石斛华夫饼的加工工艺研究

王焕

（商丘职业技术学院食品工程学院，河南 商丘 476100）

石斛（Dendrobii Caulis）又名仙斛兰韵、林兰和禁生等，属于木兰纲天门冬目兰科，适合在温暖、潮湿的环境中生长，是全年均可采收的草本植物[1]。石斛主要产自安徽省南部、湖北省南部、台湾省和云南省等，其中云南文山的铁皮石斛品质最佳。在中药中常用于益胃生津、生津润肺、滋阴清热和清音明目等[2]。由于铁皮石斛含有丰富的活性成分且毒副作用小，因此，对铁皮石斛的研究已被越来越多的研究者广泛关注[3]。目前，铁皮石斛是现代营养保健大力推荐的一类食物原料[4,5]，具有抗氧化、抗白内障、抗糖基化、抗肝损伤、抗肝纤维化和抗肿瘤等生理功能，同时也可以缓解疲劳，调节免疫力等[6]。华夫饼作为一种以面粉、糖、油脂为主要原料的糕点[7]，逐步成为现代生活中的代餐食品。目前，研究者对石斛饼干进行了研究，石斛饼干既方便又符合现代人营养需求，但研究内容多集中在酥性饼干上。现有石斛华夫饼的研究，在食品配方研制中，通常以感官指标检验来评价食品的质量，但感官指标的评价标准本身存在模糊性，所以，采用模糊数学法更为科学[8,9]。因此，本试验采用铁皮石斛为营养保健原料制作华夫饼，通过模糊数学的方法处理数据[10-15]，响应面法优化铁皮石斛华夫饼配方[16]，使其色泽突出，风味独特，更符合现代人们对感官和味蕾的需求[17]，对弘扬我国传统面点制作技术具有指导意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料

铁皮石斛粉的制备：铁皮石斛来自云南省文山市，将铁皮石斛用植物粉碎机粉碎，过80 目筛，制得铁皮石斛粉。其它试验材料如下：小麦粉、小米粉、水磨糯米粉、大豆浓缩蛋白粉、全脂奶粉、鸡蛋、白砂糖、大豆油、山梨糖醇、聚甘油脂肪酸酯、单，双甘油脂肪酸酯、甘油、泡打粉、黄原胶、食盐和鸡蛋香精均为市售。

1.2 试验方法

1.2.1 基础配方 大豆浓缩蛋白粉25 g，鸡蛋300 g，白糖200 g，山梨糖醇30 g，大豆色拉油150 g，全脂乳粉20 g，泡打粉5 g，食盐2.5 g，鸡蛋香精1 g，小麦粉和石斛的用量依试验设计而定。

1.2.2 华夫饼制备工艺流程 石斛华夫饼的制备工艺流程，见图1。

图1 工艺流程图Fig.1 Process flow diagram

1.3 模糊数学评价方法

1.3.1 评价员的选择 通过问卷调查的方式挑选10名身体健康，无不良嗜好的人组成评定小组，挑选完成后对评价员进行培训，使评价员能使用专用词汇和数字对产品品质进行定性和定量分析，采用三点检验法对石斛华夫饼进行感官评价，对同一个产品评价3 次，统计试验结果，考察显著水平并计算置信区间[18,19]。

1.3.2 产品因素集U 和评语集V 的确定 产品因素集U 是华夫饼评价指标构成的因素集合，即在本次感官评价华夫饼时需要评价的指标，U1 表示组织状态，U2 表示口感，U3 表示外观，U4 表示风味，即U=（组织状态、口感、外观和风味）；对每个因素的评价按优、良、中、差4 个等级评定，即V=[优（V1）、良（V2）、中（V3）、差（V4）]。

1.3.3 确定权重 采用强制决定法[20,21]确定各质量因素的权重分别为组织状态（0.25）、口感（0.40）、外观（0.15）、风味（0.20），即X=（0.25，0.40，0.15，0.20）。

1.3.4 评定标准 参照采用模糊数学建立的广式叉烧包的感官评价方法及荞麦玛咖饼干研制的感官评价方法[22,23]，由专业课教师和实验室专业技术人员制定出石斛华夫饼的感官评定标准，具体指标和等级，见表1。

表1 华夫饼感官评定标准Table 1 Standard for sensory evaluation of waffles

1.3.5 模糊综合评判数学模型的选取 将食品感官因素综合评判的结果向量设定为Y，它由向量A 和评价矩阵R 合成，即Y=X · R[24]，见公式1。

1.4 单因素试验

在基本配方固定的基础上，研究小麦粉添加量（90g、100 g、110 g、120 g 和130 g）、石斛粉添加量（10 g、20 g、30g、40g 和50g）、水磨糯米粉添加量（50g、60g、70g、80 g 和90 g）对石斛华夫饼感官特性的影响，做3 次平行试验，由10 位评委综合判定其等级，并对数据进行加权平均型的数学模型处理，做排序比较。经感官评定人员和相关专家研究决定出如下等级系数，h1=100，h2=80，h3=60，h4=40，从而求出感官评分值S。S=∑YjHi，i=1，2…n；j=1，2…m。

1.5 响应面试验

根据Box-Benhnken 的中心组合试验设计原理，在前期单因素试验的基础上，选取小麦粉添加量、石斛粉添加量、小米粉添加量和水磨糯米粉添加量4 个因素作为自变量，华夫饼的综合评分作为响应值，对数据进行响应面回归拟合分析4 因素与华夫饼综合评分响应值之间的关系，见表2。

表2 试验因素和水平Table 2 Experimental factors and levels 单位：g

1.6 石斛华夫饼的质构分析

利用CT3 质构仪测定华夫饼品质特性。测定石斛华夫饼的硬度、弹性和咀嚼性3 个指标。测定条件：用TA5 圆柱形探头，TPA模式。距离0.5 mm，触发力5 g，测试速度0.5 mm/s，每块饼干测试3 个点取平均值。

1.7 数据处理

利用Paired-samples T Test 方法对单因素试验数据进行显著差异性分析；利用Design-Expert 软件对响应面数据回归方程进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 小麦粉添加量的确定 分别对小麦粉添加量为90 g、100 g、110 g、120 g、130 g 的华夫饼的感官指标进行分析（图2）。由图2 可知，随着小麦粉添加量的增加，石斛华夫饼的感官评分值呈现先增高，后降低的趋势，当小麦粉添加量为100 g 时，其感官评分值最高。故本试验选取小麦粉添加量为100 g、110 g、120 g 进行响应面分析。

图2 小麦粉添加量的石斛华夫饼的感官评定结果Fig.2 Sensory evaluation results of dendrobium waffles with wheat flour

2.1.2 石斛粉添加量的确定 石斛粉添加量的石斛华夫饼的感官评定结果（图3）。由图3 可知，随着石斛粉添加量的增加，石斛华夫饼的感官评分值呈现先增高，后降低的趋势，当石斛粉添加量为30 g 时，其感官评分值最高。石斛粉添加量过少风味不突出，石斛粉添加量过多，华夫饼的硬度过高，故本试验选取石斛粉添加量为10 g、20 g 及30 g 进行响应面分析。

图3 石斛粉添加量的石斛华夫饼的感官评定结果Fig.3 Sensory evaluation results of dendrobium waffles with dendrobium flour

2.1.3 小米粉添加量的确定 小米粉添加量的石斛华夫饼的感官评定结果（图4）。由图4 可知，随着小米粉添加量的增加，石斛华夫饼的感官评分值呈现先升后降，感官评分值在小米粉添加30 g 时最高。小米粉添加量过多，对华夫饼的咀嚼性影响较大，故本试验选取小米粉添加量为20 g、30 g 及40 g 进行响应面分析。

图4 小米粉添加量的石斛华夫饼的感官评定结果Fig.4 Sensory evaluation results of dendrobium waffles with millet flour

2.1.4 水磨糯米粉添加量的确定 水磨糯米粉添加量的石斛华夫饼的感官评定结果（图5）。由图5 可知，随着水磨糯米粉添加量的增加，石斛华夫饼的感官评分值呈现先增高，后降低的趋势，当水磨糯米粉添加量为70 g 时，其感官评分值最高。水磨糯米粉添加量少，华夫饼弹性不够，水磨糯米粉添加量多，华夫饼弹性过大，故本试验选取水磨糯米粉添加量为50g、60g 及70 g进行响应面分析。

图5 水磨糯米粉添加量的石斛华夫饼的感官评定结果Fig.5 Sensory evaluation results of dendrobium waffles with the amount of glutinous rice flour

2.2 响应面分析

2.2.1 回归模型的建立与分析 Box-Behnken试验设计及结果见表3，利用Design-Expert 软件对表3 结果进行二次多项回归拟合，得到感官评分值（Y）与小麦粉添加量（A）、石斛粉添加量（B）、小米粉添加量（C）、水磨糯米粉添加量（D）的多元回归方程为：

表3 Box-Behnken 试验设计及结果Table 3 Design and results of Box-behnken experiment

由表4 回归方程的方差分析可知，二次回归模型的F 值34.92，P ＜0.001，而失拟项P 值为0.352 4，说明该方程与本试验拟合性较好。该模型R2=0.972 2，RAdj2=0.944 3，说明用该模型可预测石斛华夫饼的参数，并能很好的反映响应值的变化；一次项的A 因素和二次项的C 因素和D 因素，对感官评分值影响显著（P ＜0.05）；一次项的D 因素和二次项的A 因素和B 因素，对感官评分值影响极显著（P ＜0.01）；交互项AC、AD 和BD 对感官评分值的影响显著（P ＜0.05），而交互项BC 和CD 对感官评分值影响不显著。

表4 回归方程的方差分析Table 4 ANOVA(analysis of variance)of regression equation

2.2.2 因素间的交互作用 从图6 至图11 可以看出4 个因素交互作用的影响，等高线图越平缓表示对感官值影响越不显著，反之，越显著；等高线的形状反映两因素的交互作用强弱，等高线形状为椭圆形表示交互作用强，影响显著，等高线形状为圆形，则结果与之相反。

图6 小麦粉添加量和石斛粉添加量对石斛华夫饼感官评定结果的影响Fig.6 Effect of wheat flour and dendrobium flour on sensory evaluation of dendrobium waffles

由表4 和图6 至图11 可知，小麦粉添加量和水磨糯米粉添加量对石斛华夫饼感官值影响显著。从图7 可知，小麦粉添加量和小米粉添加量的等高线图为椭圆形，说明小麦粉添加量和小米粉添加量两因素间交互作用较强，当小麦粉添加量为14%，小米粉添加量为5%时，石斛华夫饼的感官评分值最高。从图8 可知，小麦粉添加量和水磨糯米粉添加量的等高线图为椭圆形，说明小麦粉添加量和水磨糯米粉添加量两因素间交互作用较强，当小麦粉添加量为14%，水磨糯米粉添加量为10%时，华夫饼的感官评分值最高。从图10 可知，石斛粉添加量和水磨糯米粉添加量的等高线图为椭圆形，说明石斛粉添加量和水磨糯米粉添加量两因素间交互作用较强，当石斛粉添加量为4%，水磨糯米粉添加量为10%时，华夫饼的感官评分值最高。

图7 小麦粉添加量和小米粉添加量对石斛华夫饼感官评定结果的影响Fig.7 Effect of wheat flour and millet flour on sensory evaluation of dendrobium waffles

图8 小麦粉添加量和水磨糯米粉添加量对石斛华夫饼感官评定结果的影响Fig.8 Effect of wheat flour and glutinous rice flour on sensory evaluation of dendrobium waffles

图9 石斛粉添加量和小米粉添加量对石斛华夫饼感官评定结果的影响Fig.9 Effect of dendrobium flour and millet flour on sensory evaluation of dendrobium waffles

图10 石斛粉添加量和水磨糯米粉添加量对石斛华夫饼感官评定结果的影响Fig.10 Effect of dendrobium flour and glutinous rice flour on sensory evaluation of dendrobium waffles

图11 小米粉添加量和水磨糯米粉添加量对石斛华夫饼感官评定结果的影响Fig.11 Effect of millet flour and glutinous rice flour on sensory evaluation of dendrobium waffles

2.3 验证性试验

通过模糊数学和响应面的综合评定，得出石斛华夫饼的最优配方为，小麦粉添加量100 g，石斛粉添加量30 g，小米粉添加量30 g，水磨糯米粉添加量70 g，最高感官评分值89.8 分。根据响应面最佳条件进行3次平行试验得到石斛华夫饼评分值为（89.8±1.75）分。说明该方程拟合性较好，具有可靠性。

2.4 华夫饼质构分析

2.4.1 指标及测定方法从本地超市随机购买市售华夫饼成品，用CT3 质构仪测定和评价市售华夫饼与石斛华夫饼的品质。

2.4.2 测定结果石斛华夫饼与市售华夫饼的质构分析结果（表5）。由表5 可知，石斛华夫饼的硬度、弹性和咀嚼性均略高于市售华夫饼，但差异不显著。其原因可能是由于添加的铁皮石斛粉、小米粉、水磨糯米粉和小麦粉中的淀粉和蛋白发生一定程度的相互作用，进而影响石斛华夫饼的质构特性，使石斛华夫饼的硬度、弹性和咀嚼性均略高于市售华夫饼。

表5 石斛华夫饼与市售华夫饼的质构分析Table 5 Texture analysis of waffles from miscellaneous grains and commercial waffles

3 结论

本试验通过模糊数学合并感官评价试验，研究了小麦粉、石斛粉、小米粉和水磨糯米粉的不同添加量对华夫饼感官及质构的影响，在此基础上通过响应面试验最终确定了华夫饼的最优谷粉的比例为小麦粉110 g，石斛粉35 g，小米粉30 g，水磨糯米粉70 g，在此试验条件下研制的石斛华夫饼的感官评分值最高，为89.8分。