响应面法优化燕麦杏鲍菇酥性饼干配方

潘路路,乔紫阳,薛振丹

新乡工程学院食品工程学院 (新乡 453400)

燕麦别名野麦或雀麦,含有15%～20%的蛋白质,是粮食作物中蛋白质含量最高的,且氨基酸含量丰富、全面、均衡,燕麦中还含有丰富的膳食纤维,燕麦中的 β-葡聚糖已在动物实验中被证实对某些糖尿病具有良好的效果,对治疗糖尿病具有实际指导意义[1-2]。燕麦的种植面积特别广泛,在内蒙古,河北,云贵川多有种植,原料来源丰富。

杏鲍菇(Pleurotuseryngii)属于侧耳科侧耳属的药食两用菌类,别名刺芹侧耳。具有杏仁的特殊香味,菌肉肥厚,是深受我国居民喜爱的一种食用菌。杏鲍菇营养丰富,每100 g可食部含蛋白质1.3 g,脂肪仅0.1 g,且含有烟酸(3.68 mg/100 g)、钙(13 mg/100 g)、钾(242 mg/100 g)等营养素[3],杏鲍菇还有丰富的多糖,研究表明具有抗癌、抗氧化、降血脂等功效[4-7]。杏鲍菇在河南的孟州、新乡、安阳等地均有大面积种植基地,原料来源丰富。

本试验以低筋面粉、燕麦和杏鲍菇为主要原料,利用单因素试验和响应面试验,优化燕麦杏鲍菇酥性饼干的配方。燕麦杏鲍菇酥性饼干综合了燕麦和杏鲍菇的营养价值,风味独特,味道鲜美,为燕麦和鲍菇资源的高质量利用提供了一条途径。

1 材料与方法

1.1 试验材料

鸡蛋、白砂糖,市售;杏鲍菇粉,庆元县绿尔佳食品有限公司;燕麦粉,山东成武县保收粮油;低筋面粉,江西晶星食品有限公司;安佳无盐黄油,新西兰乳品牌有限公司;泡打粉,安琪酵母股份有限公司;食盐,山东岱岳制盐有限公司。

1.2 仪器与设备

SM2-603SH型烤箱,新麦机械(中国)有限公司;BXH-65型电热鼓风干燥箱,上海博迅实业有限公司医疗设备厂;YP10001型电子天平,上海佑科仪器仪表有限公司;TA-XT plus 质构仪,英国Stable Micro Systems公司。

1.3 方法

1.3.1燕麦杏鲍菇酥性饼干的制作

燕麦杏鲍菇酥性饼干制作工艺如下:

黄油软化→搅打→全蛋液+白砂糖+食用盐→混合打发→面粉+燕麦粉+杏鲍菇+泡打粉→揉成面团→用模具按压成型→烘烤→冷却→成品

黄油采用热水浴软化,打发后加入全蛋液、盐和白砂糖,白砂糖分两次加入,充分打发,使黄油和白砂糖充分混合均匀。接着分次加入低筋面粉、燕麦粉、杏鲍菇粉和泡打粉,充分混合,揉成均匀面团,用擀面杖将面团擀成2 cm的薄片,用饼干模具按压成型,成型后的饼干胚放入烤箱烘烤。烤箱提前预热10 min,烘烤上火170 ℃,下火150 ℃,烘烤时间15 min。采用烘焙原料百分比,通过预实验研究,以低筋面粉质量为100%,基础配方为:低筋面粉100%,杏鲍菇粉添加量18%,燕麦粉添加量15%,黄油50%,白砂糖15%,全蛋液36%,泡打粉2%,盐0.5%。

1.3.2单因素试验设计

经过预实验,在基础配方的基础上,分别以燕麦粉添加量(5%、10%、15%、20%、25%)、杏鲍菇粉添加量(12%、14%、16%、18%、20%)、黄油添加量(30%、40%、50%、60%、70%)、白砂糖添加量(5%、10%、15%、20%、25%)为单因素,考察各因素对燕麦杏鲍菇酥性饼干感官品质的影响。

1.3.3响应面试验设计

根据单因素试验结果,选择杏鲍菇粉、燕麦粉、黄油的添加量作为相应变量,以燕麦杏鲍菇酥性饼干感官评分为响应值,利用Box-Behnken模型进行响应面分析优化燕麦杏鲍菇酥性饼干配方。取感官评分(Y)为响应值,选取杏鲍菇粉(A)、燕麦粉(B)、黄油(C)三个因素进行响应面优化试验,因素水平如表1。

表1 试验因子编码及水平设计

1.3.4燕麦杏鲍菇酥性饼干的感官评价及标准

邀请10名具有食品专业知识且无特殊口感爱好的同学(男女各5位)组成感官评价小组,品尝制作好的燕麦杏鲍菇酥性饼干。根据国家标准饼干质量通则(GB/T 20980—2021)及参考文献[8-9],对产品从形态、色泽、滋味与口感、组织结构4个方面进行感官评分,具体评价细则参照表2。

表2 燕麦杏鲍菇酥性饼干感官评分标准

1.3.5燕麦杏鲍菇酥性饼干质构特性分析

对配方优化后的燕麦杏鲍菇酥性饼干质构特性进行分析,测定其硬度、弹性、粘性、咀嚼性4项指标。检测条件为:探头类型为P/36R型,TPA32模式,测定前后速度为0.5mm/s,测定速度为1.0 mm/s,压缩比35%,促动力10.0g,每个样品平行测定3次,取平均值。

1.3.6数据统计分析

所有实验重复3次,取均值。所有基础数据采用Microsoft-Excel 2010处理,采用Origin 9.0软件对单因素试验作图,采用Design-Expert 8.0.6进行响应面设计及结果分析。

2 结果与讨论

2.1 单因素试验结果

2.1.1杏鲍菇粉添加量对产品感官评价的影响

由图1可知,随着杏鲍菇粉添加量的增加,产品感官评价得分先上升后下降,杏鲍菇粉添加量为16%时,产品感官评分为84.7分,为最高值;杏鲍菇粉添加量低于16%,产品杏鲍菇的鲜味不明显,不具备本产品特色,产品感官评价得分相对较低;当杏鲍菇粉的添加量大于20%,产品品尝出过浓的杏鲍菇味,而遮掩了燕麦的麦香味。因此,杏鲍菇粉因素水平选择14%～18%。

图1 杏鲍菇粉添加量对产品感官评价得分的影响

2.1.2燕麦粉添加量对产品感官评价的影响

由图2可知,随着燕麦粉添加量的增加,产品感官评价得分先上升后下降。当燕麦粉添加量为20%时,产品的感官评价得分为85.4分,为最高值;燕麦粉添加量低于15%时,产品口感层次不明显,缺乏燕麦的麦香味;当燕麦粉添加量大于25%时,饼干香味浓厚,口感较粗糙,颜色过重,整体感官评价得分较低。因此,燕麦粉因素水平选择15%～25%。

图2 燕麦粉添加量对产品感官评价得分的影响

2.1.3黄油添加量对产品感官评价的影响

由图3可知,随着黄油添加量的增加,产品感官评价得分先上升后下降,当黄油添加量为50%时,产品感官评价得分为84.4分,为最高值。当黄油添加量低于40%时,产品硬度较高,较难成型,光泽感差,这是由于黄油的疏水性强,可使饼干面团酥软,增强其可塑性。但当黄油添加量高于60%时,面团黏度过大,不利于整型,且奶香味过重,感官评分较低。因此,黄油因素水平选择40%～60%。

图3 黄油添加量对产品感官评价得分的影响

2.1.4白砂糖添加量对产品感官评价的影响

由图4可知,随着白砂糖添加量的增加,产品感官评价得分先上升后下降。当白砂糖添加量为15%时,饼干的口感和脆性为最优,感官评价得分为84.0分;当继续增加为20%时,口感略甜,感官评价得分降低,但与添加量为15%的感官评价得分相差不大,当其添加量继续增加时,感官评价得分呈下降趋势。考虑到饼干的健康特性和营养价值,本研究以白砂糖添加量15%作为固定因素进行下一步的响应面设计。

图4 白砂糖添加量对产品感官评价得分的影响

2.2 响应面优化结果及分析

以杏鲍菇粉添加量、燕麦粉添加量、黄油添加量三个因素进行响应面设计,共进行17组试验,结果如表3所示,回归模型方差分析如表4所示。

表3 响应面分析实验设计及结果

表4 Box-Behnken 试验方差分析

利用Design-Expert 8.0.6软件的Box-Behnken Design模型,对表3中的试验数据进行分析,拟合得出回归方程:

Y=+84.46-0.67A+0.46B-0.79C+0.22AB-1.08AC-0.65BC-7.23A2-6.21B2-6.65C2

由表4可知,该模型的P<0.000 1,表明回归模型是极显著的;失拟项P=0.207 2>0.05,不显著,表明模型选择合适,相关度良好,与实测值能较好的拟合。通过方差分析,一次项A、C对燕麦杏鲍菇酥性饼干的感官评分响显著(其中C为极显著),B的影响不显著;交互相AC达到了显著水平,AB、BC不显著;二次项A2、B2、C2均达到极显著水平。由F值可知,各因素对感官评分结果的影响大小为C>A>B,即黄油>杏鲍菇粉>燕麦粉的添加量。

由图5可知,杏鲍菇粉与燕麦粉添加量、燕麦粉与黄油添加量、杏鲍菇与黄油添加量交互作用的响应面较为平缓,等高线较圆,交互作用相对较弱。

图5 杏鲍菇粉、燕麦粉、黄油添加量交互作用对感官评分影响的响应面图

2.3 燕麦杏鲍菇酥性饼干配方优化

通过软件分析,得出燕麦杏鲍菇酥性饼干的最适工艺配方为:杏鲍菇粉添加量15.92%,燕麦粉添加量20.20%,黄油添加量49.42%,在此条件下,响应面模型预测的产品感官评分最高为84.51分。

2.4 验证试验

对优化后的燕麦杏鲍菇酥性饼干配方进行验证,考虑试验的可行性和便利性,将工艺配方调整为杏鲍菇粉添加量16%,燕麦粉添加量20%,黄油添加量49%,此条件下重复进行3次验证试验,得到产品的感官评分为84.82分,与模型预测值的差值为0.37%,因此,采用响应面优化的燕麦杏鲍菇酥性饼干模型是可靠和合理的。

2.5 燕麦杏鲍菇酥性饼干质构特性分析

对未添加燕麦粉和杏鲍菇粉的空白对照饼干及添加了燕麦杏鲍菇的饼干进行质构分析,结果如表5所示,可见添加燕麦杏鲍菇的酥性饼干其硬度、粘性和咀嚼性大于空白对照饼干,可能是由于燕麦的膳食纤维较高,吸水量增多,以利于提高面团粘着性,使产品硬度、粘性和咀嚼性增大;而添加燕麦杏鲍菇的酥性饼干的弹性小于空白对照饼干,可能是由于燕麦的加入,使面团吸收了更多的水分,阻碍了面筋网络的形成,使饼干的弹性下降[10]。

表5 不同处理酥性饼干质构测定结果

3 结论

本实验通过单因素及响应面试验,确定了燕麦杏鲍菇酥性饼干的最佳配方为:低筋面粉100%,杏鲍菇粉添加量16%,燕麦粉添加量20%,黄油添加量49%,此条件下重复进行3次验证试验,得到产品的感官评分为84.82分,各因素对燕麦杏鲍菇酥性饼干感官评分影响程度大小为黄油添加量>杏鲍菇粉添加量>燕麦粉添加量。饼干具有燕麦和小麦的混合麦香、杏鲍菇的鲜味,口感酥脆,组织形态良好;通过质构分析,燕麦杏鲍菇酥性饼干比空白对照饼干具有更高的硬度、粘性和咀嚼性;接下来的研究将对饼干的抗氧化活性及消化特性进行深入研究。燕麦丰富的膳食纤维及杏鲍菇丰富的氨基酸,使本产品与普通饼干相比营养价值更高,更能迎合现代居民追求营养、健康、美味的饮食理念,对燕麦和杏鲍菇的深加工及利用也有积极意义。