劉 娟,吳 澎,*,趙子彤,單長松,張憲省,董玉秀

(1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院,山東泰安 271018;2.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)生命與科學(xué)學(xué)院,山東泰安 271018)

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彩麥曲奇最佳生產(chǎn)工藝的研究

劉 娟1,吳 澎1,*,趙子彤1,單長松1,張憲省2,董玉秀2

(1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院,山東泰安 271018;2.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)生命與科學(xué)學(xué)院,山東泰安 271018)

為研發(fā)一種集營養(yǎng)與美味于一體的曲奇餅干,以紫色小麥粉為主要原料,在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,通過Box-Benhnken法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)考察黃油、糖粉、水三個(gè)因素之間的交互作用對彩麥曲奇餅干感官質(zhì)量的影響,并采用響應(yīng)面分析法對彩麥曲奇餅干的生產(chǎn)配方進(jìn)行優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,經(jīng)優(yōu)化后的彩麥曲奇餅干的最優(yōu)配方為:彩麥粉40.00 g,黃油添加量27.53 g,糖粉添加量13.09 g,水添加量6.77 g。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的感官平均得分為92.10,與理論值92.21基本相符,說明經(jīng)過響應(yīng)面優(yōu)化的結(jié)果對實(shí)踐有較好的指導(dǎo)意義。

彩麥,曲奇餅干,品質(zhì),響應(yīng)面法

曲奇餅干是以小麥粉、油脂、糖、乳制品為主要原料烘烤制成的高油脂焙烤食品,其香甜酥松的口感一直深受消費(fèi)者青睞。但是由于單一用小麥粉制作食品不能滿足人類生活的需要,隨著人們對食品的花色和營養(yǎng)價(jià)值需求的提高,拓展焙烤類食品原料種類已成為行業(yè)研究熱點(diǎn)[1]。

彩色小麥作為我國自主研發(fā)和創(chuàng)新的特色小麥,色澤誘人,經(jīng)過營養(yǎng)分析和初步研究表明[2],蛋白質(zhì)含量較普通小麥高80%～90%,且含有人體所需的九種微量礦物質(zhì),其中硒含量為普通小麥的2倍,鋅含量是普通小麥的1.7倍[3-5]。除此之外,彩色小麥中還含有豐富的花青素與膳食纖維,具有預(yù)防心血管疾病、高血壓等增強(qiáng)人體健康的作用[6-8]。因此彩麥類食品不僅可以滿足人們對美食的追求還能滿足人們自身對氨基酸、微量元素以及礦物質(zhì)的需求,能夠改善食品原有的品質(zhì)[9]。

本實(shí)驗(yàn)用紫色小麥粉代替?zhèn)鹘y(tǒng)的小麥粉,制作新穎并且營養(yǎng)豐富的彩麥曲奇,增強(qiáng)制品的營養(yǎng)功能。在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,通過響應(yīng)面優(yōu)化確定彩色曲奇的最佳工藝配方,充分利用紫色小麥粉的營養(yǎng)價(jià)值和纖維素,且賦予曲奇餅干天然的紫色,研發(fā)出集美形、美味與營養(yǎng)于一體的獨(dú)特的曲奇餅干。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

紫色小麥粉 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)自主培育、提供;鹽酸、甲基橙指示劑 天津市永大化學(xué)試劑有限公司;綿白糖、黃油、飲用純凈水。

HM-955型攪拌器 廣東東菱電器有限公司;T2平板型烤爐 意大利zaolli公司;YP102N型電子天平 上海精科天平儀器廠;ZT-30A型鹵素水分測定儀 濰坊市中特電子儀器有限公司。

1.2 制作工藝

1.2.1 工藝流程

圖1 工藝流程
Fig.1 The process flow

表2 彩麥曲奇餅干的感官評分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation standard of color wheat cookie

1.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟 準(zhǔn)確稱取各種配料,稱取冷柜中的黃油時(shí),需將其置于室溫下一段時(shí)間;將稱好的黃油和糖粉置于容器中,用攪拌器攪打至黃油和糖粉完全混合在一起且混合物顏色略發(fā)白,攪打時(shí)需注意糖粉飛濺;將紫色小麥粉加入容器中并且在攪拌的過程中加入水,充分?jǐn)嚢?混合成面團(tuán),面團(tuán)的溫度應(yīng)控制在20～26 ℃;調(diào)粉時(shí)間是影響面筋形成程度和限制面團(tuán)彈性的直接因素,適當(dāng)掌握調(diào)粉時(shí)間,可得到理想的調(diào)粉效果;因夏天溫度較高且曲奇含油量大,易出油,所以調(diào)好的面團(tuán)不用靜置,可直接進(jìn)入成型階段;將和好的面團(tuán)于錫箔紙上搟成薄片,厚度約為1～2 mm,用圓形模具按壓成型。將成型的曲奇餅胚放入烘箱中焙烤,溫度控制在190 ℃,焙烤12 min;取出冷卻至室溫。

1.2.3 單因素實(shí)驗(yàn) 采用1.2.2的方法,固定糖粉13.4 g、水9.0 g,考察不同黃油添加量(18.0、22.4、26.8、31.2、35.6 g)對感官評分的影響;固定黃油26.8 g、水9.0 g,考察不同糖粉添加量(4.6、9.0、13.4、17.8、22.2 g)對感官評分的影響;固定黃油26.8 g、糖粉13.4 g,考察不同水添加量(0.2、4.6、9.0、13.4、17.8 g)對感官評分的影響;進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn),考察各因素變量對曲奇感官評分的影響。

1.2.4 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn) 在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,每個(gè)因素選取三個(gè)對感官評分影響較大的水平,以曲奇餅干的感官評分作為響應(yīng)值,根據(jù)Box-Behnken設(shè)計(jì)原理[10-11],設(shè)計(jì)3因素3水平的響應(yīng)面分析實(shí)驗(yàn)。響應(yīng)面因素及各水平編碼見表1。

表1 實(shí)驗(yàn)因素和水平Table 1 Factors and levels of experiment

1.2.5 感官評分 將制成的曲奇進(jìn)行感官評分,實(shí)驗(yàn)結(jié)果由10位有過品評經(jīng)驗(yàn)的食品專業(yè)人員進(jìn)行評定,并保持每次感官測定人數(shù)不變。根據(jù)曲奇餅干評分標(biāo)準(zhǔn),從色澤、口感與滋味、斷面結(jié)構(gòu)、形態(tài)四個(gè)方面進(jìn)行感官評分,總分為100分,采用扣分和得分的評分方法,每次感官評定的最終得分取10人評判分?jǐn)?shù)的平均值。感官評分標(biāo)準(zhǔn)見表2[12]。

1.2.6 彩麥曲奇餅干的理化指標(biāo) 方法參考文獻(xiàn)[13]。

1.2.6.1 餅干水分含量的測定 參考GB/T 5009.3-2003[14]。

1.2.6.2 餅干堿度的測定 參考GB/T20980-2007[15]。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1.1 黃油添加量對感官評分的影響 從圖2可以看出,黃油的添加量對曲奇餅干的品質(zhì)的影響較大,隨著黃油添加量的增加,餅干品質(zhì)呈上升后下降的趨勢,當(dāng)黃油添加量為26.8 g,曲奇餅干的感官評分最高;隨著黃油的繼續(xù)添加,感官評分逐漸下降。因?yàn)辄S油中油脂含量較高,且實(shí)驗(yàn)季節(jié)為夏季,室溫高導(dǎo)致黃油易融化,調(diào)好的面團(tuán)易出油,所以當(dāng)黃油添加量過大時(shí),曲奇餅干口感油膩,成型較困難,并且不利于身體健康,成本增加。當(dāng)黃油添加量較少時(shí),餅干硬度較大,外形不完整,松脆度不夠,黃油的香味被掩蓋。

圖2 黃油添加量對感官評分的影響Fig.2 Effect of butter addition on sensory evaluation

2.1.2 糖粉添加量對感官評分的影響 從圖3可以看出,白糖的添加量對曲奇餅干的品質(zhì)有一定的影響,當(dāng)白糖添加量為13.4 g時(shí),曲奇餅干的感官評分最高,隨著白糖的繼續(xù)添加,感官評分逐漸下降。因?yàn)榘滋堑奶砑硬粌H對曲奇的口感有影響,而且在焙烤時(shí),高溫能使白糖與彩麥中富含的蛋白質(zhì)發(fā)生美拉德反應(yīng),使曲奇餅干的色澤發(fā)生變化。當(dāng)白糖添加量較少時(shí),曲奇甜味較小,且美拉德反應(yīng)不足使顏色較淺。當(dāng)白糖添加量過多時(shí),甜度過高,口感發(fā)膩且顏色變深,視覺效果差。

圖3 糖粉添加量對感官評分的影響Fig.3 Effect of sugar addition on sensory evaluation

圖4 水的添加量對感官評分的影響Fig.4 Effect of water addition on sensory evaluation

2.1.3 水的添加量對感官評分的影響 從圖4可以看出,水的添加量對曲奇餅干的品質(zhì)有較大的影響,隨著水添加量的增加,餅干品質(zhì)呈先上升后下降的趨勢,當(dāng)水添加量為9.0 g,曲奇餅干的感官評分最高。隨著水的繼續(xù)添加,感官評分逐漸下降。當(dāng)水的添加量較少時(shí),調(diào)制的面團(tuán)不易成型且表面干燥導(dǎo)致曲奇硬度較大,外形不完整,易裂開。當(dāng)水添加量過多時(shí),面團(tuán)粘稠,在成型時(shí)的形狀不固定使曲奇餅干表面粗糙甚至變形,影響美觀且會導(dǎo)致曲奇口味變淡。所以要添加適量的水分。

2.2 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.2.1 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果 根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果,運(yùn)用Design-Expert8.0.6軟件分析得到的實(shí)驗(yàn)方案和結(jié)果如表3所示。

表3 Box-Behnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 3 Box-Behnken design and results of response surface experiments

2.2.2 響應(yīng)面方差分析結(jié)果 利用Design Expert 8.0.6軟件對表4實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次多項(xiàng)式回歸擬合,獲得回歸模型為:Y=91.20-0.39A-0.55B-4.34C-1.00AB-2.52AC-0.65BC- 2.64A2-2.86B2-4.99C2,用Box-Benhnken 響應(yīng)面分析法對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析。結(jié)果見表4。

表4顯示,模型的p值<0.01,說明該回歸模型極顯著,反映出該實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)點(diǎn)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合。失擬度p值為0.8718>0.05,差異不顯著,說明該回歸方程在回歸空間內(nèi)的擬合度較好。各因素與響應(yīng)值之間的線性關(guān)系明顯,可以用此模型來分析和預(yù)測彩麥曲奇的感官評分。

B、C、AB、AC、BC、A2、B2、C2是顯著的(p<0.05，p<0.01)。AB、AC、BC顯著,說明黃油和糖粉、黃油和水分、糖分和水分的交互作用對彩麥曲奇的感官評分會造成顯著影響。由F值檢驗(yàn)可知各因素對曲奇餅干感官評價(jià)的影響的先后順序?yàn)?水的添加量>糖粉的添加量>黃油的添加量。

表4 響應(yīng)面方差分析結(jié)果Table 4 Results of ANOVA of response surface analysis

注:“*”差異顯著(p<0.05);“**”差異極顯著(p<0. 01)。2.2.3 響應(yīng)面圖分析 響應(yīng)面圖形是感官評分Y對各個(gè)實(shí)驗(yàn)因素所構(gòu)成的三維曲面圖形,從曲面圖上可以得出最佳參數(shù)及各個(gè)參數(shù)之間的交互作用。

根據(jù)圖5～圖7所示的3D曲面圖,可以分析各因素對感官評分的影響和各因素間的交互作用,從圖中可以看出,當(dāng)固定黃油、糖粉、水之間的任一因素為零水平時(shí),感官評分隨其中任意兩因素的增加而呈上升趨勢,到達(dá)某一值后曲面緩慢下降,其中圖6的曲面較其余兩個(gè)曲面陡峭,表明糖粉和水之間的交互作用更為明顯,與方差分析結(jié)果一致。

圖5所示為固定水的添加量為零值時(shí),黃油的添加量和糖粉添加量對感官評分的影響以及兩者之間的交互作用,當(dāng)黃油的添加量不變時(shí),曲奇的感官評分隨糖粉的添加呈先上升后下降的趨勢,當(dāng)糖粉的用量不變時(shí),感官評分隨黃油的添加量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢,此外,由等高線的疏密程度可以看出與黃油相比,糖粉的添加量對曲奇的感官評分影響較大。

圖5 黃油和糖粉交互作用的響應(yīng)面分析圖Fig.5 Responds surface analysis of interactions of butter and sugar

圖6所示為固定糖粉的添加量為零值時(shí),黃油的添加量和水添加量兩者之間的交互作用,曲奇的感官評分隨黃油和糖粉的增加呈先上升后下降的趨勢,且水的上升幅度明顯高于黃油,因此水的添加量對感官評分的影響較大。

圖6 黃油和水交互作用的響應(yīng)面分析圖Fig.6 Responds surface analysis of interactions of butter and water

由圖7可知,當(dāng)黃油為零點(diǎn)值時(shí),水和糖粉兩者之間的交互作用有顯著性,曲奇的感官評分隨糖粉的增加呈先上升后下降的趨勢;當(dāng)糖粉的用量不變時(shí),感官評分隨水的添加量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢,且水的添加量達(dá)到一定值時(shí),感官評分下降幅度較大。此外,由等高線的疏密程度可以看出,水的添加量對曲奇的感官評分影響較大。

圖7 糖粉和水交互作用的響應(yīng)面分析圖Fig.7 Responds surface analysis of interactions of sugar and water

2.2.4 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn) 根據(jù)響應(yīng)面得到的結(jié)果,利用Design-Expert.8.0.6軟件處理所得到的數(shù)據(jù),從中可以得到一組感官評分最高的曲奇配方:彩麥粉40.00 g,黃油添加量27.28 g,糖粉添加量13.09 g,水添加量6.77 g。在此條件下得到的彩麥曲奇感官評分為92.21分。為驗(yàn)證響應(yīng)面結(jié)果的可靠性,根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的最優(yōu)條件進(jìn)行彩麥曲奇餅干的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),經(jīng)過三次平行實(shí)驗(yàn),測得曲奇餅干的感官評分分別為91.8、92.4、92.1分,感官平均得分為92.10分,與理論值的誤差在合理范圍內(nèi),表明該模型的擬合度較好,具有實(shí)用價(jià)值。

2.3 理化指標(biāo)

根據(jù)1.2.6的測定方法,測得彩麥曲奇的水分含量、堿度結(jié)果如表5所示。從表中可以看出,曲奇餅干的水分小于4%,堿度小于0.3%,符合GB/T20980-2007的規(guī)定,因此,該曲奇餅干符合理化指標(biāo)的要求。

表5 彩麥曲奇理化指標(biāo)Table 5 The physical and chemical indicators color wheat cookie

3 結(jié)論

以紫色小麥粉為主要原料,通過單因素實(shí)驗(yàn)考察了黃油添加量、糖粉添加量、水的添加量對曲奇餅干感官品質(zhì)的影響,并利用Design-Expert8.0.6軟件,通過對Box-Behnken設(shè)計(jì)獲得曲奇餅干的感官評分與黃油添加量、糖粉添加量、水添加量的模型,經(jīng)驗(yàn)證該模型是合理的,可以較好地預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

經(jīng)過模型系數(shù)的顯著性檢驗(yàn)得到各因素對曲奇餅干感官評價(jià)的影響的先后順序?yàn)?水的添加量>糖粉的添加量>黃油的添加量。得到彩麥曲奇餅干的最佳工藝條件為:彩麥粉40.00 g,黃油添加量27.28 g,糖粉添加量13.09 g,水添加量6.77 g，該條件下，餅干的感官得分為92.10分，且水分、堿度符合GB/T20980-2007規(guī)定。通過驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)表明,此配方具有良好的感官品質(zhì)且符合理化指標(biāo)的要求。

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[15]GB/T20980-2007 堿度的測定[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社.2003.

Study on the best production technology ofcookie made with color wheat

LIU Juan1,WU Peng1，*,ZHAO Zi-tong1,SHAN Chang-song1,ZHANG Xian-sheng2,DONG Yu-xiu2

(1.Department of Food Sciences,Shandong Agriculture University,Tai’an 271018,China;2.College of Life Sciences,Shandong Agriculture University,Tai’an 271018,China)

In order to develop a kind of cookies that integrated nutrition and tasty,purple wheat flour were employed as the main raw material in this experiment,on the basis of the single-factor test and according to Box-Benhnken design,the interaction of butter addition,sugar addition,water addition and their influence on sensory evaluation score of color wheat cookie were investigated. The production forum of color wheat cookie was optimized by response surface methodology. The results of the experiment demonstrated that the optimized forum were as follows:color wheat powder was 40.00 g,butter was 27.53 g,sugar was 13.09 g,water was 6.77 g. The sensory index of verification experiment was 92.10. It was basically consistent with the theoretical value 92.21,these revealed that the result optimized by response surface analysis had practical guiding significance.

color wheat;cookie;quality;response surface methodology

2016-12-02

劉娟(1994-),女,碩士研究生,研究方向:食品科學(xué),E-mail:1728502825@qq.com。

*通訊作者:吳澎(1972-),女,博士，副教授,研究方向:功能食品,E-mail:wupengguai@163.com。

山東省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)(2015KF14);山東省農(nóng)業(yè)良種產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目。

TS213.2

B

1002-0306(2017)13-0212-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.13.040