响应面试验法优化紫薯山药曲奇加工工艺

◎ 雷 磊

（信阳农林学院 食品学院，河南 信阳 464000）

紫薯含有大量硒元素、花青素、蛋白质和纤维素，是抗癌蔬菜中的佼佼者，当之无愧的无公害、抗癌食品[1]。众所周知，山药是药食同源食品，具有健脾益肾、温和滋补的作用，广泛用于大病初愈的人群，广受医家喜爱[2]。同时山药是低热量食品，含有丰富的微量元素和维生素等营养物质，不仅可以降低血脂，还可以抗肿瘤[3-4]。当前，我国的物质消费格局从温饱型逐渐转为营养型、功能型、风味型[5]。本文在曲奇饼干中加入富含膳食纤维和花青素的紫薯粉和药食同源的山药粉，改变了单一的曲奇饼干制作工艺，实现了营养素互补。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

紫薯粉（兴化市顶萃食品有限公司）；山药粉（亳州鸿硕生物科技有限公司）；鸡蛋（信阳农林学院西亚超市内购得）；酒石酸钾钠、硫酸铜、葡萄糖、酚酞、次甲基蓝、氢氧化钠和无水乙醚（均为国产分析纯）。

XYF-K系列高级食品烤箱（广州市番禺新粤丰厨具厂）；DHG-9240A电热恒温鼓风干燥箱（北京科伟永兴仪器有限公司）。

1.2 试验方法

1.2.1 工艺流程及操作步骤

（1）曲奇饼干制作工艺。工艺流程为油糖搅拌→加入鸡蛋→加入粉料→调制面团→成型→焙烤→冷却。

（2）操作步骤。将无盐黄油置于热水中直至形成半融状态，加入绵白糖一起混合均匀，后用电动打蛋器进行搅打，直到颜色呈白色为止；加入鸡蛋，接着将鸡蛋液分3次加入搅打，直至溶液变成乳白色的奶油状；依次加入低筋面粉、紫薯粉、山药粉；将混合的面粉不断搅拌均匀，制成面团；将调制好的面团装入裱花袋中，更换不同裱花嘴，在烤盘上挤出不同花样的曲奇饼干；放入烤箱中设置上火190 ℃，下火170 ℃，时间15 min，烘烤至成熟，表面呈紫色，有浓厚的奶香味；待曲奇饼干烘烤后，将其从烤箱中拿出，放于室温条件下冷却，即为成品。

1.2.2 单因素试验

以低筋面粉100 g为基准，选取紫薯粉（10 g、15 g、20 g、25 g和30 g）、山药粉（3 g、6 g、9 g、12 g和15 g）、无盐黄油（65 g、70 g、75 g、80 g和85 g）、绵白糖（30 g、40 g、50 g、60 g和70 g）这4个因素，进行单因素试验，以感官评定为综合评价标准，研究不同添加量对紫薯山药曲奇饼干感官品质产生的影响。

1.2.3 响应面试验优化

在单因素试验基础上，以紫薯粉添加量、山药粉添加量、绵白糖添加量、无盐黄油添加量为变量，以感官评定为综合评价标准，进行响应面试验，优化曲奇工艺参数。响应面试验设计见表1[6]。

表1 响应面试验设计表

1.2.4 感官评价标准

参照《饼干质量通则》（GB/T 20980—2021），以曲奇饼干形态、色泽、口感、组织4个因素作为主要感官指标，选取10位与食品有关专业人员组成一个评价小组，并进行感官评定，感官评分标准见表2[7]。

表2 感官评定标准表

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果分析

2.1.1 紫薯粉添加量对曲奇品质的影响

由图1可知，随着紫薯粉的添加量从10 g上升到30 g，曲奇的综合感官评分先上升后下降，且在紫薯粉添加量为15 g时，感官评分为85分，达到了最大值，制得的曲奇组织细密，呈现曲奇特有的口感和色泽[8]。

图1 紫薯粉添加量对曲奇品质的影响图

2.1.2 山药粉添加量对曲奇品质的影响

由图2可知，随着山药粉的添加量从3 g上升到15 g，曲奇的综合感官评分先上升后下降，且在山药粉添加量为6 g时，感官评分为82分，达到了最大值，制得的曲奇饼干有合适的甜度，无气孔。

图2 山药粉添加量对曲奇品质的影响图

2.1.3 绵白糖添加量对曲奇品质的影响

由图3可知，随着绵白糖添加量从30 g上升到70 g，曲奇的综合感官评分呈现先上升后减少的变化趋势，当绵白糖添加量为50 g时，感官评分为83分，出现峰值，此时曲奇色泽均匀，有浓郁的香味。

图3 绵白糖添加量对曲奇品质的影响图

2.1.4 无盐黄油添加量对曲奇品质的影响

由图4可知，随着无盐黄油的添加量从65 g上升到到85 g，曲奇的综合感官评分先上升再下降，且在无盐黄油添加量为80 g时，感官评分为82分，达到峰值。

图4 无盐黄油对曲奇品质的影响图

2.2 响应面试验结果分析

2.2.1 响应面试验结果

对单因素试验结果进行分析，可以设计出一个4因素3水平的响应面试验方案。响应值Y为紫薯山药曲奇的感官评分，4个因素分别为紫薯粉（A）、山药粉（B）、无盐黄油（C）、绵白糖（D），每个因素对应3个水平进行试验，一共进行29次试验。通过试验结果，讨论感官评分的大小与4个因素间的关系。紫薯山药曲奇配方优化的设计及结果如表3所示。

表3 响应面试验设计结果表

2.2.2 模型的建立及显著性检验

表4 回归方程的方差分析表

2.2.3 模型验证

利用软件得出的紫薯山药曲奇的最佳工艺参数为紫薯粉添加量13.022 g、山药粉添加量6.407 g、绵白糖添加量51.105 g、无盐黄油添加量81.310 g，预测模型的感官评分为95.179分。考虑试验的可行性，选择合适的数据开展验证试验，即紫薯粉添加量13 g、山药粉添加量6 g、无盐黄油添加量81 g、绵白糖添加量51 g，平行试验3次，在此条件下测得紫薯山药曲奇饼干的感官均分为94.2分，与理论值95.179分很相近，说明经响应面试验得出的数据的是有效的，该模型具有一定的实用价值。

3 结论

本试验主要研究紫薯山药曲奇饼干的最优配方，通过单因素试验和响应面法得出了紫薯山药曲奇饼干的最佳配方：以100 g低筋面粉为基准，紫薯粉13 g、山药粉6 g、无盐黄油81 g、绵白糖51 g及鸡蛋30 g，在上火190 ℃、下火170 ℃、烘焙时间15 min下制作出的曲奇饼干，其感官评分为94.2分，甜度适中，纹路清晰，呈紫色，外形完整，组织状态细密多孔。该条件下制作的紫薯山药曲奇饼干不仅具有浓郁的风味和口感，还能满足人们需要的营养需要，老少皆宜，与传统曲奇饼干相比，口感更加酥松、成品体积更大、脂肪含量较低。