响应面优化黑青稞饼干配方研究*

朱镇华，邓艺薇，胡金祥，钟志惠

（四川旅游学院.，成都 610100）

黑青稞,也称裸大麦，是一种谷物大麦，是西藏和青海非常具有民族特色的重要粮食作物。 形状为椭圆形或菱形，外壳和籽粒表皮呈黑紫色，含有普通白青稞所不具备的特殊高抗氧化剂和营养素[1－3]。 其β－葡聚糖含量为小麦的50 倍， 平均含量为5.25%。β－葡聚糖可间接抑制致癌微生物， 预防结肠癌，降低血脂和胆固醇合成，预防心血管疾病，控制血糖，增强身体防御能力，且在促进人体消化系统功能、延缓衰老等方面具有一定的保健作用[4－6]。

异麦芽糖醇是一种新型食品原料， 由葡萄糖和异麦芽糖通过还原反应得到， 常用于食品和药品中作为替代糖的甜味剂。 甜度大约是蔗糖的0.5 倍，热值低，对牙齿不会造成腐蚀，且不会影响血糖水平。作为一种多元醇类甜味剂， 异麦芽糖醇具有良好的稳定性和溶解性，不易吸潮，不易结晶，因此在食品加工中有广泛的应用[7]。

本文以黑青稞、面粉、鸡蛋、异麦芽糖酮醇、黄油为主要原料， 通过单因素和响应面优化黑青稞、鸡蛋、异麦芽糖醇、黄油的添加量，以感官评价为标准，辅以质构测定佐证， 开发一款口感俱佳的黑青稞糖醇饼干。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

黑青稞粉，青海汉和生物科技股份有限公司；低筋小麦粉，美玫牌低筋粉；黄油，不二制油集团控股株式会社；异麦芽糖醇，西安大丰收生物科技有限公司；鸡蛋，市售。

1.2 仪器与设备

XYF－3KA 型远红外线食品烤箱，广州红菱电热设备有限公司；XFB－1000 型万能粉碎机，吉首市中诚制药机械厂；JJ523BF 型电子天平，常熟市双杰测试仪器厂；ST－301 型多功能搅拌机， 佛山市顺德区雪特朗电器有限公司;TA.XTC 质构仪， 上海保圣实业发展有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 青稞饼干的制作流程

面团调制→静置→成型→焙烤→冷却→成品

1.3.2 黑青稞饼干的制作工艺[8－9]

预处理原料：将黄油和鸡蛋液混合调拌，低筋粉过筛备用；电子秤分别称量小苏打、异麦芽糖醇、黑青稞粉备用。

调制面团：黄油、鸡蛋混合液加糖醇打发至完全乳化，加入低筋小麦粉、小苏打和黑青稞粉混合，搅拌均匀。

静置面团：将面团静置15～20 min。

辊压成型：将面团辊压10～13 min，制成面片，并用模具制成均匀的形状。

烘烤：将制好的饼干放入烤箱，面火185 ℃，底火160 ℃，烘烤15 min 至表面呈金黄色即可取出。

包装成品：将烘烤好的饼干包装即成品。

1.3.3 单因素试验

以低筋小麦粉为基础(50 g），进行系列单因素试验，探究了黑青稞粉用量、异麦芽糖醇用量、黄油用量和鸡蛋用量这4 个因素对青稞饼干品质影响。单因素试验选取3 个数值， 并以感官评分为标准进行评估。 研究黑青稞粉用量分别为40、50、60、70、80 g，异麦芽糖醇用量分别为25、30、35、40 、45 g 之间、鸡蛋用量分别为20、25、30、35、40 g，黄油用量分别为20、25、30、35、40、50 g。 通过对数据的统计和分析，确定最佳的因素组合，以制作出高品质的青稞饼干。

1.3.4 响应面试验

在单因素的基础上，采用响应面试验设计，运用Box－Behnken 的中心组合设计，以黑青稞粉、黄油、异麦芽糖醇、鸡蛋添加量为研究对象，以感官评分为响应值进行四因素三水平响应面试验， 选取最优组合（见表1），确定黑青稞饼干最佳工艺配方。

表1 响应面试验因素和水平

1.3.5 评价方法1.3.5.1 感官评分

选取10 位专业人士组成评分小组，对黑青稞饼干形态、色泽、气味、口感、组织等进行感官评价[10]，感官评分标准如表2。

表2 感官评分表

1.3.5.2 质构测定

取响应面试验中完整的饼干， 取样后立即置于TA.XTC 质构仪上进行检测。 选择探头HDP/3PB(三点弯曲装置)，对每个样品分别进行测定，压缩度为40%，探头下行速度为1 mm/s，触发力为20 g。 对每个样品测定3 次，取平均数，结果保留两位小数。

1.3.6 数据处理

对单因素试验结果利用Origin 2018 软件进行分析，响应面优化的试验结果利用Design Expert 13软件进行统计分析和显著性分析。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果与分析

2.1.1 黑青稞粉添加量对饼干的感官影响

由图1 分析可知，当黑青稞粉的添加量为50 g时，饼干的感官评分最高，此时饼干面筋筋力适中，面团的持气能力较好，色泽基本均匀为橙黄色，无过白现象，组织结构断面多孔，无大孔且分布均匀。 青稞粉添加量较少时， 饼干没用多孔结构泄气或者多孔结构不均匀，但是对饼干的口感影响不是很大。青稞粉添加量过多时，由于黑青稞粉决定面团筋力，此时的饼干筋力过强，导致口感过硬，有一定的异味组织结构大孔较多，持气能力很差。

图1 黑青稞粉添加量对饼干的感官影响

2.1.2 鸡蛋添加量对饼干的感官影响

由图2 分析可知， 当鸡蛋添加量为30 g 时，饼干的口感最佳，其外观色泽金黄，香味浓郁，质地酥脆，口感适中。 鸡蛋含有蛋白质和脂肪，在饼干制作中能够增加其黏性和结合性，提高膨胀性和口感，增加颜色，使饼干更加细腻。 当鸡蛋添加量过少时，饼干的外观色泽会变得较浅，味道和香味不够浓郁，质地较硬，口感偏干。 此外，鸡蛋中还含有一些乳糖和糖类物质，如果鸡蛋添加量过少，饼干的甜度可能也会受到影响。当鸡蛋添加量过多时，饼干的外观色泽会变得较深，味道和香味较重，但质地会变得过于松软，口感较为粘黏，影响饼干的口感和储存性。 鸡蛋中的蛋白质在加热过程中会发生变性和凝固， 这可能会导致饼干的口感变得粘腻或有异味。 过多的鸡蛋也会增加饼干的黏性和流动性， 使得面团在制作过程中更难处理， 无法形成稳定的形状和质地。 另外， 鸡蛋还含有一些胆固醇和脂肪， 如果添加量过多，可能会影响人体的健康。

图2 鸡蛋添加量对饼干的感官影响

2.1.3 异麦芽糖醇添加量对饼干的感官影响

由图3 分析可知， 当异麦芽糖醇添加量为35g时，饼干的口感最佳，此时的饼干质地酥脆，香味浓郁。在添加量较低的情况下，异麦芽糖醇可以提供与蔗糖相似的甜味， 并且不会对饼干的质地和香味产生太大影响，但是却不能起到保湿防腐的作用。当添加量过高时，异麦芽糖醇的甜味会变得更加突出，可能会出现苦味、异味等不良口感，同时还会影响饼干的质地和颜色。

图3 异麦芽糖醇添加量对饼干的感官影响

2.1.4 黄油添加量对饼干的感官影响

由图4 分析可知当黄油添加量为35 g 时，饼干的口感最佳，此时饼干口感酥脆，香味浓郁，且利于储存。当片状黄油添加量过少时，饼干的质地会变得更硬，口感会变得更干燥。黄油的脂肪含量可以帮助饼干保持柔软和潮湿， 同时为饼干提供更加丰富的香味和口感。如果添加量不足，饼干的口感和质地会变得较差。当片状黄油添加量过多时，饼干的质地会变得更加松散，口感会变得更加粘黏。黄油的脂肪含量过高会导致饼干表面过分粘黏， 同时也会对饼干的形状和结构造成影响。此外，黄油的添加量过多也会影响饼干的风味和香气，使饼干味道不够纯正。

图4 黄油添加量对饼干的感官影响

2.2 响应面试验结果

运用Design Expert 13 软件对表3 中的试验结果进行多元回归拟合，建立二次多项式回归模型。获得不同因素对黑青稞饼干感官评分的回归方程,黑青稞饼干配方二次方程模型为Y=90.8+0.4750A+0.6833B+0.1917C+1.07D－1.25AB+0.7AC+1.07AD+1.3BC+0.0BD－1.88CD－5.15A2－5.31B2－3.22C2－5.36D2（R2=0.9909）。

表3 青稞饼干响应面试验设计与结果

对回归模型进行方差分析，结果见表4。 由表4可知，回归模型F=109.12，P＜0.0001，达到极显著，说明建立的模型有意义，失拟项P=0.7621＞0.05，不显著，说明该回归方程对试验的拟合度良好，可靠性较高，能真实地反映出配方调配对感官评价的响应。同时模型相关系数R2=0.9909，试验误差小，具有较好的预测性。 表明该模型可以对黑青稞饼干的口感进行分析和预测。 结合各因素交互作用F 值可知，A2、B2、C2达到极显著（P＜0.01），根据F 值的大小可以判断,各因素对感官评分的影响大小为鸡蛋添加量＞糖添加量＞黑青稞添加量＞黄油添加量。

表4 回归模型方差分析

基于回归方程, 绘制响应曲面图和等高线图,如图5 所示。利用Design Expert 13 软件包的极值分析工具对回归方程进行分析, 可以获得回归方程极值点所对应的试验因素组合, 确定黑青稞饼干配方最优配比条件：鸡蛋添加量31 g、糖醇添加量30 g、黑青稞添加量57 g、黄油添加量35 g。 将工艺参数修正为最优配比条件对其进行试验验证, 分别进行3次试验,所得感官评分为90.9,91.2 和90.3 分,与预测结果相近，可见该模型拟合度高，有较好应用价值。

图5 响应面的交互作用及等高线图

3 结论

本文对黑青稞粉添加量、鸡蛋添加量、异麦芽糖醇添加量、 黄油添加量进行单因素和响应面试验得到，黑青稞饼干的最佳配方为：低筋粉50 g、黑青稞粉57 g、鸡蛋31 g、异麦芽糖醇30 g、黄油35 g。 在烤箱面火温度为185 ℃、底火温度160 ℃，烘烤15 min，在制作过程中，要注意控制烤箱温度和时间，以确保饼干烤制均匀和口感适宜。 通过以上工艺，可以制作出口感松脆、营养丰富的黑青稞饼干。