黑米韌性餅干無硫品質改良劑的應用研究

李紅濤，壽俊濤，鄧明杰

（江蘇食品藥品職業技術學院，江蘇淮安223003）

黑米又名紫米、貢米、壽米等，營養豐富，藥食兼用。黑米蛋白質含量和質量顯著高于普通大米，其氨基酸模式比較接近人體模式；此外，黑米還含有類胡蘿卜素、維生素E、維生素D、B 族維生素、硒、鐵、鋅、膳食纖維等多種營養元素；黑米種皮內富含天然花色苷類化合物，具有抗氧化、抗炎、抗腫瘤、抗過敏、抗疲勞、降血脂、預防心腦血管疾病等多種功能[1-2]。

黑米粉經烘烤后香味濃郁，將適量的黑米細粉加入焙烤食品可提高其營養價值和風味，添加黑米粉研制面包、糕點等焙烤食品的文章屢見報道[3-5]，目前市場也有少數相關產品。但是，根據文獻檢索，關于黑米餅干的研究不多，還沒有黑米韌性餅干方面的研究。主要原因是相對于高脂肪含量的酥性和曲奇餅干而言，韌性餅干的脂肪含量明顯偏低，加入粗糧易影響口感[6-7]。

據調查，在焙烤食品復配型品質改良劑方面，目前市場上常見的是復配型面包改良劑，還沒有復配型餅干改良劑。目前市場上的韌性餅干基本上都是使用焦亞硫酸鈉作為面團改良劑，成本低、效果好，其主要作用是弱化面筋，縮短面團調制時間，有利于餅干口感酥脆且不易破碎，同時還有增白、防腐功能；但是，亞硫酸鹽類食品添加劑存在可能誘發哮喘、頭疼、過敏等健康隱患，且會破壞餅干中的B 族維生素等營養元素[8-9]。因此，本研究在已研制的黑米韌性餅干配方的基礎上，添加L-半胱氨酸鹽酸鹽、木瓜蛋白酶、纖維素酶、木聚糖酶進行改良劑復配試驗，以期改善面團性能，提高產品口感，從而填補韌性餅干無硫品質改良劑的市場空白，具有一定的市場價值。

1 材料與方法

1.1 材料

低筋面粉（濕基蛋白質含量9.1%）：新鄉市新良糧油加工有限責任公司；黑米粉（細度為150 目）：海寧旭日升糧食加工廠；白砂糖粉：廣州福正東海食品有限公司；棕櫚油（海皇牌24 度）：益海（廣州）糧油工業有限公司；碳酸氫銨：濰坊東浦實業有限公司；碳酸氫鈉：山東海化集團有限公司；L-半胱氨酸鹽酸鹽：河北華陽生物科技有限公司；木聚糖酶（100 000U/g）：河南德辰生物科技有限公司；木瓜蛋白酶（200 000U/g）、纖維素酶（200 000U/g）：鄭州康源化工產品有限公司；全脂奶粉、玉米淀粉、食鹽、雞蛋：市售。

1.2 設備

TB7L-B550 型攪拌機：南通歐恒機械有限公司；SM-40SP 型醒發箱：新麥機械（中國）有限公司；KQBC250 型韌性餅干生產線：酷奇（上海）食品機械有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 基本配方

黑米韌性餅干制作的基本配方（烘焙百分比）為：低筋面粉100%、黑米粉20%、玉米淀粉15%、白砂糖粉20%、全脂奶粉6%、食鹽0.5%、碳酸氫銨0.8%、碳酸氫鈉0.5%、L-半胱氨酸鹽酸鹽0.002%、纖維素酶0.06%、木瓜蛋白酶0.05%、木聚糖酶0.06%、棕櫚油18%、全蛋液15%、水42%。

1.3.2 工藝流程

1.3.3 操作要點

1）油、糖、蛋攪打乳化：將棕櫚油和白砂糖粉放入攪拌機中，先慢速攪拌均勻，再中速攪打至混合物輕微起發，然后慢慢加入全蛋液攪打均勻即可。

2）部分原輔料溶解：對于顆粒較粗不易過篩但易溶解的原輔料（食鹽、碳酸氫鈉、碳酸氫銨），將其稱量后加水溶解，碳酸氫銨因易分解需最后添加。

3）其它粉類原輔料混勻：為了便于原輔料充分混合均勻，依次將低筋面粉、黑米粉過80 目篩并加入攪拌機中，開機慢速攪拌混合均勻；然后，將L-半胱氨酸鹽酸鹽、纖維素酶、木瓜蛋白酶、木聚糖酶加入玉米淀粉中，在盆中手工攪拌均勻后用60 目篩直接篩入攪拌機中，再次開機慢速混合均勻。

4）面團調制：將攪打乳化均勻的油、糖、蛋糊狀混合物加入盛有粉狀原輔料的攪拌機中，然后分次加入其它原輔料的水溶液，先慢速攪拌至無干粉（呈絮狀），再中速攪拌至面團呈塊狀，此時注意用手揉捏面團判斷軟硬度、延展性和可塑性，以便于輥軋和成型[10-11]。

5）面團靜置：將面團放在容器中，封上保鮮膜，置于45 ℃醒發箱中靜置松弛60 min[12]。

6）輥軋、成型：將面團分次加入韌性餅干生產線的進料斗，經三道壓面輥逐步壓薄成面帶，三道壓面輥的壓面厚度分別設置為8、4、2 mm[13]；然后進行輥軋成型，形狀為圓形，直徑4 cm。

7）烘烤：韌性餅干生產線的隧道烤爐為三段等長式，第一段上下火均為200 ℃，第二段上火220 ℃、下火220 ℃，第三段上下火均為180 ℃，各段烘烤時間均為3 min。

8）冷卻、包裝：餅干出爐后自然冷卻至室溫（25 ℃），裝入塑料袋中進行熱縮封口，經24 h 水分平衡后再進行感官評價和各項指標檢測。

1.3.4 試驗設計

按照1.3.1 的基本配方，每次餅干制作試驗以1 000 g 低筋面粉的用量進行配料和面團調制，每個配方平行試驗3 次。以下配方試驗設計中，各原輔料的添加量以烘焙百分比表示（低筋面粉為100%）。

單因素試驗設計：L-半胱氨酸鹽酸鹽添加量0%、0.002%、0.004%、0.006%、0.008%，纖維素酶添加量0.03%、0.06%、0.09%、0.12%、0.15%，木瓜蛋白酶添加量0.03%、0.05%、0.07%、0.09%、0.11%，木聚糖酶添加量0%、0.02%、0.04%、0.06%、0.08%。

在單因素試驗的基礎上，設計四因素三水平正交試驗優化產品配方，因素水平編碼見表1。

表1 正交試驗因素水平Table 1 The level of orthogonal experiment factors of semi hard biscuits

1.4 產品感官評分方法

根據GB/T 20980—2007《餅干》，結合黑米韌性餅干自身特點制定感官評分標準，邀請10 名有經驗的感官品評員（男女各半）對產品進行感官評分，具體評分細則見表2。

表2 黑米韌性餅干感官評分標準Table 2 Standard of comprehensive sensory score of semi hard biscuits

1.5 理化指標及微生物指標檢驗

對黑米韌性餅干的主要理化和微生物指標進行檢測以確定其保質期，按照GB 7100—2015《食品安全國家標準餅干》和GB/T 20980—2007《餅干》中規定的方法對水分含量、堿度、酸價、過氧化值、菌落總數、大腸菌群、霉菌、致病菌等進行檢測。

1.6 數據處理

所有數據均為3 次平行試驗的平均值，單因素和正交試驗數采用SPSS（17.0）軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 L-半胱氨酸鹽酸鹽添加量對產品品質的影響

按照基本配方，只改變L-半胱氨酸鹽酸鹽添加量進行餅干制作試驗，產品感官評分如圖1 所示。

圖1 L-半胱氨酸鹽酸鹽添加量對產品感官評分的影響Fig.1 Effect of L-cysteine hydrochloride amount on sensory score of semi hard biscuits

L-半胱氨酸鹽酸鹽是人體必需氨基酸之一，同時具有面粉處理劑的功能，自身具有的自由巰基能減少面筋中的二硫鍵，還能促進小麥內源蛋白酶的活化，切斷面筋中的二硫鍵與肽鍵，削弱面筋網絡的結構，在減弱面筋彈性、提升面團延展性方面的作用比木瓜蛋白酶效果好[14-15]。由圖1 可知，隨L-半胱氨酸鹽酸鹽添加量的增加，產品感官評分先增加后降低。用量偏少時，面團彈性大，成型后易收縮變形；達到0.004%時評分最高，添加量過高時面帶易斷裂、產品表面不光滑且易碎。綜上所述，考慮到L-半胱氨酸鹽酸鹽屬于化學添加劑且成本較高，進一步優化試驗時其添加量選擇在0.002%～0.004%。

2.1.2 纖維素酶添加量對產品品質的影響

按照基本配方，只改變纖維素酶添加量進行餅干制作試驗，產品感官評分如圖2 所示。

在韌性餅干中添加黑米粉會使產品硬度增加，口感粗糙。纖維素酶是降解纖維素生成葡萄糖的一組酶的總稱，可以對黑米粉中的纖維素進行降解[16-17]，改善黑米韌性餅干的口感，使產品黑米風味更加突出。由圖2可知，感官評分隨纖維素酶添加量的增加逐步增加，添加量達到0.12%后變化不明顯。因此，進一步優化試驗時纖維素酶添加量選擇在0.06%～0.12%比較合適。

圖2 纖維素酶添加量對產品感官評分的影響Fig.2 Effect of cellulase amount on sensory score of semi hard biscuits

2.1.3 木瓜蛋白酶添加量對產品品質的影響

按照基本配方，只改變木瓜蛋白酶添加量進行餅干制作試驗，產品感官評分如圖3 所示。

圖3 木瓜蛋白酶添加量對產品感官評分的影響Fig.3 Effect of papain amount on sensory score of semi hard biscuits

蛋白酶可催化水解面粉中的蛋白質來降解面筋，改善面筋網絡，有利于面團的成型并防止其收縮，尤其適于韌性餅干的生產；添加一定量蛋白酶后，餅干的組織結構、口感酥脆性明顯改善[12，15]。由圖3 可知，隨蛋白酶添加量的增加產品感官評分先增加后降低，添加量超過0.07%時面團筋性過弱，不利于餅坯成型，餅干表面不光滑且易裂縫。因此，正交試驗選擇蛋白酶添加量為0.03%～0.07%。

2.1.4 木聚糖酶添加量對產品品質的影響

按照基本配方，只改變木聚糖酶添加量進行餅干制作試驗，產品感官評分如圖4 所示。

雖然木聚糖大約只占到面粉總量的1%～3%，但其吸水性很強，對于烘焙產品的品質影響很顯著[18]。木聚糖酶能將面團中的木聚糖降解為短鏈的小分子，使面粉中水分分布發生變化，提升面筋的延展性，促進面團的軟化和松弛，有利于成型，可以使餅干的體積增加、硬度降低、酥性增大[19-20]。由圖4 可知，隨木聚糖酶添加量的增加產品感官評分逐漸增加，添加量達到0.06%后變化不明顯。因此，木聚糖酶添加量選擇在0.04%～0.08%比較合適。

圖4 木聚糖酶添加量對產品感官評分的影響Fig.4 Effect of xylanase hydrochloride amount on sensory score of semi hard biscuits

2.2 正交試驗結果

黑米韌性餅干正交試驗結果見表3。

表3 黑米韌性餅干正交試驗結果Table 3 Orthogonal experimental results of the semi hard biscuits

由表3 可知，各因素對產品感官評分影響的主次順序為A＞C＞B＞D，最佳組合為A3B2C3D3，該組合不在正交試驗設計表中，進行3 次驗證試驗顯示，該組合感官評分均值為95 分。因此，黑米韌性餅干的最佳配方為：L-半胱氨酸鹽酸鹽、纖維素酶、木瓜蛋白酶、木聚糖酶的添加量分別為0.004%、0.09%、0.07%、0.08%，其它原輔料用量與基本配方相同。

2.3 黑米韌性餅干理化及微生物指標檢測結果

黑米韌性餅干水分含量很低，不利于細菌和霉菌的生長，在常溫（25 ℃左右）條件下保質期為12 個月，此時產品理化指標和微生物指標分別見表4、表5，均符合GB 7100—2015《食品安全國家標準餅干》和GB/T 20980—2007《餅干》的要求。

表4 黑米韌性餅干理指標檢測結果Table 4 Physical-chemical indicators testing results of the semi hard biscuits

表5 黑米韌性餅干微生物指標檢測結果Table 5 Microbial indicators testing results of the semi hard biscuits

3 結論

通過黑米韌性餅干制作配方的單因素試驗和正交試驗，確定了黑米韌性餅干的最佳配方：以低筋面粉為100%計，黑米粉20%、玉米淀粉15%、白砂糖粉20%、全脂奶粉6%、食鹽0.5%、碳酸氫銨0.8%、碳酸氫鈉0.5%、L-半胱氨酸鹽酸鹽0.004%、纖維素酶0.09%、木瓜蛋白酶0.07%、木聚糖酶0.08%、棕櫚油18%、全蛋液15%、水42%。按照以上配方和既定操作要點生產黑米韌性餅干時，面團性能穩定，易于自動成型機壓面和成型；餅干呈灰黑色，表面光滑無裂紋，內部組織氣孔均勻，口感酥脆，甜度適中，有明顯的黑米香味，脂肪含量低，營養豐富。