響應面法優化蛹蟲草餅干的配方

陳 禧，杜亞飛,2，肖琴琴，張榮美，童 圣，張曉娟,2*

（1.成都師范學院 化學與生命科學學院，四川成都 611130；2.成都師范學院 食品發酵研究所，四川成都 611130）

蛹蟲草（Cordyceps militaris）具有提高免疫力[1]、抗氧化[2-3]、抗衰老、抗菌、抗病毒、抗腫瘤、抗癌、降血脂及降血糖等作用[4]。目前，人們對蛹蟲草的消費主要集中在子實體的鮮、干產品上，而蛹蟲草深加工產品的市場份額很小[5]。餅干是以面粉為主要原料制成的一種口感酥脆的食品。它以其可儲存性和便攜性等優點受到消費者的歡迎。單一搭配的面粉餅干已不能滿足人們健康飲食結構的要求，也不符合現代營養學倡導的飲食原則[6]。因此，對于高營養餅干進行工藝優化和配方改進是食品消費領域的重要舉措[7]。本文以蛹蟲草為主要原料，采用單因素實驗法和響應面分析法選取相關因素的最佳點，研究蛹蟲草餅干的最佳工藝配方，為蛹蟲草深加工提供新的技術思路。

1 材料與方法

1.1 材料

黃油、小蘇打、低筋面粉、雞蛋、白砂糖，市售。蛹蟲草，方家鋪子綠色食品有限公司。

1.2 主要儀器與設備

YM-306D遠紅外食品烤箱，研麥食品機械（上海）有限公司；XQM-0.4實驗球磨機，長沙天創粉末技術有限公司；艾澤拉800A多功能粉碎機，永康市紅太陽機電有限公司；JA303P 電子天平，常州幸運電子設備有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 工藝流程

蛹蟲草粉準備→制作面團→壓模成形→烘烤→冷卻[8]。

1.3.2 操作要點

（1）蛹蟲草粉準備。將蛹蟲草用水洗凈，去除雜質，放入烤箱中以80 ℃干燥，冷卻使用。再用多功能攪拌機攪碎蛹蟲草，制備出蛹蟲草粉[9]。

（2）制作面團。將小蘇打與低筋面粉及輔料攪拌混合均勻，將小蘇打與低筋面粉及輔料攪拌混合均勻，最后加入蛹蟲草粉，混合均勻[9]。將面團放入冰箱，冷藏15 min備用。

（3）壓模成形。從冰箱取出面團，碾壓成3～4 mm厚的面塊，用方模壓出餅干形狀，放入烤盤[9]。

染液堿性強弱也是影響活性染料反應性的重要因素。堿劑強，染液pH值高，活性染料反應速率提高，可促進染料與棉纖維發生共價鍵的結合[3]。但當pH值大于11后，水解反應的比例增大，染料固色率下降。因此對反應性高的染料，堿性可以弱些；對反應性低的染料，堿性應強些。本實驗通過用不同堿劑，研究pH值對于永光活性湖蘭G染料染色的影響。染色工藝見表3、實驗結果見表4。

（4）烘烤。烤箱預熱20 min，溫度調至170 ℃，烘烤15 min。

（5）冷卻。焙烤后的蛹蟲草餅干進行自然冷卻處理。

1.3.3 蛹蟲草餅干的單因素實驗

以100 g 低筋面粉為基準，基本配方為蛹蟲草粉6 g、黃油30 g、蛋液25 g、白砂糖25 g、小蘇打2 g、水20 g，選用控制變量法依次改變蛹蟲草粉（2 g、4 g、6 g、8 g及10 g）、水（10 g、15 g、20 g、25 g及30 g）、白砂糖（15 g、20 g、25 g、30 g及35 g）3個因素的添加量，由此考察單因素對蛹蟲草餅干品質的影響。

1.3.4 蛹蟲草餅干的響應面優化實驗

在單因素實驗基礎上，設計17組實驗，以蛹蟲草粉、水、白砂糖添加量3個顯著因素作為響應變量，以感官評價綜合評分作為響應值，如表1所示實驗因素設計。

1.3.5 感官評價

2 結果與分析

2.1 單因素實驗結果分析

2.1.1 水對蛹蟲草餅干的感官評分影響

由圖1所示，水添加量在10%～20%時，蛹蟲草餅干的感官評分不斷上升，水添加量對蛹蟲草餅干感官品質起到一定影響，水能使面團柔軟有彈性。但過多的水會使面團不成型，影響感官評分，超過20%后，評分呈下降趨勢。因此選擇水添加量20%及其附近的兩個梯度作為響應面實驗的數據基礎。

圖1 水添加量對蛹蟲草餅干感官評價的影響

2.1.2 白砂糖對蛹蟲草餅干的感官評分影響

由圖2所示，蛹蟲草餅干在白砂糖添加量15%～30%時感官評分呈上升趨勢。白砂糖添加量對餅干感官品質存在一定影響，白砂糖能使餅干增加甜度，但過多的白砂糖會使餅干過于甜，影響感官評分。超過30%后，感官評分開始下降，因此選擇白砂糖添加量30%及其附近的兩個梯度作為響應面實驗的數據基礎。

圖2 白砂糖添加量對餅干感官評價的影響

2.1.3 蛹蟲草粉對蛹蟲草餅干的感官評分影響

由圖3所示，在2%～8%蛹蟲草粉范圍內，蛹蟲草餅干的感官評分不斷上升。蛹蟲草粉能使餅干具有特色的香味，但蛹蟲草粉過量會影響餅干風味，使之變苦，進而影響感官評分。蛹蟲草粉添加量大于8%時感官評分開始下降，因此選擇蛹蟲草粉添加量8%及其附近的兩個梯度作為響應面實驗的數據基礎。

圖3 蛹蟲草粉添加量對餅干感官品質的影響

2.2 蛹蟲草餅干響應面優化實驗的結果

2.2.1 響應面實驗結果與方差分析

以感官評分作為響應值，選取蛹蟲草粉添加量、水添加量、白砂糖添加量進行響應面優化，如表2所示。

表2 蛹蟲草餅干BBD響應面實驗設計與響應值

得出各因素和感官評分的回歸方程：感官評分Y=86.22+0.787 5A+0.512 5B-1.38C+0.450 0AB+2.48AC+1.43BC-3.28A2-1.83B2-3.61C2

由表3可知，模型具有極顯著性（P=0.002 7＜0.01），且失擬項不顯著（P=0.081 9＞0.05），相關系數為R2=0.930 8，這說明預測值與試驗值相關，擬合度較好，誤差小，即用上述回歸方程預測試驗中3個因素和感官評分的關系是可行的。

表3 蛹蟲草餅干BBD響應面模型方差分析

根據顯著性分析的結果可知，一次項A、一次項B對感官評分的影響不顯著（P＞0.05），一次項C對感官評分有顯著影響（P＜0.05）。二次項A2、C2對感官評分有極顯著影響（P＜0.01），二次項B2對感官評分有顯著影響。交互項AC對感官評分值的影響極顯著（P＞0.05），交互項AB、交互項BC對感官評分不顯著。通過比較該模型各因素的F值的大小，判定各因素的主次關系，F值越大，則該因素對試驗結果的影響越大，即C＞A＞B。

2.2.2 驗證實驗

根據響應面的結果，利用Design-Expert 11軟件進行分析，蛹蟲草餅干最佳工藝條件為水添加量20.4%、白砂糖添加量30.5%、蛹蟲草粉添加量7.8%。餅干理論感官評分86.3分。在實際操作過程中，考慮便捷性，條件改為水添加量20%、蛹蟲草粉添加量8%，白砂糖添加量30%，對餅干進行3次重復實驗得到的平均分為86.1分，二次多項式數學模型進行的等高線疊加，所得到的優化區域符合實驗設計目標，數學模型和實驗設計具有良好的重現性[11]。

3 結論

以單因素實驗為基礎進行Box-Behnken實驗，優化蛹蟲草配方，結果表明各因素對產品感官影響大小順序為蛹蟲草粉添加量＞水添加量＞白砂糖添加量，結合響應面分析確定蛹蟲草8%、水添加量20%、黃油30%、蛋液25%、白糖30%，制得的蛹蟲草餅干呈金黃色、色澤均勻、組織狀態清晰，為蛹蟲草餅干的研發提供理論基礎。