刘 娟,吴 澎,*,赵子彤,单长松,张宪省,董玉秀

(1.山东农业大学食品学院,山东泰安 271018;2.山东农业大学生命与科学学院,山东泰安 271018)



彩麦曲奇最佳生产工艺的研究

刘 娟1,吴 澎1,*,赵子彤1,单长松1,张宪省2,董玉秀2

(1.山东农业大学食品学院,山东泰安 271018;2.山东农业大学生命与科学学院,山东泰安 271018)

为研发一种集营养与美味于一体的曲奇饼干,以紫色小麦粉为主要原料,在单因素实验的基础上,通过Box-Benhnken法设计实验考察黄油、糖粉、水三个因素之间的交互作用对彩麦曲奇饼干感官质量的影响,并采用响应面分析法对彩麦曲奇饼干的生产配方进行优化。实验结果表明,经优化后的彩麦曲奇饼干的最优配方为:彩麦粉40.00 g,黄油添加量27.53 g,糖粉添加量13.09 g,水添加量6.77 g。验证性实验的感官平均得分为92.10,与理论值92.21基本相符,说明经过响应面优化的结果对实践有较好的指导意义。

彩麦,曲奇饼干,品质,响应面法

曲奇饼干是以小麦粉、油脂、糖、乳制品为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费者青睐。但是由于单一用小麦粉制作食品不能满足人类生活的需要,随着人们对食品的花色和营养价值需求的提高,拓展焙烤类食品原料种类已成为行业研究热点[1]。

彩色小麦作为我国自主研发和创新的特色小麦,色泽诱人,经过营养分析和初步研究表明[2],蛋白质含量较普通小麦高80%～90%,且含有人体所需的九种微量矿物质,其中硒含量为普通小麦的2倍,锌含量是普通小麦的1.7倍[3-5]。除此之外,彩色小麦中还含有丰富的花青素与膳食纤维,具有预防心血管疾病、高血压等增强人体健康的作用[6-8]。因此彩麦类食品不仅可以满足人们对美食的追求还能满足人们自身对氨基酸、微量元素以及矿物质的需求,能够改善食品原有的品质[9]。

本实验用紫色小麦粉代替传统的小麦粉,制作新颖并且营养丰富的彩麦曲奇,增强制品的营养功能。在单因素实验的基础上,通过响应面优化确定彩色曲奇的最佳工艺配方,充分利用紫色小麦粉的营养价值和纤维素,且赋予曲奇饼干天然的紫色,研发出集美形、美味与营养于一体的独特的曲奇饼干。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

紫色小麦粉 山东农业大学自主培育、提供;盐酸、甲基橙指示剂 天津市永大化学试剂有限公司;绵白糖、黄油、饮用纯净水。

HM-955型搅拌器 广东东菱电器有限公司;T2平板型烤炉 意大利zaolli公司;YP102N型电子天平 上海精科天平仪器厂;ZT-30A型卤素水分测定仪 潍坊市中特电子仪器有限公司。

1.2 制作工艺

1.2.1 工艺流程

图1 工艺流程
Fig.1 The process flow

表2 彩麦曲奇饼干的感官评分标准Table 2 Sensory evaluation standard of color wheat cookie

1.2.2 实验步骤 准确称取各种配料,称取冷柜中的黄油时,需将其置于室温下一段时间;将称好的黄油和糖粉置于容器中,用搅拌器搅打至黄油和糖粉完全混合在一起且混合物颜色略发白,搅打时需注意糖粉飞溅;将紫色小麦粉加入容器中并且在搅拌的过程中加入水,充分搅拌,混合成面团,面团的温度应控制在20～26 ℃;调粉时间是影响面筋形成程度和限制面团弹性的直接因素,适当掌握调粉时间,可得到理想的调粉效果;因夏天温度较高且曲奇含油量大,易出油,所以调好的面团不用静置,可直接进入成型阶段;将和好的面团于锡箔纸上擀成薄片,厚度约为1～2 mm,用圆形模具按压成型。将成型的曲奇饼胚放入烘箱中焙烤,温度控制在190 ℃,焙烤12 min;取出冷却至室温。

1.2.3 单因素实验 采用1.2.2的方法,固定糖粉13.4 g、水9.0 g,考察不同黄油添加量(18.0、22.4、26.8、31.2、35.6 g)对感官评分的影响;固定黄油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)对感官评分的影响;固定黄油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)对感官评分的影响;进行单因素实验,考察各因素变量对曲奇感官评分的影响。

1.2.4 响应面实验 在单因素实验的基础上,每个因素选取三个对感官评分影响较大的水平,以曲奇饼干的感官评分作为响应值,根据Box-Behnken设计原理[10-11],设计3因素3水平的响应面分析实验。响应面因素及各水平编码见表1。

表1 实验因素和水平Table 1 Factors and levels of experiment

1.2.5 感官评分 将制成的曲奇进行感官评分,实验结果由10位有过品评经验的食品专业人员进行评定,并保持每次感官测定人数不变。根据曲奇饼干评分标准,从色泽、口感与滋味、断面结构、形态四个方面进行感官评分,总分为100分,采用扣分和得分的评分方法,每次感官评定的最终得分取10人评判分数的平均值。感官评分标准见表2[12]。

1.2.6 彩麦曲奇饼干的理化指标 方法参考文献[13]。

1.2.6.1 饼干水分含量的测定 参考GB/T 5009.3-2003[14]。

1.2.6.2 饼干碱度的测定 参考GB/T20980-2007[15]。

2 结果与分析

2.1 单因素实验结果与分析

2.1.1 黄油添加量对感官评分的影响 从图2可以看出,黄油的添加量对曲奇饼干的品质的影响较大,随着黄油添加量的增加,饼干品质呈上升后下降的趋势,当黄油添加量为26.8 g,曲奇饼干的感官评分最高;随着黄油的继续添加,感官评分逐渐下降。因为黄油中油脂含量较高,且实验季节为夏季,室温高导致黄油易融化,调好的面团易出油,所以当黄油添加量过大时,曲奇饼干口感油腻,成型较困难,并且不利于身体健康,成本增加。当黄油添加量较少时,饼干硬度较大,外形不完整,松脆度不够,黄油的香味被掩盖。

图2 黄油添加量对感官评分的影响Fig.2 Effect of butter addition on sensory evaluation

2.1.2 糖粉添加量对感官评分的影响 从图3可以看出,白糖的添加量对曲奇饼干的品质有一定的影响,当白糖添加量为13.4 g时,曲奇饼干的感官评分最高,随着白糖的继续添加,感官评分逐渐下降。因为白糖的添加不仅对曲奇的口感有影响,而且在焙烤时,高温能使白糖与彩麦中富含的蛋白质发生美拉德反应,使曲奇饼干的色泽发生变化。当白糖添加量较少时,曲奇甜味较小,且美拉德反应不足使颜色较浅。当白糖添加量过多时,甜度过高,口感发腻且颜色变深,视觉效果差。

图3 糖粉添加量对感官评分的影响Fig.3 Effect of sugar addition on sensory evaluation

图4 水的添加量对感官评分的影响Fig.4 Effect of water addition on sensory evaluation

2.1.3 水的添加量对感官评分的影响 从图4可以看出,水的添加量对曲奇饼干的品质有较大的影响,随着水添加量的增加,饼干品质呈先上升后下降的趋势,当水添加量为9.0 g,曲奇饼干的感官评分最高。随着水的继续添加,感官评分逐渐下降。当水的添加量较少时,调制的面团不易成型且表面干燥导致曲奇硬度较大,外形不完整,易裂开。当水添加量过多时,面团粘稠,在成型时的形状不固定使曲奇饼干表面粗糙甚至变形,影响美观且会导致曲奇口味变淡。所以要添加适量的水分。

2.2 响应面实验结果分析

2.2.1 响应面实验设计及结果 根据单因素实验结果,运用Design-Expert8.0.6软件分析得到的实验方案和结果如表3所示。

表3 Box-Behnken实验设计及结果Table 3 Box-Behnken design and results of response surface experiments

2.2.2 响应面方差分析结果 利用Design Expert 8.0.6软件对表4实验数据进行二次多项式回归拟合,获得回归模型为:Y=91.20-0.39A-0.55B-4.34C-1.00AB-2.52AC-0.65BC- 2.64A2-2.86B2-4.99C2,用Box-Benhnken 响应面分析法对实验结果进行方差分析。结果见表4。

表4显示,模型的p值<0.01,说明该回归模型极显著,反映出该实验在实验点与实验结果符合。失拟度p值为0.8718>0.05,差异不显著,说明该回归方程在回归空间内的拟合度较好。各因素与响应值之间的线性关系明显,可以用此模型来分析和预测彩麦曲奇的感官评分。

B、C、AB、AC、BC、A2、B2、C2是显著的(p<0.05，p<0.01)。AB、AC、BC显著,说明黄油和糖粉、黄油和水分、糖分和水分的交互作用对彩麦曲奇的感官评分会造成显著影响。由F值检验可知各因素对曲奇饼干感官评价的影响的先后顺序为:水的添加量>糖粉的添加量>黄油的添加量。

表4 响应面方差分析结果Table 4 Results of ANOVA of response surface analysis

注:“*”差异显著(p<0.05);“**”差异极显著(p<0. 01)。2.2.3 响应面图分析 响应面图形是感官评分Y对各个实验因素所构成的三维曲面图形,从曲面图上可以得出最佳参数及各个参数之间的交互作用。

根据图5～图7所示的3D曲面图,可以分析各因素对感官评分的影响和各因素间的交互作用,从图中可以看出,当固定黄油、糖粉、水之间的任一因素为零水平时,感官评分随其中任意两因素的增加而呈上升趋势,到达某一值后曲面缓慢下降,其中图6的曲面较其余两个曲面陡峭,表明糖粉和水之间的交互作用更为明显,与方差分析结果一致。

图5所示为固定水的添加量为零值时,黄油的添加量和糖粉添加量对感官评分的影响以及两者之间的交互作用,当黄油的添加量不变时,曲奇的感官评分随糖粉的添加呈先上升后下降的趋势,当糖粉的用量不变时,感官评分随黄油的添加量呈现先上升后下降的趋势,此外,由等高线的疏密程度可以看出与黄油相比,糖粉的添加量对曲奇的感官评分影响较大。

图5 黄油和糖粉交互作用的响应面分析图Fig.5 Responds surface analysis of interactions of butter and sugar

图6所示为固定糖粉的添加量为零值时,黄油的添加量和水添加量两者之间的交互作用,曲奇的感官评分随黄油和糖粉的增加呈先上升后下降的趋势,且水的上升幅度明显高于黄油,因此水的添加量对感官评分的影响较大。

图6 黄油和水交互作用的响应面分析图Fig.6 Responds surface analysis of interactions of butter and water

由图7可知,当黄油为零点值时,水和糖粉两者之间的交互作用有显著性,曲奇的感官评分随糖粉的增加呈先上升后下降的趋势;当糖粉的用量不变时,感官评分随水的添加量呈现先上升后下降的趋势,且水的添加量达到一定值时,感官评分下降幅度较大。此外,由等高线的疏密程度可以看出,水的添加量对曲奇的感官评分影响较大。

图7 糖粉和水交互作用的响应面分析图Fig.7 Responds surface analysis of interactions of sugar and water

2.2.4 验证实验 根据响应面得到的结果,利用Design-Expert.8.0.6软件处理所得到的数据,从中可以得到一组感官评分最高的曲奇配方:彩麦粉40.00 g,黄油添加量27.28 g,糖粉添加量13.09 g,水添加量6.77 g。在此条件下得到的彩麦曲奇感官评分为92.21分。为验证响应面结果的可靠性,根据实验得到的最优条件进行彩麦曲奇饼干的验证性实验,经过三次平行实验,测得曲奇饼干的感官评分分别为91.8、92.4、92.1分,感官平均得分为92.10分,与理论值的误差在合理范围内,表明该模型的拟合度较好,具有实用价值。

2.3 理化指标

根据1.2.6的测定方法,测得彩麦曲奇的水分含量、碱度结果如表5所示。从表中可以看出,曲奇饼干的水分小于4%,碱度小于0.3%,符合GB/T20980-2007的规定,因此,该曲奇饼干符合理化指标的要求。

表5 彩麦曲奇理化指标Table 5 The physical and chemical indicators color wheat cookie

3 结论

以紫色小麦粉为主要原料,通过单因素实验考察了黄油添加量、糖粉添加量、水的添加量对曲奇饼干感官品质的影响,并利用Design-Expert8.0.6软件,通过对Box-Behnken设计获得曲奇饼干的感官评分与黄油添加量、糖粉添加量、水添加量的模型,经验证该模型是合理的,可以较好地预测实验结果。

经过模型系数的显著性检验得到各因素对曲奇饼干感官评价的影响的先后顺序为:水的添加量>糖粉的添加量>黄油的添加量。得到彩麦曲奇饼干的最佳工艺条件为:彩麦粉40.00 g,黄油添加量27.28 g,糖粉添加量13.09 g,水添加量6.77 g，该条件下，饼干的感官得分为92.10分，且水分、碱度符合GB/T20980-2007规定。通过验证性实验表明,此配方具有良好的感官品质且符合理化指标的要求。

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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

刘娟(1994-),女,硕士研究生,研究方向:食品科学,E-mail:1728502825@qq.com。

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

山东省重点实验室建设(2015KF14);山东省农业良种产业化项目。

TS213.2

B

1002-0306(2017)13-0212-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.13.040