响应面法优化花生藜麦饼干工艺配方研究

刘国凌，王乐恒

（韶关学院 英东食品学院，广东 韶关 512005）

饼干作为常见的焙烤食品和传统的休闲食品，在食品市场上占有较大的份额. 随着我国人民平均收入的不断提高，以及消费升级、消费者健康意识提高等因素，饼干行业的消费格局也随之发生了转变，从原本以温饱为主要目的的消费格局，逐步向注重食品营养、风味和功能方向上进行转变，消费者在关注饼干美味和质量的同时，更加注重产品的营养、健康，所以饼干产品向绿色、营养、健康方向发展是大势所趋［1-2］.

花生中的蛋白质，不仅不含胆固醇，而且易于被人体消化吸收，属于优质植物蛋白［3］. 花生中富含的亚油酸是人体不能合成、必需从食物中摄取的必需脂肪酸. 花生还含有多种维生素与矿物质. 花生具有益智、抗老化、防早衰、预防心脑血管疾病、抗凝血、降血脂、抗癌及抗突变等多种功效［4-6］. 花生已成为植物资源利用的一个重要热点.

藜麦营养丰富，蛋白质含量约为13.5%，氨基酸组成均衡，并且不含麸质蛋白［7］，是一种优质蛋白. 藜麦还富含多种维生素与钙、镁、铁等多种矿物质. 藜麦中含有的如皂苷、多酚类、黄酮类、甜菜碱、植物甾醇等多种植物化学物质［8］，是藜麦抗氧化与抗癌活性的主要来源［9］. 藜麦对预防糖尿病、保护心血管、减肥等具有一定的作用，发展与应用潜力极大［10］. 目前以藜麦为原料的食品也日益增多，如藜麦面条［11］、藜麦啤酒［12］、藜麦酸奶［13］等，表明藜麦具有很大发展潜力与广阔市场空间.

本文以传统饼干为基础，添加花生粉、藜麦粉等，通过单因素试验和响应面法试验，进行工艺配方优化研究，以期提高饼干的营养价值、感官品质和风味口感，进一步增加产品的健康性，不仅可以进一步开发利用花生、藜麦等食品原料，也为饼干行业发展提供了一条新思路，对于满足广大消费者对饼干产品的健康消费需求和开发新型饼干产品都具有重要的意义.

1 材料与方法

1.1 主要材料与设备

藜麦粉：内蒙古裕品源农牧业有限公司；低筋面粉：新乡良润全谷物食品有限公司；花生粉：亳州市华之堂生物科技有限公司；黄油：裕升食用油有限公司；脱脂乳粉：内蒙古伊利实业集团股份有限公司；白砂糖、鸡蛋、泡打粉均为市售.

厨房电子秤：凯丰集团有限公司；PT2531小型电烤箱：艾美特电器（深圳）有限公司.

1.2 试验方法

1.2.1 配方设计各物料以低筋面粉添加量为基准（100%），加入50%蛋液、20%白砂糖、1%泡打粉作为基础配料，同时加入不同添加量的花生粉、藜麦粉、黄油和脱脂乳粉进行试验，以期获得一种最佳饼干工艺配方.

1.2.2 工艺流程及操作要点

黄油软化→搅打→加入蛋液、白砂糖、泡打粉→搅打→加入过60目标准筛的低筋面粉、花生粉、藜麦粉→揉面→面团→模具成型→烘烤→冷却→成品.

黄油软化：黄油在使用前必须适度加热软化，否则会影响后续面团的制作，降低饼干的酥性与口感. 低筋面粉、花生粉、藜麦粉需要过60目标准筛后加入，以便使得制作出来的面团质地均匀.

模具成型：面团制作完毕后，需要尽快使用饼干模具压模成型，否则面团表面水分丢失过多，会导致面团干裂，烤制出来的饼干表面破裂.

烘烤：在烘烤前，在烤盘上铺上锡纸，将饼干坯均匀摆放在烤盘上，并在每个饼干坯之间留出足够的间隙，防止发生黏连，同时使得烘烤时火候保持平均. 将烤箱预热，上火250 ℃，下火100 ℃，烘烤时间控制在8~10 min，待饼干表面为金黄色或黄色，体积略微膨胀即可关火取出. 在烘烤过程中要注意观察饼干表层颜色，避免烘烤过度导致饼干表层焦黑.

1.3 单因素试验设计

1.3.1 花生粉添加量的确定

以低筋面粉添加量为基准，加入基础配料，固定藜麦粉、黄油、脱脂乳粉3种物料的添加量分别为20%、50%、20%，以感官评分为指标，考察花生粉添加量（10%、15%、20%、25%、30%）对饼干感官品质的影响，得出较优的花生粉添加量范围.

1.3.2 藜麦粉添加量的确定

以低筋面粉添加量为基准，加入基础配料，固定花生粉、黄油、脱脂乳粉3种物料的添加量分别为20%、50%、20%，以感官评分为指标，考察藜麦粉添加量（10%、15%、20%、25%、30%）对饼干感官品质的影响，得出较优的藜麦粉添加量范围.

1.3.3 黄油添加量的确定

以低筋面粉添加量为基准，加入基础配料，固定花生粉、藜麦粉、脱脂乳粉3种物料的添加量分别为20%、20%、20%，以感官评分为指标，考察黄油添加量（40%、45%、50%、55%、60%）对饼干感官品质的影响，得出较优的黄油添加量范围.

1.3.4 脱脂乳粉的添加量的确定

以低筋面粉添加量为基准，加入基础配料，固定花生粉、藜麦粉、黄油3种物料的添加量分别为20%、20%、50%，以感官评分为指标，考察脱脂乳粉添加量（10%、15%、20%、25%、30%）对饼干感官品质的影响，得出了最佳脱脂乳粉添加量.

1.4 响应面法试验设计

以单因素试验结果为基础，选择花生粉添加量、藜麦粉添加量、黄油添加量3个因素作为响应变量，以饼干的感官评分为响应值，进行Box-Behnken响应面法试验，采用Design-Expert 8.0.6软件对试验数据进行回归分析，得出最优配方.

1.5 感官评定方法

以感官评分作为评价指标，对饼干的色泽、形状、风味、口感和组织状态等进行客观的评价，满分为100分，请10名具有食品专业知识的评委同时评分，取评分平均值作为最终结果，感官评分标准见表1.

表1 感官评分标准

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 花生粉添加量对花生藜麦饼干品质的影响

从图1中可以看出，当花生粉添加量在10%、15%、20%、25%时，花生粉添加量和感官评分成正相关；但花生粉添加量达到30%时，面团容易开裂，成型饼干出现裂缝并且口感变得粗糙. 原因是花生粉中含有蛋白质与膳食纤维，过多的蛋白质与膳食纤维会影响面团的成型，同时增大饼干的颗粒感与纤维感，使面团开裂、饼干口感粗糙，与张兆丽等［14］试验结论相近. 因此单因素试验得出最佳花生添加量为25%. 按照一般把单因素最佳结果及前后数据定为下一步优化试验因素水平的原则，选定20%、25%、30%的花生添加量作为下一步响应面法优化试验的较优添加量范围.

图1 花生粉添加量对花生藜麦饼干感官评分的影响

2.1.2 藜麦粉添加量对花生藜麦饼干品质的影响

试验中发现（见图2），当藜麦粉添加量低于20%时，饼干的色泽、口感和香气相对较差，而当藜麦粉添加量高于20%时，饼干的颗粒过大、口感粗糙、略带苦味，原因是藜麦粉中含有多酚、黄酮、皂苷等活性物质［15］，当其添加量高于20%时，饼干的面筋含量低，烘烤后的外观、口感与质地变差，并且由于皂苷增多，饼干会回苦. 当藜麦粉添加量为20%时，饼干具有较好的藜麦风味、质地酥脆，因此藜麦粉的最佳添加量为20%. 按照一般把单因素最佳结果及前后数据定为下一步优化试验因素水平的原则，选定15%、20%、25%的藜麦粉添加量作为下一步响应面法优化试验中藜麦粉添加量因素的3个水平.

图2 藜麦粉添加量对花生藜麦饼干感官评分的影响

2.1.3 黄油添加量对花生藜麦饼干品质的影响

从图3可看出，黄油添加量对饼干品质影响较为显著. 试验表明，黄油添加量在40%~50%时，饼干色泽金黄、风味良好、香气纯正，同时具有良好的口感，而当黄油添加量超过50%后，过多的黄油会让面团的油脂溢出，减少面筋的形成，使得面团过软，降低了饼干的粘弹性，制成的饼干口感变差. 所以黄油最佳添加量为50%. 因此选定45%、50%、55%的黄油添加量进行下一步响应面法优化试验.

图3 黄油添加量对花生藜麦饼干感官评分的影响

2.1.4 脱脂乳粉添加量对花生藜麦饼干品质的影响

如图4所示，在脱脂乳粉添加量为20%时，饼干感官评分最高. 当脱脂乳粉添加量低于20%时，饼干的奶香味、风味不足，而当添加量大于20%时，过多的乳粉颗粒使得面团变得干燥，无法和面团充分混合均匀，导致饼干的表面干燥、口感粗糙［16］. 结合试验结果、试验可操作性以及价格等方面综合考虑，本试验选定20%脱脂乳粉添加量为最佳添加量，不再进行下一步优化试验.

图4 脱脂乳粉添加量对花生藜麦饼干感官评分的影响

2.2 响应面法试验结果分析及配方优化

根据单因素试验结果，选取花生粉添加量（A）、藜麦粉添加量（B）、黄油添加量（C）3个因素作为响应变量，以感官评分为响应值，利用Design-Expert 8.0.6软件，设计并进行Box-Behnken响应面法试验，共设计出17个试验，其中析因试验12个，估测误差试验5个，试验设计及试验结果见表2.

表2 Box-Behnken响应面法试验设计及试验结果

再利用Design-Expert 8.0.6软件对表2数据进行多元回归拟合以及方差分析，结果见表3. 由表3可知，模型的P＜0.000 1，说明拟合模型对响应值的影响为极显著；同时一次项A、C及二次项A2、B2、C2对响应值的影响为极显著，BC交互项的影响为显著（0.01＜P＜0.05），而失拟项的影响为不显著（P＞0.05）. 以上说明试验回归模型与实际拟合程度高，试验方法准确可靠，回归方程可用于花生藜麦饼干最佳工艺条件的预测.

表3 回归模型的方差分析结果

根据表3方差分析结果，做出相应的响应面和等高线，如图5、图6所示，藜麦粉添加量（B）与黄油添加量（C）交互作用对响应值的影响显著，表现为响应面曲线较陡、等高线椭圆弧度较大，说明交互项BC对饼干的感官评分影响较为显著，与方差分析的结果相同.

图5 藜麦粉添加量、黄油添加量交互作用对饼干感官评分影响的响应面图

图6 藜麦粉添加量、黄油添加量交互作用对饼干感官评分影响的等高线图

通过回归模型预测得到花生藜麦饼干最优工艺配方条件为：花生粉添加量为25.61%、藜麦粉添加量为20.22%、黄油添加量为49.52%. 在此工艺条件下，花生藜麦饼干的理论感官评分为86.49分. 考虑到实际操作的可行性，将回归模型得到的理论值修整为：花生粉添加量为26%、藜麦粉添加量为20%、黄油添加量为50%；在此配方条件下进行3次重复验证性试验，得到平均感官评分为86.70分，与理论感官评分结果基本一致，说明采用此响应面法得到的花生藜麦饼干工艺配方准确可靠.

3 结论

以单因素试验结果为基础，利用Design-Expert 8.0.6软件设计Box-Behnken响应面法试验及回归分析，得出理论最优工艺配方并根据实际情况进行修整后，得出的花生藜麦饼干的最优配方条件为花生粉添加量为26%、藜麦粉添加量为20%、黄油添加量为50%. 在此条件下制作的花生藜麦饼干感官评分平均值为86.70分，与理论预测值86.49分相差甚微；所得饼干色泽均匀，具有良好的花生与藜麦风味，香气纯正、形状完整、口感酥脆.

与传统曲奇饼干超过65%的黄油添加量相比，本试验所制作的花生藜麦饼干使用了花生、藜麦这两种绿色且营养的原料，并相对减少了黄油的用量，体现了产品的健康性和优越性，促进了花生和藜麦行业的多向发展，满足了当代消费者绿色、健康的消费需求，也为饼干行业在未来的发展提供了一个崭新的方向.