板栗壳棕色素拟巧克力色饼干的研制※

王 敏 罗 霜 陈飞雪 吕秋冰

(四川旅游学院，四川 成都 610100)

板栗属于壳斗科植物，我国盛产。目前国内外对板栗的加工主要在栗肉上，板栗壳则用作燃料或被丢弃，使板栗的综合利用价值降低。板栗壳富含有机酸、酚类、黄酮等多种有机物[1-3]，且具有治百日咳、丹毒的药用功效[4]。其中还含有天然的棕色素，该色素对自由基的清除能力、抑菌作用和抗氧化能力均较强，可防止油脂氧化变质[5-6]。另外板栗壳棕色素对热、光的稳定性较好，在乙醇水溶液中易溶解，性质稳定、着色力强[7]，该色素对淀粉的染着率尤其较好，与焦糖类色素相比，染色效果更佳，因此板栗壳棕色素是纺织品、食品、生活化学品以及药物的一种良好的染着剂[8]，具有广阔的市场前景。向食品中添加板栗壳色素，不仅使食品着色稳定，且带入的铅和铜的量也远低于国家标准，所以板栗壳色素应用于食品中是安全有效的[9-11]。

板栗壳色素是一种天然色素，其颜色与巧克力相似。由于巧克力是一种以白砂糖、甜味剂和可可为原料的食品，有特殊香味，所以巧克力类食品一直备受青睐，但巧克力食品一般都含有较高的油脂和糖分，食用过多，会使体重迅速增加、儿童龋齿以及血糖升高等[12]。饼干耐贮藏、易携带，深受消费者的喜爱，将板栗壳色素添加到饼干中，可以制作出健康的不含巧克力的巧克力色饼干。本研究使用超声波辅助醇沉法提取板栗壳棕色素作为原料，并通过响应面优化试验确定饼干的最优工艺条件，研制出一款口感、颜色俱佳的巧克力色饼干，也为获得板栗壳最大加工效益提供理论与实践依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

市售板栗；市售鸡蛋；市售低筋面粉；市售黄油；市售白砂糖。无水乙醇，食用级。

1.2 仪器与设备

高速万能粉碎机：(DFY-1000)温岭市林大机械有限公司；80目筛；恒温干燥箱：上海福玛试验设备有限公司；H2050R高速离心机：长沙湘仪离心机仪器有限公司；新麦食品烤炉：旋转蒸发仪；打蛋器：SK2-623新麦机械(无锡)有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 提取棕色素

1.3.1.1 工艺流程[6]

板栗剥壳→板栗壳去杂→干燥→粉碎→超声波处理→水浴浸提→离心分离→滤液→真空减压浓缩→干燥→产品

1.3.1.2 操作要点

将干燥后的板栗壳粉碎，称取5g过80目的壳粉于锥形瓶中，再取40%的乙醇溶液，料液比(g/mL)1∶8，搅拌摇匀，将锥形瓶用保鲜薄膜封口。在料液内插入超声波仪探头，注意探头的方位，不可碰到容器壁或底部，在超声波场中作用后(功率200W、作用时间8min)，进行水浴浸提，80℃，80min。离心分离后(4000r/min，15min)，将滤液放在旋转蒸发器中，45℃，真空0.09MPa进行浓缩，使溶液浓缩至黏稠状态，最后置于干燥箱中干燥(60℃)，直至质量恒定[6]。

1.3.2 制作拟巧克力饼干

1.3.2.1 基础配方

黄油67.5g，低筋面粉100g，鸡蛋液10g，糖粉45g，板栗壳棕色素2g，水2g，泡打粉1g，食盐1g。

1.3.2.2 工艺流程

原辅料预处理→面团调制→成型→冷冻→切片→烘烤→成品

1.3.2.3 操作要点

①原辅料预处理：鸡蛋液搅打均匀，将板栗壳棕色素用水充分溶解，再将混合液与蛋液混合均匀，加入面糊中，充分搅拌，以免影响成品上色的均匀度。

②面团调制：黄油软化后(软化至有一点融化，打至有点发白)，依次加入糖粉，棕色素溶液，全蛋液，低筋面粉，均匀搅拌。

③成型：揉成面团，整形成宽度约为6cm，高度约为4cm的长方体。

④冷冻：用保鲜膜进行包裹，冷冻定型。

⑤切片：将冻硬后的面团进行切片，注意厚薄均匀一致，厚度约为0.7cm。

⑥烘烤：将烤箱上下火均调为175℃，烘烤7min左右，然后翻面烘烤约7min，烤至饼干表面呈现微金黄色，冷却。

1.3.3 单因素实验设计

制作拟巧克力色饼干，探究鸡蛋液、黄油、糖粉、板栗壳棕色素的添加量对饼干品质的影响，并以其感官评分为指标。称取100g面粉，添加黄油67.5%，糖粉45%，板栗壳棕色素2%，蛋液添加量为4%、6%、8%、10%、12%(均以面粉为基准，下同)，制作拟巧克力色饼干，探究蛋液添加量对饼干品质的影响。称取100g面粉，添加蛋液10%，糖粉45%，板栗壳棕色素2%，黄油添加量分别为62.5%、65%、67.5%、70%、72.5%，制作拟巧克力色饼干，探究黄油添加量对饼干感官品质的影响。称取100g面粉，添加蛋液10%，黄油67.5%，板栗壳棕色素2%，糖粉添加量为35%、40%、45%、50%、55%，制作拟巧克力色饼干，探究糖粉添加量对饼干感官品质的影响。称取100g面粉，添加蛋液10%，黄油67.5%，糖粉45%，板栗壳棕色素添加量为0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%，制作拟巧克力色饼干，探究棕色素添加量对饼干感官品质的影响。

1.3.4 饼干感官评价标准

邀请10名专业评价员组成评价小组，从饼干的组织、口感、外形、色泽、气味等方面进行感官评分，结果取平均值。评分标准见表1。

表1 板栗壳棕色素拟巧克力饼干感官品质评分标准

1.3.5 饼干理化指标及微生物指标的测定

酸价：参照GB 5009.229—2016中测定方法；过氧化值：参照GB 5009.227—2016中测定方法；菌落生长：参照GB 4789.2测定；大肠菌群：参照GB 4789.3平板计数法测定；霉菌：参照GB 4789.15测定。

2 结果与分析

2.1 单因素实验结果

2.1.1 蛋液添加量对拟巧克力色饼干感官品质的影响

图1 蛋液添加量对拟巧克力色饼干感官品质的影响

由图1可知，拟巧克力色饼干随着蛋液添加量的增加，其感官评分有上升的趋势，当添加8%的蛋液时，评分达到峰值，若添加量继续增加，分值不升反降。可能是由于蛋液添加量适量时，可增加巧克力色饼干的起酥性，使其口感更佳，添加量过大则易使烘烤的成品形状发生改变，质地松软，蛋腥味较重。因此，添加8%的蛋液最为合适，所得饼干品质最佳。

2.1.2 黄油添加量对拟巧克力色饼干感官品质的影响

由图2可知，拟巧克力色饼干随着黄油添加量的不断增多，感官评分呈上升的趋势，当添加67.5%的黄油时，其组织状态和口感最好，评分达到峰值；进一步增大黄油的添加量，感官品质评分不升反降，可能是由于添加适当的黄油，使饼干酥脆香口，但添加量过大，则口感油腻，影响感官。因此添加67.5%左右的黄油最合适，所制得的饼干品质最好。

图2 黄油添加量对拟巧克力色饼干感官品质的影响

2.1.3 糖粉添加量对拟巧克力色饼干感官品质的影响

图3 糖粉添加量对拟巧克力色饼干感官品质的影响

由图3可知，拟巧克力色饼干随着糖粉添加量的增加，其感官品质评分持续升高，白糖可阻止面团形成面筋，使饼干更加酥脆，当添加45%的糖粉时，拟巧克力饼干的甜味合适，口感最佳，其评分最高；继续增加糖粉用量，饼干变得甜腻，品质下降，因此添加45%左右的糖粉为宜。

2.1.4 棕色素添加量对拟巧克力色饼干感官品质的影响

由图4可知，随着棕色素添加量的增加，拟巧克力色饼干的感官评分先升高后降低。板栗壳棕色素有类似于巧克力的着色能力，添加1.5%的板栗壳棕色素时，拟巧克力色饼干的颜色适当均匀，感官品质评分达到峰值；继续增加棕色素用量，颜色加深，似于焦煳色，评分降低，因此添加1.5%左右的板栗壳棕色素为宜。

图4 棕色素添加量对拟巧克力色饼干感官品质的影响

2.2 响应面优化试验设计与结果分析

2.2.1 响应面试验设计

根据单因素实验所得结果，按照Box-Behnken中心组合设计原理，以感官品质评分为响应值Y，棕色素的添加量为响应因素A，黄油的添加量为响应因素B，糖粉的添加量为响应因素C，设计三因素三水平试验，进一步优化工艺条件。具体试验因素水平见表2。

表2 响应面试验因素与水平表

2.2.2 响应面试验结果分析

根据设计的试验方案，针对棕色素的添加量、黄油的添加量以及糖粉的添加量这三因素进行17次试验,即12个分析点、5个零点，并随机进行这17点，其中5个零点用于估计试验误差[12]。其响应数据见表3。

表3 响应面试验设计结果

用软件Design-Expert8.0.3，对表3中数据进行二次多元回归拟合分析，得到响应面模型方程：

Y=80.52+1.01A+0.17B+0.90C+0.07AB+0.33AC-0.84BC+0.61A2-1.64B2-1.00C2

通过表4对回归方程进行验证及方差分析，该模型P值<0.000 1，表明模型极显著。该模型失拟项P=0.174 0，失拟项是用来表示所选模型与实验的差异程度，本模型失拟项P值大于0.05，并不显著，可说明所用模型与实验的拟合程度良好。因此，该回归方程具有统计学意义，精准可靠，能够分析试验结果。在该模型中，因素A及因素C的P值均小于0.01，说明棕色素添加的量以及糖粉的添加量对饼干的感官品质有极显著的影响，PC<0.05，表明黄油添加量对感官品质有显著影响，另一方面，F值越大，对响应值的影响就越大，因此分析各因素的F值，得到各因素对巧克力色饼干的感官品质评分的影响排序为：棕色素的添加量A>糖粉的添加量C>黄油的添加量B。AC、BC的P值小于0.05，说明棕色素添加量和糖粉的添加量、黄油添加量和糖粉添加量的交互效应极显著，其中黄油添加量和糖粉添加量的交互作用最强。

表4 响应面回归结果及方差分析

注：**差异极显著，*差异显著。

此外，由表5可知，该模型可接受信噪比(Adeq P)=48.038，远远大于4，则说明该模型的可信度和拟合度极高，精准可靠；决定系数越大越好，该模型的决定系数R2=0.994 1，也能表明该模型拟合度好，并且该模型解释能99.41%的响应值变化；模型的校正决定系数为0.986 4，变异系数CV=0.22%，远低于15%，说明模型的离散程度较小，具有统计学意义，能够正确反映饼干综合评分与棕色素的添加量、黄油的添加量、糖粉的添加量的关系。

表5 回归模型方差分析表

实验各个单因素对响应值的影响存在交互作用，响应面三维图可以直观地反映出，若响应面图坡度越陡、等高线越像椭圆形，则表明两个因素的交互效应越强，反之，则越弱。根据图5、图6、图7的等值线的形状分析棕色素添加量、黄油添加量、糖粉添加量这3个因素对拟巧克力色饼干感官品质评分的影响可以看出，响应面有最高点，即响应值有最大值，再结合回归模型，利用响应面软件可以预测出棕色素拟巧克力色饼干理论上的最优工艺条件以及对应的感官评分，即棕色素添加量为2.0%，黄油的添加量为67.27%，糖粉的添加量为48.28%，成品感官评分为82.53分。

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)

2.2.3 回归模型试验的验证

为验证预测值的可靠性，再次试验，保证配方和其他工艺不变的同时，为方便实际操作，将各因素条件调整为棕色素添加量为2.0%，黄油的添加量为67.5%，糖粉的添加量为48.5%，经过3组平行验证试验，得到拟巧克力色饼干平均感官得分为82.67分，与预测值基本相同，可靠性高。所以，基于响应面方法分析法优化得到的拟巧克力色饼干制作工艺条件参数准确可靠，具有实用参考价值。

2.3 饼干理化指标及微生物指标测定结果

表6 棕色素拟巧克力色饼干的理化指标

表7 棕色素拟巧克力色饼干的微生物指标

由表6、表7可知，按最优配方生产出的板栗壳棕色素巧克力色饼干的理化指标和微生物指标符合国家标准，属于合格产品。

3 结论

在饼干中添加板栗壳棕色素，并通过响应面法优化工艺，得到拟巧克力色饼干的最优工艺条件：棕色素添加量为2.0%，黄油添加量为67.5%，糖粉添加量为48.5%，板栗壳棕色素拟巧克力色饼干的感官评分为82.67分。其制得的拟巧克力色饼干外观与巧克力饼干相似，颜色均匀、甜味适中、口感细腻。由此可知，向饼干中添加这种功能型天然色素，能模拟巧克力饼干的颜色，是一种有非常有市场前景的新型饼干。