圓苞車前子殼粉全麥酥性餅干研制及品質分析

李夢琴，趙龍珂，程冰，王箏，趙杰，林順順

（河南農業大學食品科學技術學院，河南 鄭州 450002）

圓苞車前子是車前屬一年生植物的統稱，有200多個不同的種類[1]。將圓苞車前成熟種子外殼干燥粉碎即圓苞車前子殼粉（psyllium husk powder，PHP）。PHP起初作為藥用資源被開發使用，近年來PHP才作為一種食品資源被開發利用，國家衛生和計劃生育委員會2014年將其列為新資源食品。PHP含有豐富的粗蛋白、膳食纖維、碳水化合物、微量元素以及天然黏液物質[2]，PHP膳食纖維含量高達80%以上，其中水溶性膳食纖維含量約為70%，這使得PHP遇水后能膨脹為體積的50倍，結合大量水形成凝膠，能增加飽足感，但不提供熱量[3]，因此考慮利用PHP凝膠特性來改善面團吸水性，生產出品質優良的烘焙食品。此外，圓苞車前子殼纖維是一種肝臟保護劑，富含多種抗氧化成分，具有保肝作用[4]。其膳食纖維具有維持腸道屏障、促進腸道蠕動、抵御多種毒素、通便的作用[5]。PHP還有降低血糖和改善胰島素抵抗的作用[6]。將PHP應用于面制品發揮其營養功效是資源開發的一條重要途徑。

餅干因其食用簡單、方便攜帶、便于儲存等特性深受消費者喜愛，但目前大多餅干高糖、高脂。隨著消費者對健康的關注，開發功能型餅干已經成為發展趨勢[7]。在酥性餅干中采用適量全麥粉代替低筋面粉，可以增加食用者對全谷物的攝入量，降低谷物食品加工過程中糧食資源浪費、營養損失，充分響應“國家全谷物行動計劃”。同時木糖醇作為天然甜味劑，在餅干中代替蔗糖可以制作成無糖餅干，木糖醇的代謝不需胰島素的促進，就能給細胞提供養分和能量。木糖醇具有獨特的代謝途徑，食用后不會引起血糖的升高[8]。研究發現植物當中的天然成分對人體的健康具有重要作用，植物天然成分的研究開發也越來越成為主流趨勢。本研究將富含膳食纖維的圓苞車前子殼粉添加于全麥酥性餅干中，探究其對酥性餅干品質的影響，利用天然資源開發一種功能型餅干。圓苞車前子殼粉全麥酥性餅干不僅增加酥性餅干品種的多樣性，也為PHP的開發利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

低筋面粉：濰坊風箏面粉有限責任公司；全麥粉：深圳市海尚國際貿易有限公司；圓苞車前子殼粉：山東禾谷食品有限公司；木糖醇：浙江華康貿易有限公司；玉米胚芽油：西王食品股份有限公司。

1.2 儀器與設備

DJJ-160C經濟型電動壓面機：永康市海鷗電器有限公司；YXD-Z202烤箱：廣東樂創電器有限公司；TA.XT.Plus物性測試儀：英國Stable Micro Stytems公司；Micro MR核磁共振成像儀：上海紐邁電子技術有限公司。

1.3 試驗方法

工藝流程：面團調制→面團成型→餅干成型→烘焙→冷卻→成品。

基礎配方：以混合粉為基準（全麥粉+低筋粉=100%），玉米油添加量20.0%，木糖醇添加量20.0%，PHP添加量3.0%，此外小蘇打添加量0.5%、食用鹽添加量0.5%、水添加量20%。

將全麥粉、玉米油、木糖醇、PHP、小蘇打和食用鹽和水按質量比混合，加入低筋小麥粉，和面2 min。用壓面機將面團輥壓成型，面餅厚度為3 mm，用圓形模具壓制成型。將成型的餅干放入烤箱中，上火160℃，下火160℃，烘烤24 min（為保證餅干均勻烤制，烤制12 min時調整烤盤方向），冷卻至室溫25℃[9]。

1.4 試驗設計

1.4.1 單因素試驗設計

結合基礎配方，以全麥粉、PHP、木糖醇、玉米油添加量為自變量，將感官評分作為評定指標，進行優化試驗。單因素試驗設計方案見表1。

表1 單因素試驗設計方案Table 1 Single factor experimental design scheme

1.4.2 正交試驗設計

結合單因素試驗結果，以全麥粉、PHP、木糖醇、玉米油添加量為自變量，進行四因素三水平正交試驗，通過感官評價結果優化試驗配方，正交試驗設計見表2。

表2 正交試驗設計因素與水平Table 2 Factors and levels of orthogonal experiment

1.5 感官評定

根據GB 7100—2015《食品安全國家標準餅干》[10]進行感官評定，選15名經過感官評分鑒定培訓且有一定感官評價經驗的評價員組成感官評定小組，分別從外觀、色澤、滋味及口感、組織和雜質5個方面進行感官評定，感官評分標準參考陳思沅等[11]的方法。感官評分標準見表3。

表3 感官評分標準Table 3 Sensory scoring standards

1.6 質構特性分析

參照鄧楚君等[12]的方法對餅干進行質構測定，采用柱形探頭P/50，測前速度1 mm/s、測試速度1.5 mm/s、測后速度為1.5 mm/s、壓縮程度為30%。

1.7 低場核磁共振（low-field nuclear magnetic resonance，LF-NMR）分析

參考李爽等[13]的方法對餅干進行低場核磁共振測定。精確稱取0.800 g樣品，放入直徑25 mm的核磁共振專用試管，采樣點數140 056，采樣頻率200 kHz，采樣間隔時間4 500 ms，重復采樣回波時間0.35 ms，回波數2 000，重復采樣4次。

1.8 數據處理

采用SPSS 20.0軟件對單因素及正交試驗進行數據方差分析，顯著性水平為0.05；采用Origin 2021軟件作圖；采用SIMCA-P 11軟件進行統計數據的回歸分析、主成分分析及相關性分析。

2 結果與分析

2.1 餅干添加物對產品感官品質影響的單因素分析結果

單因素試驗結果見圖1。

圖1 全麥粉、PHP、木糖醇、玉米油對圓苞車前子殼粉全麥酥性餅干感官品質的影響Fig.1 Effect of whole wheat powder ，PHP，xylitol，corn oil on sensory quality of psyllium husk powder whole wheat crisp biscuit

由圖1可知，隨著全麥粉、PHP、木糖醇、玉米油添加量的增加，餅干的感官評分均呈先升高后降低趨勢。全麥粉添加量30%、PHP添加量4.0%、木糖醇添加量25.0%、玉米油添加量20.0%時感官評分均相對較高，對應的餅干外觀、色澤、口感、組織結構均較好，感官品質最佳。

2.2 圓苞車前子殼粉全麥酥性餅干配方優化

正交試驗結果見表4。

表4 圓苞車前子殼粉全麥酥性餅干正交試驗結果Table 4 Orthogonal test results of psyllium husk powder whole wheat crisp biscuit

續表4 圓苞車前子殼粉全麥酥性餅干正交試驗結果Continue table 4 Orthogonal test results of psyllium husk powder whole wheat crisp biscuit

由表4可知，各因素對圓苞車前子殼粉全麥酥性餅干感官品質的影響順序為A＞D＞B＞C，即全麥粉添加量影響最大，其次為PHP添加量、玉米油添加量和木糖醇添加量，最優組合為A2B3C1D2，該組合在正交試驗設計表中為試驗組6，感官評分為90.1，感官評分最高，因此選擇A2B3C1D2為圓苞車前子殼粉全麥酥性餅干的最優配方。

2.3 試驗組餅干產品的質構特性分析

評價酥性餅干品質的重要指標有硬度、脆性和咀嚼性[9]。硬度反映了餅干的松軟程度，餅干的口感隨著硬度的增大而越酥脆[14]。脆性反映了餅干的松脆程度。咀嚼性是指把餅干咀嚼到能夠下咽的狀態所需要的能量，反映餅干被咀嚼時對外力的持續抵抗作用，咀嚼性越小，說明餅干越易嚼碎，越沒有嚼勁；咀嚼性越大，餅干越難被嚼碎，有硌牙感，口感越差[15]。質構特性測定結果見圖2。

圖2 質構特性測定結果Fig.2 Results of measurement of texture characteristics

由圖2可知，試驗組6餅干硬度顯著高于其它試驗組的餅干（P＜0.05），說明其酥脆性很好，其脆性和咀嚼性均較好；試驗組1餅干硬度和咀嚼性明顯低于其它試驗組的餅干，脆性也較低，說明其口感較差。這與感官評分一致，試驗組6的感官評分最高，試驗組1的感官評分最低，因此確定最優配方組合為A2B3C1D2（試驗組 6）。

2.4 試驗組餅干產品的低場核磁共振分析

低場核磁共振是一種快速、無損的檢測方法，用于區分食品中水分的狀態，掌握水分的遷移規律[16-18]。依據樣品中水分子的橫向弛豫時間T2的不同，對食品中不同狀態的水分進行區分，可以分為結合水、不易流動水和具有流動性的自由水[18]。不同配方酥性餅干正交試驗組的橫向弛豫時間T2的變化見圖3。

圖3 不同配方酥性餅干正交試驗組的橫向弛豫時間T2的變化Fig.3 Change of transverse relaxation time T2in orthogonal test group of crisp biscuit with different formulations

由圖3可知，隨著橫向弛豫時間的延長，顯示出3個明顯的峰，其對應的橫向弛豫時間表示餅干中不同狀態水分水的自由度，弛豫時間越小表明水與餅干中物質結合越緊密，越不容易排出，其值越大，表示水分的自由度越大越容易排出[18]；對應的峰面積表示該部分水分的含量。

不同配方酥性餅干弛豫時間及峰面積分析見表5。

表5 不同配方酥性餅干弛豫時間及峰面積分析Table 5 Texture analysis of crisp biscuitt with orthogonal experimental formula

由表5可知，試驗組6不易流動水含量較低而結合水和自由水含量較高；試驗組3自由水的自由度（T23=77.26 ms）顯著低于其它試驗組（P＜0.05）。

為了全面分析各試驗組間水分自由度和含量的差異，本研究進行了主成分分析，結果見圖4。

圖4 不同配方餅干中不同狀態水分自由度和含量的主成分分析Fig.4 Principal component analysis of moisture degree of freedom and content in different states of biscuits with different formulations

由圖4可知，沿PC1軸方向，9組餅干可分為3類，依次為試驗 2、3、7 組→試驗 4、5、6、9 組→試驗 1、8組；分析發現，試驗組1和8明顯區分于其它組，是源于其結合水含量（A1）明顯高于其它試驗組；試驗組4、5、6的自由水含量（A23）明顯高于其它試驗組，結合2.2中的部分內容，發現此3組餅干的全麥粉含量均為30%，說明全麥粉過多或過少均會導致自由水含量（A23）的明顯降低。

2.5 影響圓苞車前子殼粉全麥酥性餅干感官品質的關鍵因素分析

為深入探究會對圓苞車前子殼粉全麥酥性餅干感官產生顯著影響的因素，以全麥粉、玉米油、木糖醇和PHP的添加量，餅干的硬度、脆性、咀嚼性，以及不同相態水分的弛豫時間和含量為X變量，餅干感官評分為Y變量，利用Jack-knife不確定度分析計算估計回歸系數用于顯著變量分析[9]，結果見圖5。

圖5 餅干成分添加量、質構性質及水分相態特征變量對餅干感官評分的相關性Fig.5 Correlation between the content of biscuit ingredients，texture propertiesand characteristic variables of water phase on biscuit sensory score

由圖5可知，全麥粉添加量顯著影響餅干感官評分。在添加范圍內，PHP添加量沒有達到顯著水平，但其對餅干感官評分呈正相關性，即添加PHP會提升餅干的感官品質。硬度、脆性和咀嚼性對餅干感官評分也呈正相關性，且脆性和咀嚼性達到顯著水平（P＜0.05），這說明餅干的感官品質隨著其脆性及咀嚼性的數值增加而提高，另外研究結果還表明餅干的感官評分與其自由水的自由度（T23）及含量（A23）也呈正相關，且餅干的感官評分與自由水的含量（A23）呈顯著正相關（P＜0.05），這與餅干的潤滑感有關，潤滑感是一種重要的享受型口感，其對感官評分水平具有直接影響[19-21]，而餅干在人體口腔中的潤滑感又與其自由水含量有密切的關系，因此餅干中自由水的含量（A23）越高，其對應的感官品質也越好。

3 討論與結論

本研究通過在傳統酥性餅干中加入PHP、全麥粉等，探究了PHP、全麥粉、木糖醇、玉米油的添加量與餅干感官品質的關系。以感官評分為指標，進行單因素、正交試驗，結果表明圓苞車前子殼粉全麥酥性餅干的最優配方為全麥粉30%+低筋粉70%、PHP 4.0%、木糖醇22.5%、玉米油22.5%。

研究結果顯示，試驗組6餅干感官評分最高，其次為試驗組7餅干，對其質構特性進行分析可知試驗組6的餅干硬度顯著高于其它組（P＜0.05），試驗組7餅干的咀嚼性明顯高于其它組，且脆性顯著高于其它組（P＜0.05）。因此結合感官分析結果及質構特性可知硬度、脆性和咀嚼性數值的升高對圓苞車前子殼粉全麥酥性餅干口感品質具有正向影響，這是由于適宜的硬度可賦予餅干較優的嚼勁和口感，且硬度的增加也會提高餅干的酥脆感。

根據水分狀態的自由度（T2）和含量（A2），試驗組餅干可明顯分為3類，即餅干2，3，7組→餅干4，5，6，9組→餅干1，8組；餅干1和8組區分于其它組是由于其結合水含量（A21）明顯高于其它餅干組，結合2.2中部分研究內容，發現試驗1組的全麥粉和PHP含量均最低，試驗8組的全麥粉和PHP含量均最高，說明全麥粉和PHP對結合水含量影響較弱，因此木糖醇和玉米油的添加量可能導致餅干中結合水含量（A1）明顯高于其它餅干組，淀粉微粒和面筋蛋白周圍的油脂易形成油膜層，蛋白質、淀粉等大分子物質結合水的能力會由于形成的油膜層受到阻礙，因此較低的玉米油添加量會增加餅干中結合水含量，這與買玉花等[22]的研究結論一致。分析認為，全麥粉和PHP對結合水含量影響不大，但會影響不易流動水的自由度及自由水的含量，全麥粉過多或過少都會導致不易流動水自由度（T22）和自由水含量（A23）降低。

相關性分析結果顯示，餅干中全麥粉添加量、自由水含量，以及餅干的脆性和咀嚼性質構特征，與餅干感官評分呈顯著正相關（P＜0.05），結合相關研究資料分析認為，出現這種結果的原因可能是水分有助于提升餅干在口腔中潤滑感，從而影響感官評分[19-21]。盡管在本試驗添加量范圍內，PHP的添加對餅干感官評分未達到顯著影響，但可以確認，PHP的添加有助于感官提升。分析原因可能是PHP含有60%以上的阿拉伯木聚糖，該部分是一種半纖維素[23]，面團中蛋白質含量的降低和高支化可溶性阿拉伯木聚糖含量的增加相平衡[24]，有助于餅干結構的加強。

本研究為未來PHP功能性食品的開發提供理論基礎，增加了一種新型選擇，有助于PHP的合理開發利用，具有良好的市場開發前景。