彩麥曲奇最佳生產工藝的研究

劉 娟,吳 澎,*,趙子彤,單長松,張憲省,董玉秀

(1.山東農業大學食品學院,山東泰安 271018;2.山東農業大學生命與科學學院,山東泰安 271018)

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彩麥曲奇最佳生產工藝的研究

劉 娟1,吳 澎1,*,趙子彤1,單長松1,張憲省2,董玉秀2

(1.山東農業大學食品學院,山東泰安 271018;2.山東農業大學生命與科學學院,山東泰安 271018)

為研發一種集營養與美味于一體的曲奇餅干,以紫色小麥粉為主要原料,在單因素實驗的基礎上,通過Box-Benhnken法設計實驗考察黃油、糖粉、水三個因素之間的交互作用對彩麥曲奇餅干感官質量的影響,并采用響應面分析法對彩麥曲奇餅干的生產配方進行優化。實驗結果表明,經優化后的彩麥曲奇餅干的最優配方為:彩麥粉40.00 g,黃油添加量27.53 g,糖粉添加量13.09 g,水添加量6.77 g。驗證性實驗的感官平均得分為92.10,與理論值92.21基本相符,說明經過響應面優化的結果對實踐有較好的指導意義。

彩麥,曲奇餅干,品質,響應面法

曲奇餅干是以小麥粉、油脂、糖、乳制品為主要原料烘烤制成的高油脂焙烤食品,其香甜酥松的口感一直深受消費者青睞。但是由于單一用小麥粉制作食品不能滿足人類生活的需要,隨著人們對食品的花色和營養價值需求的提高,拓展焙烤類食品原料種類已成為行業研究熱點[1]。

彩色小麥作為我國自主研發和創新的特色小麥,色澤誘人,經過營養分析和初步研究表明[2],蛋白質含量較普通小麥高80%～90%,且含有人體所需的九種微量礦物質,其中硒含量為普通小麥的2倍,鋅含量是普通小麥的1.7倍[3-5]。除此之外,彩色小麥中還含有豐富的花青素與膳食纖維,具有預防心血管疾病、高血壓等增強人體健康的作用[6-8]。因此彩麥類食品不僅可以滿足人們對美食的追求還能滿足人們自身對氨基酸、微量元素以及礦物質的需求,能夠改善食品原有的品質[9]。

本實驗用紫色小麥粉代替傳統的小麥粉,制作新穎并且營養豐富的彩麥曲奇,增強制品的營養功能。在單因素實驗的基礎上,通過響應面優化確定彩色曲奇的最佳工藝配方,充分利用紫色小麥粉的營養價值和纖維素,且賦予曲奇餅干天然的紫色,研發出集美形、美味與營養于一體的獨特的曲奇餅干。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

紫色小麥粉 山東農業大學自主培育、提供;鹽酸、甲基橙指示劑 天津市永大化學試劑有限公司;綿白糖、黃油、飲用純凈水。

HM-955型攪拌器 廣東東菱電器有限公司;T2平板型烤爐 意大利zaolli公司;YP102N型電子天平 上海精科天平儀器廠;ZT-30A型鹵素水分測定儀 濰坊市中特電子儀器有限公司。

1.2 制作工藝

1.2.1 工藝流程

圖1 工藝流程
Fig.1 The process flow

表2 彩麥曲奇餅干的感官評分標準Table 2 Sensory evaluation standard of color wheat cookie

1.2.2 實驗步驟 準確稱取各種配料,稱取冷柜中的黃油時,需將其置于室溫下一段時間;將稱好的黃油和糖粉置于容器中,用攪拌器攪打至黃油和糖粉完全混合在一起且混合物顏色略發白,攪打時需注意糖粉飛濺;將紫色小麥粉加入容器中并且在攪拌的過程中加入水,充分攪拌,混合成面團,面團的溫度應控制在20～26 ℃;調粉時間是影響面筋形成程度和限制面團彈性的直接因素,適當掌握調粉時間,可得到理想的調粉效果;因夏天溫度較高且曲奇含油量大,易出油,所以調好的面團不用靜置,可直接進入成型階段;將和好的面團于錫箔紙上搟成薄片,厚度約為1～2 mm,用圓形模具按壓成型。將成型的曲奇餅胚放入烘箱中焙烤,溫度控制在190 ℃,焙烤12 min;取出冷卻至室溫。

1.2.3 單因素實驗 采用1.2.2的方法,固定糖粉13.4 g、水9.0 g,考察不同黃油添加量(18.0、22.4、26.8、31.2、35.6 g)對感官評分的影響;固定黃油26.8 g、水9.0 g,考察不同糖粉添加量(4.6、9.0、13.4、17.8、22.2 g)對感官評分的影響;固定黃油26.8 g、糖粉13.4 g,考察不同水添加量(0.2、4.6、9.0、13.4、17.8 g)對感官評分的影響;進行單因素實驗,考察各因素變量對曲奇感官評分的影響。

1.2.4 響應面實驗 在單因素實驗的基礎上,每個因素選取三個對感官評分影響較大的水平,以曲奇餅干的感官評分作為響應值,根據Box-Behnken設計原理[10-11],設計3因素3水平的響應面分析實驗。響應面因素及各水平編碼見表1。

表1 實驗因素和水平Table 1 Factors and levels of experiment

1.2.5 感官評分 將制成的曲奇進行感官評分,實驗結果由10位有過品評經驗的食品專業人員進行評定,并保持每次感官測定人數不變。根據曲奇餅干評分標準,從色澤、口感與滋味、斷面結構、形態四個方面進行感官評分,總分為100分,采用扣分和得分的評分方法,每次感官評定的最終得分取10人評判分數的平均值。感官評分標準見表2[12]。

1.2.6 彩麥曲奇餅干的理化指標 方法參考文獻[13]。

1.2.6.1 餅干水分含量的測定 參考GB/T 5009.3-2003[14]。

1.2.6.2 餅干堿度的測定 參考GB/T20980-2007[15]。

2 結果與分析

2.1 單因素實驗結果與分析

2.1.1 黃油添加量對感官評分的影響 從圖2可以看出,黃油的添加量對曲奇餅干的品質的影響較大,隨著黃油添加量的增加,餅干品質呈上升后下降的趨勢,當黃油添加量為26.8 g,曲奇餅干的感官評分最高;隨著黃油的繼續添加,感官評分逐漸下降。因為黃油中油脂含量較高,且實驗季節為夏季,室溫高導致黃油易融化,調好的面團易出油,所以當黃油添加量過大時,曲奇餅干口感油膩,成型較困難,并且不利于身體健康,成本增加。當黃油添加量較少時,餅干硬度較大,外形不完整,松脆度不夠,黃油的香味被掩蓋。

圖2 黃油添加量對感官評分的影響Fig.2 Effect of butter addition on sensory evaluation

2.1.2 糖粉添加量對感官評分的影響 從圖3可以看出,白糖的添加量對曲奇餅干的品質有一定的影響,當白糖添加量為13.4 g時,曲奇餅干的感官評分最高,隨著白糖的繼續添加,感官評分逐漸下降。因為白糖的添加不僅對曲奇的口感有影響,而且在焙烤時,高溫能使白糖與彩麥中富含的蛋白質發生美拉德反應,使曲奇餅干的色澤發生變化。當白糖添加量較少時,曲奇甜味較小,且美拉德反應不足使顏色較淺。當白糖添加量過多時,甜度過高,口感發膩且顏色變深,視覺效果差。

圖3 糖粉添加量對感官評分的影響Fig.3 Effect of sugar addition on sensory evaluation

圖4 水的添加量對感官評分的影響Fig.4 Effect of water addition on sensory evaluation

2.1.3 水的添加量對感官評分的影響 從圖4可以看出,水的添加量對曲奇餅干的品質有較大的影響,隨著水添加量的增加,餅干品質呈先上升后下降的趨勢,當水添加量為9.0 g,曲奇餅干的感官評分最高。隨著水的繼續添加,感官評分逐漸下降。當水的添加量較少時,調制的面團不易成型且表面干燥導致曲奇硬度較大,外形不完整,易裂開。當水添加量過多時,面團粘稠,在成型時的形狀不固定使曲奇餅干表面粗糙甚至變形,影響美觀且會導致曲奇口味變淡。所以要添加適量的水分。

2.2 響應面實驗結果分析

2.2.1 響應面實驗設計及結果 根據單因素實驗結果,運用Design-Expert8.0.6軟件分析得到的實驗方案和結果如表3所示。

表3 Box-Behnken實驗設計及結果Table 3 Box-Behnken design and results of response surface experiments

2.2.2 響應面方差分析結果 利用Design Expert 8.0.6軟件對表4實驗數據進行二次多項式回歸擬合,獲得回歸模型為:Y=91.20-0.39A-0.55B-4.34C-1.00AB-2.52AC-0.65BC- 2.64A2-2.86B2-4.99C2,用Box-Benhnken 響應面分析法對實驗結果進行方差分析。結果見表4。

表4顯示,模型的p值<0.01,說明該回歸模型極顯著,反映出該實驗在實驗點與實驗結果符合。失擬度p值為0.8718>0.05,差異不顯著,說明該回歸方程在回歸空間內的擬合度較好。各因素與響應值之間的線性關系明顯,可以用此模型來分析和預測彩麥曲奇的感官評分。

B、C、AB、AC、BC、A2、B2、C2是顯著的(p<0.05，p<0.01)。AB、AC、BC顯著,說明黃油和糖粉、黃油和水分、糖分和水分的交互作用對彩麥曲奇的感官評分會造成顯著影響。由F值檢驗可知各因素對曲奇餅干感官評價的影響的先后順序為:水的添加量>糖粉的添加量>黃油的添加量。

表4 響應面方差分析結果Table 4 Results of ANOVA of response surface analysis

注:“*”差異顯著(p<0.05);“**”差異極顯著(p<0. 01)。2.2.3 響應面圖分析 響應面圖形是感官評分Y對各個實驗因素所構成的三維曲面圖形,從曲面圖上可以得出最佳參數及各個參數之間的交互作用。

根據圖5～圖7所示的3D曲面圖,可以分析各因素對感官評分的影響和各因素間的交互作用,從圖中可以看出,當固定黃油、糖粉、水之間的任一因素為零水平時,感官評分隨其中任意兩因素的增加而呈上升趨勢,到達某一值后曲面緩慢下降,其中圖6的曲面較其余兩個曲面陡峭,表明糖粉和水之間的交互作用更為明顯,與方差分析結果一致。

圖5所示為固定水的添加量為零值時,黃油的添加量和糖粉添加量對感官評分的影響以及兩者之間的交互作用,當黃油的添加量不變時,曲奇的感官評分隨糖粉的添加呈先上升后下降的趨勢,當糖粉的用量不變時,感官評分隨黃油的添加量呈現先上升后下降的趨勢,此外,由等高線的疏密程度可以看出與黃油相比,糖粉的添加量對曲奇的感官評分影響較大。

圖5 黃油和糖粉交互作用的響應面分析圖Fig.5 Responds surface analysis of interactions of butter and sugar

圖6所示為固定糖粉的添加量為零值時,黃油的添加量和水添加量兩者之間的交互作用,曲奇的感官評分隨黃油和糖粉的增加呈先上升后下降的趨勢,且水的上升幅度明顯高于黃油,因此水的添加量對感官評分的影響較大。

圖6 黃油和水交互作用的響應面分析圖Fig.6 Responds surface analysis of interactions of butter and water

由圖7可知,當黃油為零點值時,水和糖粉兩者之間的交互作用有顯著性,曲奇的感官評分隨糖粉的增加呈先上升后下降的趨勢;當糖粉的用量不變時,感官評分隨水的添加量呈現先上升后下降的趨勢,且水的添加量達到一定值時,感官評分下降幅度較大。此外,由等高線的疏密程度可以看出,水的添加量對曲奇的感官評分影響較大。

圖7 糖粉和水交互作用的響應面分析圖Fig.7 Responds surface analysis of interactions of sugar and water

2.2.4 驗證實驗 根據響應面得到的結果,利用Design-Expert.8.0.6軟件處理所得到的數據,從中可以得到一組感官評分最高的曲奇配方:彩麥粉40.00 g,黃油添加量27.28 g,糖粉添加量13.09 g,水添加量6.77 g。在此條件下得到的彩麥曲奇感官評分為92.21分。為驗證響應面結果的可靠性,根據實驗得到的最優條件進行彩麥曲奇餅干的驗證性實驗,經過三次平行實驗,測得曲奇餅干的感官評分分別為91.8、92.4、92.1分,感官平均得分為92.10分,與理論值的誤差在合理范圍內,表明該模型的擬合度較好,具有實用價值。

2.3 理化指標

根據1.2.6的測定方法,測得彩麥曲奇的水分含量、堿度結果如表5所示。從表中可以看出,曲奇餅干的水分小于4%,堿度小于0.3%,符合GB/T20980-2007的規定,因此,該曲奇餅干符合理化指標的要求。

表5 彩麥曲奇理化指標Table 5 The physical and chemical indicators color wheat cookie

3 結論

以紫色小麥粉為主要原料,通過單因素實驗考察了黃油添加量、糖粉添加量、水的添加量對曲奇餅干感官品質的影響,并利用Design-Expert8.0.6軟件,通過對Box-Behnken設計獲得曲奇餅干的感官評分與黃油添加量、糖粉添加量、水添加量的模型,經驗證該模型是合理的,可以較好地預測實驗結果。

經過模型系數的顯著性檢驗得到各因素對曲奇餅干感官評價的影響的先后順序為:水的添加量>糖粉的添加量>黃油的添加量。得到彩麥曲奇餅干的最佳工藝條件為:彩麥粉40.00 g,黃油添加量27.28 g,糖粉添加量13.09 g,水添加量6.77 g，該條件下，餅干的感官得分為92.10分，且水分、堿度符合GB/T20980-2007規定。通過驗證性實驗表明,此配方具有良好的感官品質且符合理化指標的要求。

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Study on the best production technology ofcookie made with color wheat

LIU Juan1,WU Peng1，*,ZHAO Zi-tong1,SHAN Chang-song1,ZHANG Xian-sheng2,DONG Yu-xiu2

(1.Department of Food Sciences,Shandong Agriculture University,Tai’an 271018,China;2.College of Life Sciences,Shandong Agriculture University,Tai’an 271018,China)

In order to develop a kind of cookies that integrated nutrition and tasty,purple wheat flour were employed as the main raw material in this experiment,on the basis of the single-factor test and according to Box-Benhnken design,the interaction of butter addition,sugar addition,water addition and their influence on sensory evaluation score of color wheat cookie were investigated. The production forum of color wheat cookie was optimized by response surface methodology. The results of the experiment demonstrated that the optimized forum were as follows:color wheat powder was 40.00 g,butter was 27.53 g,sugar was 13.09 g,water was 6.77 g. The sensory index of verification experiment was 92.10. It was basically consistent with the theoretical value 92.21,these revealed that the result optimized by response surface analysis had practical guiding significance.

color wheat;cookie;quality;response surface methodology

2016-12-02

劉娟(1994-),女,碩士研究生,研究方向:食品科學,E-mail:1728502825@qq.com。

*通訊作者:吳澎(1972-),女,博士，副教授,研究方向:功能食品,E-mail:wupengguai@163.com。

山東省重點實驗室建設(2015KF14);山東省農業良種產業化項目。

TS213.2

B

1002-0306(2017)13-0212-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.13.040