响应面法在紫薯韧性薄饼干研制中的应用

马腾飞,田妍基,吴先辉,张忠强,王丽霞

(1.宁德职业技术学院,福建福安 355000;2.闽南师范大学生物科学与技术学院,福建漳州 363000)



响应面法在紫薯韧性薄饼干研制中的应用

马腾飞1,田妍基1,吴先辉1,张忠强2,王丽霞2

(1.宁德职业技术学院,福建福安 355000;2.闽南师范大学生物科学与技术学院,福建漳州 363000)

本实验以紫薯粉和低筋面粉为主要原料,采用感官评定的方法,在单因素实验的基础上,按Box-Benhnken法设计实验,考察紫薯粉、白砂糖、食用油、鸡蛋黄4个因素及其交互作用对紫薯韧性饼干感官评分的影响,并采用响应面分析法对紫薯韧性饼干感官评分生产配方优化。结果表明,紫薯粉10.70 g,低筋面粉39.30 g,白砂糖18.64 g,食用油10.03 g,鸡蛋黄8.26 g,其他配方为泡打粉0.5 g,水适量至能揉成面团。在140 ℃焙烤10 min条件下得到的厚度约2 mm的饼干感官品质最佳,甜味适中,口感酥脆,表面色泽均匀,无焦糊现象。

紫薯粉,饼干,感官品质,响应面法

紫薯(Ipomoeabatatas(L.)Lam)是甘薯的一种,因为含有丰富的花青素而呈现紫色,也称紫甘薯、黑薯。紫薯纤维素含量高,可增强肠道功能,有利于粪便排出,控制体重和减肥,可降低血糖和血胆固醇等作用[1]。它除了具有普通红薯的营养成分外,还富含花青素类色素、硒、多糖、植物蛋白、维生素、矿物质等功能性成分[2]。其中所含抗癌物质的含量更是高出其他红薯的数十倍,紫薯的防癌能力当之无愧居于食品之首,是当前绿色、无公害、有机食品中首推的保健食品[3-4]。

本实验在传统薄饼制备基础上,采用响应面优化方法探讨紫薯粉、白砂糖、食用油、鸡蛋黄添加量四因素对紫薯韧性薄饼干品质的交互影响,从而确立紫薯韧性薄饼干的最佳工艺配方,以期为拓宽紫薯的利用范围提供参考[5-9]。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

紫薯粉采用宁德市农科所选育的高花青素型紫甘薯新品种“福宁紫3号”加工而成。低筋面粉、白砂糖、食用油、鸡蛋、饮用纯净水、盐酸、0.1%甲基橙指示液等。

远红外电热食品烤炉广东多丽食品机械有限公司;电子天平奥豪斯仪器(上海)有限公司;电热恒温干燥箱厦门精艺兴业科技有限公司。

1.2制作工艺

1.2.1工艺流程

图1工艺流程
Fig.1The process flow

1.2.2工艺要点准确称取饼干的各种原配料,鸡蛋的蛋黄与蛋清分离,并除去蛋清液;把食用油和白砂糖分次加入蛋黄液中并添加适量水高速搅拌均匀,至颗粒糖充分溶解;将面粉、泡打粉和紫薯粉搅拌均匀,加入混合液和成面团,室温下静置15 min,以消除内部应力,提高饼干质量;将面团置于锡箔纸上擀成薄片(1～2 mm),用模具压样并扎孔,后放入烤盘;放入烤箱焙烤,温度控制140 ℃,时间10 min;干燥冷却至室温。

表2　紫薯饼干评分标准Table 2　Purple potato biscuits scoring criteria

1.3实验方法

1.3.1单因素实验方法

1.3.1.1研究紫薯粉的添加量对饼干风味的影响精确称取白砂糖15 g、食用油9 g、鸡蛋10 g、泡打粉0.5 g,固定紫薯粉与低筋面粉的总用量50 g,称取不同紫薯粉量4、7、10、13、16 g,并补全面粉的量制成饼干,置于140 ℃下焙烤10 min后取出冷却,进行感官评定。

1.3.1.2研究白砂糖的添加量对饼干风味的影响称取低筋面粉40 g,紫薯粉10 g,食用油9 g,鸡蛋黄10 g、泡打粉0.5 g,分别称取白砂糖的质量9、12、15、18、21 g,制成饼干置于140 ℃下焙烤10 min后取出冷却,进行感官评定。

1.3.1.3研究食用油的添加量对饼干风味的影响称取低筋面粉40 g,紫薯粉10 g,白砂糖18 g,鸡蛋黄10 g、泡打粉0.5 g,然后分别称取食用油的质量5、7、9、11、13 g,制成饼干置于140 ℃下焙烤10 min后取出冷却,进行感官评定。

1.3.1.4研究鸡蛋黄的添加量对饼干风味的影响称取低筋面粉40 g,紫薯粉10 g,白砂糖18 g,食用油9 g,泡打粉0.5 g,再分别称取鸡蛋黄的质量6、8、10、12、14 g,制成饼干置于140 ℃下焙烤10 min后取出冷却,进行感官评定。

1.3.2Box-Benhnken实验设计影响紫薯韧性饼干感官评分的各个因素并不是孤立的发生作用,它们之间有相互关联。感官评分的高低必须考虑到紫薯粉、白砂糖、食用油、鸡蛋黄等各个因素的影响,所以根据Box-Benhnken的中心组合设计原理,以密切相关的紫薯粉、白砂糖、食用油、鸡蛋黄4个因素为自变量,以紫薯韧性饼干感官评分为响应值设计了四因素三水平共29个实验点的响应面分析实验,以期研究所选因素对紫薯韧性饼干感官评分的综合影响,选取最适合的工艺参数。响应面实验因素与水平及编码见表1。

表1　响应面实验因素水平及编码Table 1　Factors and levels of response surface experience

1.3.3饼干的感官评定将制成的紫薯饼干进行感官评定,实验结果由10名有一定品评经验的人员进行评定,并保持每次感官测定人数不变,参照GB/20980-2007中韧性饼干的感官标准,从形态、色泽、滋味与口感、组织、杂质五个方面评定感官得分[8],每次感官评定的最终得分取10人评判分数的平均值。

1.3.4紫薯韧性薄饼干的理化指标检测理化指标要求如表3所示[8]。

1.3.4.1水分含量的测定参考GB/T5009.3-2003中直接干燥法[9]。

1.3.4.2碱度的测定参考GB/T 20980-2007中碱度的测定[10]。

1.3.4.3紫薯薄饼的厚度测定参考 QB/T 1254-91厚度的测定[11]。

表3　超薄韧性饼干理化指标要求Table 3　The ultra-thin tenacity, physical and chemical parameters

表4　不同紫薯粉添加量对饼干品质的影响Table 4　Content of different purple potato powder’s influence on the quality of biscuit

表5　不同白砂糖的量对饼干品质的影响Table 5　Influence of different amount of white granulated sugar on the quality of biscuit

表6　不同食用油的量对饼干品质的影响Table 6　The influence of different amount of cooking oil to biscuit quality

2　结果与分析

2.1单因素实验结果分析

2.1.1紫薯粉的添加量对饼干品质的影响通过表4对紫薯粉添加量的单因素实验结果,可以看出在紫薯饼干的制作过程中,紫薯粉的添加量对饼干的颜色、形态,滋味与口感等都有重要的影响。随着紫薯粉添加量的增加,饼干形态从刚开始的易收缩、形变大,转至成型效果好,最后由于紫薯粉的量太多,面团韧性不好,不易成型,且烤出的饼干太脆,不完整;饼干色泽随着逐渐的加深,从浅紫色转至紫色,最后变为紫褐色,颜色变化大;紫薯香气越发浓郁,口感逐渐松脆;组织与杂质方面影响不大。从感官得分看,10 g的紫薯粉为最适添加量。

2.1.2白砂糖的添加量对饼干品质的影响通过表5对白砂糖添加量的单因素实验结果,可以看出糖的添加量在饼干各方面指标上都有一定影响,添加少量的糖,饼干易收缩,会形变,并且甜味小甚至无甜味。当糖的添加量达到18 g时,饼干感官指标达最优。当糖的添加量为21 g时,饼干易焦,表面出现裂缝、气泡,过甜,感官指标得分相应的下滑,所以选择糖的添加量18 g为最适添加量。

2.1.3食用油的添加量对饼干品质的影响通过表6对食用油添加量单因素实验的结果,可以看出食用油对饼干的品质有一定影响,在添加量为9 g时达到最佳水平,当食用油的添加量太少时,饼干表面出现泡点,口感硬。当油的量过多时,饼干油味较重,降低了紫薯风味,且饼干易破裂。从感官得分中可以得出9 g食用油为最适添加量。

2.1.4鸡蛋黄的添加量对饼干品质的影响通过表7鸡蛋黄添加量的单因素的结果,可以看出适量的鸡蛋黄可以提升饼干品质,添加过多的鸡蛋黄,饼干在形态上越来越不完整,并且颜色会有点变褐,在味道上盖过紫薯风味,使紫薯味不明显,饼干充满浓浓鸡蛋味,并且量多束缚了面团的起筋效果,组织断面结构上有大孔,所以8 g鸡蛋黄既没有掩盖紫薯风味,又增加了营养价值,为最适添加量。

表7　不同鸡蛋黄的量对饼干品质的影响Table 7　The influence of different amount of yolk on biscuit quality

2.2响应面实验结果分析

2.2.1响应面实验设计及结果在单因素实验分析的基础上,根据Box-Benhnken中心组合实验设计原理设计四因素三水平的响应面分析实验,按1.3.2因素与水平设计实验方案,实验结果见表8。

表8　Box-Benhnken实验设计及结果Table 8　Box-Benhnken design and results of response surface experiments

利用Design-Expert 8.0.6 软件对表8实验数据进行多元回归拟合,各实验因子对感官评分可用如下函数表示。

感官评分Y=-400.70806+20.71111A+26.19139B+5.47417C+26.40667D-0.13333AB-0.058333AC-0.31250AD+0.037500BC-0.38750BD-0.15000CD-0.70389A2-0.58861B2-0.21500C2-0.86813D2

用Box-Benhnken Design响应面分析法对实验结果拟合的模型进行方差分析,结果见表9。

表9　响应面方差分析结果Table 9　Results of ANOVA of response surface analysis

当p值小于0.05时表明模型因素显著,因此,A、B、C、D、AB、AD、BD、CD、A2、B2、C2、D2是显著的。AB、AD、BD、CD显著,说明紫薯粉和白砂糖、紫薯粉和鸡蛋黄、白砂糖和鸡蛋黄、食用油和鸡蛋黄的交互作用也会对紫薯韧性饼干的感官评分造成显著影响。

2.2.2响应面分析由表9和图6可知,当食用油和鸡蛋黄均为零点值时,紫薯粉和白砂糖两者之间交互作用有一定的显著性。当紫薯粉添加量不变时,紫薯韧性饼干的感官评分随白砂糖添加量的增加呈现先上升后下降的趋势;当白砂糖用量不变时,感官评分随紫薯粉添加量的增加呈现先上升后下降的趋势。同时,由等高线疏密程度可以判断,紫薯粉对紫薯韧性饼干的感官评分的影响较白砂糖大。

图6　紫薯粉和白砂糖交互作用对感官评分的响应面图Fig.6　Response surface of the interaction of purple sweet potato powder and sugar on sensory evaluation score

由表9和图7可知,交互项AC的交互作用对紫薯韧性饼干的感官评分的影响不显著。

由表9和图8可知,当白砂糖和食用油均为零点值时,紫薯粉和鸡蛋黄两者之间交互作用有一定的显著性。当紫薯粉添加量不变时,紫薯韧性饼干的感官评分随鸡蛋黄添加量的增加呈现先上升后下降的趋势,但当鸡蛋黄添加量增加到一定值时,感官评分下降的幅度较小;当鸡蛋黄添加量不变时,感官评分随紫薯粉添加量的增加呈现先上升后下降的趋势。同时,由等高线疏密程度可以判断,紫薯粉对紫薯韧性饼干的感官评分的影响较鸡蛋黄大。

图8　紫薯粉和鸡蛋黄交互作用对感官评分的响应面图Fig.8　Response surface of the interaction of purple sweet potato powder and yolk on sensory evaluation score

由表9和图9可知,交互项BC的交互作用对紫薯韧性饼干的感官评分的影响不显著。

图9　白砂糖和食用油交互作用对感官评分的响应面图Fig.9　Response surface of the interaction of sugar and oil on sensory evaluation score

由表9和图10可知,当紫薯粉和食用油均为零点值时,白砂糖和鸡蛋黄两者之间交互作用有一定的显著性。当白砂糖添加量不变时,紫薯韧性饼干的感官评分随鸡蛋黄添加量的增加呈现先上升后下降的趋势,但当鸡蛋黄添加量增加到一定值时,感官评分下降的幅度较小;当鸡蛋黄添加量不变时,感官评分随白砂糖添加量的增加呈现先上升后下降的趋势。同时,由等高线疏密程度可以判断,白砂糖对紫薯韧性饼干的感官评分的影响较鸡蛋黄大。

图10　白砂糖和鸡蛋黄交互作用对感官评分的响应面图Fig.10　Response surface of the interaction of sugar and yolk on sensory evaluation score

由表9和图11可知,当紫薯粉和白砂糖均为零点值时,食用油和鸡蛋黄两者之间交互作用有一定的显著性。当食用油添加量不变时,紫薯韧性饼干的感官评分随鸡蛋黄添加量的增加呈现先上升后下降的趋势;当鸡蛋黄添加量不变时,感官评分随食用油添加量的增加呈现先上升的趋势,当食用油添加量增加到一定值时,感官评分变化趋于平缓。同时,由等高线疏密程度可以判断,鸡蛋黄对紫薯韧性饼干的感官评分的影响较食用油大。

图11　食用油和鸡蛋黄交互作用对感官评分的响应面图Fig.11　Response surface of the interaction of oil and yolk on sensory evaluation score

2.2.3验证实验根据Box-Benhnken实验所得到的数据结果和回归方程,利用Design-Expert.8.0.6软件处理所得数据,从中可以获得一组最佳感官评分的紫薯韧性饼干配方:紫薯粉添加量10.70 g、白砂糖添加量18.64 g、食用油添加量10.03 g、鸡蛋黄添加量8.26 g,在此条件下得到的紫薯韧性饼干的感官评分为90.6221。为了验证响应面法的可行性,用实验得出的最佳条件进行紫薯韧性饼干的验证性实验,通过3组平行实验,测得的紫薯韧性饼干的感官评分分别为90.3、90.4、90.7,平均感官评分为90.47,与理论计算值的误差在±1%以内,说明模型的拟合程度较好,具有实用价值。

2.3产品特性

2.3.1感官特性该产品外形端正、完整,厚薄均匀,表面不起泡;色泽呈紫薯特有的紫罗兰色,表面略有光泽,无过焦过白的现象,口感松脆不粘牙,味道甜,具有浓郁的紫薯风味,并略带蛋味;断面结构有层次;饼干表面无油污无异物。

2.3.2理化指标根据1.3.4的方法,分别测出饼干的水分含量、碱度和厚度,结果见表10所示。

表10　紫薯超薄饼干理化指标Table 10　The physical and chemical indicators purple potato ultra-thin biscuits

该产品指标符合国家标准GB/T 20980-2007规定范围之内,因此该产品为合格产品。

3　结论

以紫薯粉和低筋面粉为主要原料,采用感官评定的方法,通过单因素实验和Box-Benhnken中心组合设计原理以及响应面分析法得到紫薯韧性饼干感官评分与紫薯粉添加量、白砂糖添加量、食用油添加量、鸡蛋黄添加量的模型,经验证,该模型是合理可靠的,能够较好的预测实验的结果。通过模型系数显著性检验,得到因素的主效应关系为:紫薯粉>白砂糖>鸡蛋黄>食用油。同时获得了一组理论最高感官评分的配方:紫薯粉添加量10.70 g、白砂糖添加量18.64 g、食用油添加量10.03 g、鸡蛋黄添加量8.26 g,在此条件下得到的紫薯韧性饼干的感官评分为90.6221。通过验证实验表明,该配方得到的产品符合感官指标和理化指标的要求。

[1]孙鹏哲.红薯的另类味道[J].四川烹饪高等专科学校学报,2006(4):29-30.

[2]华景清,陈坚.紫薯泥双色吐司面包工艺的研究[J].农业机械,2011,(29):118-120.

[3]高丽威,李向荣.微波萃取法提取紫心甘薯总黄酮及其抗氧化活性的研究[J].浙江大学学报(理学版),2009,36(5):571-574.

[4]吕晓燕,董英.紫甘薯淀粉酶解工艺条件优化及喷干粉的制备[J].食品与机械,2010,26(3):124-128.

[5]项雷文,林欣欣,陈文韬. 响应面法在花生粕曲奇饼干研制中的应用[J].食品研究与开发,2014,35(8):41-45.

[6]赵翾,李红良,梁志毅,等.响应面法优化低度枸杞米酒的酿造工艺[J].食品研究与开发,2012,33(2):77-81.

[7]王丰俊,杨朝晖,马磊.响应面法优化核桃蛋白提取工艺研究[J].中国油脂,2011,36(3):33-37.

[8]GB/T 20980-2007 饼干[S].北京:中国标准出版社,2007.

[9]GB/T 5009.3-2003 食品水分的测定[S].北京:中国标准出版社,2003.

[10]GB/T 20980-2007 碱度的测定[S].北京:中国标准出版社,2003.

[11]QB 1254-91 饼干厚度的测量[S].北京:中国标准出版社,2003.

Application of response surface methodology in development of the purple potato tenacity biscuits

MA Teng-fei1,TIAN Yan-ji1,WU Xian-hui1,ZHANG Zhong-qiang2,WANG Li-xia2

(1.Ningde Vocational and Technical College,Fu’an 355000,China;2.School of Biological Science and Biotechnology,Minnan Normal University,Zhangzhou 363000,China)

Purple sweet potato powder and low gluten flour were used as the main raw materials in this experiment. The addition of purple sweet potato powder,white sugar,edible oil and egg yolk were taken as independent variables. On the basis of the single-factor test and according to Box-Benhnken design,the interaction of independent variables and their influence on sensory evaluation score of purple sweet potato biscuits were investigated. The production forum of purple sweet potato biscuits was optimized by response surface methodology. The results also showed that the optimum parameters of the experiment were purple sweet potato powder 10.70 g,low gluten flours 39.30 g,white sugar 18.64 g,edible oil 10.03 g,egg yolk 8.26 g,baking powder 0.5 g and the amount of water.The biscuits were of the best quality under the baking temperature of 140 ℃ for 10 min. They were agreeably sweet,crisp,uniformed in surface color without burning.

purple sweet potato powder;biscuits;the sensory quality;response surface methodology

2015-08-04

马腾飞(1964-)，男，本科，副教授，研究方向：食品化学与营养的研究，E-mail:m6666908@163.com。

宁德市科技计划项目(20130071)和(20110175)；宁德职业技术学院科技发展基金项目(ZR2013YY05)。

TS213.2

B

1002-0306(2016)05-0242-06

10.13386/j.issn1002-0306.2016.05.039