响应面法优化芹菜粉酥性饼干的加工工艺

◎ 赵 敏，于 辉，岳凤丽，邢艳霞，李 丹

（山东农业工程学院食品科学与工程学院，山东 济南 250100）

芹菜是饭桌上常见的一种绿色蔬菜，芹菜中含有丰富的营养物质，如蛋白质、碳水化合物、胡萝卜素等，也含有黄酮及抗氧化物质[1]，具有清除自由基的作用[2]，因此，芹菜具有一定的抗氧化能力。此外，芹菜中富含丰富的矿物质，芹菜食品属于低盐餐饮，这迎合了当今时代的潮流，即多食用健康有机、少油少盐的绿色蔬菜。据研究，多吃芹菜对人体很有好处，它可以预防疾病，具有降低血压、预防癌症、健胃健脑等多种功效[3-5]，尤其在春夏季食用，可以起到清热解暑、预防肝火旺盛的作用。在我国，芹菜分布广泛，在市场上随处可见，但对于芹菜的深加工研究较少，除了作为菜品食用，其他领域鲜少涉及。因此，市场上的芹菜产品很少，虽然芹菜具有高营养价值和药用价值，但生产渠道狭隘，且关注力度不够，导致了芹菜的加工附加值得不到提升。

与芹菜相比，饼干具有广阔的消费市场和关注力度，但缺少营养物质及高营养价值；芹菜含有多种营养物质，具有较高的药用价值和营养价值，但是产业链条单一，缺乏市场和深加工途径。

本研究是将两者结合，研制出一种新品种饼干即芹菜粉酥性饼干，既可以满足消费者的消费需求，又可以拓展芹菜的消费市场，实现对芹菜的深加工，提高加工附加值。当今市场上研究混合粉的饼干品种比较多，但是鲜有将芹菜粉和饼干相结合的产品。将这两类食品结合在一起，不但符合消费市场的需求，带给消费者更高的利益，而且该食品具有广阔的发展空间，可以作为一类具有高营养价值的饼干新品种在市场流通，也可以作为拓宽芹菜加工渠道、打开消费市场的研究新领域。

1 材料与方法

1.1 实验材料

低筋小麦粉、白砂糖、盐、小苏打、黄油、淀粉以及芹菜，均为市售食品级。

1.2 仪器与设备

两层四盘电烤箱（佛山市顺德区陈村镇华兴实业有限公司）、1012型鼓风干燥箱（富丽达实验仪器厂）、小型粉碎机、电磁炉、电冰箱、电子天平、饼干模具、烤盘、漱口杯和废水杯。

1.3 实验方法

以黄油、白砂糖、芹菜粉添加量以及烘烤吧时间为试验变量进行单因素试验。

1.3.1 饼干的基本配方

低筋小麦粉95 g、淀粉5 g、白砂糖20 g、盐0.5 g、黄油35 g、小苏打0.6 g、水25 g。

1.3.2 芹菜粉的制备

新鲜芹菜→清理→切丁（2～3 mm）→烘干（60 ℃）→粉碎→备用[6]。

1.3.3 芹菜粉饼干生产工艺

称量调粉→辅料溶解→静置→辊压→成型→烘烤→冷却→整理→包装。

1.3.4 操作要点

（1）称量调粉。将实验材料按照基本配方依次称量完毕后，可将糖和盐放入一个容器，面粉、小苏打、淀粉和芹菜粉放入一个容器，充分混匀。

（2）辅料溶解。用电磁炉加热烧水，先将糖和盐放到热水中搅拌溶解，直至水中的颗粒全部溶解。再将黄油加热溶解，把糖和盐水倒入黄油中搅拌混合，待其冷却后倒至面粉中，用刮刀拌匀混合，揉成湿润且柔软的面团。面团不要过度揉捏，揉捏时间过长会使面筋过度形成，得到的饼干表面干燥、口感僵硬。

（3）静置。将和好的面团盖上保鲜膜密封好，放入冰箱中冷却10 min。

（4）辊压。将面团压扁碾压，用擀面杖擀至中间与边缘厚度一致的面片，厚度为3～5 mm。

（5）成型。将模具放在面团上按压，不宜将边角剩余的面团进行二次碾压成型，否则做出的饼干口感会稍硬。

（6）烘烤。在烤盘上均匀刷一层油，不宜太多，将成型饼干放在烤盘上，每块饼干中间留出恰当的距离，不宜挨得太近。烤箱上下火温度设置为170 ℃，烘烤约13 min取出。

（7）冷却。将饼干放在室温下自然冷却10～15 min，使其呈现酥脆性。

2 结果分析

2.1 单因素实验

2.1.1 芹菜粉添加量对饼干质量的影响

当芹菜粉添加量为2 g时，饼干呈黄色，无芹菜味道，从外形、色泽和口感上都体现不出芹菜的特殊风味，评分较低；当芹菜粉添加量为8 g时，饼干呈浅绿色，口感上明显具有芹菜的特殊风味，香酥可口；当芹菜粉添加量为14 g时，饼干呈焦绿色，色泽过绿，口感上体现出浓烈的芹菜味，芹菜味覆盖了饼干本身的风味。因此，从饼干的外形、色泽及口感比较得出，芹菜粉添加量的适宜范围是5～11 g。

2.1.2 黄油添加量对饼干质量的影响

当黄油添加量为25 g时，面团不易成型，饼干表面粗糙有气泡，没有光泽，外形不佳，口感僵硬，组织粗糙；当黄油添加量为30 g时，面团易成型，口感酥脆，不油腻，色泽均匀，结构细密；当黄油添加量为45 g时，面团较湿润，不易成型，粘性及弹性差，饼干口感较软且油腻，易破碎，评分较低。因此，从饼干的外形、口感及结构比较得出，黄油添加量的适宜范围是25～35 g。

2.1.3 白砂糖添加量对饼干质量的影响

当白砂糖添加量为10 g时，面团极难成型，饼干表面粗糙有裂痕，外形不佳，口感僵硬，色泽不佳，结构较粗糙，略有大孔，评分较低；当白砂糖添加量为20 g时，面团湿润易成型，口感酥脆，甜度适中，色泽均匀；当白砂糖添加量为30 g时，口感酥脆，过甜，色泽均匀有光泽。因此，从饼干的外形、色泽及口感比较得出，白砂糖添加量的适宜范围是15～25 g。

2.1.4 烘烤时间对饼干质量的影响

当烘烤时间为8 min时，饼干色泽呈浅绿色，色泽均匀，口感偏软，不酥脆，芹菜的风味不明显；当烘烤时间为10 min时，饼干表面平整有光泽，口感较酥脆，评分较好；当烘烤时间为16 min时，饼干色泽过深，出现烤焦现象，糊味明显，评分较低。因此，从饼干的外形、色泽及口感比较得出，烘烤时间的适宜范围是8～12 min。

2.1.5 烘烤温度对饼干质量的影响

当烘烤温度为150 ℃时，饼干口感较软，饼干风味不明显，评分较低；当烘烤温度为180 ℃时，饼干外形较好，色泽均匀略带光泽，口感酥脆，软硬适中，甜淡适中；当烘烤温度为190 ℃时，饼干表面不平整，有气泡现象，口感酥脆，边缘略有烤焦现象。因此，从饼干的外形、色泽及口感比较得出，烘烤温度的适宜范围是170～190 ℃。

2.2 响应面回归模型的建立与分析

根据单因素实验分析可知，选取感官评分（Y）为响应值，芹菜粉添加量（A）、黄油添加量（B）和白砂糖添加量（C）对饼干感官品质的影响较大，选定这3种因素，采用Box-behnken模型设计了三因素三水平实验，响应面试验设计因素水平见表1，试验结果见表2。

表1 响应面设计因素水平及编码表

表2 响应面试验及结果表

在各个单因素的适宜添加量范围确定以后，通过Design-Expert 8.0.6软件进行响应面试验设计和方差分析[1]，最终确定芹菜粉酥性饼干的最优配方。对数据进行回归模型优化，得到的感官评分R1与3因素间的二次多元回归方程为：

R1=78.00+0.87A+0.15B+1.28C+1.30AB+0.45AC+0.40 BC-1.47A2-0.82B2-4.28C2

模型的P值小于0.000 1，说明该模型是极显著的。失拟项P值为0.758 8远大于0.05，说明失拟项与纯误差之间差异不显著，可以接受该模型。A-芹菜粉添加量的影响P=0.010 5＜0.05（显著），C-白砂糖添加量的影响P=0.001 5＜0.05（显著），A-芹菜粉添加量与B-黄油添加量的交互相AB影响P=0.008 3＜0.05（显著），A-芹菜粉添加量的二次项A2影响P=0.003 8＜0.05（显著），B-黄油添加量的二次项B2影响P=0.049 6＜0.05（显著），C-白砂糖添加量的二次项C2的影响P＜0.0001（极显著）。从回归方程中可以得出，各因素对综合评分的影响大小顺序为：白砂糖添加量＞芹菜粉添加量＞黄油添加量，感官评 定响应面方差分析结果见表3。

表3 感官评定响应面方差分析结果表

CV（变异系数）表示实验精确度，CV值越大，则该实验的可靠性越低[7]。该模型的变异系数CV=0.95%，说明实验可重复性好，Adeq Precision(信噪比)=13.647＞4，说明模型与试验值拟合度很好。校正系数R2=0.971 6，因变量即响应值的97.16%是由所选择的自变量引起的，R2与R2adj接近1，并且两者接近，表明回归方程效果好，可以用此模型来预测和分析芹菜粉酥性饼干的最优工艺配方。

2.3 响应面各因素间交互影响分析

响应面图形为开口向下、顶部凸起的曲面，表明感官评分存在极值，该极值是响应面的最高点。在黄油添加量一定时，随着白砂糖添加量的增多，感官评分先上升后下降。白砂糖添加量一定时，随着黄油添加量增加感官评分变化较小，白砂糖添加量对饼干的感官评分影响较大。在芹菜粉添加量一定时，随白砂糖添加量的增多，感官评分先上升后下降。在白砂糖添加量一定时，芹菜粉添加量对饼干的感官评分影响较小。芹菜粉添加量和白砂糖添加量对感官评分影响显著，但是两者交互项对饼干的感官评分影响较小。交互项AB对芹菜粉酥性饼干感官品质的影响显著，AB交互项的等高线图呈椭圆，芹菜粉添加量与黄油添加量交互相对芹菜粉酥性饼干感官品质的影响显著，芹菜粉添加量对饼干感官品质影响较大，黄油添加量对饼干的感官评分影响较小。

3 结论

通过单因素实验及响应面分析，最终确定芹菜粉酥性饼干的最佳配方是：低筋小麦粉85 g，芹菜粉添加量10 g，淀粉5 g，小苏打0.6 g，黄油添加量33 g，白砂糖添加量21 g，盐0.5 g以及水25 g。按照此配方制作出的芹菜粉酥性饼干口感酥脆、色泽均匀，具有芹菜的特殊风味，同时也含有丰富的营养物质及较高的营养价值，符合消费者及消费市场需求。