響應面法優化油炸豌豆餅的加工工藝

張文莉，陳瑞，苗敬芝*

(1.徐州工程學院 食品(生物)工程學院，江蘇 徐州 221018；2.徐州工程學院 江蘇省食品資源開發與質量安全重點建設實驗室，江蘇 徐州 221018)

豌豆(PisumsativumL.)，又名青豆，麥豌豆、荷蘭豆等，在豆科一年內攀援草本，在我國的種植較為廣泛，尤以陜南山區盛產。 豌豆中含有豐富的優質蛋白質以及人體所必需的氨基酸、礦物質和維生素等，營養價值豐富[1-3]。據中醫學記載[4]：“豌豆味甘，性平，無毒，具有益氣、通乳、利小便等功效”。

豌豆餅是一道傳統名點，色澤金黃，酥脆可口，味道清香，深受各地區各類人群的歡迎，特別適合老人、小孩及糖尿病患者食用。本研究以豌豆餅的質構、感官評價為指標[5-10]，分別考察了豌豆餅胚厚度、油炸溫度、油炸時間對油炸豌豆餅品質的影響，再利用響應面分析法對其工藝進行優化[11-13]，這將進一步促進傳統油炸小食品的研究與開發以及工業化的進程。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

豌豆、糯米、雞蛋、菜籽油：均購于昆侖農貿市場；花椒粉、鹽：均購于大潤發超市。

石油醚、苯、2,4-二硝基苯肼、乙醇、氫氧化鉀：均購于國藥集團化學試劑有限公司；三氯乙酸、硫代硫酸鈉等：均購于阿拉丁試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

FA2004電子天平 上海舜宇恒平科學儀器有限公司；丸美MHGF-23F油炸鍋 廣州市白云區財智廚房設備制造廠；TMS-PRO質構儀 美國FTC公司。

1.3 方法

1.3.1 基本配方

豌豆1200 g，糯米350 g，鹽30 g，花椒粉2 g，菜籽油2300 g。

1.3.2 工藝流程

1.3.3 操作要點1.3.3.1 豌豆的預處理

精心挑選顆粒飽滿、大小均勻、無蟲粒、秕粒、霉粒的干豌豆粒，用清水洗去表面的灰塵和雜質，用涼水浸泡24 h至漲發，取出瀝干表面水分。

1.3.3.2 米漿的制作

將糯米清洗干凈，用溫水浸泡4 h，放入豆漿機中，按料水比1∶4打成米漿，備用。

1.3.3.3 混料

將預處理好的豌豆粒加入到米漿，向其中加入稱好的鹽、花椒粉、餡料混合均勻。

1.3.3.4 制胚、油炸

向鍋中加菜籽油，油面波動，氣泡較多時，將調好的餡料添加到12 cm的平底鐵勺內，然后用鏟子壓平到一定厚度，放入油中燙5 s后，成胚，然后將餅胚放入已設定溫度的油鍋中翻炸至熟。

1.3.3.5 冷卻、檢測

將豌豆餅撈出，瀝油，冷卻5 min，測定各項指標。

1.3.4 單因素試驗設計

1.3.4.1 豌豆餅胚厚度對成品品質的影響

試驗過程中，分別制備厚度為5，6，7，8，9 mm的豌豆餅胚，在165 ℃油溫中翻炸，時間為3 min，比較不同厚度產品對成品品質的影響。

1.3.4.2 油炸溫度對成品品質的影響

試驗過程中，制備6 mm的豌豆餅胚，分別在155，160，165，170，175 ℃油溫中翻炸，時間為3 min，比較不同溫度對成品品質的影響。

1.3.4.3 油炸時間對成品品質的影響

試驗過程中，制備6 mm的豌豆餅胚，在165 ℃油溫中翻炸，翻炸時間分別為2，2.5，3，3.5，4 min，比較不同時間對成品品質的影響。

1.3.5 Box-Benhnken響應面試驗設計

以豌豆餅胚厚度、油炸溫度、油炸時間為自變量，以產品質構和感官評分為指標，設計響應面試驗，因素與水平見表1。

表1 響應面試驗因素水平表Table 1 The factors and levels of response surface test

1.3.6 豌豆餅指標的測定

1.3.6.1 感官評定

參照陳美花等[14]的方法制定油炸豌豆餅的感官評定標準(見表2)。由10位經過訓練的食品專業學生組成感官評定小組，對產品的形態組織、顏色、滋味和口感進行綜合評分，結果取平均值[15]。產品的具體感官評分標準見表2。

表2 豌豆餅的評分標準Table 2 The sensory evaluation standard of fried pea cake

1.3.6.2 油炸豌豆餅質構的測定

采用TMS-PRO物性分析儀測定油炸豌豆餅的硬度、脆性和咀嚼性，TPA測試選取P/0.5為平底圓柱形探頭，設置條件為：起始0.3 N；測試速度3 mm/s；形變量為10%；探頭回升到樣品表面上的高度為15 mm；力量感應元量程為250 N。每組試驗重復3次，取平均值。

1.3.6.3 油炸豌豆餅理化和微生物指標的檢測

酸價：參照GB 5009.229-2016中的冷溶劑自動電位滴定法。過氧化值：參照GB 5009.227-2016中的滴定法。 羰基值：參照GB 5009.230-2016中羰基價的測定方法。

1.3.7 數據處理

使用Excel 2010 軟件對數據進行統計分析并繪制圖表，用Design-Expert 8.0.6進行響應面分析。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 豌豆餅胚厚度對豌豆餅品質的影響

表3 豌豆餅胚厚度對豌豆餅品質的影響Table 3 The effect of the thickness of pea cake embryo on the quality of pea cake

由表3可知，隨著豌豆餅胚厚度的增加，豌豆餅的硬度和脆性呈現下降的趨勢，咀嚼性呈現先增大后減小的趨勢，這可能是由于在相同時間和溫度下，餅胚太薄或太厚會導致糊化程度的過快或過慢，未達到理想的組織形態，吸油程度也會有所差異，當餅胚厚度為6 mm時，豌豆餅的感官評分最高，為85.5分。

2.1.2 油炸溫度對豌豆餅品質的影響

表4 油炸溫度對豌豆餅品質的影響Table 4 The effect of the frying temperature on the quality of pea cake

由表4可知，隨著油炸溫度的增加，豌豆餅的硬度和脆性呈現逐漸增大的趨勢，咀嚼性先上升后下降的趨勢，這可能是由于油炸溫度越高，油炸后的豌豆餅更容易焦枯[16-17]，沒有良好的質地，品質較差，當油炸溫度在165 ℃時，感官評分最高，為87.7分。

2.1.3 油炸時間對豌豆餅品質的影響

表5 油炸時間對豌豆餅品質的影響Table 5 The effect of the frying temperature on the quality of pea cake

由表5可知，隨著油炸時間的增加，豌豆餅的硬度和脆性逐漸增大，咀嚼性呈現上升趨勢，這可能是由于油炸時間過短或過長，豌豆餅未完全熟透或產品的吸油程度較大，導致其表層過軟或過硬。當油炸時間為3 min時，豌豆餅的感官評分最高，為86.6分。

2.2 響應面試驗結果分析

2.2.1 響應面試驗結果

在單因素試驗基礎上，根據Box-Benhnken中心組合設計了表1中3因素3水平的響應面試驗，試驗結果見表6。

表6 Box-Benhnken試驗設計與結果Table 6 Box-Benhnken experimental design and results

使用Design-Expert 8.0.6軟件對表6中試驗數據進行多元回歸擬合，各試驗因子對感官評價可用如下函數表示。感官評分Y=88.42-0.70A-0.55B-1.50C+0.40AB-0.40AC+0.45BC-3.04A2-3.59B2-4.18C2。

表7 回歸模型方差分析Table 7 Analysis of variance of regression model

由表7可知，F值為16.90，模型的P值小于0.01，表示該模型具有極顯著性。失擬項F值為3.82，且P值為0.1142(P>0.05)，即失擬項差異不顯著。同時，模型的相關系數R2=0.9560，說明模型符合試驗結果，回歸方程有效。此外，由F值大小可知，各因素對響應值的影響強弱順序為：油炸時間>餅胚厚度>油炸溫度。C、A2、B2、C2對響應值的影響極顯著，其余均不顯著。

2.2.2 響應面交互作用分析

為了進一步考察影響豌豆餅感官評分的各因素之間的交互性，采用Design-Expert 8.0.6軟件對試驗數據進行處理，得到回歸方程的響應面圖，見圖1。在控制其他因素不變的條件下，分析其余兩因素對感官評分的影響。

圖1 各因素交互作用的響應面圖Fig.1 Response surface diagrams of the interaction of various factors

由圖1可知，所有響應面均呈凸起狀，各響應面的響應值隨其對應的各因素值的增大而呈現先增加到極值而后減小或保持平衡；該模型有穩定點，即最大值[18]。由圖1可知，各因素之間有一定的交互作用，交互不顯著。運用回歸方程對油炸豌豆餅的工藝條件進行優化，預測最佳工藝條件為：豌豆餅胚厚度為5.89 mm，油炸溫度為164.53 ℃，油炸時間為2.91 min。在此條件下，油炸豌豆餅的感官評分的理論值為88.6。根據實際制作的情況，對最優工藝條件調整為豌豆餅胚厚度6 mm，油炸溫度165 ℃，油炸時間3 min。

2.2.3 驗證試驗

為驗證響應面的可行性，采用上述調整后的工藝條件進行油炸豌豆餅的驗證性試驗，并通過3組平行試驗，油炸豌豆餅的感官評分分別為88.3，88.5，88.4分，平均感官評分為88.4分，與理論計算值的誤差為0.23%，表明該模型擬合度好，有一定的參考價值。

2.3 豌豆餅的理化和微生物指標

根據1.3的方法，測得豌豆餅的酸價、過氧化值和羰基值，結果見表8，微生物指標見表9。

表8 豌豆餅理化指標Table 8 The physical and chemical indexes of pea cake

表9 豌豆餅的微生物指標Table 9 The microbial indexes of pea cake

由表8和表9可知，該產品指標在國家標準GB 16565-2003油炸食品規定范圍之內，因此該產品為合格產品。

3 結論

本文通過單因素和響應面試驗研究了豌豆餅胚厚度、油炸溫度和油炸時間對油炸豌豆餅感官品質的影響，得到的最佳工藝參數為：豌豆餅胚厚度6 mm，油炸溫度165 ℃，油炸時間3 min。在此條件下，油炸豌豆餅的感官評分為88.4分，且產品符合國家油炸小食品標準。