响应面法优化低糖紫薯鹰嘴豆饼干配方研究

◎ 罗 威，梁海娣，廖凌云，冯 飞

（1.湛江幼儿师范专科学校，广东 湛江 524084；2.岭南师范学院基础教育学院，广东 湛江 524037；3.云浮市中等专业学校，广东 云浮 527300；4.四川旅游学院，四川 成都 610000）

随着中国第三轮消费升级的展开和大健康理念的逐渐深入，集营养、风味和功能为一体的食品成为人们追捧的消费潮流。在新趋势下，饼干产业也向着健康营养、复合功能性、低糖低脂等方面发展，低糖饼干应运而生[1-3]。本研究以酥性饼干为基础，复合紫薯粉、鹰嘴豆粉，融合药食同源的核桃，并使用赤藓糖醇代替蔗糖，通过单因素试验和响应面法试验，进行配方优化研究，以期在减糖的同时，保证最佳的口感与风味，打造低糖、高纤维和高蛋白的低糖紫薯鹰嘴豆饼干，既可为新型饼干的研发提供一定的理论基础及技术支持，又可拉动功能性饼干的内需，刺激消费，创造良好的经济效益和社会效益。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料与试剂

禾力康鹰嘴豆粉，新疆农科院粮作物所科技开发服务公司；赤藓糖醇，珠海市泛海生物技术公司；紫薯粉，山东多麦食品股份有限公司；低筋面粉、小苏打、核桃仁、鸡蛋和食盐等均为市售。

1.1.2 仪器与设备

PL-6高级食品焙烤箱，广东番禺市恒联食品机械厂；SC-262CA搅拌机，佛山雪特朗电器有限公司；Universal TA质构仪，上海腾拔仪器科技有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 基础配方

低筋面粉400 g、紫薯粉40 g、鹰嘴豆粉60 g、黄油300 g、赤藓糖醇130 g、食盐6 g、鸡蛋液30 g、核桃碎100 g和小苏打3 g。

1.2.2 工艺流程

低糖紫薯鹰嘴豆饼干的工艺流程见图1。

1.2.3 制备工艺

①准备原料。黄油置于室温软化；紫薯粉、鹰嘴豆粉、低筋面粉等粉料预混过筛；核桃仁烘烤碾成核桃碎；鸡蛋打散备用。②黄油乳化。将赤藓糖醇、盐加入黄油中搅拌至完全溶解，再倒入鸡蛋液用打蛋器搅打至体积膨大、颜色发白。③面团调制。将乳化黄油、预混粉料一起以中档的速度搅拌成团，加入核桃碎搅拌均匀，将面团压入24.5 cm×4.0 cm×4.3 cm的U型不粘饼干模具。④冷藏静置。将面团包上保鲜膜放入冰箱冷藏1 h至硬。⑤饼干成型。将静置后的面团取出，切成厚度为1 cm的均匀、平整、光滑的薄片。⑥烘烤成熟。烤箱预热，设置上火165 ℃、下火160 ℃，烘烤时间为20 min。⑦冷却包装。将成品置于室温自然冷却即可成型。

图1 低糖紫薯鹰嘴豆饼干工艺流程图

1.2.4 感官评定方法

参考张国真等[4]的方法，选择10名烹饪专业二年级的学生（男女比例相当）组成评委团，以低糖紫薯鹰嘴豆饼干的形态、色泽、滋味气味、口感和组织结构作为感官评定指标，进行感官评分。具体评分标准见表1。

1.2.5 单因素试验设计

以基础配方为基础，通过单因素试验分别探究紫薯粉与鹰嘴豆粉的质量比、赤藓糖醇添加量、黄油添加量和小苏打添加量这4个因素对低糖紫薯鹰嘴豆饼干品质的影响，感官评分标准如表1。

1.2.6 响应面试验设计

根据单因素试验结果，选定赤藓糖醇添加量、黄油添加量、小苏打添加量3个因素作为考察因素进行响应面试验设计，响应面因素与水平见表2。

表1 低糖紫薯鹰嘴豆饼干感官评分标准表

表2 响应面因素与水平表

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果与分析

2.1.1 紫薯粉与鹰嘴豆粉的质量比对饼干感官评分的影响

紫薯粉与鹰嘴豆粉的添加量主要对饼干的质地、硬度、酥脆度、色泽以及风味等有一定影响。将紫薯粉与鹰嘴豆粉总量固定为100 g，探究紫薯粉与鹰嘴豆粉质量比分别为1∶4、3∶7、2∶3、1∶1和3∶2时对饼干感官评分的影响。由图2可知，当紫薯粉与鹰嘴豆粉的质量比为1∶1时，感官评分最高。此时，饼干成品呈浅紫色，形态完整，色泽均匀有光泽，紫薯与鹰嘴豆香味适中，质地细腻，口感酥脆。因此，初步确定紫薯粉与鹰嘴豆粉的最佳质量比为1∶1。

2.1.2 赤藓糖醇添加量对饼干感官评分的影响

代糖会影响饼干的质地组织、酥脆度、滋味及色泽等。其他量固定不变，探究赤藓糖醇添加量分别为110 g、120 g、130 g、140 g和150 g对感官评分的影响。由图3可知，当赤糖醇的添加量为130 g时，饼干口感香甜，组织平滑光亮，质地松脆。因此，初步确定赤藓糖醇的添加量为130 g。

图2 紫薯粉与鹰嘴豆粉的质量比对饼干感官评分的影响图

2.1.3 黄油添加量对饼干感官评分的影响

黄油的添加主要起调节口感、使饼干酥脆的作用，而且对饼干的膨松度、口感、色泽等也有一定影响[5]。其他量固定不变，探究黄油添加量分别为280 g、290 g、300 g、310 g和320 g对感官评分的影响。由图4可知，当黄油添加量为290 g时，饼干成型效果佳，组织结构细腻、酥松香脆，无油腻感。因此，初步确定黄油的添加量为290 g。

2.1.4 小苏打最佳添加量的确定

小苏打对面团的组织结构、膨松程度及酥脆口感等有显著影响。其他量固定不变，探究小苏打添加量分别为1 g、2 g、3 g、4 g和5 g对感官评分的影响。由图5可知，当小苏打的添加量为2 g时，面团蓬松度合适，组织细腻均匀，形态完整，制得的饼干质地松脆，香味适宜。因此，初步确定小苏打的添加量为2 g。

图5 小苏打添加量对饼干感官评分的影响图

2.2 响应面试验结果分析

在单因素试验的基础上，以感官评分（Y）为响应值，选定赤藓糖醇添加量（A）、黄油添加量（B）、小苏打添加量（C）作为响应面试验因素水平进行3因素3水平试验以确定低糖紫薯鹰嘴豆饼干的最佳制作工艺参数。利用Design Expert 13软件对试验结果进行分析，具体结果如表3所示，得到低糖紫薯鹰嘴豆饼干配方与感官评分的二次多项回归方程：Y=-4 472.375 00-1.577 50A+32.140 00B+23.800 00C+ 0.011 250AB-0.142 500AC+0.022 500BC-0.003 625A2-0.058 625B2-3.012 50C2

根据表4分析可得，低糖紫薯鹰嘴豆饼干建立的数学模型P值小于0.000 1，说明模型各试验组别间差异极显著，失拟项值0.124 0＞0.05，表明该模型预测值具有较高的拟合度，试验结果误差范围小，表明模型极显著[6]。赤藓糖醇添加量（A）、黄油添加量（B）、小苏打添加量（C）3个因素之间存在显著的线性关系，该试验结果可靠性较高。模型中R2=0.985 0，=0.965 7，表示该模型中考察因素能够解释响应值高达96.57%，因此该模型可用于探究考察因素的变化对低糖紫薯鹰嘴豆饼干的品质影响和预测分析。一次项A、B，二次项B2对饼干感官评分的影响极显著 （P＜0.000 1）；交互项AC、二次项C2对饼干感官评分的影响显著（P＜0.05）；一次项C、二次项A2、交互项BC、AB对结果影响不显著（P＞0.05）。

表3 响应面试验设计及分析结果表

表4 回归模型方差分析表

2.3 最优配方的确定及验证试验

根据响应面结果得出低糖紫薯鹰嘴豆饼干的最优因素配方为赤藓糖醇添加量123.8 g、黄油添加量291.6 g、小苏打添加量1.7 g，基于实际生产中的可行性出发，将响应因素值修正为赤藓糖醇添加量124 g、黄油添加量292 g、小苏打添加量2 g，进行3组验证试验，3组感官评定所得平均分为89.3，与预测值误差极小，表明该模型预测结果合理，具有现实性。

3 结论

本试验通过单因素试验探讨了紫薯粉与鹰嘴豆粉的质量比、赤藓糖醇添加量、黄油添加量和小苏打添加量对低糖紫薯鹰嘴豆饼干品质的影响，结合单因素试验结果利用响应面优化试验，得出低糖紫薯鹰嘴豆饼干的理想配方为低筋面粉400 g、紫薯粉50 g、鹰嘴豆粉50 g、黄油292 g、赤藓糖醇124 g、食盐6 g、鸡蛋液30 g、核桃碎100 g和小苏打2 g。按照此配方烘烤的低糖紫薯鹰嘴豆饼干品质最佳，具有外形平整、质地细腻、膨松酥脆，色泽浅紫有光泽，紫薯香、鹰嘴豆香、核桃香综合香味适中、香甜可口。与传统饼干相比，紫薯粉、鹰嘴豆粉、核桃碎的加入，以及赤藓糖醇代替蔗糖，不仅改善了饼干的质构特性与口感风味，同时也提高了饼干中膳食纤维、蛋白质等多种营养成分的含量，能满足消费者对新口感的需求与营养保健的需求，符合当代烘培市场的产品需求，丰富了烘培产品的种类，有利于激发烘培市场活力，为低糖紫薯鹰嘴豆饼干的进一步研究和工业生产提供了理论基础及技术指导。