響應曲面法優化槐花餅干加工工藝的研究

唐長波+戴茂華

摘 要：該文研究了槐花餅干的配方及加工工藝，考察了槐花粉、白砂糖和油脂的添加量對餅干感官品質的影響。在單因素試驗的基礎上，應用響應曲面分析法對主要因素進行優化，確定了槐花餅干最佳配方：面粉50g，槐花粉用量7.5g，白砂糖用量7.6g，油脂用量10.6g，水用量22.5g，小蘇打0.35g，碳酸氫銨0.2g，磷脂0.5g，食鹽0.2g，甜味劑2.5g。

關鍵詞：槐花餅干；響應曲面分析；加工工藝；最佳配方

中圖分類號 TS210 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2014）21-110-05

槐花，又名槐米、槐蕊、槐花米等，是豆科植物槐（Styphnolobium japonicum L.）的干燥花蕾或花，微寒、味苦[1]?；被ㄖ胁粌H含有豐富的蛋白質、脂肪、多種維生素和礦物質[2]，而且含有豐富的黃酮、多糖、三萜皂甙、植物甾類、鞣質、氨基酸及槐花米甲、乙、丙素等多種活性物質[3-5]。其中，蘆丁和三萜皂甙等藥用成分，能夠增強毛細血管韌性、防止冠狀動脈硬化、降低血壓、改善心肌循環[6-7]；而黃酮類物質則有助于降低心肌耗氧量，使冠脈、腦血管流量增加，具有抗心律失常、軟化血管，降血糖、血脂，抗氧化，消除抗體內自由基、抗衰老作用，增加機體免疫力等作用[8-9]。除了豐富的營養價值和多種保健功能，槐花還具有獨特的清香，烘烤過后的槐花所具有特殊香味更是備受人們的青睞。近年來，槐花作為一種風味物質和營養基料被逐漸添加到食品中，從而賦予食品一定的營養和功能特性，如槐花酒、槐花飲料、槐花酸奶、槐花醋等[10-13]，但是以槐花為原料的餅干、面包類的加工工藝研究卻非常少。為此，本研究將槐花粉作為輔料添加入餅干，以感官評定為指標，對餅干中槐花粉、白砂糖、油脂、水等添加量以及槐花餅干的加工工藝進行優化，使槐花的營養保健成分得以充分利用，同時還賦予餅干天然的槐花清香，從而形成營養型、保健型并具特殊風味的西點食品。

1 材料與方法

1.1 材料與設備 新鮮槐花蕾，餅干專用粉，精煉植物油，優級白砂糖，小蘇打，食鹽，均為市售。SC-20L多功能食品攪拌機：廣州三麥機械設備有限公司；JFSD-100電動粉碎機：中谷機械設備有限公司；XTF-3E遠紅外食品烤爐：廣州紅菱電熱設備有限公司；JA1003電子天平：上海良平儀表儀器有限公司；模具等。

1.2 槐花的粉碎[14] 采購新鮮、無污染、無病蟲的槐花花蕾備用，在45℃條件下烘干13～14h，然后進行粉碎并過60目篩，形成均勻的槐花粉，置于4℃冰箱中冷藏。

1.3 槐花餅干制作方法

1.3.1 基本配方 面粉50g，精煉植物油8g，白砂糖10g，小蘇打0.35g，碳酸氫銨0.2g，磷脂0.5g，食鹽0.2g，甜味劑2.5g，水22.5g[15]。

1.3.3 操作要點

1.3.3.1 原輔料預處理與輔料預混 準確稱量各種原輔料，面粉與槐花粉拌勻過篩；將稱好的輔料混合，攪拌均勻，并使混和液充分乳化形成乳濁液。

1.3.3.2 面團調制 將事先混勻的面粉與槐花粉加入到輔料中，采用快速攪拌，面團成型時溫度一般以26～32℃為宜。

1.3.3.3 靜置與成型 將面團用紗布覆蓋并靜置10min左右，使面團溫度降低并減少筋性，但面團不能靜置時間太長，防止面團發硬、組織松散而無法成型；用餅干模具使其成型，要求成型規則，花紋清晰，表面光滑，無裂紋，面餅厚度為1.2cm左右。

1.3.3.4 烘焙與冷卻 面火溫度控制為148℃，底火溫度控制為118℃，時間為22～25min，然后將面火溫度調整到158℃，底火溫度為130℃，烘烤時間為2min，烘烤后的餅干顏色為深黃色；將烘烤完成的產品自然條件下降溫至38℃左右，時間20min，使餅干中水分散發。

1.4 影響餅干感官品質的因素分析

1.4.1 單因素分析 槐花粉用量、白砂糖用量、油脂用量為影響餅干的感官品質，在保持其他因素不變的條件下對這3項因素進行單因素試驗，分別探討各因素對餅干感官品質的影響。

1.4.2 Box-Behnken試驗設計 結合單因素試驗結果，根據Box-Behnken設計原理，以上述3個因素為自變量，以槐花餅干感官品質評分為響應值進行優化，共設計17個試驗點，其中12個分析因子，5個中心點。通過統計分析軟件Design-Expert8.0.5進行實驗設計和數據分析，確定槐花餅干的最優的生產工藝配方[16]。

1.5 感官評判方法[17] 由20位西點烘焙技師組成感官品評小組，從餅干色澤、外型、結構、口感和風味等5個方面進行評價，評分標準見表1?；被灨筛泄儋|量值域為U，則U=[外型（u1）+口感（u2）+色澤（u3）+風味（u4）+結構（u5）]，評定集為V，v=[好（v1），一般（v2），差（v3）]。根據參考資料，確定權重集為X=[0.15，0.15，0.15，0.40，0.15]，即產品質量特性中外型占15分，口感占40分，色澤占15分，風味占15分，結構占15分，總計100分。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果分析

2.1.1 不同槐花粉用量對產品質量的影響 面粉用量50.0g，分別添加3.0g、4.5g、6.0g、7.5g槐花粉，其它輔料用量與基本配方相同，不同槐花粉添加量對餅干感官品質影響?；被ǚ厶砑恿吭?.0g以下時，產品結構細密均勻、片型整齊，但沒有體現出槐花特有的色澤與風味；添加量4.5g時，略有槐花香味且色澤呈淡黃色；當添加量6.0g時，餅干組織結構細密均勻，呈現均勻的黃褐色且有槐花清香；添加量7.5g以上時，餅干的組織結構就比較粗糙且口感差，槐花風味過重。綜合分析以上結果，槐花粉最佳添加量應為6.0g。endprint

2.1.2 不同白砂糖用量對產品質量的影響 面粉用量50.0g，添加槐花粉6.0g，白砂糖添加量分別為6.0g、8.0g、10.0g、12.0g，其它輔料添加量與基本配方相同，不同白砂糖添加量對餅干感官品質影響見圖3。由圖3可知，不同白砂糖的添加量顯著影響餅干的色澤、口感以及及風味，當白砂糖在6.0g以下時，餅干組織結構受到影響，口感偏硬并且黏牙；白砂糖的添加量為8.0g，焦糖化反應適中，能很好顯現餅干的黃褐色，并且口感酥松，味道純正；當添加量大于10.0g時，焦糖化反應明顯，餅干中槐花蕾出現焦化，形成了深褐色。

2.1.3 不同油脂用量對產品質量的影響 面粉用量50.0g，槐花粉添加量6.0g，白砂糖添加量8.0g，油脂添加量分別為5.5g、8.0g、10.5g、13.0g時，其它輔料用量與基本配方相同，不同油脂用量對餅干品質影響見圖4。由圖4可知，油脂的添加量為8.0g以下時，槐花餅干口感偏硬且表面干燥缺乏光澤；油脂的添加量為10.5g時，其口感及外觀均良好；油脂的添加量為13.0g時，雖然酥松性好，而面筋微粒受油膜隔離的影響而不易形成面筋網絡，使面團粘性及彈性顯著降低，并且餅干面團粘力以及抗裂能力均較差，容易破裂。因而油脂的適宜添加量為10.5g。

2.2 響應面試驗[18-19]

2.2.1 響應曲面設計與結果 在單因素試驗的基礎上，根據Box-Benhnken的中心組合實驗設計原理，選取槐花粉用量（X1）、白砂糖用量（X2）和油脂用量（X3）對餅干感官品質效果影響顯著的3個因素進行響應面分析。以X1、X2、X3，為自變量，以感官品質評分為響應值，設計3水平3因素的響應面分析實驗。共有17個試驗點，其中12個位析因點，5個位零點以估計誤差。

2.2.2 響應面結果分析 響應面的方差分析結果見表4所示，模型的可靠性可由方差分析及相關系數來考察。模型F=71.48，P<0.000 1，說明試驗所選用的二次多項模型具有高度的顯著性。另外，根據表4結果分析，X1、X2、X1*X3、X2*X3、X1*X1不顯著，而X3、X1*X2、X2*X2、X3*X3極顯著影響，F失擬=0.79，失擬項P=0.5613>0.05，表明失擬不顯著。由此可見，該模型能夠較好地描述各因素與響應值之間的真實關系，可以利用該回歸方程確定槐花餅干最佳工藝配方。該回歸模型的調整確定系數為R2Adj=0.975 4，即該模型能解釋97.54%響應值的變化，模型擬合程度良好，試驗誤差小，說明應用響應曲面法優化槐花粉餅干工藝配方是可行的。

2.2.3 各因素及交互作用對槐花粉餅干感官品質的影響 根據回歸方程做響應面，考察擬合的響應面的形狀，分析槐花粉用量、白砂糖用量和油脂用量對槐花餅干感官品質的影響，其響應面如圖5、圖6和圖7所示。圖5表示槐花粉用量和白砂糖用量對槐花餅干感官品質的交互作用情況，由圖5中等高線圖可知，等高線沿水解時間方向變化相對密集，說明白砂糖用量對響應值的影響比槐花粉用量大；圖6表示槐花粉用量和油脂用量對槐花餅干感官品質的交互作用情況，圖6中，等高線沿油脂用量方向變化相對密集，說明油脂用量對響應值的影響比槐花粉用量大；由圖7可知，等高線密度白砂糖用量和油脂用量方向相當，可知對響應值的影響相當。為進一步確定因素組合，采用Design-Expert軟件對實驗模型進行典型性分析。經進一步優化得到槐花粉餅干最優工藝配方參數為：槐花粉用量為7.5g，白砂糖用量為7.6g，油脂用量為10.6g，此最優工藝下槐花粉餅干感官品質得分理論值為88.9。

2.2.4 驗證試驗 為了檢驗模型的準確性，根據模型得到槐花餅干最優配方（面粉50g，槐花粉用量為7.5g，白砂糖用量為7.6g，油脂用量為10.6g，水用量22.5g，小蘇打0.35g，碳酸氫銨0.20g，磷脂0.50g，食鹽0.20g，甜味劑2.50g）進行試驗，結果顯示，實際測得感官評分為88.1，與Design expert 軟件理論預測值88.9僅相差0.90%，說明該模型參數準確可靠。按照此配方生產的槐花餅干色澤均勻、外形完整、口感酥松爽口并具有槐花香味，說明該產品配方切實可靠，具備生產操作性。

3 結論

本研究采用響應面分析法優化槐花粉餅干的工藝配方，以槐花粉用量、白砂糖用量、油脂用量為主要因素進行Box Behnken 試驗，建立了槐花粉餅干感官評價的回歸方程為

試驗結果表明，當加工工藝中槐花粉用量7.5g，白砂糖用量7.6g，油脂用量10.6g時，感官評分達到88.1，與Design expert 軟件預測的88.9僅相差0.90%，說明該模型可靠。在各影響因子中，水解時間對響應值的影響比底物濃度大，酶濃度對響應值的影響比水解時間大，酶濃度和底物濃度對響應值的影響相當。

參考文獻

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[13]李鳳英，鄭立紅，肖月娟，等.槐花醋釀制工藝的研究[J].中國食品學報，2008，8（1）：38-43.

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[19]趙華，王虹，任晶.響應面法對玉米黃色素提取工藝的優化[J].糧食與飼料工業，2010（12）：42-44.

（責編：張宏民）endprint

2.1.2 不同白砂糖用量對產品質量的影響 面粉用量50.0g，添加槐花粉6.0g，白砂糖添加量分別為6.0g、8.0g、10.0g、12.0g，其它輔料添加量與基本配方相同，不同白砂糖添加量對餅干感官品質影響見圖3。由圖3可知，不同白砂糖的添加量顯著影響餅干的色澤、口感以及及風味，當白砂糖在6.0g以下時，餅干組織結構受到影響，口感偏硬并且黏牙；白砂糖的添加量為8.0g，焦糖化反應適中，能很好顯現餅干的黃褐色，并且口感酥松，味道純正；當添加量大于10.0g時，焦糖化反應明顯，餅干中槐花蕾出現焦化，形成了深褐色。

2.1.3 不同油脂用量對產品質量的影響 面粉用量50.0g，槐花粉添加量6.0g，白砂糖添加量8.0g，油脂添加量分別為5.5g、8.0g、10.5g、13.0g時，其它輔料用量與基本配方相同，不同油脂用量對餅干品質影響見圖4。由圖4可知，油脂的添加量為8.0g以下時，槐花餅干口感偏硬且表面干燥缺乏光澤；油脂的添加量為10.5g時，其口感及外觀均良好；油脂的添加量為13.0g時，雖然酥松性好，而面筋微粒受油膜隔離的影響而不易形成面筋網絡，使面團粘性及彈性顯著降低，并且餅干面團粘力以及抗裂能力均較差，容易破裂。因而油脂的適宜添加量為10.5g。

2.2 響應面試驗[18-19]

2.2.1 響應曲面設計與結果 在單因素試驗的基礎上，根據Box-Benhnken的中心組合實驗設計原理，選取槐花粉用量（X1）、白砂糖用量（X2）和油脂用量（X3）對餅干感官品質效果影響顯著的3個因素進行響應面分析。以X1、X2、X3，為自變量，以感官品質評分為響應值，設計3水平3因素的響應面分析實驗。共有17個試驗點，其中12個位析因點，5個位零點以估計誤差。

2.2.2 響應面結果分析 響應面的方差分析結果見表4所示，模型的可靠性可由方差分析及相關系數來考察。模型F=71.48，P<0.000 1，說明試驗所選用的二次多項模型具有高度的顯著性。另外，根據表4結果分析，X1、X2、X1*X3、X2*X3、X1*X1不顯著，而X3、X1*X2、X2*X2、X3*X3極顯著影響，F失擬=0.79，失擬項P=0.5613>0.05，表明失擬不顯著。由此可見，該模型能夠較好地描述各因素與響應值之間的真實關系，可以利用該回歸方程確定槐花餅干最佳工藝配方。該回歸模型的調整確定系數為R2Adj=0.975 4，即該模型能解釋97.54%響應值的變化，模型擬合程度良好，試驗誤差小，說明應用響應曲面法優化槐花粉餅干工藝配方是可行的。

2.2.3 各因素及交互作用對槐花粉餅干感官品質的影響 根據回歸方程做響應面，考察擬合的響應面的形狀，分析槐花粉用量、白砂糖用量和油脂用量對槐花餅干感官品質的影響，其響應面如圖5、圖6和圖7所示。圖5表示槐花粉用量和白砂糖用量對槐花餅干感官品質的交互作用情況，由圖5中等高線圖可知，等高線沿水解時間方向變化相對密集，說明白砂糖用量對響應值的影響比槐花粉用量大；圖6表示槐花粉用量和油脂用量對槐花餅干感官品質的交互作用情況，圖6中，等高線沿油脂用量方向變化相對密集，說明油脂用量對響應值的影響比槐花粉用量大；由圖7可知，等高線密度白砂糖用量和油脂用量方向相當，可知對響應值的影響相當。為進一步確定因素組合，采用Design-Expert軟件對實驗模型進行典型性分析。經進一步優化得到槐花粉餅干最優工藝配方參數為：槐花粉用量為7.5g，白砂糖用量為7.6g，油脂用量為10.6g，此最優工藝下槐花粉餅干感官品質得分理論值為88.9。

2.2.4 驗證試驗 為了檢驗模型的準確性，根據模型得到槐花餅干最優配方（面粉50g，槐花粉用量為7.5g，白砂糖用量為7.6g，油脂用量為10.6g，水用量22.5g，小蘇打0.35g，碳酸氫銨0.20g，磷脂0.50g，食鹽0.20g，甜味劑2.50g）進行試驗，結果顯示，實際測得感官評分為88.1，與Design expert 軟件理論預測值88.9僅相差0.90%，說明該模型參數準確可靠。按照此配方生產的槐花餅干色澤均勻、外形完整、口感酥松爽口并具有槐花香味，說明該產品配方切實可靠，具備生產操作性。

3 結論

本研究采用響應面分析法優化槐花粉餅干的工藝配方，以槐花粉用量、白砂糖用量、油脂用量為主要因素進行Box Behnken 試驗，建立了槐花粉餅干感官評價的回歸方程為

試驗結果表明，當加工工藝中槐花粉用量7.5g，白砂糖用量7.6g，油脂用量10.6g時，感官評分達到88.1，與Design expert 軟件預測的88.9僅相差0.90%，說明該模型可靠。在各影響因子中，水解時間對響應值的影響比底物濃度大，酶濃度對響應值的影響比水解時間大，酶濃度和底物濃度對響應值的影響相當。

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[11]李鳳英，李潤豐，崔蕊靜，等.槐花保健飲料的研制[J].中國食品學報，2007，7（2）：70-74.

[12]吳錄萍，張少穎，李倩.槐花酸奶的工藝研究[J].農產品加工（學刊），2013，334（11）：33-35.

[13]李鳳英，鄭立紅，肖月娟，等.槐花醋釀制工藝的研究[J].中國食品學報，2008，8（1）：38-43.

[14]李鳳英.桑葉保健袋泡茶的研制[J].食品工業科技，2004，25（1）：92-93.

[15]劉江漢.焙烤工業實用手冊[M].北京：中國輕工業出版社，2008：235-238.

[16]王鴻磊，王紅艷，劉鵬麗，等.響應面法優化膠凍樣芽孢桿菌發酵條件的研究[J].中國農學通報，2012，28（8）：63-67.

[17]唐長波，李世超，戴茂華.桑葉保健餅干的研制[J].食品研究與開發，2011，32（11）：127-130.

[18]Box G E P.Hunter W G，Hunter J S.Statistics for experiments：An introduction to design，data analysis and model building[M].New York：Wiley，1990.

[19]趙華，王虹，任晶.響應面法對玉米黃色素提取工藝的優化[J].糧食與飼料工業，2010（12）：42-44.

（責編：張宏民）endprint

2.1.2 不同白砂糖用量對產品質量的影響 面粉用量50.0g，添加槐花粉6.0g，白砂糖添加量分別為6.0g、8.0g、10.0g、12.0g，其它輔料添加量與基本配方相同，不同白砂糖添加量對餅干感官品質影響見圖3。由圖3可知，不同白砂糖的添加量顯著影響餅干的色澤、口感以及及風味，當白砂糖在6.0g以下時，餅干組織結構受到影響，口感偏硬并且黏牙；白砂糖的添加量為8.0g，焦糖化反應適中，能很好顯現餅干的黃褐色，并且口感酥松，味道純正；當添加量大于10.0g時，焦糖化反應明顯，餅干中槐花蕾出現焦化，形成了深褐色。

2.1.3 不同油脂用量對產品質量的影響 面粉用量50.0g，槐花粉添加量6.0g，白砂糖添加量8.0g，油脂添加量分別為5.5g、8.0g、10.5g、13.0g時，其它輔料用量與基本配方相同，不同油脂用量對餅干品質影響見圖4。由圖4可知，油脂的添加量為8.0g以下時，槐花餅干口感偏硬且表面干燥缺乏光澤；油脂的添加量為10.5g時，其口感及外觀均良好；油脂的添加量為13.0g時，雖然酥松性好，而面筋微粒受油膜隔離的影響而不易形成面筋網絡，使面團粘性及彈性顯著降低，并且餅干面團粘力以及抗裂能力均較差，容易破裂。因而油脂的適宜添加量為10.5g。

2.2 響應面試驗[18-19]

2.2.1 響應曲面設計與結果 在單因素試驗的基礎上，根據Box-Benhnken的中心組合實驗設計原理，選取槐花粉用量（X1）、白砂糖用量（X2）和油脂用量（X3）對餅干感官品質效果影響顯著的3個因素進行響應面分析。以X1、X2、X3，為自變量，以感官品質評分為響應值，設計3水平3因素的響應面分析實驗。共有17個試驗點，其中12個位析因點，5個位零點以估計誤差。

2.2.2 響應面結果分析 響應面的方差分析結果見表4所示，模型的可靠性可由方差分析及相關系數來考察。模型F=71.48，P<0.000 1，說明試驗所選用的二次多項模型具有高度的顯著性。另外，根據表4結果分析，X1、X2、X1*X3、X2*X3、X1*X1不顯著，而X3、X1*X2、X2*X2、X3*X3極顯著影響，F失擬=0.79，失擬項P=0.5613>0.05，表明失擬不顯著。由此可見，該模型能夠較好地描述各因素與響應值之間的真實關系，可以利用該回歸方程確定槐花餅干最佳工藝配方。該回歸模型的調整確定系數為R2Adj=0.975 4，即該模型能解釋97.54%響應值的變化，模型擬合程度良好，試驗誤差小，說明應用響應曲面法優化槐花粉餅干工藝配方是可行的。

2.2.3 各因素及交互作用對槐花粉餅干感官品質的影響 根據回歸方程做響應面，考察擬合的響應面的形狀，分析槐花粉用量、白砂糖用量和油脂用量對槐花餅干感官品質的影響，其響應面如圖5、圖6和圖7所示。圖5表示槐花粉用量和白砂糖用量對槐花餅干感官品質的交互作用情況，由圖5中等高線圖可知，等高線沿水解時間方向變化相對密集，說明白砂糖用量對響應值的影響比槐花粉用量大；圖6表示槐花粉用量和油脂用量對槐花餅干感官品質的交互作用情況，圖6中，等高線沿油脂用量方向變化相對密集，說明油脂用量對響應值的影響比槐花粉用量大；由圖7可知，等高線密度白砂糖用量和油脂用量方向相當，可知對響應值的影響相當。為進一步確定因素組合，采用Design-Expert軟件對實驗模型進行典型性分析。經進一步優化得到槐花粉餅干最優工藝配方參數為：槐花粉用量為7.5g，白砂糖用量為7.6g，油脂用量為10.6g，此最優工藝下槐花粉餅干感官品質得分理論值為88.9。

2.2.4 驗證試驗 為了檢驗模型的準確性，根據模型得到槐花餅干最優配方（面粉50g，槐花粉用量為7.5g，白砂糖用量為7.6g，油脂用量為10.6g，水用量22.5g，小蘇打0.35g，碳酸氫銨0.20g，磷脂0.50g，食鹽0.20g，甜味劑2.50g）進行試驗，結果顯示，實際測得感官評分為88.1，與Design expert 軟件理論預測值88.9僅相差0.90%，說明該模型參數準確可靠。按照此配方生產的槐花餅干色澤均勻、外形完整、口感酥松爽口并具有槐花香味，說明該產品配方切實可靠，具備生產操作性。

3 結論

本研究采用響應面分析法優化槐花粉餅干的工藝配方，以槐花粉用量、白砂糖用量、油脂用量為主要因素進行Box Behnken 試驗，建立了槐花粉餅干感官評價的回歸方程為

試驗結果表明，當加工工藝中槐花粉用量7.5g，白砂糖用量7.6g，油脂用量10.6g時，感官評分達到88.1，與Design expert 軟件預測的88.9僅相差0.90%，說明該模型可靠。在各影響因子中，水解時間對響應值的影響比底物濃度大，酶濃度對響應值的影響比水解時間大，酶濃度和底物濃度對響應值的影響相當。

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（責編：張宏民）endprint