响应面法优化红薯叶低糖饼干配方

任美燕，张晓雯，杨 倩，张琛倬，李璐洋

（山西工商学院，山西 太原 030006）

红薯又叫番薯、甘薯，原产于南美洲，约在500年前传入我国[1]。目前我国红薯的种植面积和总产量均居世界首位。红薯叶含有大量多酚、蛋白质、维生素和矿物质等营养物质，营养价值较高，具备提高免疫力、抗氧化、抑菌、促进新陈代谢等多种保健功效。目前红薯叶已成为一种新型的蔬菜，走向人们的餐桌[2-3]，也有将其制成红薯叶保健茶[4]、红薯叶保健醋饮[5]、红薯叶复合饮料[6]、红薯叶馒头[7]、红薯叶蛋糕[8]等的报道。但相对于红薯茎叶的庞大产量来说，其加工利用率并不高，每年都有相当一部分红薯茎叶被作为废弃物丢弃，造成了巨大的资源浪费，并对环境造成污染。

红薯叶因其较优的营养成分而具有很大的研究空间和市场潜力，但如何实现大规模的生产利用还在不断的探索之中。本试验拟将红薯叶添加到饼干中，并用木糖醇代替部分白砂糖，制作成低糖型饼干，以期开发一种低糖型红薯叶饼干。

1 材料和方法

1.1 材料与试剂

红薯叶（福薯71号）：山西省太原市百亩会农贸批发市场；黄油、木糖醇、低筋面粉、食用油、白砂糖、食盐、鸡蛋：市售。

1.2 仪器与设备

MJ-25BM05A烤箱：广东圣托智能设备有限公司；ANS-978粉碎机：中山市东凤镇奥诺思电器厂；JD-K11电磁炉：中山市家腾电器科技有限公司；JMA20002电子天平：诸暨市超泽衡器设备有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程

1.3.2 操作要点

（1）红薯叶粉制备：选择品种优良、适度成熟、叶尖鲜的红薯叶，洗去附着于红薯叶的杂质，沥干，放入烘箱进行烘干（干燥温度60 ℃），粉碎，制备红薯叶粉。

（2）调制面团：将低筋面粉和红薯叶粉分别过筛（80目），以100 g低筋面粉为基料，按照配方依次加入。黄油提前加热融化，将食用油、白砂糖、木糖醇、盐、纯净水搅拌均匀，蛋液分次加入，搅打至乳膏状，加入混合均匀的面粉、红薯叶粉、泡打粉（添加量1 g），搅拌3 ~ 5 min。搅拌均匀的面团看起来酥松、抓起来能捏成团、渗出油为止。

（3）辊轧成形：将搅好的面团放置3 ~ 5 min后，置于面板上，用面轧筒将面团碾压至厚度2 ~ 3 mm，用饼干模子压制饼干坯。

（4）烘烤：将烤盘放入指定位置。生坯摆放不可太密，间距应均匀。烤箱预热，上火160 ℃，下火180 ℃，烘烤10 ~ 15 min，至饼干表面呈微黄色出炉。

（5） 冷却：烤盘出炉后应迅速用刮刀将饼干铲下，并置于冷却架上冷却。

1.3.3 单因素试验

以100 g小麦粉为基准，白砂糖添加量5%、红薯叶粉添加量2%、食用油添加量15%、黄油添加量20%、木糖醇添加量15%，在此基础上，以感官评价为指标，进行单因素试验，分别考查黄油、食用油、白砂糖、木糖醇和红薯叶粉的添加量对红薯叶饼干品质产生的影响。

1.3.4 响应面优化试验设计

根据单因素试验结果，固定白砂糖添加量和食用油添加量，确定响应面试验的因素及其水平取值（见表1），再利用Box-Behnkon试验设计，确定响应面试验的因素水平并建立回归模型。

表1 响应面试验设计各因素及水平

1.3.5 感官评定方法

参照GB/T 20980—2007《饼干》制定饼干的感官评价标准，试验由10人参加，从色泽、滋味气味、组织、状态4个方面完成感官评定， 评分标准见表2。

表2 红薯叶饼干感官评分

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 黄油添加量对饼干感官品质的影响

从图1可以看出，饼干的感官评分随着黄油添加量的增加呈现先高后低的趋势。黄油用量在15%以下时，饼干的口感不够酥松，色泽不均匀；当黄油添加量为20%时，饼干得分最高，随着黄油用量增多，饼干油味过重，组织内有大孔并出现塌陷。因此选择20%为黄油的最适添加量。

图1 黄油添加量对饼干感官品质的影响

2.1.2 食用油添加量对饼干感官品质的影响

从图2可以看出，饼干的感官评分随着食用油添加量的增加呈现先高后低的趋势，在食用油添加量为15%时，饼干评分最高，口感酥松，内质结构均匀。因此选择15%为食用油的最适添加量。

图2 食用油添加量对饼干感官品质的影响

2.1.3 白砂糖添加量对饼干感官品质的影响

由图3可以看出，随着白砂糖添加量的增加，饼干的感官评分呈现先高后低的趋势。不加白砂糖的饼干口感较涩，起发性较差；当白砂糖添加量为3%时，饼干甜味恰当，起性发好，组织状态细腻，外形保持良好；随着白砂糖添加量的增加，甜味较浓。因此选择3%为白砂糖的最适添加量。

图3 白砂糖添加量对饼干感官品质的影响

2.1.4 木糖醇添加量对饼干感官品质的影响

由图4可以看出，随着木糖醇添加量的增加，饼干的感官评分呈现先高后低的趋势。木糖醇用量在15%以下时，饼干甜味不足，略有涩味；当木糖醇添加量为20%时，饼干甜度适中，得分最高；随着木糖醇用量增多时，饼干甜度太高并略有苦味。因此选择20%为木糖醇的最适添加量。

图4 木糖醇添加量对饼干感官品质的影响

2.1.5 红薯叶粉添加量对饼干感官品质的影响

由图5可以看出，随着红薯叶粉添加量的增加，饼干的感官评分呈现先高后低的趋势。红薯叶粉用量在3%以上时，饼干的红薯叶味道逐渐变浓，并出现涩味且颗粒感较强。因此选择2%为红薯叶粉的最适添加量。

图5 红薯叶粉添加量对饼干感官品质的影响

2.2 响应面优化试验结果

根据Box-Behnken中心组合试验设计原理，进行3因素3水平试验，试验设计及结果如表3所示。

表3 响应面试验的设计及结果

对试验数据进行二次多项回归拟合，得回归方程为：

根据表4可知，模型的P值＜0.01，说明模型具有极显著性。木糖醇添加量（A）、黄油添加量（B）、红薯叶粉添加量（C）三因素两两之间的交互作用均显著。R2

表4 回归模型方差分析及显著性检验

Adj和R2Pred二者之间的差值＜0.2，说明模型以及变异系数较小，模型的准确性较好。失拟项P＞0.05，不显著，表明拟合程度好。R2=0.986 4，说明建立的模型可以解释98.64%的响应值。各因素对低糖红薯叶饼干的感官评分影响作用大小为木糖醇添加量＞黄油添加量＞红薯叶粉添加量。

3个因素间交互作用对感官评价的影响如图6所示，其中木糖醇添加量的影响作用比黄油添加量的影响更大，黄油添加量比红薯叶粉添加量的影响更大。综上可得出，木糖醇添加量＞黄油添加量＞红薯叶粉添加量。该结果与方差分析所得结果一致。

图6 各因素交互作用的响应面图

以感官评价为指标进行响应面优化试验预测得出了最佳工艺条件：木糖醇添加量为20%，黄油添加量为20%，红薯叶粉添加量为2%，该条件下预测的感官评分为91.153分。

为了验证响应面的预测结果的准确性，在最佳条件下做3次平行试验，其制品感官评分的平均值为91.7分，与响应面的理论预测值相近。

3 结 论

低糖红薯叶饼干的最佳配方为食用油添加量15%、白砂糖添加量3%、木糖醇添加量20%、黄油添加量20%、红薯叶粉添加量2%，该配方下制品的感官评价为91.7分。制备的低糖红薯叶饼干色泽均匀，外表呈黄色，甜度适中，有红薯叶特有的味道。红薯叶粉含有丰富的蛋白质、维生素、矿物质等营养物质，其中含有的多种膳食纤维能够帮助人体更好地消化吸收，符合当代人对健康、绿色食品的要求。