荞麦魔芋无糖酥性饼干的研制

徐海祥，李志方，王兴会，朱 倩，孙官香，王海波

江苏农牧科技职业学院 (泰州 225300)

荞麦(学名：Fagopyrum esculentum Moench.)，别名：净肠草、乌麦、三角麦，是蓼科(Polygonaceae)荞麦属。荞麦含有丰富的膳食纤维，其含量是一般精制大米的10倍；可以促进胃肠蠕动，通便，对于预防便秘有很好的作用[1]。现代研究表明，荞麦具有抑制或降低胆固醇、改善睡眠、辅助降血压、清除自由基、减肥等功效[2]。魔芋是天南星科(Araceae)魔芋属(Amorphopha llus Blume)的总称。《本草纲目》等古书中有记载，魔芋性寒、味平，入药可消肿去毒，主治痈疮、肿毒、瘰疬等症。魔芋中含有丰富的葡甘聚糖，具有减肥、降血压、降血糖、排毒通便、防癌补钙等功效[3]。麦芽糖醇(maltitol)又名氢化麦芽糖，化学名1，4-o-α-D-吡喃葡萄糖基-D-山梨糖醇，是由1分子葡萄糖通过α-1，4-键连接一个山梨醇所组成的二糖，相对甜度约为蔗糖的0.9倍。麦芽糖醇在人体内几乎完全不能为唾液、胃液、小肠膜酶等分解，因此麦芽糖醇可代替蔗糖广泛应用于无糖馅料、无糖食品中[4]。近年来，在我国功能性休闲食品得到迅速发展，市场上目前暂未见有将荞麦和麦芽糖醇结合制作的饼干类烘焙产品，为此本试验将富含膳食纤维的荞麦和不被人体吸收的蔗糖替代品麦芽糖醇作为减肥饼干开发的主要研究对象，将荞麦粉、魔芋粉以及麦芽糖醇添加到酥性饼干配方中，研究其对该饼干的感官品质、质构特性、色泽、酥脆性等品质的影响，以期为减肥代餐饼的开发和实际应用提供一些参考。

1 材料与方法

1.1 材料

荞麦粉，购于泰州大润发超市；魔芋粉，亳州市华之堂生物科技有限公司；麦芽糖醇，山东福田药业有限公司；低筋面粉，五得利面粉集团有限公司；黄油、鸡蛋、食盐、小苏打，泰州市金之荣食品原料有限公司。

1.2 仪器与设备

打蛋机(7 L)，研麦食品机械(上海)有限公司；HY44型三层6盘烘烤箱，青岛源麦机械设备有限公司；SZH-20型和面机，广州旭众食品机械有限公司；YMZD-350型压面机，广州旭众食品机械有限公司；JE2002GE型电子天平，美国梅特勒-托利多公司；WSC-S型全自动测色色差仪，上海仪电物理光学仪器有限公司；TAXT Plus 型食品物性测试仪，英国 Stable Micro Systems 公司。

1.3 方法

1.3.1酥性饼干基本配方

以低筋面粉 80 g为基准，荞麦粉20 g，麦芽糖醇 30 g，魔芋粉20 g，黄油 20 g，鸡蛋 17 g，小苏打1 g，食盐0.2 g，纯净水5 g[7]。

1.3.2荞麦魔芋无糖饼干的制备

荞麦魔芋无糖饼干制作工艺如下：原辅料预处理→面团调制→擀压→成型→烘烤→冷却→包装→成品

(1)原辅料预处理

将称量好的黄油放入打蛋机高速打发，然后将蛋液分2 次加入一起打发至乳白色。将其余称量好的麦芽糖醇、小苏打以及食盐用纯净水溶解后依次加入，进行搅打，使其充分混合、乳化，形成均匀的乳浊液备用[8]。

(2)面团调制

将低筋面粉、荞麦粉以及魔芋粉经100目筛过筛后称量，然后依次加入乳浊液中进行调粉，在调制的过程中调粉速度控制在26 r/min，时间控制在8 min，以防止调粉时间长了形成面筋。面团调制结束后，观察面团拉伸后，会否出现回缩现象，若无回弹即可进行擀压操作[9]。

(3)擀压成型

将调制好面团用压面机进行擀压，擀压至3 mm即可，然后通过模具印成饼干所需外形[10]。

(4)烘烤冷却及包装

将制成的饼干坯放入刷过脱模油烤盘中，烤箱温度设置为面火 180 ℃，底火 160 ℃，烘烤时间10 min，烘烤完成后，取出冷却至室温再包装，以防水汽被封在包装内影响品质，经检验合格即得荞麦魔芋无糖饼干成品[11]。

1.3.3单因素试验

在酥性饼干基本配方工艺基础上，选取荞麦粉添加量、黄油添加量、麦芽糖醇添加量以及魔芋粉添加量作为影响荞麦魔芋无糖饼干品质研究因素。以成品的感官品质、质构特性以及色差参数为评价指标，经单因素试验并采用响应面分析法对荞麦粉添加量、黄油添加量、麦芽糖醇添加量以及魔芋粉添加量进行选择优化，确定成品最佳的配方工艺。

1.3.3.1 不同荞麦粉添加量对荞麦魔芋无糖饼干品质的影响

在酥性饼干基本配方基础上，以低筋面粉 80 g为基准，分别设定荞麦粉添加量10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、35 g的6个梯度，按上述工艺制备荞麦魔芋无糖饼干并进行感官评定，研究不同荞麦粉添加量对荞麦魔芋无糖饼干品质的影响。

1.3.3.2 不同黄油添加量对荞麦魔芋无糖饼干感官品质的影响

在酥性饼干基本配方基础上，以低筋面粉 80 g为基准，分别设定黄油添加量10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、35 g的6个梯度，按上述工艺制备荞麦魔芋无糖饼干并进行感官评定，研究不同黄油添加量对荞麦魔芋无糖饼干感官品质的影响。

1.3.3.3 不同麦芽糖醇添加量对荞麦魔芋无糖饼干感官品质的影响

在酥性饼干基本配方基础上，以低筋面粉 80 g为其他原辅料添加量基准，分别设定麦芽糖醇添加量20 g、25 g、30 g、35 g、40 g、45 g的6个梯度，按上述工艺制备荞麦魔芋无糖饼干并进行感官评定，研究不同麦芽糖醇添加量对荞麦魔芋无糖饼干感官品质的影响。

1.3.3.4 不同魔芋粉添加量对荞麦魔芋无糖饼干感官品质的影响

在酥性饼干基本配方基础上，以低筋面粉 80 g为基准，分别设定魔芋粉添加量10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、35 g的6个梯度，按上述工艺制备荞麦魔芋无糖饼干并进行感官评定，研究不同魔芋粉添加量对荞麦魔芋无糖饼干感官品质的影响。

1.3.4响应面试验

在单因素试验结果的基础上，分别选取荞麦粉添加量、黄油添加量、麦芽糖醇添加量以及魔芋粉添加量的较优工艺参数，以荞麦魔芋无糖饼干成品感官评分为评价指标，利用Design Expert 软件中的响应面试验设计法，对影响荞麦魔芋无糖饼干感官品质的荞麦粉添加量、黄油添加量、麦芽糖醇添加量以及魔芋粉添加量四因素进行响应面试验分析，优化荞麦魔芋无糖饼干的配方[12]。响应面试验因素水平编码值见表1。

表1 响应面因素水平

1.3.5感官品质评分标准

随机选取10名经过专业培训的评鉴员组成感官品质评价小组， 在加工完成的荞麦魔芋无糖饼干试样中， 每个试样随机从中抽取 10 块， 按照感官品质评分标准要求进行评分，总分为 100 分，去掉1个最高分和1个最低分，其余取平均值作为该试样的最终感官得分。评分标准如表2 所示[13]。

1.3.6测定方法

1.3.6.1 饼干物性特性分析(TPA)

利用质构仪，采用直径 2mm 的柱形探头和带孔的平台，测定条件为：测前速率1.0 mm/s； 测试速率0.5 mm/s； 测后速率 0.5mm/s； 两次压缩之间停留时间5 s；形变程度 40 %； 触动力5 gf。每个样品测定3次，取平均值。由质构仪测定分析得到样品物性特性参数[14]。

表2 感官品质评分标准

1.3.6.2 饼干色泽分析

利用WSC-S型全自动测色色差仪分别测定饼干表面色差，记录结果中的 L*、a*、b* 值， 其中 L*代表亮度，L*值越大代表色泽越白，反之越暗；a* 、b* 代表不同色彩的不同偏向( + a* 代表偏红、-a* 代表偏绿、+ b* 代表偏黄、-b* 代表偏蓝)。每组试样重复测定3次，取其平均值[15]。

1.3.6.3 成品质量检测

根据《食品安全国家标准 饼干》GB 7100—2015对经试验确定最优工艺制作的荞麦魔芋无糖饼干进行测定[16]。

2 结果与讨论

2.1 单因素试验结果

2.1.1不同荞麦粉添加量对成品品质的影响

由图1可知，6种试样感官得分在 88.53～ 96.47之间， 荞麦粉在低添加量 10～25 g 时感官品质上升，对成品感官品质提升有一定促进作用；当荞麦粉在高添加量25～35 g 时感官得分呈下降趋势，即当荞麦粉添加超过一定量后，对成品的感官品质有一定不良影响。这可能是因为适量荞麦粉添加到低筋粉中，在调制面团时形成的立体交织网状结构是一种非面筋结构，添加适量的荞麦粉可提高面团结合水的能力，但不会引起面团的收缩与变形，并可适度限制面筋的形成，使面团具有良好的可塑性，改善了面团的加工性能。当荞麦粉添加量较多时，使面团与水的结合能力下降，延展性以及可塑性变差，导致成品感官品质降低[17]。经综合感官得分及成本因素，确定荞麦粉的添加量在20～30 g范围，荞麦魔芋无糖饼干感官品质较优。

图1 不同荞麦粉添加量对成品感官评分的影响

2.1.2不同黄油添加量对成品感官品质的影响

由图 2 可知，当黄油添加量小于 25 g时，随着黄油量的增加，样品评分逐渐提髙，当黄油添加量为25 g 时，感官评分最高，此时的饼干色泽均匀、呈红棕色，口感酥脆、不油腻，结构细密，但黄油量继续增加时，评分反而下降，原因在于饼干胚较湿润，不易成型，粘性及弹性较差，饼干口感较软且油腻，易破碎[18]。因此，从样品的感官品质比较得出，黄油添加量的较适宜范围是 20～30 g。

图2 不同黄油添加量对成品感官评分的影响

2.1.3不同麦芽糖醇添加量对成品感官品质的影响

由图 3 可知，当麦芽糖醇用量小于35 g时，瓜蒌饼干甜味偏淡，色泽较浅，光泽较暗，饼干不易上色、口感较硬；当麦芽糖醇添加量大于 35 g时，荞麦饼干的甜味逐渐增加，甜腻感较强，色泽过重，质地偏硬，因含糖量较多，色泽较深且口味过甜，容易产生甜腻感，导致成品感官品质下降；当添加量达到35 g时感官评价得分最高，这时瓜蒌饼干甜度适宜，色泽红棕色有光泽，质地松脆。随着麦芽糖醇添加量逐渐增多，荞麦魔芋无糖饼干6种试样的感官评价得分呈现先上升后下降的趋势，由此可知麦芽糖醇的添加量对荞麦魔芋无糖饼干的感官品质有明显的影响。因在面团调制过程中添加麦芽糖醇能与面团中蛋白争夺水分以阻止面筋的形成，从而避免成品口感坚硬或松软；且麦芽糖醇在焙烤中能发生焦糖化反应以及和饼干坯中蛋白质发生美拉德反应，能对成品起到增香、增甜、呈色的作用，产生诱人色泽及滋气味，使成品达到期望的感官品质[19]。由此，综合考虑得出麦芽糖醇较优的添加量范围为30～40 g。

图3 不同麦芽糖醇添加量对成品感官评分的影响

2.1.4不同魔芋粉添加量对成品感官品质的影响

由图 4 可知，随着魔芋粉添加量的增加，荞麦魔芋无糖饼干感官得分呈现先升高后降低的趋势。当魔芋粉添加量小于 20 g 时，成品表面呈不均匀的淡棕色，花纹不清晰，断面结构不完整，有明显发黄现象；当魔芋粉添加量大于 20 g 时，随着魔芋粉添加量的增加，饼干表面呈不均匀的深棕色，有微变形、起泡及明显焦糊现象[20]；当魔芋粉添加量为 20 g 时，饼干表面平整有光泽，呈红棕色，口感酥脆，内部结构细密均匀，感官评分亦最高。因此，从成品的感官品质得分比较得出，选择魔芋粉添加量的较适宜范围为15～25 g。

图4 不同魔芋粉添加量对成品感官评分的影响

2.2 响应面试验结果

2.2.1响应面试验设计方案及结果

基于单因素试验结果，根据Box-Benhnken中心组合设计四因子三水平的响应面试验[21]， 如表3所示。

表3 响应面试验设计与结果

试验号A B CD 感官得分120-11091.513001-192.81400-1-191.515000097.516-110090.017101093.718001194.819-1-10087.020000098.02100-1194.522000097.02310-1092.02401-1091.5250-10-186.926000098.0270-10191.128010-192.629010191.2

利用Design-Expert12软件对影响荞麦魔芋无糖饼干感官评分的4个主要因素的中心组合试验结果，进行二次多项式回归拟合, 得到响应值Y(感官得分)对影响荞麦魔芋无糖饼干感官品质的关键因素(A、B、C、D)的二次多项回归模型：

Y=97.6+1.65A+1.24B+0.858 3C+1.03D-0.525 0AB-0.025 0AC-0.900 0AD+0.050 0BC-1.40BD-0.25CD-4.03A2-4.02B2-1.87C2-2.81D2

表4 回归模型的方差分析

2.2.2各因素之间的交互作用

对荞麦魔芋无糖饼干感官品质影响的各因素之间交互作用响应曲面图如图5～图10所示。

由图7可知，当黄油添加量和麦芽糖醇添加量均为零点时，荞麦粉添加量和魔芋粉添加量两者之间交互作用有一定的显著性。当魔芋粉添加量不变时，荞麦魔芋无糖饼干感官品质随荞麦粉添加量增加呈现先升高后下降的趋势；当荞麦粉添加量不变时，成品感官品质随魔芋粉添加量的延长呈现先上升后下降的趋势，且变化幅度相对较大，曲面坡度较陡峭，说明荞麦粉添加量与魔芋粉添加量的交互作用对荞麦魔芋无糖饼干感官品质的影响显著。同理由图9可知，黄油添加量与魔芋粉的交互作用对成品感官品质的影响亦显著，这与方差分析结果一致[23]。同时，由等高线疏密程度可以判断，荞麦粉以及黄油添加量对成品感官评分的影响皆大于魔芋粉添加量。从图5、图6、图8、图10可以看出，相应交互项之间的交互作用对荞麦魔芋无糖饼干感官评分的影响不显著。

图5 荞麦粉添加量与黄油添加量的交互作用

图6 荞麦粉添加量与麦芽糖醇添加量的交互作用

图7 荞麦粉添加量与魔芋粉添加量的交互作用

图8 黄油添加量与麦芽糖醇添加量的交互作用

图9 黄油添加量与烘烤时间的交互作用

图10 麦芽糖醇添加量与魔芋粉添加量的交互作用

2.2.3荞麦魔芋无糖饼干最优配方工艺参数确定

根据荞麦魔芋无糖饼干的配方工艺参数试验结果和回归方程各项的方差分析，由Design-Expert 12软件对回归方程进行计算，优化出荞麦魔芋无糖饼干的最佳配方为荞麦粉添加量23.2 g，黄油添加量25.6 g，麦芽糖醇添加量31.2 g，魔芋粉添加量23.4 g。在此条件下，模型预测感官得分为97.6。

为验证响应面分析法优化的荞麦魔芋无糖饼干最佳配方条件的可靠性，此条件下进行3次验证试验，成品的感官评分分别为97.4、97.7、97.0，平均感官评分为97.37，其相对误差不到1 %，表明该模型拟合度好，与模型预测值接近，证实了模型的有效性。经此配方制成的成品感官评分为97.6，因此，荞麦魔芋无糖饼干的最佳配方工艺条件为荞麦粉添加量23.2 g，黄油添加量25.6 g，麦芽糖醇添加量31.2 g，魔芋粉添加量23.4 g。

2.2.4产品质量检测结果

经对样品感官品质用质构仪测定物性特性参数和用色差仪测定表面色差，得出硬度为(22 106±128.37)、脆性为(7 957±158.73)、内聚性为(0.239±0.015)、咀嚼性为(276±15.58)，色差L*值为(57.552±1.278)、a*值为(5.436±1.672)和 b*值为(38.483±0.261)，综合指标优，符合酥性饼干国家标准感官要求。

3 结论

以荞麦魔芋无糖饼干成品的感官品质为评价指标，在单因素试验结果的基础上，经响应面试验优化配方并经验证试验，得到最佳配方为：以 80 g 低筋面粉基准，荞麦粉添加量23.2 g，黄油添加量25.6 g，麦芽糖醇添加量31.2 g，魔芋粉添加量23.4 g，小苏打1 g，食盐 0.2 g，蛋液17 g，水5 g。烘烤温度控制在面火180 ℃，底火160 ℃的条件下焙烤11.42 min。经此工艺制成的成品感官评分为97.6。在此条件下制作的荞麦魔芋无糖饼干色泽红棕、口感酥脆, 具有荞麦独特风味, ，产品质量指标符合饼干产品国家标准GB 7100—2015规定。