响应面试验优化芪健饼干的加工工艺研究

康东坤，高外毛，张 蒙，马 宁，张 媛，朱新杰，王佳璇，马存根，2，刘建春

（1.山西中医药大学神经生物学研究中心，国家中医药管理局多发性硬化益气活血重点研究室，山西 晋中 030619；2.山西大同大学脑科学研究所，中枢神经炎症变性疾病新药创制省市共建山西省重点实验室培育基地，山西 大同 037009）

黄芪（Astragalus）和党参（Codonopsis pilosulae）均是《神农本草经》中的上品药材，是补气药的代表。在古代和现代，党参、黄芪等药材均是山西“药食同源”地方特色产品，享誉国内外［1］。黄芪、党参产业涉及诸多领域同步发展，在中药材产业发展中具有典型性和代表性，其产业化开发将在我国大健康产业发展中具有重要作用［2］。

黄芪是豆科植物蒙古黄芪或膜荚黄芪的干燥根，其化学成分主要含有黄酮、皂苷、多糖及氨基酸等［3］，具有补气升阳、固表止汗、托毒排脓等功效，可用于治疗气虚乏力、血虚萎黄等。党参主要成分包括萜类、糖、糖苷、甾体、黄酮、木脂素苷、氨基酸等，具有补中益气、调理脾胃、健脾益肺等作用［4］。

目前有关黄芪、党参中药复合饼干尚未见报道。本试验在传统饼干的基础上，加入党参、黄芪与麦芽为原料提取的中药液，通过单因素试验与响应面法，探讨椰子油、白糖及中药液3个因素对感官评分的交互影响，从而确定芪健饼干的最佳工艺配方，研制一款增强免疫功能的保健饼干，同时为其规模化生产提供参考。

1 实验材料

低筋面粉（益海嘉里有限公司）；鸡蛋、黄油、白糖、食盐（市售食品级，晋中沃尔玛超市）；党参、黄芪、麦芽（北京同仁堂有限公司）。BSA233S型电子天平，赛多利斯科学仪器（北京）有限公司；GRX-12A型电热干燥箱，上海森信实验仪器有限公司；C22-RH2275型电磁炉、MG38CB-AA电烤箱，美的集团。

2 方法与结果

2.1 工艺流程

2.2 操作要点

2.2.1 中药提取 称量药材，黄芪、党参与麦芽的添加比例为1∶1∶1。药材放入锅内，加入药材总质量10倍的水，浸泡30 min。大火煮沸后改小火煎煮1 h，过滤后取汤汁备用。再向锅内加入原药材8倍的水，大火煮沸后改小火煎煮40 min，过滤并倒出。2次倒出的药液合并后过滤，放入锅内小火浓缩（浓缩过程中防止沸腾），使药液质量与煎煮前原药材总质量相等，冷却备用［5］。

2.2.2 饼干制作 室温下软化黄油与椰子油，再加入盐，慢速打至呈顺滑状态；加白糖慢速混匀，改中速打至微发状态，至颜色变浅，体积膨胀，出现顺滑的纹路；加入鸡蛋液慢速混匀后，再加入中药液慢速搅拌均匀；低筋面粉过筛分2次低速混匀，不要过度搅拌。面团温度控制在20℃左右，调粉时间控制在10～15 min内。将面糊装入裱花带，挤压成型。每个饼干直径4 cm，厚度1.5 cm左右。烤箱设定面火、底火均为170℃，烘烤13 min至表面金黄，取出冷却至室温即可。

2.3 感官评价标准

参考食品安全国家标准（饼干）GB 7100-2015［6］，调整得到感官评分细则表，见表2。组织3男3女评分小组进行评审打分，评分者不知道当前品尝的饼干比例配方，品尝前需用纯净水漱口3次。

2.4 单因素试验

基本配方中低筋面粉100 g，其余配比以面粉质量分数为基准（100%）。经过预试验确定配方中添加量为黄油30%、鸡蛋液40%、食盐0.5%。以感官评分作为优化指标，通过改变椰子油（0%、10%、20%、30%、40%）、白糖（5%、15%、25%、35%、45%）与中药液（10%、20%、30%、40%、50%）的添加比例，探究3种成分不同添加量对感官评价的影响。

2.4.1 椰子油添加量对感官评价的影响 适量的椰子油能增加饼干的口感与风味，但当椰子油过量时，饼干口感油腻，外形不完整。当椰子油的添加量为10%时，此时饼干口感疏松，椰香味浓郁，感官评分最高。结果见图1。

表1 感官评价标准 （分）

图1 椰子油添加量对感官评价的影响

2.4.2 白糖添加量对感官评价的影响 结果见图2。白糖的添加量对感官评分的影响较大，随着白糖添加量的增加，感官评分呈先上升后下降的趋势。白糖添加量少时，饼干甜味较淡；量过大导致过甜以及硬度升高，影响口感［7］。白糖最适添加量为15%。

图2 白糖添加量对感官评价的影响

2.4.3 中药液添加量对感官评价的影响 结果见图3。中药液的添加直接影响饼干的色泽和口感。中药液添加量少时，饼干色泽金黄，颜色均匀，无中药味；添加量过多时，饼干色泽不均匀，偏暗无光泽，中药味重，让人难以接受。由图3可知，中药液添加量为30%时，感官评分最高。

图3 中药液添加量对感官评价的影响

2.5 响应面试验

在单因素试验基础上，以感官评分作为响应值，选取上述3个因素作为响应变量进行响应面分析。响应面因素水平表见表2，试验结果见表3。

表2 响应面因素水平表 （%）

表3 Box-Behnken试验设计与结果

依据Design-expert软件对饼干的感官评价和配方工艺进行回归拟合，得到标准方程：Y=71.54+2.92A+1.28B-2.45C-0.3325AB-5.75AC-3.36BC-7.16A2-10.05B2-4.13C2。根据Box-Behnken法得到的回归模型方差分析结果见表4。根据模拟二次多项回归模型及对其进行方差分析，得到相应的响应面和等高线曲面图，结果见图4。

由表4可知，回归模型P值＜0.01，相关性极显著，并且方程失拟项P值为0.5562，呈不显著（P＞0.05），可以用来反映感官评价的综合评分与各因素之间的关系。由此证明，该模型与实际的结果拟合性较好，试验方法可靠。

表4 响应面试验结果方差分析

各个因素对芪健饼干品质影响的强弱顺序可以通过F值的大小来判断。影响强度顺序为椰子油添加量＞中药添加量＞白糖添加量。其中一次项B具有显著性（P＜0.05），一次项A和C有极显著性（P＜0.01）；AC和BC交互项作用具有极显著性（P＜0.01）；A、B、C的平方项具有极显著性（P＜0.01）。各考察因素对感官评分的影响具有交互作用。

由图4可知，响应面图能直观反映各因素间的交互作用对响应值的影响，曲面的陡度越大，添加量的变化对响应值影响越大［8］。等高图亦可判定交互作用的显著性，等高线越趋近于椭圆，表示交互作用越强，越趋近圆，表示交互作用越弱［9］。当C=20%时，随着A与B的不断升高，感官评分从高到低，图中响应面曲面的等高线近似一个圆形，提示A和B的交互作用并无显著性。当B=15%时，随着A增高和C下降，感官评分先上升再降低；在A=10%，C=20%时，感官评分达到最高点，响应面曲面等高线为椭圆，提示A和C对感官评分交互作用具有显著性。当A=10%时，随着B和C的升高，感官评分先上升而后下降；在B=5%，C=20%时，感官评分达到最高点，该响应面曲面等高线为椭圆，提示B和C 2个因素对感官评分交互作用具有显著性。

图4 各因素交互作用对芪健饼干感官评分影响的等高线图和响应面图

2.6 最佳配比结果确定与验证试验

通过Design-expert软件对本试验回归方程进行优化求解，得到椰子油、白糖、中药液的添加量分别为14.8%、16.7%、13.0%，此时模型预测芪健饼干的感官评分为73.21分。对上述的配方进行3次验证试验，得到感官评分均值为73.00分，与理论分析结果近似。利用响应面试验优化的芪健饼干配方可靠，对实际生产具有指导性。

3 结 论

根据单因素试验与响应面法确定芪健饼干最佳配方为：低筋面粉100%、鸡蛋液40%、黄油30%、食盐0.5%、椰子油14.8%、白糖16.7%、中药液13.0%。在此参数条件下制得的芪健饼干口感疏松，椰香味浓郁，色泽均匀，呈金黄色，组织状态良好，感官评分达73.00分。本试验为黄芪、党参等药食同源药材在饼干中的应用提供了理论基础。