響應面法優化低糖紫薯鷹嘴豆餅干配方研究

◎ 羅 威，梁海娣，廖凌云，馮 飛

（1.湛江幼兒師范專科學校，廣東 湛江 524084；2.嶺南師范學院基礎教育學院，廣東 湛江 524037；3.云浮市中等專業學校，廣東 云浮 527300；4.四川旅游學院，四川 成都 610000）

隨著中國第三輪消費升級的展開和大健康理念的逐漸深入，集營養、風味和功能為一體的食品成為人們追捧的消費潮流。在新趨勢下，餅干產業也向著健康營養、復合功能性、低糖低脂等方面發展，低糖餅干應運而生[1-3]。本研究以酥性餅干為基礎，復合紫薯粉、鷹嘴豆粉，融合藥食同源的核桃，并使用赤蘚糖醇代替蔗糖，通過單因素試驗和響應面法試驗，進行配方優化研究，以期在減糖的同時，保證最佳的口感與風味，打造低糖、高纖維和高蛋白的低糖紫薯鷹嘴豆餅干，既可為新型餅干的研發提供一定的理論基礎及技術支持，又可拉動功能性餅干的內需，刺激消費，創造良好的經濟效益和社會效益。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 材料與試劑

禾力康鷹嘴豆粉，新疆農科院糧作物所科技開發服務公司；赤蘚糖醇，珠海市泛海生物技術公司；紫薯粉，山東多麥食品股份有限公司；低筋面粉、小蘇打、核桃仁、雞蛋和食鹽等均為市售。

1.1.2 儀器與設備

PL-6高級食品焙烤箱，廣東番禺市恒聯食品機械廠；SC-262CA攪拌機，佛山雪特朗電器有限公司；Universal TA質構儀，上海騰拔儀器科技有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 基礎配方

低筋面粉400 g、紫薯粉40 g、鷹嘴豆粉60 g、黃油300 g、赤蘚糖醇130 g、食鹽6 g、雞蛋液30 g、核桃碎100 g和小蘇打3 g。

1.2.2 工藝流程

低糖紫薯鷹嘴豆餅干的工藝流程見圖1。

1.2.3 制備工藝

①準備原料。黃油置于室溫軟化；紫薯粉、鷹嘴豆粉、低筋面粉等粉料預混過篩；核桃仁烘烤碾成核桃碎；雞蛋打散備用。②黃油乳化。將赤蘚糖醇、鹽加入黃油中攪拌至完全溶解，再倒入雞蛋液用打蛋器攪打至體積膨大、顏色發白。③面團調制。將乳化黃油、預混粉料一起以中檔的速度攪拌成團，加入核桃碎攪拌均勻，將面團壓入24.5 cm×4.0 cm×4.3 cm的U型不粘餅干模具。④冷藏靜置。將面團包上保鮮膜放入冰箱冷藏1 h至硬。⑤餅干成型。將靜置后的面團取出，切成厚度為1 cm的均勻、平整、光滑的薄片。⑥烘烤成熟。烤箱預熱，設置上火165 ℃、下火160 ℃，烘烤時間為20 min。⑦冷卻包裝。將成品置于室溫自然冷卻即可成型。

圖1 低糖紫薯鷹嘴豆餅干工藝流程圖

1.2.4 感官評定方法

參考張國真等[4]的方法，選擇10名烹飪專業二年級的學生（男女比例相當）組成評委團，以低糖紫薯鷹嘴豆餅干的形態、色澤、滋味氣味、口感和組織結構作為感官評定指標，進行感官評分。具體評分標準見表1。

1.2.5 單因素試驗設計

以基礎配方為基礎，通過單因素試驗分別探究紫薯粉與鷹嘴豆粉的質量比、赤蘚糖醇添加量、黃油添加量和小蘇打添加量這4個因素對低糖紫薯鷹嘴豆餅干品質的影響，感官評分標準如表1。

1.2.6 響應面試驗設計

根據單因素試驗結果，選定赤蘚糖醇添加量、黃油添加量、小蘇打添加量3個因素作為考察因素進行響應面試驗設計，響應面因素與水平見表2。

表1 低糖紫薯鷹嘴豆餅干感官評分標準表

表2 響應面因素與水平表

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果與分析

2.1.1 紫薯粉與鷹嘴豆粉的質量比對餅干感官評分的影響

紫薯粉與鷹嘴豆粉的添加量主要對餅干的質地、硬度、酥脆度、色澤以及風味等有一定影響。將紫薯粉與鷹嘴豆粉總量固定為100 g，探究紫薯粉與鷹嘴豆粉質量比分別為1∶4、3∶7、2∶3、1∶1和3∶2時對餅干感官評分的影響。由圖2可知，當紫薯粉與鷹嘴豆粉的質量比為1∶1時，感官評分最高。此時，餅干成品呈淺紫色，形態完整，色澤均勻有光澤，紫薯與鷹嘴豆香味適中，質地細膩，口感酥脆。因此，初步確定紫薯粉與鷹嘴豆粉的最佳質量比為1∶1。

2.1.2 赤蘚糖醇添加量對餅干感官評分的影響

代糖會影響餅干的質地組織、酥脆度、滋味及色澤等。其他量固定不變，探究赤蘚糖醇添加量分別為110 g、120 g、130 g、140 g和150 g對感官評分的影響。由圖3可知，當赤糖醇的添加量為130 g時，餅干口感香甜，組織平滑光亮，質地松脆。因此，初步確定赤蘚糖醇的添加量為130 g。

圖2 紫薯粉與鷹嘴豆粉的質量比對餅干感官評分的影響圖

2.1.3 黃油添加量對餅干感官評分的影響

黃油的添加主要起調節口感、使餅干酥脆的作用，而且對餅干的膨松度、口感、色澤等也有一定影響[5]。其他量固定不變，探究黃油添加量分別為280 g、290 g、300 g、310 g和320 g對感官評分的影響。由圖4可知，當黃油添加量為290 g時，餅干成型效果佳，組織結構細膩、酥松香脆，無油膩感。因此，初步確定黃油的添加量為290 g。

2.1.4 小蘇打最佳添加量的確定

小蘇打對面團的組織結構、膨松程度及酥脆口感等有顯著影響。其他量固定不變，探究小蘇打添加量分別為1 g、2 g、3 g、4 g和5 g對感官評分的影響。由圖5可知，當小蘇打的添加量為2 g時，面團蓬松度合適，組織細膩均勻，形態完整，制得的餅干質地松脆，香味適宜。因此，初步確定小蘇打的添加量為2 g。

圖5 小蘇打添加量對餅干感官評分的影響圖

2.2 響應面試驗結果分析

在單因素試驗的基礎上，以感官評分（Y）為響應值，選定赤蘚糖醇添加量（A）、黃油添加量（B）、小蘇打添加量（C）作為響應面試驗因素水平進行3因素3水平試驗以確定低糖紫薯鷹嘴豆餅干的最佳制作工藝參數。利用Design Expert 13軟件對試驗結果進行分析，具體結果如表3所示，得到低糖紫薯鷹嘴豆餅干配方與感官評分的二次多項回歸方程：Y=-4 472.375 00-1.577 50A+32.140 00B+23.800 00C+ 0.011 250AB-0.142 500AC+0.022 500BC-0.003 625A2-0.058 625B2-3.012 50C2

根據表4分析可得，低糖紫薯鷹嘴豆餅干建立的數學模型P值小于0.000 1，說明模型各試驗組別間差異極顯著，失擬項值0.124 0＞0.05，表明該模型預測值具有較高的擬合度，試驗結果誤差范圍小，表明模型極顯著[6]。赤蘚糖醇添加量（A）、黃油添加量（B）、小蘇打添加量（C）3個因素之間存在顯著的線性關系，該試驗結果可靠性較高。模型中R2=0.985 0，=0.965 7，表示該模型中考察因素能夠解釋響應值高達96.57%，因此該模型可用于探究考察因素的變化對低糖紫薯鷹嘴豆餅干的品質影響和預測分析。一次項A、B，二次項B2對餅干感官評分的影響極顯著 （P＜0.000 1）；交互項AC、二次項C2對餅干感官評分的影響顯著（P＜0.05）；一次項C、二次項A2、交互項BC、AB對結果影響不顯著（P＞0.05）。

表3 響應面試驗設計及分析結果表

表4 回歸模型方差分析表

2.3 最優配方的確定及驗證試驗

根據響應面結果得出低糖紫薯鷹嘴豆餅干的最優因素配方為赤蘚糖醇添加量123.8 g、黃油添加量291.6 g、小蘇打添加量1.7 g，基于實際生產中的可行性出發，將響應因素值修正為赤蘚糖醇添加量124 g、黃油添加量292 g、小蘇打添加量2 g，進行3組驗證試驗，3組感官評定所得平均分為89.3，與預測值誤差極小，表明該模型預測結果合理，具有現實性。

3 結論

本試驗通過單因素試驗探討了紫薯粉與鷹嘴豆粉的質量比、赤蘚糖醇添加量、黃油添加量和小蘇打添加量對低糖紫薯鷹嘴豆餅干品質的影響，結合單因素試驗結果利用響應面優化試驗，得出低糖紫薯鷹嘴豆餅干的理想配方為低筋面粉400 g、紫薯粉50 g、鷹嘴豆粉50 g、黃油292 g、赤蘚糖醇124 g、食鹽6 g、雞蛋液30 g、核桃碎100 g和小蘇打2 g。按照此配方烘烤的低糖紫薯鷹嘴豆餅干品質最佳，具有外形平整、質地細膩、膨松酥脆，色澤淺紫有光澤，紫薯香、鷹嘴豆香、核桃香綜合香味適中、香甜可口。與傳統餅干相比，紫薯粉、鷹嘴豆粉、核桃碎的加入，以及赤蘚糖醇代替蔗糖，不僅改善了餅干的質構特性與口感風味，同時也提高了餅干中膳食纖維、蛋白質等多種營養成分的含量，能滿足消費者對新口感的需求與營養保健的需求，符合當代烘培市場的產品需求，豐富了烘培產品的種類，有利于激發烘培市場活力，為低糖紫薯鷹嘴豆餅干的進一步研究和工業生產提供了理論基礎及技術指導。