西兰花膳食纤维饼干的研制

梁慧光，王文程，王亚兰，李军鹏，李毅

（甘肃农业大学理学院，甘肃 兰州 730070）

膳食纤维具有清洁消化道壁，增强消化功能，减少便秘，可稀释或加速食物中有毒物质移除，预防结肠癌，快速排出胆固醇，维持和控制血液中的血糖和胆固醇水平等功能[1]，被称作除碳水化合物、脂肪、蛋白质、水、维生素和无机盐外的第七大营养素。近年来含膳食纤维类食品发展迅速，亚麻蛋白饼干[2]、燕麦蔬菜膳食纤维饼干[3]、燕麦奇亚籽膳食纤维饼干[4-5]、薏米发酵型饼干[6]被相继开发，但大多有着糖、油、添加剂较多的不足之处。随生活水平的提高，人们对食品的需求更加注重营养和健康。饼干也逐步朝着保健型产品方向转化，因此，开发一种易吸收、品质好且高膳食纤维低糖的饼干是重要发展方向[7-9]。

西兰花（Brassica oleracea L.var.italica）又名绿花菜，因口感清爽、营养价值高，被人们称作“蔬菜之冠”[10]。西兰花主要干物质包括纤维素、半纤维素、木质素、碳水化合物、蛋白质、脂质、矿物质、维生素等[11]。目前，我国西兰花种植面积已超过10 万hm2[12]，每年产西兰花超过150 万t。西兰花是单位面积产生尾菜量最多的蔬菜之一，产生尾菜量可达74.70 t/hm2，占总生物量的41.5%[13]。大量尾菜被直接丢弃，既浪费资源，又污染环境[14]。以西兰花尾菜为原料制作饼干，既能减少资源浪费，利于保护肠道健康，预防和治疗便秘，合适比例的膳食纤维还使饼干的风味与口感得到优化，能够提升饼干的品质。

本研究以黄油、白砂糖、鸡蛋黄、低筋面粉和西兰花尾菜冻干粉为主要原料，以感官评分为指标，通过单因素试验确定主要原料添加水平，设计响应面试验确定西兰花膳食纤维饼干的最佳配方，并且对研制的饼干进行了主要成分测定。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

西兰花尾菜（摘除花球后的根茎叶部分）：2020 年8 月采自甘肃省临泽县新华镇高原夏菜基地。低筋面粉、白砂糖、黄油、鸡蛋：市售。

1.2 仪器与设备

超级恒温水浴锅（2H-1C）：南京多助科技发展有限责任公司；真空干燥箱（DZ-2BCll）：上海一恒科学仪器有限公司；电烤箱（PS2020）：广东美的厨房电器制造有限公司。

1.3 方法

1.3.1 基础配方

低筋面粉70 g、西兰花尾菜粉90 g、黄油50 g、蔗糖40 g、蛋黄30 g。

1.3.2 饼干制作工艺流程

和制面团→放入冰箱冷藏30 min→压模成型→烘烤→冷却→饼干成品。

1.3.3 操作要点

西兰花尾菜粉制作：将新鲜西兰花尾菜分拣、洗涤、风干，粉碎后过60 目筛，装瓶备用。水分含量参照GB 5009.3—2016《食品安全国家标准食品中水分的测定直接干燥法》测定，粗蛋白含量参照GB 5009.5—2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》测定，粗脂肪含量参照GB 5009.6—2016《食品安全国家标准食品中脂肪的测定》测定，粗纤维含量参照GB 22224—2008《食品中膳食纤维的测定酶重量法和酶重量法》测定。

和制面团：将称量好的黄油置于小盆中，55 ℃水浴，直至成液态；将称量好的材料按照白砂糖、蛋黄、西兰花尾菜粉、低筋面粉的顺序依次放入黄油中，每一步均需揉制均匀后再放入下一种材料，并持续揉制3～5 min 使面团表面起酥，放入冰箱冷藏30 min。

压模成型：将面团取出，在操作台上铺一层锡纸，用擀面杖擀制均匀厚度，用饼干模具压模成型。

烘烤：在烤箱内部铺一层锡纸，将脱模的饼干置于锡纸上150 ℃烤制25 min。

1.3.4 单因素试验

以基础配方为依据，对黄油、白砂糖、西兰花尾菜粉、低筋面粉的添加量设计单因素试验（如表1），研究不同配方对西兰花膳食纤维饼干感官品质的影响。

表1 单因素试验设计方案Table 1 Scheme of single-factor experimental design

1.3.5 响应面试验

根据单因素试验结果以及Box-Behnken 试验设计原理，以感官评分为考察指标，对黄油、白砂糖、西兰花尾菜粉、低筋面粉的加入量进行四因素三水平响应面优化试验，因素与水平如表2。

表2 响应面试验因素与水平Table 2 Factors and levels of response surface test

1.3.6 感官评分

本试验感官评分以百分制为评分标准。由10 人组成评分小组，按照表3 评分标准，对饼干进行打分，以平均分作为饼干最终感官得分[15]。

表3 西兰花膳食纤维饼干感官评分标准Table 3 Sensory scoring standard of broccoli dietary fiber biscuit

1.3.7 有效成分及其含量测定

根据确定的最佳西兰花膳食纤维饼干配方，制作饼干，并测定其蛋白质，膳食纤维等有效成分含量。

1.4 数据处理与分析

采用SPSS 20.0 软件对单因素及正交试验进行数据方差分析；采用Origin 2019b 软件作图；利用Design-Expert（11.1.0.1）软件进行响应面试验设计，采用Box-Behnken Design 模型对各组产品的整体性感官评分进行方差和回归分析。

2 结果与分析

2.1 西兰花尾菜粉营养指标

西兰花尾菜粉营养指标见表4。

表4 西兰花尾菜粉营养成分Table 4 Nutritional components of broccoli powder g/100 g

2.2 单因素试验

2.2.1 黄油添加量的确定

黄油添加量对饼干品质的影响见图1。

图1 黄油添加量对西兰花膳食纤维饼干品质的影响Fig.1 Effect of butter addition amount on the quality of broccoli dietary fiber biscuits

在制作饼干的过程中添加适量的黄油可以对饼干的酥松程度进行改善，增加面团的可塑性[16]，同时可以改善产品组织结构，赋予饼干浓郁香气，改善风味，并使饼干具有良好的外观色泽[17]。由图1 可知，黄油添加量对饼干产生的影响呈现先升高后降低的趋势，当黄油添加量为50 g 时，感官评分最高；添加量过少，面团硬度较大，不利于定型，且烘烤以后出现裂缝，奶味较淡，外观评分较差；添加量过多，面团较软，但饼干变得油腻。所以将黄油添加量控制在45～55 g 时，饼干最具风味，口感最佳。

2.2.2 蔗糖添加量的确定

蔗糖添加量对饼干品质的影响见图2。

图2 蔗糖添加量对西兰花膳食纤维饼干品质的影响Fig.2 Effect of sucrose addition on the quality of broccoli dietary fiber biscuits

由图2 可知，过高或者过低的蔗糖都会使饼干的综合感官评分下降，当蔗糖添加量维持在30～50 g 时，最为合适。蔗糖主要增加了饼干的甜味，蔗糖添加过少会使饼干滋味寡淡，风味不佳，但添加过多时，饼干容易焦糊，口味齁甜[18]，易碎裂掉渣，在30～50 g 时，糖分能够很好溶解，而且保证了饼干的风味。

2.2.3 西兰花尾菜粉添加量的确定

西兰花尾菜粉添加量对饼干品质的影响见图3。

图3 西兰花尾菜粉添加量对饼干品质的影响Fig.3 Effect of broccoli powder addition amount on the quality of broccoli dietary fiber biscuits

由图3 可知，饼干感官评分随着西兰花尾菜粉添加量的增加呈现先升高后降低的趋势。饼干品质与硬度、咀嚼性呈负相关，这2 项指标数值越高，饼干越硬，越难被嚼碎，无绵软、爽口的品质；脆性反映饼干质地疏松程度，数值越大，质地越紧密[19]。添加西兰花尾菜粉后，饼干的硬度、咀嚼性显著降低，脆性显著增加。当西兰花尾菜粉的添加量在60 g 以下时，饼干风味普通，面团的味道很重，且饼干表面裂痕较多，内部结构较为紧实。当西兰花尾菜粉的添加量在100 g 以上时，饼干酥脆、易碎，蔬菜风味较浓。因此将尾菜粉添加量维持在60～100 g 之间较为合适。

2.2.4 低筋面粉添加量的确定

低筋面粉的添加量决定了饼干的底味和脆性，低筋面粉添加量对饼干品质的影响见图4。

图4 低筋面粉添加量对饼干品质的影响Fig.4 Effect of the amount of low-gluten flour on the quality of broccoli dietary fiber biscuits

由图4 可知，饼干感官评分随着低筋面粉添加量的增加先升高后降低。当低筋面粉的添加量在30 g 以下时，饼干蔬菜味道较浓且烤制时颜色经常过深，呈现为红褐色，饼干较为酥脆，内部结构疏松有空洞。当低筋面粉的添加量在75 g 以上时，饼干较为紧实，不易烤熟，风味较差，内部结构致密。因此，将低筋面粉添加量控制在30～75 g 时，最为适宜。

2.3 响应面试验

2.3.1 响应面优化试验结果

以单因素试验为基础，利用Design-Export 软件，以黄油、蔗糖、西兰花尾菜粉、低筋面粉的添加量为自变量，以单因素试验结果的最优水平及其相邻水平为响应面的因素水平。以感官评价值为响应值设计四因素三水平29 组响应点试验，确定西兰花膳食纤维饼干的最佳配方。响应面试验设计及结果见表5。

表5 响应面试验设计及结果Table 5 Design and results of response surface test

2.3.2 模型方差分析

利用软件对表3 的试验结果进行多元回归拟合，得到表6 西兰花膳食纤维饼干试验模型回归系数显著性检验结果。

表6 试验模型回归系数显著性检验结果Table 6 Test results of significance of regression coefficients of experimental model

由表6 可知西兰花尾菜粉添加量（C）对感官评分影响极为显著（P＜0.000 1），其次是黄油添加量（A）和低筋面粉添加量（D）。由方差分析可知：黄油添加量（A）的二次项对感官评分影响极为显著（P＜0.000 1）、蔗糖添加量（B）的二次项和西兰花尾菜粉添加量（C）的二次项对感官评分影响较为显著，其他项对响应值的影响均不显著。

2.3.3 响应面分析

图5～图10 为黄油添加量、西兰花尾菜粉添加量、蔗糖添加量、低筋面粉添加量两两交互对感官评分影响的响应面和等高线图。由图5～图10 可知，所有的响应面图都是曲面，开口朝下，说明响应值存在极值[20]。图5、6、8、10 的等高线越趋近于椭圆，表示交互作用较强[21]。由等高线的疏密程度可知，西兰花尾菜粉的添加量、黄油添加量和低筋面粉添加量对成品感官得分的影响皆大于蔗糖添加量[22]。

图5 黄油和蔗糖添加量的交互作用Fig.5 Interaction between butter and sucrose additions

从图5 可以看出，黄油添加量和蔗糖添加量对饼干感官品质的影响较大，两个因素交互作用明显。黄油添加量在50 g，蔗糖添加量在40 g 时膳食纤维饼干品质最好。

从图6 可知，黄油添加量和膳食纤维添加量交互不太明显，且膳食纤维添加量作用比黄油添加量更显著。黄油添加量在50 g 左右，西兰花尾菜粉添加量在100 g 左右时膳食纤维饼干品质最好。

图6 黄油和西兰花尾菜粉添加量的交互作用Fig.6 Interaction between butter and broccoli powder additions

从图7 可以看出，黄油和低筋面粉交互较为明显，低筋面粉和黄油对感官评分影响都很显著，黄油添加量50 g 左右，低筋面粉添加量57 g 左右时膳食纤维饼干品质最好。

图7 黄油和低筋面粉添加量的交互作用Fig.7 Interaction between butter and low gluten flour additions

从图8 中可以看出，蔗糖添加量和膳食纤维添加量的影响相近。蔗糖添加量在40 g 左右，尾菜粉添加量在100 g 左右时感官品质最好。

图8 蔗糖和西兰花尾菜粉添加量的交互作用Fig.8 Interaction the amount of between sucrose and broccoli powder

从图9 可以看出低筋面粉和西兰花尾菜粉两个因素对于感官评分的影响都很显著，且交互作用明显，但西兰花尾菜粉的影响大于低筋面粉。两者最佳添加量分别在100 g 和50 g 左右。

图9 西兰花尾菜粉和低筋面粉添加量的交互作用Fig.9 Interaction between the amount of broccoli powder and low gluten flour

从图10 可知，蔗糖添加量和低筋面粉添加量之间的交互作用明显。蔗糖添加量和低筋面粉添加量曲线平缓，说明二者影响相近。蔗糖添加量在40 g，低筋面粉添加量在50 g 时饼干口感最好，风味最佳。

图10 蔗糖和低筋面粉添加量的交互作用Fig.10 Interaction between sucrose and low gluten flour additions

2.3.4 感官评分响应面分析及最优配方的确定

通过软件分析确定了饼干的最佳配方：黄油添加量50 g，蔗糖添加量40 g，西兰花尾菜粉添加量97.5 g，低筋面粉添加量52.5 g。为验证响应面分析法优化的西兰花膳食纤维饼干最佳配方工艺条件的可靠性，此条件下进行3 次验证试验，成品的感官评分分别为87.4，86.7 和86.6，平均感官评分为86.9，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。

2.3.5 饼干有效成分测定

对饼干蛋白质、脂肪和膳食纤维含量进行测定，测定结果如表7 所示。

表7 饼干营养指标Table 7 Nutritional indexes of biscuits %

由表7 可知，所研制饼干中膳食纤维含量高达12.02%，远高于普通饼干（燕麦蔬菜膳食纤维饼干膳食纤维含量为8.11%[3]）。

3 结论

本试验以西兰花尾菜烘干粉为主要膳食纤维来源，以黄油、白砂糖、鸡蛋黄、低筋面粉为主要原料，研制成美味且富含膳食纤维的饼干。以感官评分为考察指标，在单因素试验的基础上，采取四因素三水平的响应面试验分析确定了饼干的最佳配方：黄油添加量50 g、蔗糖添加量40 g、西兰花尾菜粉添加量97.5 g、低筋面粉添加量52.5 g。在不添加任何其他添加剂的情况下，此配方下饼干口感最佳，具有独特的西兰花根风味和较高的膳食纤维含量。