響應(yīng)面法優(yōu)化菊花枸杞無(wú)糖餅干配方

張京京，李澍，謝昀，姜寶杰，王琳琳

（河北農(nóng)業(yè)大學(xué)理工學(xué)院，河北黃驊061100）

隨著現(xiàn)代生活水平的提高，人們的飲食習(xí)慣趨于綠色、營(yíng)養(yǎng)、健康，富有營(yíng)養(yǎng)保健元素的功能性餅干應(yīng)運(yùn)而生，并逐漸成為餅干行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)[1-2]。菊花是一種藥食兩用的食物，含有多種活性成分，如黃酮，具有抗氧化、抗病毒等生理活性[3]，近年來(lái)因具有“清熱解毒、平肝”等功效[4]常作為食品的功能性原料。枸杞在我國(guó)是滋補(bǔ)食療的佳品[5]，性甘味平，具有人體所需的32種微量元素和18種氨基酸[6]，含有的活性成分如枸杞多糖（lycium barbarum polysaccharides，IBPS），能通過(guò)抗凋亡和抗氧化作用在氧化損傷血管內(nèi)皮細(xì)胞中起到保護(hù)作用[7]，日常生活中因具有養(yǎng)肝明目、降血糖等功效，被廣泛用于煲湯、煮粥、泡酒、泡茶等[8]。木糖醇是一種天然的功能性甜味劑，近來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，它對(duì)鼻炎所致鼻粘膜損傷有治療作用[9]，并且食用后在人體內(nèi)代謝不引起血糖升高，是人體糖類代謝的中間體，因此可為糖尿病人食用[10]。

試驗(yàn)主要研究了菊花枸杞無(wú)糖餅干的加工影響因素，通過(guò)試驗(yàn)確定產(chǎn)品最佳配方，改變餅干風(fēng)味，拓展適用人群，為糖尿病患者創(chuàng)造適宜使用的產(chǎn)品，并為菊花和枸杞的充分利用開辟新的思路。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 材料

菊花粉：由存嶺菊花產(chǎn)業(yè)園區(qū)提供的干制金絲皇菊粉碎制得；寧夏枸杞、木糖醇、糯米粉、黃油、小蘇打、食鹽、低筋面粉、牛奶（均為食品級(jí)）：市售。

1.1.2 儀器

101型電熱鼓風(fēng)干燥箱：河南山河商貿(mào)有限公司；VH-22遠(yuǎn)紅外線食品烘爐：東菀旭眾食品機(jī)械有限公司；FA-1004N電子天平：上海菁海儀器有限公司；WBL-25B36美的攪拌機(jī)：深圳市偉達(dá)照明有限公司；BCD-235CM（E）雙門海爾冰箱：興化市東珍船舶機(jī)械配件廠。

1.2 方法

1.2.1 基本配方

菊花枸杞無(wú)糖餅干基本配方見(jiàn)表1。

1.2.2 生產(chǎn)工藝

1.2.3 操作要點(diǎn)

1）預(yù)處理：將干制菊花清理干凈，放入電熱鼓風(fēng)干燥箱50℃干燥40 min，用粉碎機(jī)粉碎，過(guò)60目篩備用，加入黃油，待黃油融化后，加入木糖醇、食鹽、小蘇打攪拌均勻。

2）面團(tuán)調(diào)制：將混合好的黃油混合物分3次加入到混合面粉中，再加入10.0 mL牛奶，翻拌均勻，調(diào)制成具有可塑性的面團(tuán)。

3）成型：將調(diào)制好的面團(tuán)放入保鮮膜中，利用保鮮膜的特性改變面團(tuán)形狀，放入冰箱內(nèi)30min以便成型。

4）烘焙：將面團(tuán)切片，厚薄盡量均勻，放入預(yù)熱30 min的烘爐中，面火底火均為150℃，時(shí)間28 min左右。

5）冷卻：自然冷卻使水分蒸發(fā)，餅干變硬后及時(shí)包裝[11]。

1.2.4 微生物理化指標(biāo)的測(cè)定

菌落總數(shù)：參照GB 4789.2-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)菌落總數(shù)測(cè)定》的規(guī)定[12]。

大腸菌群：參照GB 4789.39-2013《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物檢驗(yàn)大腸菌群計(jì)數(shù)》的規(guī)定[13]。

1.2.5 菊花枸杞無(wú)糖餅干配方優(yōu)化試驗(yàn)

1.2.5.1 單因素試驗(yàn)

選取菊粉添加量、枸杞添加量、木糖醇添加量為單因素，探討其對(duì)菊花枸杞無(wú)糖餅干感官品質(zhì)的影響，添加菊花粉 1.0、1.4、1.8、2.2、2.6 g；枸杞 0.0、0.5、1.0、1.5、2.0 g；木糖醇 6.0、8.0、10.0、12.0、14.0 g。各因素做3次平行試驗(yàn)，以確保試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

1.2.5.2 響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化菊花枸杞餅干配方

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果確定三因素三水平試驗(yàn)，以感官評(píng)價(jià)為依據(jù)，進(jìn)行優(yōu)化，因素水平如表2所示。

表2 Box-Beheken設(shè)計(jì)因素及水平編碼Table 2 Box-Beheken design factors and horizontal coding

1.3 感官評(píng)定指標(biāo)

對(duì)制得的菊花枸杞無(wú)糖餅干進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，感官評(píng)價(jià)每次固定8人，并保持每次評(píng)價(jià)的人不變，根據(jù)每人的打分，取平均值[1]。感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3。

表3 感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)表Table 3 Standard table for sensory evaluation

續(xù)表3 感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)表Continue table 3 Standard table for sensory evaluation

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1.1 菊花粉添加量的確定

菊花粉添加量對(duì)菊花枸杞無(wú)糖餅干感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖1。

圖1 菊花粉添加量對(duì)菊花枸杞無(wú)糖餅干感官評(píng)分的影響Fig.1 Effect of chrysanthemum powder addition on sensory grading of chrysanthemum and medlar sugar-free flour biscuit

由圖1可知，當(dāng)菊花粉添加量為2.2 g時(shí)，感官評(píng)分最高，隨著菊花粉的加入，菊花枸杞無(wú)糖餅干的感官評(píng)分先增加后減少，這是由于隨著菊花粉的增加使餅干漸有菊花味，但當(dāng)添加量超過(guò)2.2 g時(shí)，會(huì)出現(xiàn)苦味，隨著添加量的增多，苦味愈發(fā)濃郁，感官品質(zhì)下降，李云捷等人研究發(fā)現(xiàn)菊花粉的加入，面團(tuán)性質(zhì)改變，成型性下降，口感降低[14]。因此菊花粉添加量為2.2g左右最佳。

2.1.2 枸杞添加量的確定

枸杞添加量對(duì)菊花枸杞無(wú)糖餅干感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖2。

由圖2可觀察出，隨著枸杞添加量的增加，菊花枸杞無(wú)糖餅干感官評(píng)分逐漸升高，當(dāng)添加量為0.5 g時(shí)，評(píng)分最高，此時(shí)餅干外形美觀，顏色誘人。但隨著添加量的增多會(huì)出現(xiàn)黑色斑塊，影響美觀。因此枸杞添加量0.5 g左右適宜。

2.1.3 木糖醇添加量的確定

木糖醇添加量對(duì)菊花枸杞無(wú)糖餅干感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖3。

圖2 枸杞添加量對(duì)菊花枸杞無(wú)糖餅干感官評(píng)分的影響Fig.2 Effects of medlar addition on sensory grading of chrysanthemum and medlar sugar-free flour biscuit

圖3 木糖醇添加量對(duì)菊花枸杞無(wú)糖餅干感官評(píng)分的影響Fig.3 Effects of xylitol addition grading of chrysanthemum and medlar sugar-free flour biscuit

由圖3可觀察到，木糖醇添加量為12.0 g時(shí)，感官評(píng)分最高，餅干甜度適中，口感酥松，李雨露等研究發(fā)現(xiàn)，木糖醇添加量的增加，降低了面團(tuán)筋力，使餅干面團(tuán)延展性和可塑性增加[15]，餅干成品質(zhì)量越來(lái)越好。而當(dāng)添加量超過(guò)12.0 g時(shí)，因?yàn)槟咎谴嫉淖饔?，面筋難以形成，不易操作，餅干口感甜膩硬脆，評(píng)分下降。因此木糖醇添加量12.0 g左右最好。

2.2 響應(yīng)面法配方優(yōu)化分析

2.2.1 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，確定選用菊花粉、枸杞添加量及木糖醇的添加量為試驗(yàn)因素。根據(jù)Box-Beheken試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，采用三因素三水平響應(yīng)面分析，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果Table 4 Experimental design and results of response surface optimization

續(xù)表4 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果Continue table 4 Experimental design and results of response surface optimization

2.2.2 感官模型檢驗(yàn)

采用design expert 8.0.6.0軟件對(duì)于表進(jìn)行多項(xiàng)擬合回歸，得到感官評(píng)分Y與A菊花粉添加量、B枸杞添加量、C木糖醇添加量的二元多次回歸模型為：Y=86.12＋1.81A-0.77B-2.54C＋0.45AB＋4.33AC-0.75BC-5.42A2-3.00B2-6.12C2

Box-Behnken試驗(yàn)結(jié)果方差分析見(jiàn)表5。

表5 Box-Behnken試驗(yàn)結(jié)果方差分析Table 5 Analysis of variance of Box-Behnken test results

從表4方差分析檢驗(yàn)結(jié)果可以看出，C因素及各因素間交互影響AC、A2、C2對(duì)綜合評(píng)分有顯著影響，且模型差異極顯著，說(shuō)明其與實(shí)際情況吻合度高，真實(shí)反映了綜合評(píng)分與各因素之間的聯(lián)系。失擬項(xiàng)差異不顯著，說(shuō)明方程能更好的用于菊花枸杞無(wú)糖餅干配方的優(yōu)化。

為驗(yàn)證方差分析結(jié)果，對(duì)響應(yīng)面圖和等高線進(jìn)行分析，曲面的陡峭程度反映對(duì)感官評(píng)分的影響程度，越陡，說(shuō)明影響越大；而等高線反映了各因素交互作用的大小，橢圓表示作用顯著[16]。結(jié)果見(jiàn)圖4～圖6。

圖4 菊花粉和枸杞添加量交互影響感官評(píng)分的曲面圖和等高線Fig.4 Curve diagram and contour line of sensory evaluation affected by chrysanthemum and medlar addition

圖5 菊花粉和木糖醇交互影響感官評(píng)分的曲面圖和等高線Fig.5 Curve diagram and contour line of sensory evaluation affected by chrysanthemum and xylitol addition

圖6 枸杞添加量和木糖醇添加量交互影響感官評(píng)分的曲面圖和等高線Fig.6 Curve diagram and contour line of sensory evaluation affected by medlar and xylitol addition

由圖4～圖6可知，菊花枸杞無(wú)糖餅干配方優(yōu)化最佳參數(shù)菊花粉添加量為2.22 g，枸杞添加量0.31 g，木糖醇添加量為11.83 g。分析結(jié)果和方差分析結(jié)果大體一致。

2.2.3 微生物指標(biāo)測(cè)定結(jié)果

測(cè)定結(jié)果為菌落總數(shù)＜105cfu/g，大腸菌群＜102cfu/g，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.4 驗(yàn)證試驗(yàn)

根據(jù)響應(yīng)面試驗(yàn)確定的最佳工藝配方：低筋面粉25.00 g，糯米粉 6.00 g，枸杞粉 0.31 g，菊花粉 2.22 g，木糖醇 11.83 g，黃油 20.00 g，牛奶 10.00 mL，食鹽 0.50 g，泡打粉0.20 g進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，3組感官評(píng)定所得平均分為86.00，與預(yù)測(cè)值誤差極小，表明該模型能很好的模擬菊花枸杞無(wú)糖餅干的口感變化。

3 結(jié)論

試驗(yàn)表明，菊花枸杞無(wú)糖餅干的最佳配方為低筋面粉 25.00 g，糯米粉 6.00 g，枸杞粉 0.31 g，菊粉2.22 g，木糖醇 11.83 g，黃油 20.00 g，牛奶 10.00 mL，食鹽0.50 g，泡打粉0.20 g。利用此配方做出的餅干顏色金黃，口感酥松，具有菊花特有風(fēng)味，具有良好的開發(fā)前景。并且可在此配方的基礎(chǔ)上，探討菊花枸杞無(wú)糖餅干的最優(yōu)工藝。