豆渣的干燥方式對餅干品質的影響及其加工工藝的研究

董艷梅，宋夢貽， 安艷霞，張 劍，李夢琴

（河南農業大學食品科學技術學院，農業部大宗糧食加工重點實驗室，河南鄭州 450002）

我國大豆資源豐富，豆渣是其加工的主要副產物，富含45%～69%的膳食纖維、12%～28%的蛋白質、6%～14%的脂肪，以及多種維生素及礦物質等營養成分，此外還富有異黃酮、大豆皂苷、植酸等功能性組分，在預防糖尿病、高血壓、腸癌、肥胖癥等方面具有一定的功效[1-2]。可是豆渣常被作為飼料使用或作為廢物丟棄，造成大量寶貴資源的浪費。另外，豆渣的利用主要以提取膳食纖維為主，其他成分如異黃酮、大豆皂苷、植酸等被丟棄或被破壞，其潛在的營養價值未得到充分利用，綜合利用率低下[2]。普通餅干主要以面粉為主要原料，但面粉中賴氨酸含量缺乏，而豆渣富含賴氨酸[3]，可彌補面粉中賴氨酸的不足，從而提高谷物食品的營養價值。因此，考慮在面粉中添加適量豆渣粉生產系列膳食纖維食品，既可提高豆渣的高值化利用價值，又可改善膳食纖維攝入量不足和賴氨酸缺乏的現狀。但是，新鮮豆渣含水量高達60%～70%，不耐貯藏，長時間堆積易酸敗造成環境的污染，因此豆渣使用前必須對其進行干燥。常見的干燥方式主要有自然干燥、電熱鼓風干燥、真空干燥、真空冷凍干燥、微波干燥等。不同的干燥方式有不同的干燥效率，對制備樣品的外觀、色澤、組織結構、蓬松程度、內部結構均有一定程度的影響[4]。王雙燕等人[5]的研究表明，干燥方法對豆渣粉的品質（氣味、顏色、結構） 有影響；李慧勤等人[6]的研究果表明，經真空凍干豆渣干燥方式得到豆腥味最小。

通過研究不同干燥方式得到的豆渣色澤、持水力及持油力等物理特性、干燥方式、豆渣添加量對餅干品質即質構特性、感官品質等的影響，以確定豆渣合適的干燥方式及添加量，接著對豆渣餅干的制備工藝進行優化，以期為豆渣在烘培面制食品中的應用提供新的途徑和方法。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

濕豆渣（濕豆渣含水分62.51%，以干基計蛋白質含量16.27%、膳食纖維為46.80 %），鄭州市農貿市場提供；金苑精制粉（中筋粉），河南金苑糧油有限公司提供；小麥淀粉，開封市上都實業有限公司提供；食鹽，青海省鹽業股份有限公司提供；起酥油，光明乳業股份有限公司提供；泡打粉，安琪酵母股份有限公司提供；小蘇打，南京甘汁園糖業有限公司提供；雞蛋、白砂糖，市售。

1.2 儀器與設備

LGJ- 10D 型冷凍干燥機，北京四環科學儀器有限公司產品；DZF- 6020 型真空干燥箱，上海三發科學儀器有限公司產品；101- 2AB 型電熱鼓風干燥箱，天津市泰斯特儀器有限公司產品；KD23B- BF （B）型微波爐，廣東美的微波爐制造有限公司產品；HK- 806 型五谷雜糧磨粉機，廣州市旭朗機械設備有限公司產品；FX- 15S 型發酵箱，廣州市賽思達機械設備有限公司產品；DWT- 008 型電動家用面條機，溫州快康機械制造有限公司產品；YXD- Z202 型商用箱式電烤爐，廣州市三鼎金屬制品有限公司產品；CR- 400 型色差儀，北京利凱樂科技發展有限公司產品；TA.XT.plus 型質構分析儀，北京騰訊超技儀器有限公司產品；TD5A 型離心機，長沙英泰儀器有限公司產品。

1.3 工藝流程

原輔料→乳化→和面→發酵→壓片→印模成型→烘烤→冷卻→包裝。 余料

餅干的感官評鑒標準見表1。

表1 餅干的感官評鑒標準

1.4 試驗方法

1.4.1 豆渣的干燥處理

首先，將濕豆渣進行預處理，即置于室溫下晾曬，待其水分為20%左右時，按照不同的干燥方法對其進行干燥處理。以下干燥方式除冷凍干燥外，均采用上述處理后的豆渣500 g。自然干燥如下：自然光25 ℃左右，每隔3～4 h 翻動一次，晾曬3～4 d；電熱鼓風干燥參考王雙燕等人[5]方法，65 ℃下干燥8 h，每隔1～2 h 翻動一次；真空干燥依照王雙燕等人[5]稍作修改，55 ℃下干燥8 h。微波干燥參照賴愛萍[7]的方法稍作修改，功率640 W，干燥1 min。真空冷凍干燥，稱取上述自然晾曬的豆渣50 g 分別置于表面皿中，在- 20 ℃預凍后于真空冷凍干燥機中，- 65 ℃下至少干燥24 h。干燥后的豆渣分別粉碎至80～100 目，封存于密封袋中，置于干燥器中備用。

1.4.2 豆渣粉理化指標測定

蛋白質的測定采用凱氏定氮法[8]，脂肪的測定參照國標法測定[9]，膳食纖維測定參照國標法[10]。

1.4.3 餅干的制作

以面粉和豆渣粉總量為100%，其他輔料為白砂糖、起酥油、雞蛋、泡打粉、小蘇打、食鹽、淀粉等。

1.4.4 感官評定

參照李興江等人[11]方法（見表1）。由專門培訓后的感評人員組成，由10 人（5 男5 女） 組成，年齡在20～30 歲。

1.4.5 持水力的測定

參照葉發銀等人[12]方法，稱取樣品125 mg，置于10 mL 離心管中（質量為m0），加入7.5 mL 蒸餾水，經振蕩器搖勻后置于室溫（25 ℃） 下振蕩6 h，然后以轉速5 000 r/min 離心10 min，棄去上清液，用濾紙吸干離心管壁殘留水分，稱其質量（m1）。

1.4.6 持油力的測定

測定方法同持水力，選用菜籽油進行持油力的測定。

1.4.7 質構特性的測定

將樣品置于物性分析儀平臺上，選用HD- PBS探頭，采用TPA 二次下壓法[13]，參數如下：探頭P50，下降速度1.0 mm/s，測試速度0.5 mm/s，壓縮比40%，壓縮停留時間5 s，觸發力5 g，每個樣品至少測定5 次，求平均值。

1.4.8 色差的測定

用色差儀測定每個樣品測10 次，取平均值。L*值表示明亮度，a 值表示紅綠色，b 值表示黃藍色。

1.5 豆渣添加量的確定及干燥方法的選擇

1.5.1 干燥方法的選擇

分別對干燥后豆渣粉的色澤、水分、持水力、持油力等指標進行測定；豆渣餅干進行持水力、感官評價和質構測定，進而確定豆渣的最佳干燥方式。餅干制備工藝參數為面粉72 g，豆渣粉10 g，小麥淀粉18 g，其他輔料按照白砂糖27 g，黃油19 g，雞蛋19 g，泡打粉1 g，小蘇打1.4 g，食鹽1.2 g，水26 g；烘焙溫度底火190 ℃，溫火180 ℃，烘焙時間15 min。

1.5.2 豆渣添加量的確定

按照1.5.1 確定的最優干燥方法，添加5.0%，7.5%，10.0%，12.5%，15.0%的豆渣粉制作餅干，同時做空白對照，制備條件同1.5.1，通過餅干質構、持水力和感官評價分析確定最佳豆渣粉適宜的添加量。

1.6 單因素試驗

1.6.1 白砂糖添加量對餅干感官評價的影響

考慮到人們對低油、低熱量的追求，將白砂糖添加量設為20%，22%，25%，27%，30%這5 個水平。按照1.4 確定的干燥方法和添加量及制備工藝條件制作。

1.6.2 黃油添加量對餅干感官評價的影響

參照1.6.1 中白砂糖添加量，分別添加10%，12%，15%，17%，19%黃油進行烘烤試驗，其他同1.5。

1.6.3 雞蛋添加量對餅干感官評價的影響

參照1.6.1 和1.6.2 中白砂糖和黃油的添加量，分別添加11%，13%，15%，17%，19%雞蛋進行烘烤試驗，其他同1.5。

1.6.4 水添加量對餅干感官評價的影響

參照1.6.1、1.6.2 和1.6.3 中輔料對應的添加量，分別添加24%，26%，28%，30%，32%的水進行烘烤試驗，其他同1.4。

1.7 正交試驗

正交試驗因素與水平設計見表2。

表2 正交試驗因素與水平設計/ %

1.8 數據處理

采用SPSS 統計軟件對數據進行差異性分析及相關性分析。

2 結果與分析

2.1 干燥方法的確定

2.1.1 干燥方法對豆渣外觀色澤及性能指標的影響

不同干燥方法的豆渣外觀色澤及性能指標見表3。

由表3 可知，真空冷凍干燥后的豆渣色澤最淺，L*值為93.88，水分為7.62%，持水、持油力最高，分別為11.72 g/g 和5.22 g/g；外觀組織結構疏松，且豆腥味最低。相比之下，真空干燥后的顏色較深L*值為87.89，水分相對較高為10.13，其他L*值介于二者之間，持水力最低的為電熱干燥（9.14 g/g），持油力最低的為自然干燥（2.75 g/g）。

表3 不同干燥方法的豆渣外觀色澤及性能指標

2.1.2 豆渣的不同干燥方法對餅干質構特性的影響

豆渣干燥方法對餅干質構特性的影響見表4。

由表4 可知，豆渣的干燥方法對餅干的質構品質有顯著的影響（p＜0.05），主要是由于干燥方法對豆渣粉的持水力和持油力有一定的差異，真空冷凍干燥得到的豆渣結構疏松，持水力比較強，所以該方法制得的餅干的硬度和咀嚼性數值均低真空干燥制取的餅干。但不同干燥方式得到的豆渣對餅干的彈性和持水力影響并不顯著（p＞0.05），分析其原因可能是在制備中烘培溫度較高，另外餅干中豆渣膳食纖維含量基本相當的原因所導致。結合王雙燕、李慧勤等人[5-6]研究結果，綜合分析得出，制取豆渣餅干時濕豆渣的最佳干燥方式是真空冷凍干燥，感評分最高為84.71 分。

表4 豆渣干燥方法對餅干質構特性的影響

2.2 豆渣添加量對餅干品質的影響

選用中筋小麥粉中添加經真空冷凍干燥的豆渣作為試驗組制備餅干，同時以未添加豆渣的作為對照，研究餅干的質構、持水力和感官評分。

豆渣粉添加量對餅干品質的影響見表5。

由表5 可知，隨著豆渣量的增加（添加量＞7.5%），餅干的膠黏性增加，內部結合力也增加，感官表現為產品口感較硬、有咬勁。隨著豆渣添加量的增加，樣品的持水力、硬度、彈性、膠黏性、咀嚼性基本呈現遞增趨勢。究其原因主要是豆渣中富含膳食纖維，膳食纖維具有良好的持水性能，因而餅干的持水力有所增強。同時膳食纖維也阻礙了面粉中面筋網絡結構的形成，筋力變差，硬度增加，咀嚼性增加[14]。相關文獻研究表明，豆渣粉添加量為5%時，面團彈性低、可塑性高、易成型，但在定型過程中易流變和變形[15]，且在焙烤中，樣品出現不均勻膨脹，中心突出。試驗結果表明，在相同和面及發酵時間下，豆渣粉添加量10%時，面團呈現良好的狀態，易成團，烘干后不易變形。硬度、膠黏性、彈性、咀嚼性均與對照有顯著的差異性，從產品的組成及營養方面分析，豆渣的添加對產品的性能有影響；從消費對象考慮，因硬度和咀嚼性增加，該產品不太適合老年人及兒童使用。豆渣添加量為10%，感官評分最高為84.88 分，分析其原因可能是添加10%豆渣時，有一定的豆香味，在口感方面（如硬度、彈性及咀嚼性等） 與未添加時相比均有一定程度的增加。而豆渣添加量為15%時，在豆渣餅干制備過程中表現為面團的延伸性下降、成型相對難、干硬，膨脹度不均勻，分析其原因可能是隨豆渣添加量的增大在烘焙過程中形成空間障礙，限制了面筋的充分擴展[16]，綜合考慮，確定豆渣粉添加量為10%時制備豆渣餅干。

表5 豆渣粉添加量對餅干品質的影響

2.3 輔料添加對餅干品質的影響

2.3.1 白砂糖添加量對豆渣餅干持水力及感官評分的影響

白砂糖具有一定的吸水性，添加后可與面筋蛋白質的水分形成競爭，減少面筋網絡結構的形成度，減弱面團彈性，因而口感柔軟。

白砂糖添加量對餅干持水力及感官評分的影響見表6。

表6 白砂糖添加量對餅干持水力及感官評分的影響

由表6 可知，白砂糖添加量對餅干持水力有顯著差異性影響（p＜0.05），持水力呈現先增后減小的趨勢，在添加量為25%時有較高的持水力。同時，在焙烤中白砂糖參與焦糖化反應和美拉德反應，可改善餅干的外觀色澤及風味。隨白砂糖添加量的增加，感評分呈現先增加后降低的趨勢，添加量為25%時，餅干感官評分最高為84.50 分，此時餅干酥脆香甜。當添加量超過25%時，餅干口感甜膩且顏色呈現較略淺的黃色，故感官評分略有下降。

2.3.2 起酥油對豆渣餅干持水力及感官評分的影響

起酥油添加量對餅干持水力及感官評分的影響見表7。

表7 起酥油添加量對餅干持水力及感官評分的影響

由表7 可知，添加起酥油面團內部形成一層油膜，阻礙水分的蒸發，從而提高餅干的持水力。適量的油脂可以使產品組織保持柔軟，延緩淀粉老化時間，適當延長產品貨架期[15]。由表7 可知，隨著添加量的增大，感官評分逐漸升高，當添加量為19%時，餅干表面平整，顏色呈誘人的金黃色。考慮到飲食健康問題，選用起酥油量為19%，考慮到油對人們健康的影響，對起酥油量的增加沒有進一步的研究。

2.3.3 雞蛋添加量對豆渣餅干持水力及感官評分的影響

雞蛋添加量對餅干持水力及感官評分的影響見表8。

表8 雞蛋添加量對餅干持水力及感官評分的影響

由表8 可知，雞蛋添加量對餅干持水力無顯著影響（p≥0.05）。雞蛋所含蛋白質和氨基酸在焙烤過程中參與美拉德反應，產生特有的香氣和金黃誘人的色澤，同時使餅干成熟后體積增大，具有一定的柔韌性。隨雞蛋添加量的增加，感官評分呈先增加再減小的趨勢，添加量為19%時為85.56 分。

2.3.4 水添加量對豆渣餅干持水力及感官評分的影響

水添加量對餅干持水力及感官評分的影響見表9。

表9 水添加量對餅干持水力及感官評分的影響

在面團調制中，加水太少形成面團困難，餅干硬且不易膨脹；加水過多，餅干軟塌，容易變形，不易加工。由表9 可知，水添加量為24%～32%時對餅干持水力無顯著影響（p≥0.05）。在豆渣餅干制備過程中發現加水量大，面筋蛋白吸收大量水分，面團具有較大彈性，同時膠黏性下降，餅干變軟。豆渣粉富含膳食纖維，吸水性強。在餅干面團調制時應防止過量面筋的形成，否則餅干口感較硬。餅干的感評分數在水分添加量為26%時最高，此時餅干口感好，不黏牙。

2.4 正交試驗分析

正交試驗設計及結果見表10，最優工藝制備餅干及與對照餅干品質比較見表11。

表10 正交試驗設計及結果

由表10 可知，各因素對餅干感官品質影響的順序為水 （D） ＞白砂糖 （A） ＞雞蛋 （C） ＞起酥油（B），最優工藝條件為A3B3C3D1，即白砂糖添加量27%，起酥油添加量19%，雞蛋添加量19%，水添加量26%，接著對優化的工藝條件進一步驗證。

表11 最優工藝制備餅干及與對照餅干品質比較

由表11 可知，由正交試驗得到的優化組與正交試驗9 號組餅干及對照組相比，質構中的咀嚼性和樣品的持水力存在顯著性差異（p＜0.05）。膳食纖維的高持水力，保留了大量水分，稀釋了面團中的面筋含量，影響面筋網絡的形成，從而造成餅干硬度增大，咀嚼性增大。因此，制備的豆渣餅干與對照相比硬度大、咀嚼性大，膠黏性大。該條件下制備的豆渣餅干感官評分為88.41 分。

對照組（左） 與最優組合（右） 餅干樣品見圖1。

由圖1 可知，色澤呈棕黃色、勻稱，口感酥松、有誘人的豆香味。

總之，添加適宜并經真空冷凍干燥后的豆渣制備餅干，擴大了豆渣的利用范圍并使其得到高值化利用；豐富了餅干的種類，改善了傳統餅干固有的風味及營養特性。目前，真空冷凍干燥技術相對成本較高，隨著技術的進步，將會逐步降低生產成本，研究可為豆渣餅干的制備提供一些技術參數。

3 結論

與普通餅干相比，膳食纖維及蛋白質含量都有提高，且營養成分更豐富。結果表明，選用經冷凍干燥處理制備的豆渣餅干品質較好，豆渣餅干最優的配比是面粉90%和豆渣粉10%；基于面粉和豆渣粉總量的輔料添加量分別為白砂糖27%，起酥油19%，雞蛋19%和水分26%。優化配方制出的豆渣餅干色澤均勻，呈棕黃色，外形完整，花紋清晰，具有誘人的豆香味，口感酥松。