響應面法優化小米紅棗溶豆的加工工藝

岳忠孝，侯東輝，張瑞棟，于欣宇，馮耐紅

（山西農業大學 經濟作物研究所，山西 汾陽 032200）

溶豆香甜醇厚、酥脆可口，是一種具有易于濕潤分散特性的休閑食品[1]，原材料一般會用到奶油、低筋面粉、雞蛋、糖等，其以獨特的風味和口感成為近年來深受國內消費者喜愛的休閑食品和嬰幼兒輔食之一[2]。歐陽銳等[3]優化了果類加工溶豆——黃花梨酸奶溶豆的工藝，勞艷艷[4]優化了蔬菜類加工溶豆的干燥制備工藝。

小米，又稱為粟，分布廣泛且抗逆性強[5]，含有豐富的不飽和脂肪酸、維生素、微量元素以及膳食纖維[6]，同時含有多酚、多肽、黃色素等多種功能因子。小米富含多種天然抗氧化成分[7]，食補作用效果佳，有補腎益氣、健脾和胃的作用[8]。小米偏堿與酸性食物（如雞鴨魚肉等）同食，可達到酸堿平衡之效[9]。作為優質的加工原材料[10]，可進一步提升小米的復合價值和經濟價值。紅棗里面的主要成分有葡萄糖、果糖、維生素C、胡蘿卜素等，其營養價值比較豐富，不僅能夠調理氣血，起到補血的作用，而且還能鎮靜安神，具有抗癌的效果，可增強身體的免疫功能。市面上常見的有紅棗小米餅干、紅棗小米營養粉等，而使用小米和紅棗為原料的溶豆市場上并不多見。

本試驗是將傳統市面上溶豆中的低筋面粉用小米粉和紅棗粉來代替，通過單因素以及響應面試驗，對小米粉、紅棗粉以及奶粉的含量進行優化，隨后對最優配方所適用的烘培溫度進行篩選，以期研制出色澤好、口感佳、具有獨特小米風味的溶豆，豐富市場上的溶豆種類，滿足消費者對休閑保健食品的不同需求，以延長小米的高附加值產品的加工產業鏈。

1 材料和方法

1.1 材料

小米粉（晉谷21 號）、紅棗粉、雞蛋、奶粉、淀粉、白砂糖，均為市售。

1.2 儀器

電子天平、SIEMENS 電烤箱、打蛋器、模具、裱花嘴、刮刀。

1.3 溶豆的制作

選取無黑點、無病蟲害、無破損的小米，使用粉碎機磨粉，選用直徑為0.074 mm 的篩子過篩后的小米粉備用。將雞蛋打碎，蛋黃及蛋白分別放入無水無油的玻璃碗中，其中，盛蛋清的碗置于冰箱，冷凍到蛋白表面有冰渣即可；將蛋白使用打蛋器全程低速、轉圈式打發，攪打過程中分3 次在盛蛋白的碗中加入3 g 玉米淀粉（每次加1 g），將玉米淀粉攪勻，打發至蛋白出現直立尖角后，再調節打蛋器檔位，高速攪打2 min（打發過程中可將2 g 檸檬汁加入蛋白中，目的為去除蛋腥味）；再用打蛋器攪打蛋黃至順滑無結塊，有流動性可過篩的狀態[11]。將小米粉、紅棗粉、奶粉、蛋黃糊、白砂糖倒入打發后的蛋白碗中，用刮刀翻拌，拌勻即可；將混合物料裝進深齒裱花袋中，將溶豆均勻地擠壓在鋪有防油紙的烤盤中；烤箱底火溫度設置為100 ℃、頂火溫度設置為 100 ℃，烘烤時間為60 min（包含預熱3 min），烘烤完畢后，取出烤盤，自然冷卻；將成型的溶豆包裝即可。

1.4 單因素試驗及響應面優化試驗

1.4.1 小米粉量對品質的影響 固定雞蛋2 個、奶粉20 g、紅棗粉2 g、溫度100 ℃、時間60 min，小米粉量分別為4、6、8、10、12 g，制作溶豆成品，在感官基礎上對小米紅棗溶豆進行評價，研究小米粉量對樣品品質的影響。

1.4.2 紅棗粉量對品質的影響 固定小米粉8 g、雞蛋2 個、奶粉20 g、溫度100 ℃、時間60 min，紅棗粉量分別為1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 g，制作溶豆成品，在感官基礎上對小米紅棗溶豆進行評價，研究紅棗粉量對樣品品質的影響。

1.4.3 奶粉量對品質的影響 固定小米粉8 g、紅棗粉2 g、雞蛋2 個、溫度100 ℃、時間60 min，奶粉量分別為16、18、20、22、24 g，制作溶豆成品，在感官基礎上對小米紅棗溶豆進行評價，研究奶粉量對樣品品質的影響。

1.4.4 焙烤溫度對品質的影響 固定小米粉8 g、紅棗粉2 g、雞蛋2 個、奶粉20 g、時間60 min，焙烤溫度分別為90、95、100、105、110 ℃，制作溶豆成品，在感官基礎上對小米紅棗溶豆進行評價，研究溫度對樣品品質的影響。

在單因素試驗的基礎上，借助Box-Behnken 模型設計[12]，以感官評價的得分為響應值，小米粉添加量、紅棗粉添加量、奶粉添加量和焙烤溫度為自變量，通過響應面分析方法[13-14]，明確各因素的最佳值，從而對小米紅棗溶豆的配方和加工工藝進一步優化。

1.5 測定項目及方法

1.5.1 感官評分標準 隨機選取10 位代表，從外形、色澤、風味、口感和內部結構等5 個方面對小米紅棗溶豆進行感官評分[15]，具體評定標準如表1所示。

表1 小米紅棗溶豆感官評定標準Tab.1 Sensory evaluation standard of millet jujube beans

1.5.2 質量分析指標 理化指標參考GB/T 20977—2007《糕點通則》；衛生指標參考GB 7099—2015《糕點、面包衛生標準》[16]；菌落總數的測定參照GB 4789.2—2016，檢測小米溶豆中的菌落數；大腸桿菌的測定參照GB 4789.3—2016，檢測小米溶豆中的大腸桿菌群落數；致病菌的測定參照GB 4789.10—2016，檢測小米溶豆中的金黃色葡萄球菌數。

1.6 數據處理

利用Excel 2007 和Design-Expert 8.0.6 軟件對試驗數據進行整理和統計分析；采用Design Expert 8.0.6 軟件進行作圖。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果與分析

不同小米粉量、紅棗粉量、奶粉量制作出的溶豆口感不同，單因素試驗結果如圖1 所示，隨著小米粉量、紅棗粉量、奶粉量含量的升高，感官評分均呈現先升高后降低的趨勢，僅當小米粉添加量為8 g、紅棗粉添加量為2 g、奶粉添加量為20 g 時，感官評分最高，均高于96 分；同樣的趨勢也出現在烘焙溫度中，當烘焙溫度為100 ℃，感官評分為97 分。

圖1 小米粉、紅棗粉、奶粉添加量和烘焙溫度對溶豆品質的影響Fig.1 Effects of amount of millet powder， jujube powder，milk powder and baking temperature on the quality of dissolved beans

值得分析的是，當小米粉量較低時，成品的口感松軟；紅棗增強了成品香味，但含量過高會使得成品酥脆感下降，且色澤不斷被深化，逐漸從金黃色變為深黃色；而奶粉量低，香味不足，過高又溶解不均勻，口感甜膩，且表面出現小黑點，影響色澤。此外，焙烤溫度過高也會使得成品色澤變差且口感苦澀。

2.2 響應面試驗結果與分析

本試驗取感官評分（Y）為響應值，選取A（小米粉量）、B（紅棗粉量）、C（奶粉量）、D（焙烤溫度）等4 個因素，由單因素試驗結果可得到最適水平范圍，即選取3 個水平（表2），參照YAN 等[17]的方法進行響應面優化試驗（表3）。回歸擬合得到方程如下。

表2 響應面設計因素及水平Tab.2 Factors and levels of response surface design

表3 響應面優化試驗Tab.3 Optimization experiment of response surface

進一步進行顯著性檢驗，由方差分析可得，感官評分試驗的回歸模型值P＜0.000 1，即本溶豆試驗相應的回歸方程有較佳擬合度，模型高度顯著；失擬項P=0.763 2＞0.05，可知失擬項差異不顯著。表4 分析結果表明，本方程可反映本研究的實際狀況，該模型可用于預測小米紅棗溶豆配料各參數對產品的感官評分帶來的影響。

表 5 衛生指標檢測結果Tab.5 The hygienic testing result

從表4 還可以看出，一次項A、C、D的P值均＜0.01，說明小米粉、奶粉添加量、焙烤溫度這三者對產品品質影響較大。二次項A2、B2、C2、D2的P值均＜0.01，說明小米粉量、紅棗粉量、奶粉量、焙烤溫度對小米紅棗溶豆的感官評分的影響非線性變化。AB、BC、CD的P＜0.01，說明小米粉量、紅棗粉量、奶粉量、焙烤溫度對感官評分呈現極顯著交互作用。

采用響應面三維圖進一步解析各變量的交互作用對樣品的影響，分析AB、BC、CD這3 組間的交互作用，結果如圖2 所示。

從圖2 可以看出，當奶粉量為20 g、焙烤溫度為100 ℃，剛開始添加紅棗粉時，感官分呈幅度平穩地上升及下降，當紅棗粉量處于2.0～3.6 g 時，感官分呈緩慢上升與急劇下降；初始添加小米粉時，感官評分隨紅棗粉添加量呈現倒U 狀態；二者的交互呈極顯著[18-19]。當小米粉添加量為8 g、溫度為100 ℃時，隨著奶粉量的上升，感官分對紅棗粉量的響應趨勢不明顯，在奶粉量為20 g 時，響應呈現小幅增大后緩慢下降的趨勢；當固定紅棗粉量在0.9～2.0 g 時，感官評分對奶粉量的響應趨勢較為明顯，為先升高再下降且二者幅度都較為明顯；而當紅棗粉量高于2 g 以后，感官分對奶粉量的響應在升高幅度上明顯于下降幅度。

小米粉量為8 g、紅棗粉量為2 g、當奶粉量較少時，溫度的升高對感官評分影響不大，整體變化幅度不明顯；當奶粉量在20～21 g、溫度在95～100 ℃時，感官分呈平穩上升態，焙烤溫度101 ℃之后，感官評分隨溫度升高略微下降；當焙烤溫度水平較低和較高時，感官評分對奶粉量的響應在升高幅度上明顯于下降幅度。

經響應面法優化后，得到最佳配方為：小米粉8 g、紅棗粉2 g、奶粉20 g、焙烤溫度100 ℃，此時預測模型的評分為99.36 分。為了進一步檢驗試驗的可靠性，改進條件來驗證[20-21]，小米粉、紅棗粉和奶粉添加量分別為8.01、1.98、20.01 g，焙烤溫度為100 ℃，得到的感官評分為99.23 分，與理論值99.36 分較為接近，表明本試驗對應的模型參數具有可靠性。

2.3 溶豆質量分析指標檢測

通過檢測重金屬、微生物等指標，進一步評價所得30 個樣本的質量，結果如表5 所示，本試驗中菌落總數這20 cfu/g，GB/T 7099—2015 規定標準≤1 500 cfu/g；大腸菌群、致病菌、砷和鉛重金屬、黃曲霉毒素皆未檢出。說明本試驗制得的樣品符合GB 要求。

將上述配方制得的樣品進行質構檢測，進一步分析溶豆的酥脆性和適口性，結果如表6 所示，小米紅棗溶豆的酥脆性較市售溶豆大，可能因為小米粉中淀粉含量與比例適宜，小米淀粉中約含2.9%的抗性淀粉，而且直鏈淀粉/支鏈淀粉的值也會影響小米品質,進而影響小米加工品的適口性。

表6 質構檢測結果Tab.6 Texture test results

3 結論與討論

營養性與健康性是現代休閑食品發展的趨勢[21]，當小米粉量較多時，感官分值下降，可能是由于小米粉中的蛋白質含量低于大米粉以及普通面粉，經原食材混合后延展性下降，溶豆口感變得筋道但不酥脆，不符合大多數消費者對溶豆口感的期望值。這與張一寧等[22]對雜糧溶豆配方的研究相一致，即當在溶豆樣品中添加過多的雜糧粉時，溶豆的硬度變大、脆裂形變較差，其感官品質反而出現下降的趨勢。奶粉量會影響小米紅棗溶豆的色澤以及風味，因為在焙烤中，奶粉易發生焦糖化反應，進而增加了小米紅棗溶豆的甜味、形成了溶豆獨有的金黃色澤。孟曉華等[23]在海棠果溶豆的研制過程中發現，當奶粉添加量提高時，抗氧化能力提升，但奶粉本身含糖會使溶豆甜味增加，奶味過重會影響溶豆風味的平衡度，同時奶粉中脂肪和蛋白質等大分子物質會影響凍干效果，使得溶質口感偏硬，速溶性較差，與本研究結果相一致。刮刀的使用手法為沿著一個方向從上至下翻拌，而非攪拌；在蛋白打發為粗泡狀態時，滴入檸檬汁以期去除蛋腥味，使溶豆成品口感更好；分3 次加入淀粉旨在提高蛋白穩定性，使得已打發的蛋白不易消泡。隨著小米粉、紅棗粉、奶粉量的增加，對溶豆的酥脆性、柔軟性、延伸性、咀嚼性等都會產生不同程度的影響，影響溶豆成型，進而對其感官評價產生影響。不同的焙烤溫度通過美拉德反應、焦糖化反應，進而影響產品的香味和色澤。

通過Box-Behnken 可得，小米紅棗溶豆的工藝配方為小米粉添加量、紅棗粉量、奶粉量分別為26.7%、6.6%和66.7%以及焙烤溫度為100 ℃。在此配方下制作出的小米紅棗溶豆，表面色澤金黃、口感細膩酥松，風味純正，酥脆性最佳。在后續的探究中，將會進一步分析不同原料配比下溶豆微觀紋理結構變化，解析影響適口性等商品品質的機理機制。