理，响应面试验设计分析采用DesignExpert 12处理。

2结果与分析

21单因素试验结果及分析

211百香果果汁粉添加量单因素试验由图1可知，在百香果果汁粉添加量单因素试验中，曲奇饼干的感官评分随百香果果汁粉的添加量呈先升后降的变化趋势。当百香果果汁粉添加量为16%时，百香果曲奇的感官评分最佳，为993分。预制的百香果果汁粉中含有一定量的麦芽糊精，约为50%，而麦芽糊精具有改善饼干或其他方便食品表面光滑度的作用＼[15＼]。而当百香果果汁粉添加量高于16%时，感官评价分值呈现缓慢下降的变化，可能与

百香果果汁粉添加量上升而引起曲奇饼干色泽发暗有关。

212绵砂糖添加量单因素试验由图2可知，在绵砂糖添加量单因素试验中，当绵砂糖添加量为32%时，百香果曲奇甜度适宜，口感酥脆，感官评分最佳。糖是饼干的主要配料之一，是甜味的主要来源，对饼干的口感和风味影响较显著;但含糖量过高会导致结晶性过高以及硬度升高，反而不利于提高饼干的感官性能＼[16＼]。

213黄油添加量单因素试验由图3可知，在黄油添加量单因素试验中，当黄油添加量为72%时，百香果曲奇饼干感官评分达到峰值，这可能与黄油能够提高曲奇酥脆性有关＼[17＼]。但伴随黄油添加量的持续升高，曲奇饼干形态的不完整性越来越高，裂缝增加，甚至出现饼干整体破碎的现象，且也观察到胚片成型的难度也随之增大。

22感官评价

表4为10位感官评价员的评价结果。

23模糊矩阵的建立

以表4中1号百香果曲奇饼干试验组为例，色泽评价结果表明，评价员中评价1号曲奇饼干试验组色泽优的有0人，良的有2人，差的有8人，则R色泽=（00，02，08）。以此类推，对于1号样品，R滋味=（00，04，06），R形态=（00，02，08），R口感=（00，02，08）。将评价结果列为矩阵，则17组评分矩阵为：

R1=000406

000208

000406

000208……R17=090001

090100

090001

100000

依据模糊变换法则和计算公式Y=XR，对1～17号百香果曲奇饼干试验组进行模糊综合评分，各组分值：

Y1=（0000，0240，0760）;Y2=（0365，0420，0215）;Y3=（0235，0400，0365）;Y4=（0405，0355，0240）;Y5=（0350，0280，0370）;Y6=（0565，0275，0160）;Y7=（0565，0225，0210）;Y8=（0745，0115，0140）;Y9=（0170，0330，0500）;Y10=（0565，0155，0280）;Y11=（0385，0255，0360）;Y12=（0670，0125，0205）;Y13=（0950，0030，0020）;Y14=（0985，0015，0000）;Y15=（0900，0065，0035）;Y16=（1000，0000，0000）;Y17=（0935，0020，0045）。

24响应面试验结果及分析

241回归模型的建立与显著性分析应用DesignExpert 12软件对表4感官评分数据进行分析，得出3个主要影响因素与感官评分响应值和3个主要影响因素之间的结果（表5），其回归方程为Y=9868+470A+425B+277C-308AB-08750AC-08750BC-853A2-1303B2-343C2。表6分析结果表明，拟合模型的P<00001，说明模型极显著。同时，失拟项的P=00667，不显著，说明回归方程能和预测值拟合的较好，误差不大。

另一方面，由表6的显著性分析可知，模型中交互项AB的交互作用对百香果曲奇饼干的感官评价影响显著，交互项BC和AC的交互作用对感官评分影响不显著，其余项皆为极显著。变异系数（CV）为230，表明模型数据的准确度较高，可靠性良好。由此可知，百香果果汁粉、绵砂糖和黄油等因素对曲奇饼干感官评分的影响未呈线性相关。

242响应面感官评分交互作用分析两因素间的交互作用对感官评分的影响情况见图4。曲面坡度越大表示两因素交互作用对感官评分影响越显著，反之亦然。图4a的坡度明显大于图4b和图4c，表明AB之间的交互作用比较显著。在百香果果汁粉添加量一定的条件下，根据百香果果汁粉添加量的增大，绵砂糖添加量的增大，感官评分先升高后下降，由此可见，适当的百香果果汁粉和绵砂糖可以改善百香果曲奇饼干的感官品质。

243响应面优化配方结果利用DesignExpert 12软件分析得出百香果曲奇饼干最优配方为：百香果果汁粉添加量1647%、绵砂糖添加量为3225%、黄油添加量为7272%。在这一条件下，注：a图表示百香果果汁粉添加量（A）与绵砂糖（B）的交互作用，b图表示百香果果汁粉添加量（A）与黄油添加量（C）的交互作用，c图表示绵砂糖添加量（B）与黄油添加量（C）的交互作用。

方程得出百香果曲奇饼干的感官评分分值为9999分。在现实条件下，需将配方简单化处理成百香果果汁粉165%、绵砂糖323%、黄油727%。按照此配方加工的百香果曲奇饼干，呈浅金黄色，鲜亮，甜度适中，形状均一，口感酥脆，实际感官评分为999分，与模型方程预测结果匹配，表示模型的拟合度较高，可靠性和技术参考性较好。

25百香果曲奇饼干理化及微生物检测结果

表7检测结果表明，在优化配方及相应工艺参数下加工的百香果曲奇饼干的理化及微生物指標均满足国家标准规定，质量可靠。

3讨论

经模糊评价响应面法优化的百香果曲奇饼干配方与徐田辉等[9]关于黑木耳曲奇饼干的配方对比中发现，额外的添加粉（百香果曲奇饼干为百香果果汁粉;黑木耳曲奇饼干为黑木耳粉）的比例相近，但黑木耳曲奇饼干配方中黄油及绵砂糖的添加量明显高于百香果曲奇饼干。在百香果果汁粉制备过程中，添加了一定量的麦芽糊精，从而将麦芽糊精引入了百香果曲奇饼干的体系中。麦芽糊精可以保持水果粉的水果风味和营养，提高分散性、降低粉末板结现象[15]，麦芽糊精还具有类似于脂肪转化热可塑性凝胶的特性，可以部分替代脂肪的作用[18]，也就是曲奇饼干中黄油的作用。另一方面，百香果果汁粉的粉末性质和黑木耳粉的粉末性质亦存在差异，因此造成配方中的黄油和绵砂糖添加量的显著差异。百香果曲奇饼干与黎重阳等[19]研究的玫瑰曲奇饼干中的配方一致性较高。百香果果汁粉中除去50%的麦芽糊精，百香果果汁干物质的真实添加量约为8%，其他配方成分也具有较高的一致性。杨芳等[20]在苦荞曲奇饼干的加工工艺研究中，主要配方与烘焙参数与百香果曲奇加工工艺相似。综上所述，百香果曲奇饼干的配方及烘焙工艺参数具有一定的可靠性，但因添加物成分的性质差异，产生不同的试验结论。

4结论

百香果曲奇饼干最佳配方为低筋小麦粉100%、百香果果浆粉添加量165%、棉砂糖添加量323%、黄油添加量727%、碳酸氢钠07%、水16%、盐07%。烘焙条件：上火温度180℃、下火温度160℃、烘焙时间20 min。在此工艺条件下，GB 7100-2015《食品安全国家标准 饼干》及GB/T 20980-2007《饼干》标准要求，呈浅金黄色，口感酥脆，酸甜适中，符合感官评分值为999分，优于其他试验组，该研究结果可为百香果曲奇饼干的开发提供技术参考。

参考文献：

[1]FERRERES F，SOUSA C，VALENTO P，et al.New CDeoxyhexosyl Flavones and Antioxidant Properties of Passiflora edulis Leaf Extract[J].J Agric Food Chem，2007，55（25）：10187-10193

[2]周紅玲，郑云云，郑家祯，等百香果优良品种及配套栽培技术[J]中国南方果树，2015，44（2）：121-124

[3]REIS L C R D，FACCO E M P，FLRES S H，et al.Stability of functional compounds and antioxidant activity of fresh and pasteurized orange passion fruit during cold storage[J].Food Research International，2018，106（4）：481-486

[4]CETIN E S，ALTIN Z D，TARCAN E，et al.Chemical composition of grape canes[J].Industrial Crops and Products，2011，34：994-998

[5]KONTA E M，ALMEIDA M R，AMARAL C L.Evaluation of the Antihypertensive Properties of Yellow Passion Fruit Pulp（Passiflora edulis Sims f.flavicarpa Deg.）in Spontaneously Hypertensive Rats[J].Phytotherapy Research，2014，28（1）：28-32

[6]李国鹏，刘洋洋，胡小军，等不同酶解处理对火龙果果皮果粉功能性质的影响[J]广东农业科学，2015，42（9）：105-109

[7]孙玉清，田文静，朱建晨紫薯曲奇饼干品质和加工工艺研究[J]中国食物与营养，2019，25（12）：29-33

[8]高鲲，姜云龙蓝莓果渣深加工曲奇饼干研制技术[J]新农业，2019（23）：8-11

[9]徐田辉，黄亮，付晓康，等添加木耳粉曲奇制作工艺研究[J]食品研究与开发，2020，41（1）：129-133

[10]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会GB/T 162911-2012感官分析选拔、培训与管理评价员一般导则  第1部分：优选评价员[S]北京：中国标准出版社，2012

[11]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会GB/T 20980-2007中华人民共和国国家标准-饼干[S]北京：中国标准出版社，2008

[12]王成花，于海峰基于模糊综合感官评价法研究海带猪肉丸加工工艺[J]中国调味品，2017，42（10）：79-82

[13]许俊齐，曹正，谢春芹，等模糊综合评判及响应面法优化黑皮鸡枞菌曲奇的加工工艺[J]现代食品科技，2019，35（12）：249-257

[14]中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会GB 7100-2015食品安全国家标准-饼干[S]北京：中国标准出版社，2016

[15]应欣，卢玉，李义，等麦芽糊精的功能特性及其应用研究进展[J]中国粮油学报，2019，34（12）：131-137

[16]BIGUZZI C，SCHLICH P，LANGE C.The impact of sugar and fat reduction on perception and liking of biscuits[J].Food Quality and Preference，2014，35：41-47

[17]张秀秀，夏琪娜，刘璐，等黄油在不同烘焙条件下稳定性的研究[J]中国乳品工业，2018，46（11）：13-16

[18]刘文慧，王颉，王静，等麦芽糊精在食品工业中的应用现状[J]中国食品添加剂，2007，（2）：183-186

[19]黎重阳，覃小丽，熊颖，等玫瑰曲奇饼干的工艺优化[J]粮食与油脂，2018，31（5）：59-62

[20]杨芳，胡昕，马菲菲，等苦荞曲奇饼干的加工工艺研究及品质分析[J]食品安全质量检测学报，2019，10（13）：4335-4340

（责任编辑：柯文辉）

翁敏劼，李怡彬，汤葆莎，等模糊评价响应面法优化百香果曲奇饼干配方＼[J＼]福建农业科技，2021，51（2）：07-13.

收稿日期：2021-01-31

作者简介：翁敏劼，男，1984年生，硕士，助理研究员，主要从事果蔬加工技术研究。

*通信作者：吴俐，女，1985年生，硕士，助理研究员，主要从事功能食品研究（Email：xxj1963@163com）。

基金项目：国家重点研发计划项目（2018YFD0400203）;福建省科技计划项目——省属公益类科研院所基本科研专项（2019R1032-12）;福建省农业科学院科技创新平台项目（CXPT202006）。