原材料和烘焙方式對餅干品質影響的綜合試驗教學設計

陳碧，王忠東，郭松，郭倩妙，王小明

廣西科技師范學院 （來賓546199）

傳統的食品課程試驗是以某一課程為單位，試驗教學模式參考試驗方案，學生按照試驗方案的試驗步驟和內容進行試驗操作即可，學生的主動性、創造性和綜合應用能力受到一定的限制，課程之間缺乏連貫性、綜合性和融合性，培養的學生缺乏針對性、技能性和創新性，導致人才培養與地方產業行業發展需求不相適應，造成人才培養與社會需求脫節[1]。因此，結合以往的教學經驗，設計原材料和烘焙方式對餅干品質影響的綜合試驗，集原材料篩選、加工制備和品質分析與評價為一體，結合食品原料學、食品工藝、食品感官評定和食品分析等課程相關內容，將理論學習與專業實踐有機融合，將創新性科研和教學研究成果應用于試驗教學，建立產教協同、研教融合雙驅動的“產、研、創、教”四位一體教學模式，增強試驗教學的綜合性、應用性和設計性，促使學生的實踐能力、創新性思維得到有效提升，以滿足“新工科”背景和“雙循環”戰略背景下食品產業人才需求。

1 方法與材料

1.1 試驗設計

此次試驗的設計思路和流程如圖1所示，主要包括四個模塊：餅干原材篩選、試驗藥品試劑準備；微波烘焙和烤箱烘焙制備餅干和相關指標測定；不同原材料和烘焙方式餅干品質分析和評價；總結匯報。此次試驗以學生主導教師引導模式開展，整個試驗知識點豐富、步驟多和綜合性強，開展對象為食品科學與工程和食品質量安全兩個本科專業的三年級學生。

圖1 試驗設計及步驟

1.2 試驗材料與儀器

葛根、南瓜、泡打粉、雞蛋、低筋小麥粉、玉米油、鹽（市售）；甜茶（采摘于廣西金秀瑤族自治縣蓮花山）；丙烯酰胺（阿拉丁控股集團有限公司）；福林酚（1 mol/L）、蘆丁標準品（純度≥95%）、沒食子酸（純度≥95%）、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）：上海源葉生物試劑有限公司；硝酸鋁、亞硝酸鈉、氫氧化鈉碳酸鈉（分析純，西隴科學股份有限公司）。

Waters 2695高效液相色譜儀（美國Waters公司）；UV-2600紫外可見分光光度儀、A6300 原子吸收光譜儀（島津企業管理有限公司）；CR-5色差儀（日本柯尼卡美能達）；SPX-250型生化培養箱、DHG-9140A型電熱恒溫鼓風干燥箱（廣州白云區宏泰烘焙設備廠）；pHS-3E pH計（上海儀電科學儀器股份有限公司）。

2 試驗內容

2.1 烤箱烘焙制備餅干

此次試驗酥性餅干的配方、工藝與烤箱的焙烤條件均參照研究團隊已有研究配方和條件[2]，烘焙時間21 min，烘焙溫度185 ℃。

2.2 微波烘焙制備餅干

普通餅干和混料餅干與烘箱烘焙餅干配方一致，根據研究團隊所在烘焙實驗室餅干微波條件為基礎，微波功率450 W、微波時間2.5 min。

2.3 餅干的品質分析

感官評價、餅干質構特性的測定、總酚的測定、總黃酮的參考實驗室已有研究方法[2]；色差檢測參考文獻[3-4]；鈣的測定參考 GB 5009.92—2016《微波消解—火焰原子吸收光譜法》[6]；丙烯酰胺測定參考文獻[3,5]，其中餅干樣品前處理參考郇志博等[5]研究方法，高效液相色譜法測定方法參考劉紅[3]研究方法。

2.4 數據處理與統計分析

試驗數據使用IBM SPSS Statistics 19.0軟件的Duncan法進行數據分析，繪圖軟件使用Origin 2018，文章數據用平均值±標準偏差的形式表示，P＜0.05表示差異顯著。

3 結果與討論

3.1 不同烘焙方式和原料的感官評定結果

邀請10名有食品專業知識的人員組成感官評定小組，對烤箱和微波制備兩種配方餅干進行感官評價，評定結果如表1所示。由表1可知，餅干的感官評分排序為烤箱混料無糖＞烤箱普通＞微波混料無糖＞微波普通。在相同烘焙工藝下無糖混料配方餅干口感更加酥脆可口，餅干品質更佳，色澤呈黃棕色，彌散南瓜和茶的特有風味，使得無糖混料配方餅干感官評分高于普通餅干。在相同配方下微波烘焙制備的餅干，在形態、組織結構、口感滋味方面的評分均低于烤箱烘焙，只有在色澤方面的評分稍高于烤箱烘焙，使得微波餅干的總得分低于烤箱烤制的餅干，說明微波焙烤對餅干的形態、組織結構、口感滋味三個方面具有改善空間。

表1 不同烘焙方式和配方餅干的感官評分結果 單位：分

3.2 不同烘焙方式和原材料對餅干色值的影響

顏色是餅干一項重要的食品感官指標，與消費者對餅干的喜好度密切相關，圖2和表2為烤箱和微波制備兩種配方餅干的圖片和色差值。由圖2可知，餅干顏色的深淺排序為烤箱混料無糖（B）＞微波混料無糖（D）＞烤箱普通（A）＞微波普通（C），這與表2中餅干光亮值L*結果一致。在相同烘焙工藝下餅干頂部和底部的光亮值（L*）普通餅干低于混料無糖餅干，黃值（b*）普通餅干高于混料無糖餅干，這是由于南瓜酚呈金黃色和甜茶提取液呈棕黃色，導致餅干表皮、底部色澤較暗，呈黃色。在相同配方下餅干頂部和底部的光亮值（L*）和紅度值（a*）微波低于烤箱，這是由于烤箱烘焙溫度較高，焦糖化和美拉德反應進行程度較劇烈，非酶褐變的程度更大[3,7]。

表2 不同烘焙方式和配方餅干色值測定結果

圖2 烤箱制備餅干（A、B）和微波制備餅干（C、D）

圖3 丙烯酰胺的液相色譜圖和標準溶液曲線

3.3 不同烘焙方式和原材料對餅干質構的影響

食品質構如硬度、彈性、咀嚼性、脆性等是食品非常重要的品質參數，對樣品的物性給予數據化的表述，其結果具有較強的客觀性、準確性和靈敏性，在食品產品評價和可接受性方面起著關鍵性，是感官評定的重要補充和完善，已成為客觀評價食品如餅干的重要方法[2-3,8]。為了更好了解食品的質構特性，此次試驗采用全質構TPA模式測定餅干，測定結果見表3。由試驗結果可以看出：在相同烘焙工藝下無糖混料配方餅干的咀嚼性和彈性均高于普通餅干，而硬度微波高于普通餅干，烤箱低于普通餅干；在相同配方下烤箱烘焙制備的餅干硬度和咀嚼性稍低于微波，而彈性高于微波，這是由于微波能夠滲透到物料的各個部分，與極性分子水分子作用迅速升溫，水分散失較快使餅干硬度和咀嚼性偏高，導致餅干口感質地僵硬，酥脆性偏低，導致其感官評分偏低，證明了餅干質構特性與感官評價存在相關性[10]。而烤箱焙烤是通過熱傳導的方式，餅干表面溫度較高，而內部溫度較低，水分散失相對于微波烘焙較慢，使得其硬度和咀嚼性稍低于微波烘焙[3]。

表3 不同配方和烘焙方式餅干質構測定結果

3.4 不同烘焙方式和原材料對餅干抗氧化成分及能力的影響

由表4可知，在相同烘焙工藝下無糖混料配方餅干總黃酮、總酚和抗氧化能力均高于普通配方餅干，葛根、南瓜、甜茶均含有酚類或黃酮類等活性成分有效提高了甜茶無蔗糖餅干的抗氧化能力[11-13]。在相同配方下微波烘焙制備餅干總黃酮高于烤箱可能是因為黃酮對熱加工較為敏感，烤箱焙烤加熱溫度高、時間長，從而導致總黃酮含量降低[14]。然而烤箱焙烤工藝下總酚含量和抗氧化能力均高于微波烘焙，這可能是因為微波加熱時間短，餅干內部組織未被破壞，沒有釋放出更多的酚類物質[15]。在不同配方下相同烘焙工藝條件下混料餅干其總酚和抗氧能力均遠遠高于普通餅干，其中在烤箱焙烤制備無糖混料配方餅干尤為明顯，其總酚和抗氧能力分別為713.19 mg/100 g和89.37%，這是由于含有豐富的酚類物質葛根、南瓜、甜茶，在烤箱高溫下三種植物細胞結構遭到破壞，被釋放出更多細胞內酚類物質[16]，從而具有較強的抗氧化能力。

表4 不同配方和烘焙方式餅干總黃酮、總酚含量和抗氧化能力

3.5 不同烘焙方式和原材料對餅干微量元素鈣的影響

鈣元素是骨骼和牙齒的重要組成部分，調節人體各種生理功能，其中南瓜、葛根和甜茶中都含有豐富的鈣微量元素[17-18]。測定餅干中鈣的含量為了解烘焙方式、原材料對餅干微量元素營養成分提供重要的參考數，同時加強學生借助大型精密儀器對食品的品質檢測和監控，此次試驗采用線上虛擬仿真實訓與儀器實操相結合方式測定餅干中鈣元素[9]，以鈣元素標準溶液質量濃度（mg/L）為橫坐標，吸光度（A）為縱坐標繪制標準曲線，其標準溶液曲線方程為A=0.005 9C+0.034 2，相關系數R=0.999 0，原子吸收測定結果如表5所示。在相同工藝下混料餅干的鈣含量高于普通餅干，這是由于混料餅干中加入的葛根、南瓜和甜茶中含有一定的鈣元素，從而提高了混料餅干中的鈣元素含量。

表5 不同配方和烘焙方式餅干鈣含量

3.6 不同烘焙方式和原料對餅干丙烯酰胺的影響

丙烯酰胺[3,5]廣泛存在于烘焙食品中，這是由于餅干在熱加工過程發生美拉德反應產生。為了保障食品質量安全、鞏固食品分析和食品安全監督管理相關知識點融合，檢測不同烘焙方式和原料餅干中丙烯酰胺，以便了解烘焙方式和原材料對丙烯酰胺的影響。流動相采用水和乙腈溶液，在體積比為10∶90的等度條件下洗脫，柱溫35 ℃，丙烯酰胺的檢測波長220 nm，流速1.0 mL/min，進樣量10 μL。丙烯酰胺標準樣品的液相色譜圖如3所示。丙烯酰胺保留時間3.316 min，采用外標法測定餅干中丙烯酰胺，測定結果見表6。由表6可知，在相同配方下烤箱烘焙制備餅干丙烯酰胺高于微波，這是因為烤箱烘焙的溫度和時間分別185 ℃和21 min，相對于微波烘焙其加熱溫度高和加熱時間長，從而導致丙烯酰胺含量偏高。在相同工藝下混料餅干的丙烯酰胺含量低于普通餅干，原因是高溫加工對熱加工較為敏感，甜茶中含有茶多酚和南瓜含有的葉黃素[19]等抗氧化物有效抑制餅干中丙烯酰胺的生成[20]。

表6 不同配方和烘焙方式餅干丙烯酰胺含量

4 構建綜合試驗評價指標體系，突出綜合創新能力評定

試驗以成果和課程目標為導向，以學生的對綜合試驗設計、試驗過程性操作、試驗成果和試驗反思為考核內容，考查學生能力本位培養與課程目標達成度[21-23]，從考核內容、考核方式、考核對象三個方面進行過程性、終結性和多元性考核，評價指標體系見表7。評價重點是教師和學生的教與學過程表現和目標達成度。量化課程考核指標，通過全程性監控和參與者反饋信息收集，分析目標達成度，并結合試驗過程遇到的阻力和問題，積極優化試驗方案、豐富試驗項目、改善試驗條件和修訂考核細則。

表7 綜合性試驗質量評價指標體系

5 結語

試驗通過微波和烤箱烘焙制備普通配方餅干和混料無糖餅干，整個試驗涉及食品原料學、食品工藝學、食品分析、試驗設計與數據處理、軟件使用和工程項目管理等方面的知識，開展過程性、終結性和多元性的教學與考核模式，以便實時、公正和多維度進行綜合性量化評價。該試驗教學設計從實際產業需求出發，把實踐內容與食品專業的理論知識進行融合，教學過程中將產業需求、研究項目和創新創業教育交叉耦合，形成產教協同、研教融合雙驅動的“產、研、創、教”四位一體教學模式。