响应面法优化核桃燕麦枣糕加工工艺
2022-04-02刘璐萍曲容墁郭志远裴龙英
刘璐萍,曲容墁,徐 恒,郭志远,裴龙英
(1.新疆理工学院 食品科学与工程学院,新疆 阿克苏 843000;2.塔里木大学 食品科学与工程学院,新疆 阿拉尔 843300)
红枣甘甜可口,营养价值较高[1-2],因其富含丰富的功能性物质,尤其是黄酮类化合物,以及维生素、氨基酸、多糖和核苷酸等物质,因此红枣及其加工制品在食品和医药行业得到广泛应用[3-5]。核桃营养价值丰富,其中86%的脂肪是不饱和脂肪酸,还富含铜、镁、钾、磷、铁和维生素B族等成分[6-7],具有抗氧化、抗疲劳、改善记忆、润肠通便、免疫调节、改善酒精性情绪及认知损伤等功能,有“长寿果”“养生之宝”的美誉,可用于开发高附加值产品[8-9]。燕麦是我国重要的特色农作物之一,富含蛋白质、膳食纤维、维生素和矿物质等成分[10],热量低,可平稳血糖、促进肠胃蠕动,是儿童及三高人群食品的理想谷物类原材料[11-13]。枣糕枣香浓郁,口感细腻,口味独特,回味绵甜[14-15]。目前市面上传统的枣糕不仅含糖量、含油量和热量都较高,而且营养成分单一[16]。因此,笔者以红枣、核桃和燕麦为主要原料,以甜味剂赤藓糖醇代替蔗糖,研制一种具有营养健康、口感松软和甜味适中等特点的新型复合枣糕,为红枣深加工提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器设备
红枣、核桃、燕麦,均挑选新鲜干净阿克苏本地产出的原材料,经预处理后备用;蔗糖为市售;赤藓糖醇为食品级标准。
AL204 METTER TOLEDO型电子天平,上海天平仪器厂;K38FK613电烤箱,浙江苏泊尔股份有限公司;HH-S26六孔恒温水浴锅,上海坤诚科学仪器有限公司;HR1724型打浆机,飞利浦家电公司。
1.2 枣糕加工工艺流程设计
原料预处理→粉类材料制备→湿性材料制备→制作面糊→烘烤。
1.3 实验方法
1.3.1 原料预处理
1) 红枣预处理。挑选色泽红艳、肉质肥厚的红枣,洗净去核后加少量水,上锅蒸15 min,榨成枣泥放凉备用。
2) 核桃预处理。挑选个头均匀、缝合线紧密的薄皮核桃,掰开取核桃仁筛选后打碎。
3) 燕麦预处理。秤50 g燕麦淘洗滤水后泡入牛奶15 min。
1.3.2 粉类材料制备
量出低筋面粉140 g、泡打粉1 g、小苏打1 g,过筛备用,4颗大枣洗净剪成小颗粒混入。
1.3.3 湿性材料制备
枣泥170 g,玉米油40 g,蜂蜜20 g,混合搅拌均匀备用。2个鸡蛋用分蛋法加入赤藓糖醇30 g打发,加入预处理好的燕麦牛奶中。
1.3.4 面糊制作、烘烤
将湿性材料加入粉类材料翻拌均匀。再分2次加入枣泥糊中,翻拌均匀。装入蛋糕纸杯后将表面铺满核桃碎和白芝麻,烤箱上下火150 ℃预热,烤30 min。
1.3.5 单因素实验
1) 玉米油添加量对枣糕感官品质的影响
取红枣泥170 g,赤藓糖醇30 g,低筋面粉140 g,牛奶100 g,烤箱温度150 ℃,设定玉米油添加量分别为40,50,60,70,80 g,考察玉米油添加量对核桃燕麦枣糕感官品质的影响。
2) 烤箱温度对枣糕感官品质的影响
取红枣泥170 g,赤藓糖醇30 g,低筋面粉140 g,牛奶100 g,玉米油50 g,设定烤箱温度分别为130,140,150,160,170 ℃,考察烤箱温度对核桃燕麦枣糕感官品质的影响。
3) 赤藓糖醇添加量对枣糕感官品质的影响
取红枣泥170 g,低筋面粉140 g,牛奶100 g,玉米油50 g,烤箱温度150 ℃,设定赤藓糖醇的添加量分别为10,20,30,40,50 g,考察赤藓糖醇添加量对核桃燕麦枣糕感官品质的影响。
1.3.6 响应面优化实验
在单因素实验结果基础上,以枣糕感官品质为响应值,采用Design-Expert 10.0.7软件设计三因素三水平的响应面实验[17-19],确定最优工艺,因素与水平如表1所示。
表1 响应面实验设计因素与水平
①A为玉米油添加量;②B为烤箱温度;③C为赤藓糖醇添加量。
1.3.7 枣糕感官评定
由10名食品检验员用盲评计分方式对核桃燕麦枣糕进行感官评分,得到核桃燕麦枣糕感官评分标准,评分标准如表2所示。
表2 枣糕的感官评分标准
1.4 数据处理
所有实验重复3次,取均值。采用Origin 8.6作图,Design-Expert 10.0.7进行响应面分析,SPSS 26.0进行统计学分析,概率P<0.05认为有统计学显著性差异,P<0.01认为有统计学极显著性差异。
2 结果与分析
2.1 单因素实验结果分析
2.1.1 玉米油添加量对枣糕感官品质的影响
玉米油添加量对枣糕感官品质的影响如图1所示。由图1可知:玉米油添加量对枣糕的感官品质影响显著(P<0.05),在一定范围内随着玉米油添加量数值的增大感官评分呈增加趋势,添加量为60 g时感官评分接近最大值,继续添加玉米油,不仅感官评分逐渐下降,而且还会导致产品口感油腻、黏牙和色泽不均等现象。因此宜选取添加量60 g。
图1 玉米油添加量对枣糕感官品质的影响Fig.1 Effects of corn oil on sensory quality of jujube cake
2.1.2 烤箱温度对枣糕感官品质的影响
烤箱温度对枣糕感官品质的影响如图2所示。由图2可知:烤箱温度对枣糕的感官品质影响显著(P<0.05),在一定范围内随着烤箱温度的增大感官评分呈增加趋势,当温度在150 ℃时感官评分接近最大值,烤箱温度继续升高,不仅感官评分逐渐下降,而且还会导致产品表面出现褐变、焦化等现象。因此宜选取烤箱温度为150 ℃。
图2 烤箱温度对枣糕感官品质的影响Fig.2 Effect of oven temperature on sensory quality of jujube cake
2.1.3 赤藓糖醇添加量对枣糕感官品质的影响
赤藓糖醇添加量对枣糕感官品质的影响如图3所示。由图3可知:赤藓糖醇添加量对枣糕的感官品质影响显著(P<0.05),在一定范围内随着赤藓糖醇添加量数值的增大感官评分呈增加趋势,当添加量为30 g时感官评分接近最大值,继续添加赤藓糖醇,不仅感官评分逐渐下降,而且还会导致产品甜味浓郁、几乎无枣香味等现象。因此宜选取赤藓糖醇添加量为30 g。
图3 赤藓糖醇添加量对枣糕感官品质的影响Fig.3 Effect of adding amount of erythritol on sensory quality of Jujube cake
2.2 响应面实验结果与分析
通过单因素实验结果,确定影响感官评分的各因素最佳水平,并在此基础上进行响应面优化设计,其实验结果如表3,4所示。
表3 响应面实验结果
表4 回归模型方差分析
利用Design Expert 10.0.7软件对影响核桃燕麦枣糕感官评分的3个主要因素玉米油添加量A、烤箱温度B和赤藓糖醇添加量C的中心组合实验结果进行二次多项式回归拟合(表4),得到响应值Y(感官评分)对影响核桃燕麦枣糕感官评分的关键因素(A,B,C)的二次多项回归模型方程,即
Y=87.199+0.305A+0.271B+0.334C- 0.353AB-0.083AC+0.315BC- 1.355A2-1.473B2-1.887C2
表4回归模型的方差分析表明[20]:失拟项F=99.5,P<0.000 1,表示该模型具有极显著性差异;F=3.19,且P=0.145 8>0.05,即方程失拟项表现不显著,该模型回归拟合良好;模型拟合系数R2=0.982 3,说明该模型拟合度良好,可用该模型对核桃燕麦枣糕感官评分进行分析和预测。由P值大小可知:A,B,C,A2,B2,C2对核桃燕麦枣糕感官评分有极显著影响(P<0.01);AB,BC对核桃燕麦枣糕感官评分有显著影响(P<0.05)。由F值大小可知各因素对响应值影响强弱的关系为C>A>B。
2.3 响应面曲线图分析
各因素对核桃燕麦枣糕感官品质影响的响应面如图4所示。图4(a～c)分别展示了玉米油添加量与烤箱温度、玉米油添加量与赤藓糖醇添加量、烤箱温度与赤藓糖醇添加量对枣糕感官的交互作用。
图4 各因素对产品感官品质影响的响应面图Fig.4 The response surface diagram of the influence of each factor on the product sensory quality
由图4可知:玉米油添加量A与烤箱温度B、玉米油添加量A与赤藓糖醇添加量C、烤箱温度B与赤藓糖醇添加量C之间均对核桃燕麦枣糕的感官品质存在一定的交互作用,且影响显著。最佳预测点在试验范围内,该模型的拟合度较高,可确定最优发酵工艺。
2.4 最优配方的验证实验
根据回归模型方程及方差分析[21],得到核桃燕麦枣糕的最优配方参数:玉米油添加量为61.96 g,烤箱温度为151.81 ℃,赤藓糖醇添加量为31.88 g。在此配方参数下,核桃燕麦枣糕的感官评分预测值为87.24分。为验证模型的准确性,同时为适应生产实际,方便投料操作,将上述最佳优配方参数进行调整:玉米油添加量为62 g,烤箱温度为150 ℃,赤藓糖醇添加量为32 g,重复3次实验,得到核桃燕麦枣糕的感官评分88.35分,与预测值接近,证实了此工艺参数具有一定的实用价值,因此该模型可以很好地反映最优的加工工艺条件。
3 结 论
研究了玉米油添加量、赤藓糖醇添加量和烤箱温度3个单因素对核桃燕麦枣糕感官品质的影响,通过Box-behnken响应面实验法以最佳感官评分确定核桃燕麦枣糕的最优加工工艺条件:玉米油添加量为62 g,烤箱温度为150 ℃,赤藓糖醇添加量为32 g。按照此配方研制的枣糕外观有光泽、口感细腻,孔隙均匀,且大小均匀,口感细腻、松软,甜味适中,且赋有红枣特有的香气,营养丰富,该工艺为红枣深加工提供了理论依据和技术支撑。
