混料設(shè)計優(yōu)化紫淮山餅干配方的研究

◎ 黃 昭，李 鑫，徐 迪，張 爽

（蕪湖職業(yè)技術(shù)學院，安徽 蕪湖 241003）

淮山是原產(chǎn)我國山西平遙、介休一帶的薯蕷科塊莖植物，是很好的食補材料[1]。而紫淮山因含有植物化學物酚類花色苷，讓它有了更高的營養(yǎng)價值，有研究表明每100 g新鮮紫淮山約含花色苷2.88 mg，總酚50.75 mg[2]。但新鮮淮山含水量高，表皮極薄容易破損，儲存和運輸成本高，容易造成經(jīng)濟損失。

餅干在我國市場銷售中占額較大，無論小孩、年輕人還是老人都是餅干的潛在銷售人群，市場潛力巨大[3]。而隨著人們生活水平的提高和對健康飲食的重視，營養(yǎng)型餅干在我國呈現(xiàn)越來越火的趨勢，市場上近幾年出現(xiàn)的猴菇餅干、紫薯餅干和粗糧餅干等深受廣大消費者喜愛。餅干含水量低，保質(zhì)期長，儲藏和運輸方便，因此將紫淮山作為一種原料制作成餅干，既提高了餅干的營養(yǎng)價值，也對推動種植淮山地區(qū)的經(jīng)濟有重大的現(xiàn)實意義。

混料設(shè)計是一種利用配方均勻設(shè)計試驗方案進行混料試驗的配方研究方法，廣泛應(yīng)用于食品加工和其他工業(yè)生產(chǎn)中[4-8]。軟件分析的使用使得混料試驗的數(shù)據(jù)處理更簡單快捷，是一種十分有效的優(yōu)化產(chǎn)品配方的試驗方法。本試驗采用混料設(shè)計試驗，以紫淮山粉、低筋小麥粉和糖粉為主要原料，以成品的質(zhì)構(gòu)特性和感官特性作為指標進行配方優(yōu)化，為紫淮山餅干品質(zhì)改善和擴大生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

紫淮山粉、低筋小麥粉、糖粉、黃油、雞蛋、牛奶和小蘇打，市售。

BJ-500A型中藥粉碎機：上海拜杰實業(yè)公司；SBC-3Y型電烤爐：珠海三麥機械有限公司；TP-1200A型電子天平：湘儀天平儀器設(shè)備有限公司；TA.XT Plus質(zhì)構(gòu)儀：英國Stable Micro Systems公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設(shè)計

根據(jù)預(yù)試驗，確定餅干配方以紫淮山粉、低筋小麥粉、糖粉3者總量記為100%，糖粉33%～54%，黃油30%、雞蛋20%、牛奶20%及小蘇打0.4%。將紫淮山粉、低筋小麥粉和糖粉3種用料總和記為1，在Design-Expert.V 11.1.0.1軟件中設(shè)定紫淮山粉取值為0.10～0.65、低筋小麥粉取值為0.10～0.65、糖粉的取值為0.25～0.35，經(jīng)混料設(shè)計得到混料設(shè)計試驗配方，如表1所示。

根據(jù)表1的數(shù)據(jù)進行12個混料試驗樣品制備。制作流程是將黃油、糖粉、雞蛋液、小蘇打和牛奶混合打發(fā)，加入紫山藥粉和小麥粉和成光滑的面團，靜置30 min后將面團搟成2 mm厚的薄片，經(jīng)模具成型，裝盤送入預(yù)熱好的烤箱（上火180 ℃，下火175 ℃），烘烤12 min，取出冷卻即得成品。

表1 紫淮山餅干配方混料設(shè)計試驗組合設(shè)計表

1.2.2 質(zhì)構(gòu)分析方法

質(zhì)構(gòu)分析采用三點折斷試驗，探頭運行速度為 2 mm·s-1，測試速度為1 mm·s-1，測試后速度為1 mm·s-1，下降高度10 mm，校準力量和高度，設(shè)定參數(shù)后開始測試。每種配方的餅干隨機選取30塊形狀厚度均勻的餅干進行三點折斷試驗，記錄保存數(shù)據(jù)。

1.2.3 感官分析方法

采用5段嗜好尺度考察12個樣品的4個感官指標，即香氣、滋味、色澤和口感。每個感官指標滿分5分，總分20分。感官評定標準如表2所示，參考MEILGAARD 等[9]的方法和感官評定試驗的要求，12個樣品用3位數(shù)的隨機數(shù)字進行標記，由20位經(jīng)過培訓(xùn)的人員在互不影響結(jié)果的情況下對產(chǎn)品進行感官評定后，收集感官評價表并整理數(shù)據(jù)。

表2 5段嗜好尺度感官評定標準表

2 結(jié)果與分析

2.1 質(zhì)構(gòu)分析

對不同配方的餅干樣品進行三點折斷試驗測定硬度和脆性，結(jié)果如表3所示。

采用Design-Expert.V 11.1.0.1軟件分析硬度、脆性與3種原料之間的關(guān)系，得到3種原料不同配比對紫淮山餅干質(zhì)構(gòu)的影響。根據(jù)Design-Expert.V 11.1.0.1軟件的建議和分析得出的回歸方程為

根據(jù)Design-Expert.V 11.1.0.1軟件分析，硬度符合Cubic模型，脆性符合Special Quadratic模型。硬度和脆性的回歸分析數(shù)據(jù)如表4、表5所示。

表4 硬度和3種原料不同配比之間的回歸分析表

表5 脆性和3種原料不同配比之間的回歸分析表

一個因素或條件的P值小于0.05時，這個因素或條件對硬度的影響是顯著的。由表4可知，AB、AC、BC、ABC、AB（A-B）、AC（A-C）和BC（B-C）均對硬度有明顯的影響。AB的P值小于0.01，即AB對硬度的影響極其顯著，也就是說紫淮山粉和低筋小麥粉的配比對硬度的影響極其顯著。同理，由表5可知，AB、AC、BC、A2BC和AB2C均對脆性有明顯的 影響。

圖1和圖2分別是3種配料不同配比對硬度和脆性影響的等高線圖和響應(yīng)曲面圖。圖1表明，紫淮山粉、低筋小麥粉和糖粉對餅干的硬度均有影響，而且三者之間的交互作用明顯。總的趨勢是隨著紫淮山粉的配比上升，紫淮山餅干的硬度的取值下降，而低筋小麥粉和糖粉配比上升時，硬度的取值也上升。從圖2可以看出，紫淮山粉、低筋小麥粉和糖粉對脆性均有影響，而且3種配料之間的有明顯的交互作用。隨著糖粉的配比上升，紫淮山餅干的脆性的取值也上升。當紫淮山粉和低筋小麥粉兩者之比下降，紫淮山餅干的脆性的取值也隨之下降，即酥脆性上升。

圖1 3種原料配比對硬度影響的等高線圖和響應(yīng)面圖

圖2 3種原料配比對脆性影響的等高線圖和響應(yīng)面圖

2.2 感官評價分析

對不同配方的餅干樣品進行了感官評價，結(jié)果如表6所示。

根據(jù)表6數(shù)據(jù)，利用Design-Expert.V 11.1.0.1對紫淮山粉、低筋小麥粉和糖粉的不同配比對感官評價部分的4個指標的影響進行分析。根據(jù)Design-Expert.V 11.1.0.1軟件分析，得到的多元回歸方程為

表6 紫淮山餅干感官屬性指標評價得分表（單位：分）

圖3～圖6分別是3種配料不同配比對4個感官分析指標的影響的等高線圖和響應(yīng)曲面圖。

圖3 3種原料配比對口感影響的等高線圖和響應(yīng)曲面圖

圖4 3種原料配比對香氣影響的等高線圖和響應(yīng)曲面圖

圖5 3種原料配比對滋味影響的等高線圖和響應(yīng)曲面圖

圖6 3種原料配比對顏色影響的等高線圖和響應(yīng)曲面圖

根據(jù)Design-Expert.V 11.1.0.1軟件分析建立的回歸方程以及等高線圖和響應(yīng)曲面可以看出，紫淮山粉配比上升時，餅干口感和香氣的分值下降。此外，低筋小麥粉和糖粉配比上升時，口感和香氣的分值隨之上升，可能的原因是紫淮山粉的筋度和其他性質(zhì)和低筋小麥粉有一定的差距導(dǎo)致餅干口感下降。此外，紫淮山粉在烘烤過程中產(chǎn)生了不良氣味或者掩蓋了餅干原有的香氣使得香氣的分值下降。紫淮山餅干色澤的分值主要由紫淮山粉和低筋小麥粉主導(dǎo)，糖粉對色澤分值的影響不顯著，其中隨著紫淮山粉配比上升，色澤的分值下降，低筋小麥粉的配比上升，色澤的分值隨之上升，可能的原因是紫淮山粉中含有的色素在烤箱高溫烘烤時發(fā)生氧化反應(yīng)失去原有顏色變成褐色，而低筋小麥粉則發(fā)生美拉德反應(yīng)由白色變得金黃誘人，因此紫淮山粉越多，成品變褐加深，從而影響了色澤的分值。滋味的得分值由紫淮山粉、低筋小麥粉和糖粉3者共同影響，其中糖粉起主要影響。在糖粉的配比為0.3時，滋味分值最高，且紫淮山和低筋小麥粉的配比對滋味分值的影響會削弱，可能的原因是糖粉產(chǎn)生甜蜜的味道直接刺激人的味蕾而主導(dǎo)了滋味的分值；紫淮山粉在烘烤過程中可能產(chǎn)生了一些怪味，導(dǎo)致紫淮山粉的配比越高，則滋味的分值越低。

2.3 配方的優(yōu)化及驗證

結(jié)合餅干樣品質(zhì)構(gòu)和感官評價數(shù)據(jù)結(jié)果，通過Design-Expert.V 11.1.0.1軟件分析獲得最終優(yōu)化的紫淮山餅干配方用料配比為紫淮山粉0.35、低筋小麥粉0.35、糖粉0.3，對優(yōu)化配方進行驗證試驗，具體數(shù)據(jù)見表7。由分析優(yōu)化結(jié)果的期望值可知，越接近1即所得綜合評價越佳，本試驗優(yōu)化配方的期望值為0.86，說明優(yōu)化配方的綜合評價良好。優(yōu)化配方的紫淮山餅干的硬度、脆性大小為2697.03 gf、4.96 gf，口感、滋味、香氣和色澤分值分別為4.75分、4.73分、4.80分和 4.65分，與預(yù)測值相符，總體分值得到了優(yōu)化。

表7 紫淮山餅干感官屬性指標同時優(yōu)化的參數(shù)、預(yù)測值和實測值表

3 結(jié)論

配方中紫淮山粉、低筋小麥粉和糖粉對紫淮山的硬度和脆性有明顯的交互作用，不同的紫淮山粉、低筋小麥粉和糖粉比例對紫淮山餅干香氣和口感的交互作用不顯著，其中紫淮山粉對口感和香氣的得分起主要影響；不同的紫淮山粉、低筋小麥粉和糖粉比例對色澤得分的交互作用不明顯，其中紫淮山粉對色澤得分起主導(dǎo)作用，糖粉對色澤得分幾乎沒有影響；而不同的紫淮山粉、低筋小麥粉和糖粉比例在滋味評價中存在著一定的交互作用，其中糖粉和紫淮山粉起主導(dǎo)作用。

通過Design-Expert.V 11.1.0.1軟件建立的回歸方程和多目標優(yōu)化分析，獲得優(yōu)化的紫淮山餅干配方為紫淮山粉0.35、低筋小麥粉0.35和糖粉0.3。經(jīng)試驗驗證，優(yōu)化配方的紫淮山餅干的硬度、脆性大小為 2697.03 gf、4.96 gf，口感、滋味、香氣和色澤分值分別為4.75分、4.73分、4.80分和4.65分，與預(yù)測值相符，總體分值得到了優(yōu)化。經(jīng)優(yōu)化后的配方餅干表面呈略深的黃色，有明顯的光澤感，口感酥松不黏牙，有濃郁的黃油餅干特有的香氣和奶香，甜味純正而不膩，可以為實際生產(chǎn)提供參考依據(jù)。