以大米蛋白水解产物为减筋剂的酥性饼干配方优化研究

季文彤 童慕贤 王乃富

摘 要：大米蛋白水解物不仅可以有效改良酥性饼干的品质，而且满足消费者对绿色健康食品的需求。通过单因素试验和正交试验，利用模糊数学评价和综合评分法，分析了大米蛋白水解物添加量、低筋小麥粉添加量、糖添加量及起酥油添加量对该酥性饼干的最大折断力和感官品质的影响。结果表明：添加大米蛋白水解物的酥性饼干最佳配方为A1B2D2C2，即添加大米蛋白水解物 1g，低筋小麦粉100g，起酥油25g，糖15g。

关键词：大米蛋白水解物;饼干;制作工艺

中图分类号 TS211 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2021）23-0128-05

Study on the Optimization of the Formula of Crisp Biscuit with Rice Protein Hydrolysate As Gluten Reducing Agent

JI Wentong et al.

（College of Tea and Food Science and Technology， Anhui Agricultural University， Hefei 230036， China）

Abstract： The rice protein hydrolysis can effectively improve the quality of crispy biscuits and meet the needs of consumers for green and healthy food. In this paper， through single-factor experiment and orthogonal experiment， using fuzzy mathematical evaluation and comprehensive scoring method， the effect of rice protein hydrolysis addition， lower gluten flour addition， sugar addition， ghee addition on the maximum break force and sensory quality of this kind of ghee biscuits is studied. The result showed that the best formula for crispy biscuits with rice protein hydrolysate added is A1B2D2C2， equivalent to the optimal production conditions of biscuits were： Rice protein hydrolysate is 100 g， Lower gluten wheat flour is 100g， ghee content is 25g， sugar content is 15g.

Key words： Rice protein hydrolysate; Biscuit; Production process

酥性饼干是以低筋小麦粉为主要原料，加上较多的油脂和砂糖制成的口感酥脆的一类饼干。这种饼干在面团调制过程中会形成较少的面筋，面团缺乏延伸性和弹性，从而具有良好的可塑性和黏绪性，产品酥脆易碎，故称酥性饼干，其在中国具有较大的市场。但现阶段国内的酥性饼干因国产小麦粉含有较多的小麦蛋白使得口感较为粗糙，为了迎合消费者对食品品质不断增高的需求和对绿色健康食品的渴望，将天然、绿色的蛋白质作为改良剂添加到小麦粉中越来越受到关注。为此，本研究将大米蛋白水解物作为天然减筋剂添加到面团中，探究添加大米蛋白水解产物的酥性饼干的最佳制作工艺配方。

1 试验材料

1.1 材料与试剂 大米蛋白，西安优硕生物科技有限公司;低筋小麦粉，潍坊风筝面粉有限公司;复合蛋白酶，上海源叶生物技术有限公司;奶粉，天津伊利乳液有限公司;白糖，南京甘汁园糖业有限公司;起酥油，益海特种油脂有限公司;食用小苏打，河南万邦实业有限公司;食用臭粉，厦门墨奕怀食品有限公司。

1.2 仪器与设备 HH数显恒温水浴锅，金坛市金城国胜实验仪器厂;JHMZ 200针式和面机，北京京孚久恒有限公司;JCXZ 95面团成型机，北京京孚久恒有限公司;TA质构仪，英国Stable Micro Systems公司;烤箱，无锡新麦有限公司。

2 试验方法

2.1 大米蛋白水解物的制备 在以往的研究中，利用复合蛋白酶水解大米蛋白（RP）2h获得大米蛋白水解物（RPH）的抗老化活性性能较好[1]，本研究参考制备方法并稍做修改。称取适量的大米蛋白于蒸馏水中溶解，准备5%（w/v）大米蛋白溶液，在室温条件下进行1h磁力搅拌使其完全溶解，随后加入1.5%复合蛋白酶，用0.1mol/L HCl将pH值维持在7.0，50℃恒温水解2h。酶解反应完成后，酶溶液在沸水中水浴15min，完全灭活蛋白酶。随后，酶溶液在室温5000×g的离心条件下20min，取上清液真空冷冻干燥，将研磨后的水稻蛋白放在-20℃冷冻条件下保存直至使用。

2.2 酥性饼干的制作 酥性饼干制作流程：原料混合→搅拌→室温静置醒面→压片机压片→整型→烘烤→冷却。

（1）将一定量的低筋小麦面粉、大米蛋白水解物、融化的起酥油、糖、10%的奶粉、0.5%小苏打、1%盐和0.2%臭粉混合均匀后倒入和面机中，并加入32%的水;（2）搅拌2min（转速104±5）r，以形成表面光滑面团;（3）面团包上保鲜膜于室温下静置5min醒面;（4）随后使用面团成型机压制厚度一致（5mm）的面片;（5）用模具刻成长方形形状;（6）烤箱上下火140℃预热10min，第一阶段于140℃上下火烘烤8min，第二阶段180℃上下火烘烤5min。制成的酥性饼干室温下放凉后方可进行后续实验。

2.3 感官评价 参照SB/T10141-93制定酥性饼干感官评分标准，见表1。请经过专业培训的10名（5男5女）评价员根据评分标准分别对酥性饼干的形态、组织结构、口感和色泽进行评分，去除最高分和最低分，取平均值为最终评分结果，总分100分。

2.4 最大折断力测试 采用P-BP70A三点弯折测试探头进行饼干最大折断力测试，将饼干固定在2个有着一定间距的水平支持臂上，随后选择单次下压模式。在酥性饼干破碎时可获得最大折断力值。将1.00、0.00mm/s、0.30mm/s和10.00mm/s分别设为测前速度、测试速度和测后速度，将探头下压距离设置为5.00mm，触发力0.10N，数据采集速率200pps。并重复实验10次。

2.5 单因素试验 分别考察大米蛋白水解物添加量（0.5、1.0、1.5、2.0、2.5g），低筋小麦粉添加量（60、80、100、120、140g），糖添加量（5、10、15、20、25g），起酥油添加量（15、20、25、30、35g）对酥性饼干感官品质和最大折断力的影响。

2.6 正交试验 根据单因素试验结果，以大米蛋白水解物添加量，低筋小麦粉添加量，糖添加量，起酥油添加量为考察因素，设计L9（34）正交试验，以感官评价和最大折断力为指标，确定添加RPH酥性饼干最佳制作工艺。正交水平设计见表2。

2.7 模糊数学评价 模糊数学评价法将数字分配给主观感知或语言变量，通过模糊数学中隶属度和隶属函数理论对影响食品感官品质的多因素关系进行抽象化标准，从未实现评价结果的数字化[2-3]。具体步骤如下：（1）确定对象集Y：本研究阶段对正交实验中9组酥性饼干样品进行综合评价，其中Y={Y1，Y2，Y3，Y4，Y5，Y6，Y7，Y8，Y9}。（2）确定因素集U：评价指标由形态、组织结构、口感和色泽4项组成，则U={U1，U2，U3，U4}，其中U1-U4分别代表形态、组织结构、口感和色泽。（3）确定评语集V：经讨论，确定酥性饼干的评语集V={V1，V2，V3，V4}，V1-V4分别为优、良、中、差。（4）确定质量因素权重集a：酥性饼干的形态、组织结构、口感和色泽4个因素的重要程度不同，采用用户调查法[4]确定权重集a，其综合为1[5]。感官评价员根据自己对形态、组织结构、口感和色泽4項酥性饼干质量因素的重要程度进行打分，4项质量因素总分为10分，各因素的权重等于各质量因素总得分除以总分100分，其中形态（0.2）、组织结构（0.2）、口感（0.3）、色泽（0.3），记为a（0.2，0.2，0.3，0.3）。

2.8 综合评分 本研究含有感官评分和最大折断力2个指标，对多指标正交试验参考综合评分法[6]，对最大折断力和模糊评价得到的感官评分2个指标先进行排队评分法，随后进行公式评分法得到正交试验每组的最终综合分数。

3 结果与分析

3.1 大米蛋白水解物对酥性饼干品质的影响 大米蛋白水解物加量对酥性饼干感官品质和最大折断力的影响结果见表3。最大折断力反映了饼干的硬度，若其值过大，饼干的口感会偏硬，而达不到酥脆的要求。由表3可知，随着大米蛋白水解物添加量的增加，酥性饼干最大折断力呈显著下降趋势（p<0.05），而感官评分先增后降，可能是因为：大米蛋白水解物添加过少时，会导致面团中的面筋蛋白较多，使得饼干的口感偏硬;大米蛋白水解物添加量过大时，面团中的面筋结构被大量的破坏，使得饼干的口感变得绵软，达不到酥脆的要求。当大米蛋白水解物的添加量为1.5g时，感官评分最高（85分）。综上，选择添加大米蛋白水解物1.0、1.5和2.0g为正交试验水平值。

3.2 低筋小麦粉添加量对酥性饼干品质的影响 低筋小麦粉添加量对酥性饼干感官品质和最大折断力的影响结果见表4。由表4可知，酥性饼干的最大折断力随着低筋小麦粉添加的增多而显著增大（p<0.05）。其主要原因可能是低筋小麦粉添加得越多，面团的粘性就越大，面筋的水平也就越强[7]。低筋小麦粉添加量在100.0g是感官评分最高（83分），感官评分先升后降可能是因为低筋小麦粉添加过少时，小麦面团粘结力不够强，面团软塌，做出的饼干口感不够酥脆;而添加量过多时，面团中的面筋蛋白过多，口感偏硬。综上，选择添加低筋小麦粉80.0、100.0、120.0g为正交试验水平值。

3.3 糖添加量对酥性饼干品质的影响 糖添加量对酥性饼干感官品质和最大折断力的影响结果见表5。由表5可知，随着糖添加量的增多，饼干的最大折断力显著下降（p<0.05），其主要原因是糖可以抢夺淀粉拥有水分，使面筋形成困难[8]，面团得到一定程度的软化。随着糖添加量的增加，饼干的感官评分先升后降，添加量为15.0g时，感官评分值最高（85分）。主要原因是：糖添加过少时，饼干有小麦的苦味且饼干的硬度较大;糖添加过多时，面团软化过度，使得制作出来的饼干口感太过绵软。此外，当饼干冷却后，糖会结晶，起到硬化剂的效果，饼干变得酥脆[9-10]，添加过度会使口感过甜。综合比较后，选择添加糖的量为10.0、15.0和20.0g为正交试验水平值。

3.4 起酥油添加量对酥性饼干品质（感官品质、最大折断力）的影响 起酥油添加量对酥性饼干感官品质和最大折断力的影响结果见表6。由表6可知，随着起酥油添加量的增加，酥性饼干最大折断力呈现显著下降趋势（p<0.05），其主要原因是在脂肪可以在淀粉颗粒的表面上形成一层膜，来抑制面筋蛋白的形成[11]，使得制作出的饼干口感变绵软，不复酥脆。而随着起酥油添加量的增加，酥性饼干的感官评分先降后升，在起酥油添加量为25.0g时，感官评分达到最大值（80分）。这是因为起酥油可破坏面筋结构，使得面团变软[7]，而添加量过多时，面团变得软塌和粘手[12]，制作出的饼干成品口感过于软糯和油润，而添加量过少使面筋过强，制得饼干硬度过高。综合比较后，选择起酥油添加量为20.0、25.0、30.0g为正交试验的水平值。

3.5 正交试验结果 感官评价是对评价产品进行信息收集的科学方法[13]，对食品科学的质量控制、产品开发和研究具有重要意义[14-15]。但感官评价数据具有不精确的特征，易受主观因素的影响，而模糊数学评价法可将不确定信息转为模糊概念，使定性问题定量化，提高评价准确性[16-17]。

3.5.1 模糊数学评价结果 10位评价员对9组酥性饼干样品的形态、组织结构、口感和色泽等4项质量因素进行模糊感官评价，评价票数分布情况见表7。

3.5.2 模糊评价矩阵的建立及结果 由表7可知，对1号样品的形态因素评价中有6人评定为优，2人评定为良，2人评定为中，0人评定为差，即形态R=[0.6 0.2 0.2 0]。同理组织结构R=[0.5 0.1 0.2 0.2]、口感R=[0.7 0 0.2 0.1]、色泽R=[0.5 0.2 0.3 0]，将所得4个评价建立一个模糊矩阵，如下：

R1=[0.6   0.2   0.2   00.5   0.1   0.2   0.20.7   0      0.2   0.10.5   0.2   0.3   0]

根據模糊变化原理E=a×R，则各试验结果为：

E1=a×R1=[0.2 0.2 0.3 0.3]×[0.6   0.2   0.2   00.5   0.1   0.2   0.2 0.7   0      0.2   0.10.5   0.2   0.3   0]

=[0.58 0.12 0.23 0.07]

E2=[0.69 0.22 0.09 0]

E3=[0.49 0.16 0.18 0.17]

E4=[0.55 0.1 0.23 0.12]

E5=[0.64 0.22 0.12 0.02]

E6=[0.52 0.2 0.26 0.02]

E7=[0.44 0.16 0.15 0.25]

E8=[0.49 0.13 0.23 0.15]

E9=[0.44 0.15 0.12 0.29]

将模糊综合评价结果赋值计算，优、良、中、差4个等级分别乘以90、80、70、60[18]，相加后得到每组产品最终感官评价得分，结果见表8。

3.6 综合评价 正交试验中含有感官评分和最大折断力2个评分指标，两者对酥性饼干品质的重要程度不同。因此，先对每一指标进行排队评分法给出相应的评分，然后将其乘以一定的加权系数，再把每组试验的两个指标加权评分相加，即为每组试验综合评分。首先按照排队评分法给每一组的2个指标评分[8，19]。对最大折断力指标来说，其值越大，品质越差，所得评分越低，第7号试验的最大折断力为17.59N，口感最好，给最高分20分;第3号试验为21.63，即口感是当中嘴硬的，给4分。加权后得到每组产品最终感官评价综合得分。对于感官评分指标，第2号试验的感官评分为86分，排在第1名，给20分;第9号试验为77.4分，排在最后1名，给4分。

在本次试验中，感官评分反映了食品品质情况，是非常重要的评分指标，故加权系数为4;而最大折断力指标仅反映了酥性饼干的硬度，口感只是感官评分中很小的一个部分，所以加权系数为1;因而评分公式为：综合评分=感官评分×4+最大折断力评分×1[6，20]。即1号试验综合评分为：14×4+12×1=68（分），同理得到各组试验评分，见表10。

由表10可知，各因素对酥性饼干品质影响的最佳配方为A1B2D2C2（2号试验），即添加大米蛋白水解物1g，低筋小麦粉100g，起酥油25g，糖15g。分析极差表明，影响酥性饼干综合评分的原料因素主次顺序依次为A>B>D>C，即大米蛋白水解物>低筋小麦粉>起酥油>糖。分析正交试验综合评分结果表明，各因素对酥性饼干品质影响的最佳配方为A2B2D2C1，也就是添加RPH 1.5g，低筋小麦粉100g，起酥油25g，糖10g，但此方案未出现在正交试验表中。因此进行验证试验，综合评分按照上诉步骤计算，结果见表11。由表11可知，试验组A1B2D2C2最终得分大于A2B2D2C1，因此添加大米蛋白水解物的酥性饼干最佳配方为A1B2D2C2，即添加大米蛋白水解物1g，低筋小麦粉100g，起酥油25g，糖15g。

4 结论

本研究通过单因素试验和正交试验，利用模糊数学评价和综合评分法对添加了大米蛋白水解物的酥性饼干的最大折断力、饼干品质进行了分析，最终选定最佳的饼干配方为添加大米蛋白水解物1g，低筋小麦粉100g，起酥油25g，糖15g。根据最佳的试验配方制作出的饼干感官品质良好，符合现代消费者追求的不添加化学添加剂的要求。

参考文献

[1]张敏.大米蛋白水解物对小麦淀粉及面团的影响研究[D].合肥：安徽农业大学，2020.

[2]李玉珍，肖怀秋.模糊数学评价法在食品感官评价中的应用[J].中国酿造，2016，35（05）：16-19.

[3]Debjani C.， Das S.，Das H.Aggregation of sensory data using fuzzy logic for sensory quality evaluation of food [J].Journal of Food Science and Technology-Mysore，2013，50（6）：1088-1096.

[4]余疾风.在食品感官质量的模糊综合评价中如何正确制定权重分配方案[J].食品科学，1990，11（1）：15-16.

[5]顾伟钢，彭燕，张进杰，等.模糊数学综合评价法在炖煮猪肉工艺优化中的应用[J].浙江大学学报，2011，37（5）：573-577.

[6]苑玉凤.多指标正交试验分析[J].湖北汽车工业学院学报，2005，19（004）：53-56.

[7]Saha S.， gupta A.，Singh S.R.K.，et al. Compositional and varietal influence on biscuit dough and quality of finger millet biscuit [J].LWT- Food Science and Technology，2011，44（3）：616-621.

[8]Assifaoui A.， Champion D.，Chiotelli E.，et al. Characterization of water mobility in biscuit dough using a low-field 1H NMR technique [J].Carbohydrate Polymers，2006，64（2）：197-204.

[9]Bure J. La patc de farine de ble：la chimie du ble. Collection PROMO-ENSIA. Edit. S.E.P.A.I.C.1980.

[10]Vettern，J.L. Technical bulletin. VI. American Institute of Baking，Manhattan，Kans.1984.

[11]Shobana S.，Malleshi N.G. Preparation and functional properties of decorticated finger millet [J].Journal of Food Engineering，2007，79（2）：529-538.

[12]Gajera H.P.，Kapopara M.B.，Patel V.H. Application of peanut butter to improve fatty acid composition of biscuits [J].Journal of Food Science and Technology，2010，47：285-289.

[13]Martinez L. Sensory evaluation based on linguistic decision analysis[J].International Journal of Approximate Reasoning，2007，44（2）：148-164.

[14]Zhou B.，Zeng X.，Koehl L.，et al. A fuzzy logic based method for analyzing sensory evaluation data[C].Intelligent Systems，International IEEE Conference. IEEE，2004.

[15]Zolfaghari Z.S.，Mohebbi M.，Najariyan M. Application of fuzzy linear regression method for sensory evaluation of fried donut [J].Applied Soft Computing，2014，22：417-423.

[16]高梁翥.基于模糊綜合评价的招聘模型研究与应用[D].上海：东华大学，2019.

[17]Lazim M.A.，Suriani M. Sensory evaluation of the selected coffee products using fuzzy approach[J]. World Acad Sci，Eng Technol. 2009，50：717-720.

[18]任露泉.试验优化设计与分析[M].北京：高等教育出版社，2003.

[19]王青华，向蓉美，杨作廪.一种简单实用的综合评价方法——排队计分法[C]⫽纪念新中国政府统计机构成立五十周年暨全国统计科学研讨会.中国统计学会，2002.

[20]涂宗财，罗晓慧，王辉，等.多指标优化珠蚌抗氧化肽制备工艺[J].食品工业科技，2012，33（13）：213-216. （责编：张宏民）