混料設計優化紫淮山餅干配方的研究

◎ 黃 昭，李 鑫，徐 迪，張 爽

（蕪湖職業技術學院，安徽 蕪湖 241003）

淮山是原產我國山西平遙、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，營養型餅干在我國呈現越來越火的趨勢，市場上近幾年出現的猴菇餅干、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價值，也對推動種植淮山地區的經濟有重大的現實意義。

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

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：湘儀天平儀器設備有限公司；TA.XT Plus質構儀：英國Stable Micro Systems公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計

根據預試驗，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，經混料設計得到混料設計試驗配方，如表1所示。

根據表1的數據進行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，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，經模具成型，裝盤送入預熱好的烤箱（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計試驗組合設計表

1.2.2 質構分析方法

質構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，設定參數后開始測試。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，記錄保存數據。

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位數的隨機數字進行標記，由20位經過培訓的人員在互不影響結果的情況下對產品進行感官評定后，收集感官評價表并整理數據。

表2 5段嗜好尺度感官評定標準表

2 結果與分析

2.1 質構分析

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種原料之間的關系，得到3種原料不同配比對紫淮山餅干質構的影響。根據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據如表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面圖

圖2 3種原料配比對脆性影響的等高線圖和響應面圖

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，結果如表6所示。

根據表6數據，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曲面圖。

圖3 3種原料配比對口感影響的等高線圖和響應曲面圖

圖4 3種原料配比對香氣影響的等高線圖和響應曲面圖

圖5 3種原料配比對滋味影響的等高線圖和響應曲面圖

圖6 3種原料配比對顏色影響的等高線圖和響應曲面圖

根據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和低筋小麥粉有一定的差距導致餅干口感下降。此外，紫淮山粉在烘烤過程中產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，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生氧化反應失去原有顏色變成褐色，而低筋小麥粉則發生美拉德反應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生甜蜜的味道直接刺激人的味蕾而主導了滋味的分值；紫淮山粉在烘烤過程中可能產生了一些怪味，導致紫淮山粉的配比越高，則滋味的分值越低。

2.3 配方的優化及驗證

結合餅干樣品質構和感官評價數據結果，通過Design-Expert.V 11.1.0.1軟件分析獲得最終優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，對優化配方進行驗證試驗，具體數據見表7。由分析優化結果的期望值可知，越接近1即所得綜合評價越佳，本試驗優化配方的期望值為0.86，說明優化配方的綜合評價良好。優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，與預測值相符，總體分值得到了優化。

表7 紫淮山餅干感官屬性指標同時優化的參數、預測值和實測值表

3 結論

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化分析，獲得優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。經試驗驗證，優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，與預測值相符，總體分值得到了優化。經優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，可以為實際生產提供參考依據。