苦荞麦酥性饼干制作工艺研究

董 璐，陈春旭，陈明龙，刘加上，高红梅，郭元新

(1. 安徽科技学院 食品工程学院，安徽 凤阳 233100；2. 江苏科技大学 粮食学院，江苏 镇江 212003)

苦荞麦(Fagopyrumtataricum)又称“鞍靼荞麦”,是药食两用资源[1-2],含有丰富的生物类黄酮、18种氨基酸、粗蛋白等营养物质,并含有多种维生素、矿物质及微量元素等[3-4]。其含有的芦丁是一种对身体有极大益处的物质,是苦荞麦中黄酮类物质的主要成分之一[5]。研究表明,苦荞能够调节和改善内分泌系统,具有抗高血压[6]、抗氧化[7]和抗高血糖[8]等功能,同时对于胃痛、消化不良、腰腿疼痛等也起到一定的食疗作用[9]。近年来,利用苦荞为主要原料的产品深受消费者青睐,对苦荞麦食品的研究与开发也越来越受到食品工作者的重视[10-12]。

近年来,研究者以苦荞为原料,开展了系列产品的研发。夏塞美等[13]以小麦粉和苦荞粉作为主要原料并选择安全的品质改良剂生产高苦荞含量的挂面,分析了影响挂面的各种因素,为苦荞挂面的生产提供依据。李丹等[14]对苦荞和小麦混合粉进行酶制剂处理,制作出了体积较大的高芦丁含量面包。黄利华等[15]研究了薏米苦荞糊的生产工艺,先以高温短时气流膨化技术对薏米和苦荞麦进行膨化,之后进行粉碎和过筛处理并进行复配,研制出具有苦荞和薏米特殊风味的产品[15]。隋秀芳等[16]选取紫娟茶、苦丁茶、明日叶提取物配制成混合溶液,通过模糊数学综合评价法优化了苦荞茶的新配方,研制出了2种不同的苦荞茶配方。郭元新等[17]对发芽苦荞绿茶复合饮料的工艺进行了研究,将苦荞麦芽进行100 ℃温火煮制2小时的浸提处理,再与绿茶汁以1∶1 配比,添加其他辅料后得到新型的茶饮料产品。

饼干是休闲食品中的重要品类,市场上的饼干种类繁多,其因食用方便、贮藏期长等优点而深受人们喜欢,而传统的饼干属高血糖生成指数产品,限制了糖尿病患者、肥胖者、中老年人等人群的消费选择,以苦荞为原料可在一定程度上缓解这个矛盾[18-19]。本研究对苦荞麦酥性饼干的制作工艺进行了优化,研究了不同焙烤温度、时间及苦荞麦粉配比对饼干品质所产生的影响,并通过模糊综合判定和正交试验对苦荞麦酥性饼干的配方进行了优化[20-21],为工业化的生产提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 供试材料

面粉(凤阳凤宝粮油低筋面粉);苦荞麦粉(环太苦荞麦粉);蔗糖、黄油、鸡蛋、小苏打、食盐、色拉油均为食品级，购于安徽科技学院凤阳校区超市。

1.2 仪器设备

YP3001N型天平(上海精密科学仪器有限公司);打蛋机(广东东菱电器有限公司);GNP-9050远红外食品烤箱(江苏金坛市晶玻试验仪器厂)。

1.3 试验方法

苦荞麦饼干基本配方:主料:苦荞麦粉(15 g)、面粉(85 g);辅料:食盐(1 g)、小苏打(0.5 g)、鸡蛋(10 g)、黄油(15 g)、蔗糖(15 g)。其中,食盐、小苏打、黄油使用前需加入少量沸水混合,搅拌均匀备用,蔗糖需加入水中加热溶化至沸腾。

1.3.1 主辅料的预处理 苦荞麦粉、面粉需过筛备用;将蛋液打匀,再与称量好的小苏打、蔗糖、食盐、黄油等其它辅料混合,搅拌均匀,使混合液充分乳化并形成乳浊液。蔗糖使用前要先加水溶化并加热至沸,搅匀备用;黄油需加热溶化备用;将小苏打、食盐混合,加入少量水溶解备用。

1.3.2 工艺流程 面粉、苦荞麦粉、蔗糖、食盐、小苏打、黄油、鸡蛋→混匀制成面团→静置→压印成型→烘烤→冷却→成品→包装。

1.3.3 操作要点

1.3.3.1 面团的调制 先将小苏打、黄油、盐水依次加入调面缸;再将糖浆水加热至85～95 ℃后倒入调面缸内,用手将其搓揉25～30 min,制成软硬适中的面团,面团的温度为35～40 ℃。

1.3.3.2 面团的静置 面团成型后需静置约5 min,其作用为降低面团温度并减少面团的黏性,但要注意避免静置时间过长而致使面团发硬无法成型。

1.3.3.3 成型 用擀面杖在面团上来回滚压。注意用力均匀,防止面团黏在案板上,面团的厚度应一致,所制饼干的厚度约为3 mm。最后使用制作饼干的模具压制成型,以制成具有规则形状、清晰花纹且表面光滑无裂纹的饼干。

1.3.3.4 烘烤 将烤盘清洗烘干后,均匀涂抹一层油脂,再将压制成型的饼干有序地摆放在烤盘上。将面火及底火温度均调至180 ℃,烘烤15 min,烘烤后的饼干颜色为褐黄色。

1.3.3.5 冷却 为使水分充分散发,采取自然冷却法对烘烤完成的饼干进行降温、冷却。

1.3.3.6 包装 将苦荞麦酥性饼干进行真空包装。

1.3.4 苦荞麦酥性饼干制作工艺单因素条件的确定

1.3.4.1 苦荞麦粉和面粉配比对饼干品质的影响 将主料苦荞麦粉和面粉分别按照质量比5∶95、10∶90、15∶85、20∶80、25∶75混合,再分别加入主料质量1%的食盐、0.5%的小苏打、10%的鸡蛋、15%的黄油、15%的蔗糖调制成团、静置、成型、烘烤、冷却。然后进行感官评价,根据感官评价确定苦荞麦粉和面粉的最佳配比。

1.3.4.2 苦荞麦酥性饼干制作工艺最佳焙烤温度的确定 将苦荞麦粉和面粉按照质量比15∶85混合,再分别加入主料质量1%的食盐、0.5%的小苏打、10%的鸡蛋、15%的黄油、15%的蔗糖调制成团,静置、成型,将制作成型的饼干分5组,在上炉温均为180 ℃,下炉温分别为140、160、180、200、220 ℃条件下烘烤,冷却。进行感官评价,根据感官评价结果确定苦荞麦酥性饼干制作工艺的最佳焙烤温度。

1.3.4.3 苦荞麦酥性饼干制作工艺最佳焙烤时间的确定 将苦荞麦粉和面粉按照质量比15∶85混合,再分别加入主料质量1%的食盐、0.5%的小苏打、10%的鸡蛋、15%的黄油、15%的蔗糖,调制成团,静置,成型,将制作成型的饼干分4组,在上炉温180 ℃,下炉温200 ℃条件下,分别进行5、10、15、20 min焙烤时间。将焙烤后的饼干冷却,进行感官评价,根据感官评价结果确定苦荞麦酥性饼干制作工艺的最佳焙烤时间。

1.3.5 配料添加对苦荞麦酥性饼干感官品质的影响

1.3.5.1 鸡蛋添加量对苦荞麦酥性饼干感官品质的影响 将苦荞麦粉和面粉按照质量比15∶85混匀,鸡蛋的添加量分别选取5%、10%、15%、20%、25%,其它辅料添加量不变,调制成团、静置、成型,在上炉温180 ℃,下炉温200 ℃条件下烘烤5 min,待饼干冷却后进行感官评价,根据感官评价结果确定鸡蛋的最佳添加量。

1.3.5.2 黄油添加量对苦荞麦酥性饼干的影响 将苦荞麦粉和面粉按照质量比15∶85混匀,鸡蛋添加量为15%,黄油的添加量分别选取15%、20%、25%、30%、35%,其它辅料添加量不变,调制成团,静置,成型,在上炉温180 ℃,下炉温200 ℃条件下烘烤5 min,冷却,进行感官评价,根据感官评价结果确定黄油的最佳添加量。

1.3.5.3 蔗糖添加量对苦荞麦酥性饼干感官品质的影响 将苦荞麦粉和面粉按照质量比15∶85混匀,鸡蛋添加量为15%,黄油添加量为25%,蔗糖添加量分别选取5%、10%、15%、20%、25%,其它辅料添加量不变调制成团、静置、成型,在上炉温为180 ℃,下炉温为200 ℃下烘烤5 min,冷却,进行感官评价,根据感官评价结果确定蔗糖的最佳添加量。

1.3.6 正交试验优化 在单因素试验基础上,设计考察鸡蛋、蔗糖、黄油添加量对成品感官的影响,对其配方进行优化,因素水平表见表1。

表1 正交试验因素和水平Table 1 Orthogonal test factors and levels

1.4 检测方法及数据处理

1.4.1 感官鉴评 根据GB/T 29605-2013建立苦荞酥性饼干感官评分标准,由10名具有感官评价经验的人员组成评定小组,对饼干的形态、色泽、口感、质地、气味5个因素进行评价,并设4个等级,标准见表2。

表2 苦荞麦饼干感官评分标准Table 2 Tartary buckwheat biscuit sensory scoring standard

1.4.2 模糊数学法模型的建立 模糊综合评判在食品的感官评定中已经得到了广泛的应用,在模糊控制、模糊识别、信息检索、系统理论等方面也有所应用,是一种模拟人判断问题的思维及方式,分别运用了模糊数学原理分析以及评价具有“模糊性”事物的系统分析两种方法。分别将食品的形态、色泽、口感、质地、气味作为因素集,再将好、较好、一般、差作为评语集,根据感官评定结果,建立5个单因素评价矩阵,最后运用模糊数学评定方法进行详细的分析。

因素集Y={色泽,形态,口感,质地,气味};评语集P={好,较好,一般,差};其中,好为4分,较好为3分,一般为2分,差为1分。

饼干权重:权重集Q={0.20,0.20,0.30,0.20,0.10},即色泽20分,形态20分,口感30分,质地20分,气味10分,共100分。

模糊关系综合评判集Z=Q*R,其中的Q表示权重集,R表示模糊矩阵。

2 结果与分析

2.1 苦荞麦粉配比对饼干品质的影响

由表3可知,在饼干的制作过程中,不同含量的苦荞麦粉对饼干形态及质地的影响轻微,但对于色泽和口感则能够产生较为显著的影响。当苦荞麦粉与面粉配比为15∶85和20∶80时,饼干色泽最佳。再对这两组进行比较,苦荞麦粉与面粉配比为15∶85的一组口感较20∶80的一组更好。饼干中苦荞麦粉含量越高,饼干的苦荞味就越浓厚,会掩盖饼干本身的香味,适中的苦荞味,会给饼干增添一点淡淡的香气。通过综合评价可知,在饼干的制作工艺中苦荞麦粉与面粉的最佳配比为15∶85。

表3 苦荞麦粉配比对饼干品质的影响Table 3 Effect of bitter buckwheat flour ratio on biscuit quality

2.2 苦荞麦饼干制作工艺最佳烘烤温度

烘烤温度对饼干品质有一定的影响,其中对色泽影响最大。由表4可知,烘烤下炉温度达200 ℃时,饼干边缘开始出现烤焦的现象;当温度低于160 ℃时,苦荞麦饼干的下表面容易出现烘烤程度不足的现象。当上、下炉温度分别为180、200 ℃时,制得的饼干在色泽上表现最好。综上所述,饼干的最佳焙烤温度为上炉180 ℃,下炉200 ℃。

表4 烘烤温度对苦荞麦饼干品质的影响Table 4 Effect of baking temperature on the quality of tartary buckwheat biscuits

2.3 苦荞麦饼干制作工艺最佳烘烤时间

烘烤时间对饼干品质的影响主要体现在其色泽及形态上。由表5可知,随烘烤时间的增加,饼干的形态逐渐出现变化,在烘烤时间为15、20 min时,饼干的形态表现均为好,但从色泽上可以看出,在烘烤时间为20 min时,饼干会出现烤焦的现象。综合评价,饼干的最佳烘烤时间为15 min。

表5 烘烤时间对苦荞麦饼干品质的影响Table 5 Effect of baking time on the quality of tartary buckwheat biscuits

2.4 鸡蛋添加量对苦荞麦酥性饼干感官品质的影响

鸡蛋添加量对饼干色泽、口感、气味这三个因素的影响最为突出。由表6可知,在一定范围内,随着鸡蛋添加量增大,饼干的色泽越来越接近金黄色,口感更加松脆,香味也更加浓厚,但当鸡蛋的添加量过大时,饼干中就会出现鸡蛋的腥味,掩盖了饼干原有的香味。综上所述,鸡蛋添加量为15%时,饼干的色泽、口感、气味均表现为最好,故鸡蛋的最佳添加量为15%。

表6 鸡蛋添加量对苦荞麦饼干品质的影响Table 6 Effect of egg addition on the quality of tartary buckwheat biscuits

2.5 黄油添加量对苦荞麦酥性饼干品质的影响

黄油具有酥松制品结构、增加口感的作用,黄油对饼干的品质也会造成一定的影响,尤其是对饼干的形态及口感会产生一定的影响。当黄油含量过少时,会导致产品变形严重、口感过硬、且饼干表面干燥无光泽、面筋形成增多,同时增强了饼干的抗裂能力及强度;相反,当黄油含量过多时,在导致面团过软的同时还会给操作带来一定的困难,还可能产生“走油”现象,降低饼干的品质。适当的黄油添加量具有助长饼干疏松起发,并能达到外观平滑光亮,口感酥化等功效。由表7可知,当黄油添加量为25%时,所制作的饼干形状规则,外表具有光泽,口感酥脆,故黄油的最佳添加量为25%。

表7 黄油添加量对苦荞麦饼干品质的影响Table 7 Effect of butter addition on the quality of tartary buckwheat biscuits

2.6 蔗糖添加量对苦荞麦酥性饼干感官品质的影响

糖类的美拉德反应和焦糖化反应能够使饼干有比较好的烤香风味,对饼干品质的影响主要体现在色泽及口感上。若添加量不足,首先其甜味太淡,口感降低,其次美拉德反应不足够,色泽变差;当添加过量时,则会出现味道过于甜腻,色泽偏深,视觉效果较差。因此,糖的添加量对饼干的颜色及口感有着重要的影响。由表8的感官评价结果可知,蔗糖的添加量为15%,甜度和颜色表现均为最佳,甜度适中,色泽呈现金黄色,故蔗糖的最佳添加量为15%。

表8 蔗糖添加量对苦荞麦饼干感官品质的影响Table 8 Effect of sucrose addition on sensory quality of tartary buckwheat biscuits

2.7 正交试验结果

选取10名具有一定感官评价经验的人员组成评定小组进行感官评价的结果由表9可知。其中1号试验,在色泽这一质量因素下,6人认为好，3人认为较好，1人认为一般，无人认为差,因此得到色泽为{0.6,0.3,0.1,0},同理形态为{0.7,0.1,0.1,0.1},口感为{0.4,0.4,0.1,0.1},质地为{0.4,0.4,0.2,0},气味为{0.8,0.1,0.1,0}。把上述5个因数的评价结果Z用模糊矩阵表达为:

表9 苦荞麦饼干感官评价结果Table 9 Sensory evaluation results of tartary buckwheat biscuit

其余产品的模糊矩阵以此类推。

根据模糊矩阵的变化原理,用矩阵的乘法来计算产品的食品感官指标的综合判断结果Z,即Zi为Q*Ri，因此1号试验产品的感官指标的综合评价结果:

同理,产品的感官评价结果依次如下:

Z1=(0.54 0.29 0.12 0.05);Z2=(0.72 0.22 0.06 0.00);Z3=(0.59 0.33 0.08 0.00);

Z4=(0.59 0.33 0.08 0.00);Z5=(0.59 0.31 0.08 0.02);Z6=(0.72 0.22 0.06 0.00);

Z7=(0.55 0.42 0.03 0.00);Z8=(0.69 0.21 0.10 0.00);Z9=(0.69 0.29 0.02 0.00)。

将食品感官指标的综合评定结果分别乘以对应的分值(好、较好、一般、差分别代表90、80、70、60分),再进行加和计算,得到的最后一个数据即为每一试验产品的最终感官评价总得分,将试验1的Z1做以上处理,得到的最终感官评分为0.54×90+0.29×80+0.12×70+0.05×60=83.2,其余产品的感官评价总分见表10。

表10 产品最终感官评价总得分Table 10 Product final sensory evaluation total score

2.8 验证试验

理论上得到的最佳组合为A3B3C2,与正交试验最佳组合试验9相同,验证试验见表10。按照此条件生产的饼干感官评分为86.9分,比其他正交试验组合感官评价都高,故苦荞麦酥性饼干最优组合为A3B3C2,即鸡蛋、黄油、蔗糖的最佳组合分别为主料质量的20%、25%、20%。此时的产品香味浓郁,口感松脆,感官评分最高。

3 结论与讨论

一些喜爱饼干的消费者由于身体原因而被迫限制了对酥性饼干的消费,而苦荞具有明确的“三降”作用,以苦荞为原料生产相对低糖的苦荞酥性饼干,具有一定的消费市场。传统饼干研制过程中单纯的感官评价存在很多的主观性,结合模糊数学的方法进行建模,应用综合评判的结果进行正交分析,可以很好的进行比较客观的分析。

本研究通过设计单因素试验,探究了不同苦荞麦粉配比、焙烤温度、时间对饼干品质的影响。由试验可知苦荞麦粉与面粉的最佳配比为15∶85,苦荞麦饼干的最佳焙烤温度为上炉180 ℃,下炉200 ℃,最佳焙烤时间为15 min。苦荞麦饼干的产品品质主要受鸡蛋用量、蔗糖用量、黄油用量的影响。同时苦荞粉和面粉的总量,黄油用量、鸡蛋用量与蔗糖用量的比例也对苦荞麦饼干的质量有影响。由正交试验结果可知,蔗糖、黄油、鸡蛋三因素对饼干品质影响的主次顺序为蔗糖>黄油>鸡蛋,鸡蛋、黄油、蔗糖的最佳组合分别为主料质量的20%、25%、20%。以此工艺制得的产品在形态、色泽、口感、质地方面均有很好的得分,苦荞的风味突出,具有一定的市场前景。