響應面法在紫薯韌性薄餅干研制中的應用

馬騰飛,田妍基,吳先輝,張忠強,王麗霞

(1.寧德職業技術學院,福建福安 355000;2.閩南師范大學生物科學與技術學院,福建漳州 363000)

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響應面法在紫薯韌性薄餅干研制中的應用

馬騰飛1,田妍基1,吳先輝1,張忠強2,王麗霞2

(1.寧德職業技術學院,福建福安 355000;2.閩南師范大學生物科學與技術學院,福建漳州 363000)

本實驗以紫薯粉和低筋面粉為主要原料,采用感官評定的方法,在單因素實驗的基礎上,按Box-Benhnken法設計實驗,考察紫薯粉、白砂糖、食用油、雞蛋黃4個因素及其交互作用對紫薯韌性餅干感官評分的影響,并采用響應面分析法對紫薯韌性餅干感官評分生產配方優化。結果表明,紫薯粉10.70 g,低筋面粉39.30 g,白砂糖18.64 g,食用油10.03 g,雞蛋黃8.26 g,其他配方為泡打粉0.5 g,水適量至能揉成面團。在140 ℃焙烤10 min條件下得到的厚度約2 mm的餅干感官品質最佳,甜味適中,口感酥脆,表面色澤均勻,無焦糊現象。

紫薯粉,餅干,感官品質,響應面法

紫薯(Ipomoeabatatas(L.)Lam)是甘薯的一種,因為含有豐富的花青素而呈現紫色,也稱紫甘薯、黑薯。紫薯纖維素含量高,可增強腸道功能,有利于糞便排出,控制體重和減肥,可降低血糖和血膽固醇等作用[1]。它除了具有普通紅薯的營養成分外,還富含花青素類色素、硒、多糖、植物蛋白、維生素、礦物質等功能性成分[2]。其中所含抗癌物質的含量更是高出其他紅薯的數十倍,紫薯的防癌能力當之無愧居于食品之首,是當前綠色、無公害、有機食品中首推的保健食品[3-4]。

本實驗在傳統薄餅制備基礎上,采用響應面優化方法探討紫薯粉、白砂糖、食用油、雞蛋黃添加量四因素對紫薯韌性薄餅干品質的交互影響,從而確立紫薯韌性薄餅干的最佳工藝配方,以期為拓寬紫薯的利用范圍提供參考[5-9]。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

紫薯粉采用寧德市農科所選育的高花青素型紫甘薯新品種“福寧紫3號”加工而成。低筋面粉、白砂糖、食用油、雞蛋、飲用純凈水、鹽酸、0.1%甲基橙指示液等。

遠紅外電熱食品烤爐廣東多麗食品機械有限公司;電子天平奧豪斯儀器(上海)有限公司;電熱恒溫干燥箱廈門精藝興業科技有限公司。

1.2制作工藝

1.2.1工藝流程

圖1工藝流程
Fig.1The process flow

1.2.2工藝要點準確稱取餅干的各種原配料,雞蛋的蛋黃與蛋清分離,并除去蛋清液;把食用油和白砂糖分次加入蛋黃液中并添加適量水高速攪拌均勻,至顆粒糖充分溶解;將面粉、泡打粉和紫薯粉攪拌均勻,加入混合液和成面團,室溫下靜置15 min,以消除內部應力,提高餅干質量;將面團置于錫箔紙上搟成薄片(1～2 mm),用模具壓樣并扎孔,后放入烤盤;放入烤箱焙烤,溫度控制140 ℃,時間10 min;干燥冷卻至室溫。

表2　紫薯餅干評分標準Table 2　Purple potato biscuits scoring criteria

1.3實驗方法

1.3.1單因素實驗方法

1.3.1.1研究紫薯粉的添加量對餅干風味的影響精確稱取白砂糖15 g、食用油9 g、雞蛋10 g、泡打粉0.5 g,固定紫薯粉與低筋面粉的總用量50 g,稱取不同紫薯粉量4、7、10、13、16 g,并補全面粉的量制成餅干,置于140 ℃下焙烤10 min后取出冷卻,進行感官評定。

1.3.1.2研究白砂糖的添加量對餅干風味的影響稱取低筋面粉40 g,紫薯粉10 g,食用油9 g,雞蛋黃10 g、泡打粉0.5 g,分別稱取白砂糖的質量9、12、15、18、21 g,制成餅干置于140 ℃下焙烤10 min后取出冷卻,進行感官評定。

1.3.1.3研究食用油的添加量對餅干風味的影響稱取低筋面粉40 g,紫薯粉10 g,白砂糖18 g,雞蛋黃10 g、泡打粉0.5 g,然后分別稱取食用油的質量5、7、9、11、13 g,制成餅干置于140 ℃下焙烤10 min后取出冷卻,進行感官評定。

1.3.1.4研究雞蛋黃的添加量對餅干風味的影響稱取低筋面粉40 g,紫薯粉10 g,白砂糖18 g,食用油9 g,泡打粉0.5 g,再分別稱取雞蛋黃的質量6、8、10、12、14 g,制成餅干置于140 ℃下焙烤10 min后取出冷卻,進行感官評定。

1.3.2Box-Benhnken實驗設計影響紫薯韌性餅干感官評分的各個因素并不是孤立的發生作用,它們之間有相互關聯。感官評分的高低必須考慮到紫薯粉、白砂糖、食用油、雞蛋黃等各個因素的影響,所以根據Box-Benhnken的中心組合設計原理,以密切相關的紫薯粉、白砂糖、食用油、雞蛋黃4個因素為自變量,以紫薯韌性餅干感官評分為響應值設計了四因素三水平共29個實驗點的響應面分析實驗,以期研究所選因素對紫薯韌性餅干感官評分的綜合影響,選取最適合的工藝參數。響應面實驗因素與水平及編碼見表1。

表1　響應面實驗因素水平及編碼Table 1　Factors and levels of response surface experience

1.3.3餅干的感官評定將制成的紫薯餅干進行感官評定,實驗結果由10名有一定品評經驗的人員進行評定,并保持每次感官測定人數不變,參照GB/20980-2007中韌性餅干的感官標準,從形態、色澤、滋味與口感、組織、雜質五個方面評定感官得分[8],每次感官評定的最終得分取10人評判分數的平均值。

1.3.4紫薯韌性薄餅干的理化指標檢測理化指標要求如表3所示[8]。

1.3.4.1水分含量的測定參考GB/T5009.3-2003中直接干燥法[9]。

1.3.4.2堿度的測定參考GB/T 20980-2007中堿度的測定[10]。

1.3.4.3紫薯薄餅的厚度測定參考 QB/T 1254-91厚度的測定[11]。

表3　超薄韌性餅干理化指標要求Table 3　The ultra-thin tenacity, physical and chemical parameters

表4　不同紫薯粉添加量對餅干品質的影響Table 4　Content of different purple potato powder’s influence on the quality of biscuit

表5　不同白砂糖的量對餅干品質的影響Table 5　Influence of different amount of white granulated sugar on the quality of biscuit

表6　不同食用油的量對餅干品質的影響Table 6　The influence of different amount of cooking oil to biscuit quality

2　結果與分析

2.1單因素實驗結果分析

2.1.1紫薯粉的添加量對餅干品質的影響通過表4對紫薯粉添加量的單因素實驗結果,可以看出在紫薯餅干的制作過程中,紫薯粉的添加量對餅干的顏色、形態,滋味與口感等都有重要的影響。隨著紫薯粉添加量的增加,餅干形態從剛開始的易收縮、形變大,轉至成型效果好,最后由于紫薯粉的量太多,面團韌性不好,不易成型,且烤出的餅干太脆,不完整;餅干色澤隨著逐漸的加深,從淺紫色轉至紫色,最后變為紫褐色,顏色變化大;紫薯香氣越發濃郁,口感逐漸松脆;組織與雜質方面影響不大。從感官得分看,10 g的紫薯粉為最適添加量。

2.1.2白砂糖的添加量對餅干品質的影響通過表5對白砂糖添加量的單因素實驗結果,可以看出糖的添加量在餅干各方面指標上都有一定影響,添加少量的糖,餅干易收縮,會形變,并且甜味小甚至無甜味。當糖的添加量達到18 g時,餅干感官指標達最優。當糖的添加量為21 g時,餅干易焦,表面出現裂縫、氣泡,過甜,感官指標得分相應的下滑,所以選擇糖的添加量18 g為最適添加量。

2.1.3食用油的添加量對餅干品質的影響通過表6對食用油添加量單因素實驗的結果,可以看出食用油對餅干的品質有一定影響,在添加量為9 g時達到最佳水平,當食用油的添加量太少時,餅干表面出現泡點,口感硬。當油的量過多時,餅干油味較重,降低了紫薯風味,且餅干易破裂。從感官得分中可以得出9 g食用油為最適添加量。

2.1.4雞蛋黃的添加量對餅干品質的影響通過表7雞蛋黃添加量的單因素的結果,可以看出適量的雞蛋黃可以提升餅干品質,添加過多的雞蛋黃,餅干在形態上越來越不完整,并且顏色會有點變褐,在味道上蓋過紫薯風味,使紫薯味不明顯,餅干充滿濃濃雞蛋味,并且量多束縛了面團的起筋效果,組織斷面結構上有大孔,所以8 g雞蛋黃既沒有掩蓋紫薯風味,又增加了營養價值,為最適添加量。

表7　不同雞蛋黃的量對餅干品質的影響Table 7　The influence of different amount of yolk on biscuit quality

2.2響應面實驗結果分析

2.2.1響應面實驗設計及結果在單因素實驗分析的基礎上,根據Box-Benhnken中心組合實驗設計原理設計四因素三水平的響應面分析實驗,按1.3.2因素與水平設計實驗方案,實驗結果見表8。

表8　Box-Benhnken實驗設計及結果Table 8　Box-Benhnken design and results of response surface experiments

利用Design-Expert 8.0.6 軟件對表8實驗數據進行多元回歸擬合,各實驗因子對感官評分可用如下函數表示。

感官評分Y=-400.70806+20.71111A+26.19139B+5.47417C+26.40667D-0.13333AB-0.058333AC-0.31250AD+0.037500BC-0.38750BD-0.15000CD-0.70389A2-0.58861B2-0.21500C2-0.86813D2

用Box-Benhnken Design響應面分析法對實驗結果擬合的模型進行方差分析,結果見表9。

表9　響應面方差分析結果Table 9　Results of ANOVA of response surface analysis

當p值小于0.05時表明模型因素顯著,因此,A、B、C、D、AB、AD、BD、CD、A2、B2、C2、D2是顯著的。AB、AD、BD、CD顯著,說明紫薯粉和白砂糖、紫薯粉和雞蛋黃、白砂糖和雞蛋黃、食用油和雞蛋黃的交互作用也會對紫薯韌性餅干的感官評分造成顯著影響。

2.2.2響應面分析由表9和圖6可知,當食用油和雞蛋黃均為零點值時,紫薯粉和白砂糖兩者之間交互作用有一定的顯著性。當紫薯粉添加量不變時,紫薯韌性餅干的感官評分隨白砂糖添加量的增加呈現先上升后下降的趨勢;當白砂糖用量不變時,感官評分隨紫薯粉添加量的增加呈現先上升后下降的趨勢。同時,由等高線疏密程度可以判斷,紫薯粉對紫薯韌性餅干的感官評分的影響較白砂糖大。

圖6　紫薯粉和白砂糖交互作用對感官評分的響應面圖Fig.6　Response surface of the interaction of purple sweet potato powder and sugar on sensory evaluation score

由表9和圖7可知,交互項AC的交互作用對紫薯韌性餅干的感官評分的影響不顯著。

由表9和圖8可知,當白砂糖和食用油均為零點值時,紫薯粉和雞蛋黃兩者之間交互作用有一定的顯著性。當紫薯粉添加量不變時,紫薯韌性餅干的感官評分隨雞蛋黃添加量的增加呈現先上升后下降的趨勢,但當雞蛋黃添加量增加到一定值時,感官評分下降的幅度較小;當雞蛋黃添加量不變時,感官評分隨紫薯粉添加量的增加呈現先上升后下降的趨勢。同時,由等高線疏密程度可以判斷,紫薯粉對紫薯韌性餅干的感官評分的影響較雞蛋黃大。

圖8　紫薯粉和雞蛋黃交互作用對感官評分的響應面圖Fig.8　Response surface of the interaction of purple sweet potato powder and yolk on sensory evaluation score

由表9和圖9可知,交互項BC的交互作用對紫薯韌性餅干的感官評分的影響不顯著。

圖9　白砂糖和食用油交互作用對感官評分的響應面圖Fig.9　Response surface of the interaction of sugar and oil on sensory evaluation score

由表9和圖10可知,當紫薯粉和食用油均為零點值時,白砂糖和雞蛋黃兩者之間交互作用有一定的顯著性。當白砂糖添加量不變時,紫薯韌性餅干的感官評分隨雞蛋黃添加量的增加呈現先上升后下降的趨勢,但當雞蛋黃添加量增加到一定值時,感官評分下降的幅度較小;當雞蛋黃添加量不變時,感官評分隨白砂糖添加量的增加呈現先上升后下降的趨勢。同時,由等高線疏密程度可以判斷,白砂糖對紫薯韌性餅干的感官評分的影響較雞蛋黃大。

圖10　白砂糖和雞蛋黃交互作用對感官評分的響應面圖Fig.10　Response surface of the interaction of sugar and yolk on sensory evaluation score

由表9和圖11可知,當紫薯粉和白砂糖均為零點值時,食用油和雞蛋黃兩者之間交互作用有一定的顯著性。當食用油添加量不變時,紫薯韌性餅干的感官評分隨雞蛋黃添加量的增加呈現先上升后下降的趨勢;當雞蛋黃添加量不變時,感官評分隨食用油添加量的增加呈現先上升的趨勢,當食用油添加量增加到一定值時,感官評分變化趨于平緩。同時,由等高線疏密程度可以判斷,雞蛋黃對紫薯韌性餅干的感官評分的影響較食用油大。

圖11　食用油和雞蛋黃交互作用對感官評分的響應面圖Fig.11　Response surface of the interaction of oil and yolk on sensory evaluation score

2.2.3驗證實驗根據Box-Benhnken實驗所得到的數據結果和回歸方程,利用Design-Expert.8.0.6軟件處理所得數據,從中可以獲得一組最佳感官評分的紫薯韌性餅干配方:紫薯粉添加量10.70 g、白砂糖添加量18.64 g、食用油添加量10.03 g、雞蛋黃添加量8.26 g,在此條件下得到的紫薯韌性餅干的感官評分為90.6221。為了驗證響應面法的可行性,用實驗得出的最佳條件進行紫薯韌性餅干的驗證性實驗,通過3組平行實驗,測得的紫薯韌性餅干的感官評分分別為90.3、90.4、90.7,平均感官評分為90.47,與理論計算值的誤差在±1%以內,說明模型的擬合程度較好,具有實用價值。

2.3產品特性

2.3.1感官特性該產品外形端正、完整,厚薄均勻,表面不起泡;色澤呈紫薯特有的紫羅蘭色,表面略有光澤,無過焦過白的現象,口感松脆不粘牙,味道甜,具有濃郁的紫薯風味,并略帶蛋味;斷面結構有層次;餅干表面無油污無異物。

2.3.2理化指標根據1.3.4的方法,分別測出餅干的水分含量、堿度和厚度,結果見表10所示。

表10　紫薯超薄餅干理化指標Table 10　The physical and chemical indicators purple potato ultra-thin biscuits

該產品指標符合國家標準GB/T 20980-2007規定范圍之內,因此該產品為合格產品。

3　結論

以紫薯粉和低筋面粉為主要原料,采用感官評定的方法,通過單因素實驗和Box-Benhnken中心組合設計原理以及響應面分析法得到紫薯韌性餅干感官評分與紫薯粉添加量、白砂糖添加量、食用油添加量、雞蛋黃添加量的模型,經驗證,該模型是合理可靠的,能夠較好的預測實驗的結果。通過模型系數顯著性檢驗,得到因素的主效應關系為:紫薯粉>白砂糖>雞蛋黃>食用油。同時獲得了一組理論最高感官評分的配方:紫薯粉添加量10.70 g、白砂糖添加量18.64 g、食用油添加量10.03 g、雞蛋黃添加量8.26 g,在此條件下得到的紫薯韌性餅干的感官評分為90.6221。通過驗證實驗表明,該配方得到的產品符合感官指標和理化指標的要求。

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[11]QB 1254-91 餅干厚度的測量[S].北京:中國標準出版社,2003.

Application of response surface methodology in development of the purple potato tenacity biscuits

MA Teng-fei1,TIAN Yan-ji1,WU Xian-hui1,ZHANG Zhong-qiang2,WANG Li-xia2

(1.Ningde Vocational and Technical College,Fu’an 355000,China;2.School of Biological Science and Biotechnology,Minnan Normal University,Zhangzhou 363000,China)

Purple sweet potato powder and low gluten flour were used as the main raw materials in this experiment. The addition of purple sweet potato powder,white sugar,edible oil and egg yolk were taken as independent variables. On the basis of the single-factor test and according to Box-Benhnken design,the interaction of independent variables and their influence on sensory evaluation score of purple sweet potato biscuits were investigated. The production forum of purple sweet potato biscuits was optimized by response surface methodology. The results also showed that the optimum parameters of the experiment were purple sweet potato powder 10.70 g,low gluten flours 39.30 g,white sugar 18.64 g,edible oil 10.03 g,egg yolk 8.26 g,baking powder 0.5 g and the amount of water.The biscuits were of the best quality under the baking temperature of 140 ℃ for 10 min. They were agreeably sweet,crisp,uniformed in surface color without burning.

purple sweet potato powder;biscuits;the sensory quality;response surface methodology

2015-08-04

馬騰飛(1964-)，男，本科，副教授，研究方向：食品化學與營養的研究，E-mail:m6666908@163.com。

寧德市科技計劃項目(20130071)和(20110175)；寧德職業技術學院科技發展基金項目(ZR2013YY05)。

TS213.2

B

1002-0306(2016)05-0242-06

10.13386/j.issn1002-0306.2016.05.039