(江蘇農(nóng)牧科技職業(yè)學(xué)院,江蘇泰州 225300)

餅干是一種以油脂、糖和面粉為主要原料的休閑食品。目前,餅干已經(jīng)從過去的高糖和高油向營(yíng)養(yǎng)和多功能性方向轉(zhuǎn)變,如擠花餅干、切片餅干、塑型餅干、谷物餅干、印模餅干、裝飾餅干[1]。

芋頭在中國(guó)珠江流域有最多的分布,其次長(zhǎng)江流域,主要分布在泰州靖江、泰興、興化沿線,主要品種是龍香芋[2]。芋頭是高纖低脂的保健食品,富含維生素、礦物質(zhì)、多糖、氨基酸等有益成分,口感軟酥糯滑[3]。目前,芋頭以鮮食為主,深加工的應(yīng)用不多,而隨著新農(nóng)村建設(shè)、全域旅游等政策的落實(shí),為增加芋頭產(chǎn)業(yè)的效益,迫切需要對(duì)芋頭進(jìn)行深入的研究。木糖醇是一種功能性糖醇,具有與白砂糖相同的甜味,具有預(yù)防齲齒和預(yù)防高血糖的作用[4-5]。

為滿足市場(chǎng)對(duì)營(yíng)養(yǎng)健康產(chǎn)品的需求,本文對(duì)常規(guī)谷物餅干配方進(jìn)行改良優(yōu)化,用營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富的龍香芋頭粉代替面粉,用木糖醇粉代替部分白砂糖,開發(fā)研制出一款符合現(xiàn)代人消費(fèi)需求的高膳食纖維、低能量的有一定保健功能的龍香芋谷物餅干,為拓寬芋頭資源的開發(fā)利用、提升芋頭的綜合利用價(jià)值提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮龍香芋頭粉(以下簡(jiǎn)稱芋頭粉) 興化農(nóng)產(chǎn)品批發(fā)市場(chǎng);黃油 新西蘭安佳;木糖醇 天津阿爾發(fā)保健品有限公司;食用香精 英國(guó)瑞娜;白砂糖、雞蛋 市購(gòu)。

CKTF-32GS型烤箱 佛山市威士達(dá)電器有限公司;TP-313電子天平 北京賽多利斯儀器有限公司;TA-XT2i型質(zhì)構(gòu)儀 英國(guó)Stable Micro Systems;ADCI-60-C自動(dòng)色差儀 北京晨科儀器科技有限公司;HH-6數(shù)顯恒溫水浴鍋 國(guó)華電器有限公司;高速破壁料理機(jī) 飛利浦Avance Collection Innergizer;裱花嘴、不銹鋼盆、橡皮刮刀、手動(dòng)打蛋器 均購(gòu)自泰州市溫泰市場(chǎng)。

1.2 龍香芋谷物餅干制作工藝流程

芋頭去皮切塊→蒸熟→取出晾涼→略微壓碎過篩放入料理機(jī)→加入蛋黃、黃油、白砂糖、木糖醇等→將芋頭糊攪拌細(xì)膩→裝入裱花袋→擠在不粘烤盤或鋪了油紙的烤盤→烤箱預(yù)熱175 ℃,烘烤20 min→烤好后取出感官評(píng)定。

1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

以龍香芋谷物餅干質(zhì)構(gòu)、色差和感官評(píng)分為指標(biāo),分別改變芋頭粉、蛋黃、黃油的添加量、白砂糖木糖醇添加比例等參數(shù),通過單因素實(shí)驗(yàn)和中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)各因素對(duì)成品品質(zhì)的影響。

1.3.1 單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.1.1 芋頭粉添加量對(duì)成品品質(zhì)的影響 固定白砂糖10 g、木糖醇10 g、香草精2.5 mL、蛋黃30 g、黃油30 g,考察不同芋頭粉添加量分別為200、250、300、350、400 g對(duì)成品品質(zhì)的影響。

1.3.1.2 黃油添加量對(duì)成品品質(zhì)的影響 固定白砂糖10 g、木糖醇10 g、香草精2.5 mL、雞蛋黃30 g、芋頭粉300 g,考察黃油添加量分別為20、25、30、35、40 g對(duì)成品品質(zhì)的影響。

1.3.1.3 白砂糖木糖醇添加比例對(duì)成品品質(zhì)的影響 固定芋頭粉300 g、香草精2.5 mL、雞蛋黃30 g、考察白砂糖木糖醇添加比例(二者的添加量組合分別為6和14 g(3∶7)、8和12 g(2∶3)、10和10 g(1∶1)、12和8 g(3∶2)、14和6 g(7∶3))對(duì)成品品質(zhì)的影響。

1.3.1.4 蛋黃添加量對(duì)成品品質(zhì)的影響 固定白砂糖10 g、木糖醇10 g、香草精2.5 mL、芋頭粉300 g,考察雞蛋黃添加量分別為20、25、30、35、40 g對(duì)成品品質(zhì)的影響。

1.3.2 Box-Benhnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 以芋頭粉、黃油、白砂糖木糖醇添加比例、雞蛋黃4個(gè)因素為自變量,以感官評(píng)分為指標(biāo),設(shè)計(jì)響應(yīng)面試驗(yàn),因子與水平及編碼見表1。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)因子水平及編碼Table 2 Factors and levels of response surface experiment

1.4 餅干品質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定

1.4.1 感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn) 參照《GB7100-2015餅干》的感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。由10位有一定品評(píng)經(jīng)驗(yàn)的食品專業(yè)學(xué)生組成感官評(píng)定小組,男女各占一半,對(duì)產(chǎn)品形態(tài)(20分)、顏色(20分)、滋味和口感(35分)、結(jié)構(gòu)(15分)、雜質(zhì)(10分)進(jìn)行綜合評(píng)分,結(jié)果取平均值。產(chǎn)品的具體感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如表2所示[6]。

表2 龍香芋谷物餅干評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Evaluation criteria of dragon taro grain biscuits

1.4.2 龍香芋谷物餅干質(zhì)構(gòu)的測(cè)定 采用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定龍香芋谷物餅干的硬度、咀嚼性和脆性,探頭型號(hào)P/36R,測(cè)試前速度2.0 mm/s、測(cè)試中速度1.0 mm/s及測(cè)試后速度1.0 mm/s,壓縮比60%。重復(fù)3次取平均值[7]。

1.4.3 龍香芋谷物餅干色差的測(cè)定 取樣品的中心部分,將樣品切割成直徑約2 cm、厚度約0.5 cm的薄圓片,通過色差儀測(cè)量顏色(L*表示亮度、a*表示紅綠度和b*表示黃藍(lán)度)。重復(fù)3次后取平均值[8]。

1.5 餅干理化指標(biāo)的檢測(cè)

1.5.1 理化指標(biāo)的檢測(cè) 酸價(jià):參照GB 5009.229-2016中測(cè)定方法;過氧化值:參照GB 5009.227-2016中測(cè)定方法;脂肪:參照GB5009.6-2016中粗脂肪的測(cè)定方法(索氏抽提法)測(cè)定。

1.5.2 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)測(cè)定 按照GB5009.88-2014規(guī)定的方法進(jìn)行膳食纖維的測(cè)定。參照GB/T 20977-2007糕點(diǎn)通則中直接滴定法測(cè)定總糖。

1.6 數(shù)據(jù)處理

使用Excel 2010軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析并繪制圖表,用Design Expert 8.0.6進(jìn)行響應(yīng)面分析。

表3 不同芋頭粉添加量對(duì)餅干品質(zhì)的影響Table 3 Effect of different amounts of taro powder on taro grain biscuits qua

注:同列均值上標(biāo)字母不同者表示差異顯著(P<0.05),表4～表6同。

表4 不同的黃油添加量對(duì)餅干質(zhì)量的影響Table 4 Effect of different amounts of butter on taro grain biscuits quality

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)品配方的單因素實(shí)驗(yàn)

2.1.1 芋頭粉添加量對(duì)餅干質(zhì)量的影響 芋頭粉添加量對(duì)龍香芋谷物餅干的影響如表3所示,由表3可知,芋頭粉添加量由200 g增加至400 g,餅干硬度增加,脆性先上升后下降,咀嚼性呈現(xiàn)下降趨勢(shì),這可能的原因是芋頭中支鏈淀粉受熱膨脹起到空間填充作用,結(jié)構(gòu)更致密[9-10];隨著芋頭粉添加量的增大,餅干a*和b*增大,L*呈先上升后下降的趨勢(shì),說明芋頭的添加可引起色澤加深;當(dāng)芋頭粉添加量為300 g時(shí),龍香芋谷物餅干的感官評(píng)分最高,為85.79分。芋頭粉添加量過少時(shí),面坯不易成型,并且在焙烤后易變形;芋頭粉添加量過多,餅干太脆,不完整,這可能是芋頭粉淀粉含量高,進(jìn)而影響餅干的延伸性、彈性和韌性。根據(jù)以上分析,芋頭粉添加量以300 g左右為最適添加量。

表5 不同白砂糖木糖醇添加比例對(duì)餅干的影響Table 5 Effect of different amounts of sugar and xylitol on taro grain biscuits quality

2.1.2 黃油的添加量對(duì)餅干質(zhì)量的影響 從表4可以看出,隨著黃油添加量的增加,餅干的硬度和脆性增加,并且咀嚼性先增大后減少,主要原因是適量的黃油會(huì)在淀粉顆粒與蛋白質(zhì)表面形成薄膜,阻礙面筋的吸水作用,進(jìn)而面團(tuán)的吸水性能降低;a*先增大而后穩(wěn)定,b*上升,L*呈先上升后下降的趨勢(shì),可能與黃油本身的顏色有關(guān);龍香芋谷物餅干的感官評(píng)分值首先上升然后平穩(wěn)的降低;然而,當(dāng)添加的黃油量太大時(shí),會(huì)出現(xiàn)不易攪打、油味濃、并且龍香芋谷物餅干走油的現(xiàn)象。根據(jù)以上綜合分析,以黃油添加量30 g左右為宜。

2.1.3 白砂糖木糖醇添加比例對(duì)餅干品質(zhì)的影響 從表5可以看出,添加的木糖醇太多,餅干硬度高。木糖醇添加量逐漸減少時(shí),剛好彌補(bǔ)龍香芋谷物餅干延伸性差的缺點(diǎn),不但不會(huì)影響原有曲奇的口感,而且還使得餅干的口感較清淡,甜度適宜,熱量低,減輕了原來的油膩感[11-12];隨著白糖添加量的增加,餅干的硬度和咀嚼性增大,可能是糖的反水化作用限制面筋蛋白的形成,使成品的口感過硬;a*、b*和L*上升,可能是美拉德反應(yīng)的結(jié)果;隨著白砂糖與木糖醇添加比例的增大,龍香芋谷物餅干感官評(píng)分首先上升然后平穩(wěn)變化。根據(jù)以上綜合分析,以白砂糖木糖醇添加比例1∶1(白砂糖添加量10 g、木糖醇添加量10 g左右)為宜。

2.1.4 蛋黃添加量對(duì)餅干質(zhì)量的影響 從表6可以看出,隨著蛋黃添加量升高,硬度和咀嚼性降低,脆性得到改善;龍香芋谷物餅干感官評(píng)分先上升然后下降,加入過多的蛋黃,餅干的形態(tài)越來越不完整,并且顏色會(huì)有點(diǎn)變褐,整體色澤偏白、偏亮、偏黃,蛋黃添加量為30 g時(shí),感官評(píng)分值最高達(dá)83.67分。因此,蛋黃添加量以30 g左右為宜。

表6 不同蛋黃添加量對(duì)餅干的影響Table 6 Effect of different yolk on taro grain biscuits quality

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果分析

2.2.1 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果 基于單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果,根據(jù)Box-Benhnken中心組合設(shè)計(jì)了4因子3水平的響應(yīng)面試驗(yàn),實(shí)驗(yàn)方案根據(jù)表2的因子與水平設(shè)計(jì),實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表7。

表7 Box-Benhnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果Table 7 Design and results of Box-Benhnken experiment

使用Design-Expert8.0.6軟件對(duì)表7實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合,各實(shí)驗(yàn)因子對(duì)感官評(píng)分可用如下函數(shù)表示。感官評(píng)分Y=88.90+3.65A+2.33B+0.64C+2.04D-1.23AB-1.05AC-1.83AD+0.35BC-3.27BD-1.03CD-6.02A2-5.14B2-0.080C2-3.78D2。

2.2.2 響應(yīng)面交互作用分析 各因素交互作用結(jié)果見圖1(a～f)。從表8和圖1a可以看出,當(dāng)白砂糖木糖醇添加比例和蛋黃均為零點(diǎn)時(shí),芋頭粉和黃油添加量?jī)烧咧g交互作用有一定的顯著性。當(dāng)芋頭粉和黃油添加量分別不變時(shí),龍香芋谷物餅干的感官評(píng)分隨黃油的增加呈現(xiàn)先上升后下降;同時(shí),由等高線疏密程度可以判斷,芋頭粉添加量對(duì)龍香芋谷物餅干的感官評(píng)分的影響大于黃油。

從表8和圖1b可以看出,當(dāng)芋頭粉和蛋黃添加量均為零點(diǎn)時(shí),白砂糖木糖醇添加比例和芋頭粉添加量?jī)烧咧g交互作用有一定的顯著性。當(dāng)芋頭粉添加量不變時(shí),龍香芋谷物餅干的感官評(píng)分隨白砂糖木糖醇添加比例的增加而增加。當(dāng)白砂糖木糖醇添加比例增加到一定值時(shí),感官評(píng)分變化趨于平緩;當(dāng)白砂糖木糖醇添加比例不變時(shí),隨著芋頭粉添加量的增加,感官評(píng)分呈先上升后下降的趨勢(shì)。同時(shí),由等高線疏密程度可以判斷,芋頭粉添加量對(duì)龍香芋谷物餅干感官評(píng)分的影響較白砂糖木糖醇添加比例的影響大。

由表8和圖1c可知,當(dāng)白砂糖木糖醇添加比例和黃油添加量均為零點(diǎn)時(shí),蛋黃和芋頭粉添加量?jī)烧咧g交互作用有一定的顯著性。當(dāng)芋頭粉添加量不變時(shí),龍香芋谷物餅干的感官評(píng)分隨蛋黃增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì);當(dāng)?shù)包S添加量不變時(shí),感官評(píng)分隨芋頭粉添加量的增加呈現(xiàn)先上升后緩慢下降的趨勢(shì)。同時(shí),由等高線疏密程度可以判斷,芋頭粉添加量對(duì)龍香芋谷物餅干感官評(píng)分的影響較蛋黃添加比例的影響大。

表8 響應(yīng)面試驗(yàn)方差分析結(jié)果Table 8 Results of ANOVA of response surface experiment

圖1 各因素交互作用的響應(yīng)面圖Fig.1 Response surface map of interaction of various factors

從表8和圖1d可以看出,交互項(xiàng)BC的交互作用對(duì)龍香芋谷物餅干感官評(píng)分沒有顯著影響。

從表8和圖1e可以看出,當(dāng)白砂糖木糖醇添加比例和芋頭粉添加量均為零點(diǎn)時(shí),蛋黃和黃油兩者之間交互作用有一定的顯著性。當(dāng)黃油添加量不變時(shí),龍香芋谷物餅干芋頭的感官評(píng)分隨蛋黃的增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì),但當(dāng)?shù)包S添加量增加到一定值時(shí),感官評(píng)分降低的幅度較小;當(dāng)?shù)包S添加量不變時(shí),感官評(píng)分隨著黃油添加量的增加先上升后下降。同時(shí),從等高線疏密程度可以判斷,黃油添加量對(duì)龍香芋谷物餅干感官評(píng)分的影響大于蛋黃添加量的影響。

從表8和圖1f可以看出,當(dāng)芋頭粉和黃油添加量均為零時(shí),白砂糖木糖醇添加比例和蛋黃兩者之間交互作用有一定的顯著性。當(dāng)白砂糖木糖醇添加比例不變時(shí),龍香芋谷物餅干的感官評(píng)分隨蛋黃的增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì),當(dāng)?shù)包S添加量增加到一定值時(shí),感官評(píng)分降低的幅度較小;當(dāng)?shù)包S添加量不變時(shí),隨白砂糖木糖醇添加比例的增加,感官評(píng)分呈增加的趨勢(shì),當(dāng)白砂糖木糖醇添加比例增加到一定值時(shí),感官評(píng)分的變化趨于平緩。同時(shí),由等高線疏密程度可以判斷,蛋黃添加量對(duì)龍香芋谷物餅干感官評(píng)分的影響較白砂糖木糖醇添加比例的影響大。

2.2.3 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn) 根據(jù)Box-Benhnken實(shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)結(jié)果和回歸方程,使用Design-Expert.8.0.6軟件處理數(shù)據(jù),可以獲得一組龍香芋谷物餅干最優(yōu)配方:芋頭粉添加量300.54 g、黃油添加量30.06 g、白砂糖木糖醇添加比例為1∶1.02、蛋黃添加量30.07 g,在此條件下得到龍香芋谷物餅干的感官評(píng)分預(yù)測(cè)值為90.63。為驗(yàn)證響應(yīng)面法的可行性,采用上述優(yōu)化最佳條件進(jìn)行龍香芋谷物餅干的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),并通過3組平行實(shí)驗(yàn),龍香芋谷物餅干的感官評(píng)分分別為90.40、90.70、90.10,平均感官評(píng)分為90.40,與理論計(jì)算值的誤差為0.25%,表明該模型擬合度好,具有實(shí)用價(jià)值。

2.3 龍香芋谷物餅干的產(chǎn)品特性

2.3.1 感官特性 該產(chǎn)品形態(tài)完整,厚薄均勻;表面有光澤,有濃郁芋頭味,斷面結(jié)構(gòu)有層次;餅干表面無(wú)異味。

2.3.2 理化指標(biāo) 根據(jù)1.5.1的方法,測(cè)得餅干的水分、酸價(jià)和過氧化值,結(jié)果見表9所示。

表9 龍香芋谷物餅干理化指標(biāo)Table 9 The physical and chemical indicators ofdragon taro grain biscuits

該產(chǎn)品指標(biāo)在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7100-2015餅干規(guī)定范圍之內(nèi),因此該產(chǎn)品為合格產(chǎn)品。

2.3.3 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)分析 由表10可知,響應(yīng)面優(yōu)化的最佳芋頭配方膳食纖維的含量是對(duì)照的2.9倍,總糖和脂肪的含量均低于對(duì)照。

表10 龍香芋谷物餅干營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)分析Table 10 The nutrient indicators of dragon taro grain biscuits

3 結(jié)論

以芋頭粉、蛋黃和黃油為主要原料,采用感官評(píng)定的方法,通過單因素實(shí)驗(yàn)和響應(yīng)面試驗(yàn)研究了芋頭粉、黃油、白砂糖木糖醇添加比例、雞蛋黃添加量的影響,得到最佳配方為:芋頭粉添加量300.54 g、黃油添加量30.06 g、白砂糖木糖醇添加比例為1∶1.02、蛋黃添加量30.07 g;最佳條件下龍香芋谷物餅干的感官評(píng)分為90.40,與理論計(jì)算值的誤差為0.25%,表明該模型擬合度好,具有實(shí)用價(jià)值。且該配方得到的產(chǎn)品符合感官指標(biāo)和理化指標(biāo)的要求。