响应面法优化青麦仁秋葵饼干加工工艺的研究

王 倩，闻玉婷，高天辰，王文婷，刘 慧，邢霂蕾，周 欣

（宿州学院生物与食品工程学院，安徽宿州 234000）

青麦仁是生长至乳熟阶段的小麦，粒度丰腴、香味浓郁、口感清爽、颜色翠绿，富含膳食纤维和α -淀粉酶，β -淀粉酶等，具有促进人体吸收和降低血糖的作用，广受消费者青睐[1]。将青麦仁磨成粉用于饼干加工，不仅能增加饼干的风味，还可以减少传统饼干中某些对机体健康不利的成分，同时拓宽了青麦仁的应用范围[2-3]。秋葵属锦葵科，含有包括多糖、黄酮及氨基酸在内的多种具有一定功能性的营养成分，能够提高机体的免疫力、降低常见疾病的病发率，是广受喜爱的保健型蔬菜。然而，由于运输时间和空间的限制，新鲜的秋葵果实不能及时送到餐桌或工厂，导致成本增加[4]。将秋葵研磨成粉便可以解决这一难题，不但保留了秋葵风味，而且能够经受长时间运输，又便于长期贮藏，从而提高秋葵作为食品原料的应用价值[5]。异麦芽酮糖醇是从蔗糖衍生而来的碳水化合物，可以用作食品添加剂，具有降低血糖和能量水平的作用，有助于降低糖尿病和冠状动脉疾病的发病率，还有利于减少食物能量的摄入，从而对控制体重提供一定的帮助。用异麦芽酮糖醇替代传统饼干中的白砂糖，不仅可以保持饼干的口感和风味，还能有效降低饼干的热量，符合现代低热量健康食品的消费观念。

饼干作为市场上常见的零食及代餐食品，一直深受消费者喜爱。以小麦粉为主要原料，并辅以油脂、奶粉、鸡蛋等，再经搅拌调配、加热成型、烘焙冷却等工艺生产制成[6-8]。因饼干方便携带与食用，在食品市场上一直受到大众青睐，但人们对其要求也在逐渐提高，比起传统高油高糖饼干，具有一定保健功能的饼干更符合健康需求[9-10]。因此，将秋葵粉和青麦仁粉加入面粉中，用异麦芽酮糖醇代替白砂糖，从而使饼干具有一定的功能性，热量低，避免血糖升高，改善消化不良。通过单因素试验考查秋葵粉、青麦仁粉、异麦芽酮糖醇及黄油添加量对青麦仁秋葵饼干品质的影响，再利用响应面优化确定饼干的最佳加工工艺。

1 材料与方法

1.1 材料

速冻青麦仁，无锡青麦源食品有限公司提供；异麦芽酮糖醇，合肥跃泰生物科技有限公司提供；秋葵、低筋面粉、鸡蛋、黄油等，均购自宿州大润发超市。

1.2 设备

电子分析天平，深圳市盛美仪器有限公司产品；多功能高速粉碎机，天津市泰斯特仪器有限公司产品；恒温鼓风干燥箱，深圳市森宇仪器设备有限公司产品；烤箱，广州市白云区德宝厨房设备厂产品。

1.3 试验方法

1.3.1 原料预处理

（1）青麦仁粉制备。将冷冻青麦仁在室温环境下解冻，用水清洗去除杂质后将其均匀平摊于烘盘上，于50 ℃恒温下烘烤10 h 后取出粉碎，过80 目筛得到青麦仁粉，密封、阴凉条件下保存，备用。

（2）秋葵粉制备。新鲜的秋葵清洗干净后晾干水分并切成均一的薄片，将其在烘盘上均匀铺开，于45 ℃恒温下烘烤10 h 后取出粉碎，过80 目筛得到秋葵粉，密封、阴凉条件下保存，备用。

1.3.2 工艺流程

黄油软化→搅打→低筋面粉、鸡蛋黄、异麦芽酮糖醇进行预混→搅打→添加青麦仁粉、秋葵粉→搅拌均匀→制成面团→静置→模具成型→烘烤（面火170 ℃，底火150 ℃，时间15 min）→冷却→成品。

1.3.3 单因素试验设计

以100 g 低筋面粉为基础，蛋黄用量25 g，准确称取异麦芽酮糖醇25 g、黄油30 g，在青麦仁粉添加量15%，秋葵粉添加量5%，6%，7%，8%，9%，10%时探讨秋葵粉添加量对饼干感官的影响；准确称取异麦芽酮糖醇25 g、黄油30 g，在秋葵粉添加量7%，青麦仁粉添加量5%，10%，15%，20%，25%，30%时探讨青麦仁粉添加量对饼干感官品质的影响；准确称取黄油30 g，在青麦仁粉添加量15%，秋葵粉添加量7%，异麦芽酮糖醇用量10，15，20，25，30，35 g 时探讨异麦芽酮糖醇用量对饼干感官品质的影响；准确称取异麦芽酮糖醇25 g，在青麦仁粉添加量15%，秋葵粉添加量7%，黄油用量10，20，30，40，50，60 g 时探讨黄油用量对饼干感官品质的影响[2，11-13]。

1.3.4 Box-behnken 响应面试验设计

在单因素试验结果分析的基础上，以秋葵粉添加量（A）、青麦仁粉添加量（B）、异麦芽酮糖醇用量（C）、黄油用量（D）作为自变量设计用感官评分作为饼干品质主要指标的响应面试验。

试验设计因素与水平设计见表1。

表1 试验设计因素与水平设计

1.3.5 感官品质评价标准

组织由50 名男性和50 名女性组成的100 名感官评价员，分别从色泽、外形、组织结构、香气及口感这5 个方面对青麦仁秋葵饼干进行感官评价。

饼干感官评分标准与细则见表2[10-13]。

表2 饼干感官评分标准与细则

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 秋葵粉添加量的确定

秋葵粉添加量对饼干感官品质的影响见图1。

图1 秋葵粉添加量对饼干感官品质的影响

由图1 可知，当秋葵粉添加量为5%～7%时，饼干的感官评分随着秋葵粉添加量的增加而逐步提高；当秋葵粉添加量超过了该区间范围时，饼干的感官评分则随着秋葵粉添加量的增加而明显降低。饼干中的秋葵粉含量较少时，饼干的香味不突出且口感风味有所缺陷；秋葵粉含量较高时，饼干色泽则会呈现出焦黄色，还会伴随有明显的苦味。综上，秋葵粉添加量以7%较为适宜。

2.1.2 青麦仁粉添加量的确定青麦仁粉添加量对饼干感官品质的影响见图2。

图2 青麦仁粉添加量对饼干感官品质的影响

由图2 可知，当青麦仁粉添加量为5%～15%时，饼干的感官评分随着青麦仁粉添加量的增加而明显升高；当青麦仁粉添加量超出这一区间范围时，饼干的感官评分则随着青麦仁粉添加量的增加而明显下降。饼干中青麦仁粉的含量过少时，饼干无明显风味，口感较差；青麦仁粉的含量过多时，饼干有较强的异味且颜色过深。综上，青麦仁粉添加量以15%较为适宜。

2.1.3 异麦芽酮糖醇用量的确定

异麦芽酮糖醇用量对饼干感官品质的影响见图3。

图3 异麦芽酮糖醇用量对饼干感官品质的影响

由图3 可知，当异麦芽酮糖醇用量为10～25 g时，饼干的感官评分随着异麦芽酮糖醇的添加而明显上升；当异麦芽酮糖醇用量超过25 g 时，饼干的感官评分则会随着异麦芽酮糖醇的增加而有所降低。异麦芽酮糖醇用量较低时，饼干无法呈现出明显的甜味，风味欠佳；异麦芽酮糖醇用量较高时，饼干有颗粒感且过于甜腻。综上，异麦芽酮糖醇用量以25 g 较为适宜。

2.1.4 黄油用量的确定

黄油用量对饼干感官品质的影响见图4。

图4 黄油用量对饼干感官品质的影响

由图4 可知，当黄油用量为10～30 g 时，饼干的感官评分随着黄油量的添加而明显上升；当黄油用量超过这一区间范围时，饼干的感官评分则随着黄油用量的增加而明显下降。黄油用量低于30 g 时，饼干质地较硬，缺乏香味，口感欠佳；黄油用量高于30 g 时，饼干质地过于酥松、油腻，不易成型。综上，黄油用量以30 g 较为适宜。

2.2 响应面优化结果分析

2.2.1 回归模型分析

根据Box-behnken 原理，在单因素试验的基础上考查秋葵粉添加量（A）、青麦仁粉添加量（B）、异麦芽酮糖醇用量（C）、黄油用量（D）4 个因素间的交互作用对饼干感官品质的影响。依据Design Expert 软件，对数据进行方差和显著性分析（见表3）。将数据进行多项拟合，得到回归方程：

表3 方差分析结果

方差分析结果见表3。

由表3 可知，p 值小于0.000 1，说明回归模型极显著；失拟项p 值为0.589 6，大于0.05，不显著，表明回归模型符合实际情况，能够反映响应面值与各因素之间的关系，证明了该方法的可行性。此外，秋葵粉添加量与异麦芽酮糖醇用量的交互作用、青麦仁粉添加量与黄油用量的交互作用都对饼干感官品质的影响极显著，秋葵粉添加量与青麦仁粉添加量的交互作用、秋葵粉添加量与黄油用量的交互作用、青麦仁粉添加量与异麦芽酮糖醇用量的交互作用影响显著。各因素二项式影响均极显著。同时，回归模型R2大于0.9，为0.950 8，说明各试验因素能够对响应面值产生95.08 %的影响，从而较好地描述了响应面值与各因素间的关系[14-15]。

2.2.2 响应面分析

从Design Expert 中可以得到不同因素间的交互作用对饼干感官品质影响的响应面三维图。

不同因素交互作用对饼干感官品质的影响见图5。

由图5 可知，若是响应面图表面越陡峭，等高线呈现出椭圆形，表明这2 个因素的交互作用对饼干品质的影响显著；若是曲面较为平缓，等高线呈圆形，则表明这2 个因素的交互作用对饼干品质的影响不明显[14-15]。由图5 可知，交互项中，青麦仁粉添加量和异麦芽酮糖醇用量、秋葵粉添加量和异麦芽酮糖醇用量、青麦仁粉添加量和秋葵粉添加量、秋葵粉添加量和黄油用量、青麦仁粉添加量和黄油用量的交互作用对饼干感官品质的影响均较为明显，与方差分析结果一致。

2.2.3 验证试验

结合分析回归模型，通过响应面软件可以预测出理论上青麦仁秋葵饼干制作的最佳工艺条件为秋葵粉添加量6.96%，青麦仁粉添加量14.40%，异麦芽酮糖醇用量24.76 g，黄油用量30.03 g，感官评分为92.058 5 分。为了提高试验的可操作性和可控性，将以上工艺配方进行修正，确定最佳工艺为秋葵粉添加量7%，青麦仁粉添加量14%，异麦芽酮糖醇用量24.8 g，黄油用量30.0 g。在此工艺配方下进行3 次平行试验，得到的青麦仁秋葵饼干感官评分实际值为93.23 分，与预测值接近。说明通过响应面优化得到的青麦仁秋葵饼干制作配方参数准确可靠并且具有一定的参考意义和实用价值。

3 结论

通过单因素试验和响应面优化，得到了制作青麦仁秋葵饼干的最优工艺配方为秋葵粉添加量7%，青麦仁粉添加量14%，异麦芽酮糖醇用量24.8 g，黄油用量30.0 g。该配方下制备的青麦仁秋葵饼干口感酥脆、甜度适中并且混有秋葵和青麦仁的独特风味、清新可口、品质较佳。将秋葵粉和青麦仁粉用于饼干制作中，赋予了饼干特有的风味，同时用异麦芽酮糖醇替代白砂糖，符合当代人对食品低脂低糖、健康营养的需求，赋予了饼干一定的功能性，具有较大的应用价值和开发空间。