正交试验优化亚麻蛋白饼干的配方

吴兴雨，黄玉荣，孙凯杨，姚玥，孙丰梅，2*

（1.河北北方学院食品科学系，河北 张家口 075000；2.河北省农产品食品质量安全分析检测重点实验室，河北 张家口 075000；3.河北北方学院经济管理学院，河北 张家口 075000）

亚麻是特色油料作物之一，又称胡麻，是重要的经济作物。亚麻的生产研究发展久远，中国是亚麻的主要生产国家之一，亚麻产业主要分布于我国的黑龙江省和吉林省[1]。亚麻籽是亚麻的种子，营养成分非常丰富，主要成分为蛋白质和油脂[2]。亚麻籽中的蛋白质含量约占21%，脱除油脂后的产物为亚麻饼粕，脱脂粕中亚麻蛋白的含量为39%～49%[3]，亚麻壳中含蛋白20%，子叶中含蛋白28%[4]，营养价值与大豆蛋白相当，是一种优质的蛋白质食物来源[5]。

亚麻蛋白中的氨基酸种类极其丰富，其中含有人体所需的全部必需氨基酸，与大豆相比，亚麻籽中含有更多的天门冬氨酸、谷氨酸、异亮氨酸、蛋氨酸和精氨酸[6]。在Dev、Quensel等亚麻蛋白添加到鱼罐头、冰激淋等产品中，就会发现其吸水性及保湿性较高，其乳化性质及起泡性较好，这些良好的功能性质是作为蛋白添加剂方面有极大的优势所在[7]。

日常生活中，饼干是一种常见的点心，饼干通常以小麦粉为主要原料，添加油脂、奶粉、蛋以及其它辅料，经过混合配制、加工成型、烘烤冷却等工艺制成，有的饼干口感酥脆，有的蓬松[8]。饼干的品种有很多，有韧性饼干、酥性饼干、甜酥性饼干、发酵饼干、夹心饼干、花色饼干、威化饼干等等[9]，姚垚等[10]采用小米豆渣制做低糖纤维饼干，张强等[11]添加戊聚糖制作曲奇饼干，彭芍丹[12]采用辣木叶制作酥性饼干，但是亚麻蛋白饼干还未见报道。

我国的植物蛋白非常紧缺，亚麻蛋白应该说是非常好的蛋白质食物来源，亚麻籽饼粕可能会作为废料或饲料，可充分利用饼粕中的蛋白质[13]，研制出口味独特的饼干。根据调查在市场上还没有出现亚麻蛋白饼干，亚麻蛋白具有良好的功能性质，因此利用亚麻蛋白的优势研发一种营养价值高的新型饼干。本研究主要通过对亚麻蛋白、黄油、糖粉、碳酸氢钠的用量进行优化试验[14]，通过感官评定得出亚麻蛋白饼干的最佳配方，将亚麻蛋白增加到饼干中，既体现出饼粕中蛋白质的价值所在，也可以提高饼干中的蛋白质含量[15]，为实现亚麻蛋白饼干工业化生产提供依据。

1 材料与方法

1.1 原料

亚麻籽饼粕、淀粉酶（3 700 U/g）、蛋白酶（200 U/g）：河南万邦实业有限公司；低筋面粉：山东佳士博粮油食品有限公司；黄油：恒天然商贸上海有限公司；糖粉（食品级）：圣家乐购食品专卖店；碳酸氢钠（食品级）、蔓越莓干：枣庄焙盈食品有限公司；鸡蛋：市购；食盐：铁岭盐业专营有限责任公司。

1.2 仪器与设备

HH-2恒温水浴锅：常州澳华仪器有限公司；FAJA分析天平：天津市精拓仪器科技有限公司；HC-3018高速离心机：安徽中科中佳科学仪器有限公司；DST300高速多功能粉碎机：上海市顶帅工贸有限公司；BCD-210L3CX冰箱：合肥美菱股份有限公司。

1.3 工艺流程

1.3.1 亚麻蛋白提取工艺流程

亚麻籽饼粕→脱脂处理→酶法浸提→离心取上清液→酸沉→离心→沉淀→水洗至中性→离心过滤干燥→亚麻粗蛋白

1.3.2 亚麻蛋白饼干制作工艺流程

1.4 基础配方及工艺要点

1.4.1 基础配方

低筋面粉140 g、亚麻蛋白2.5 g、黄油60 g、糖粉30 g、碳酸氢钠 0.5 g、鸡蛋 25 g、蔓越莓干 20 g、食盐0.5 g[16-17]。

1.4.2 工艺要点

1.4.2.1 提取粗蛋白

1）原料选择：干燥的亚麻籽饼粕、正己烷、淀粉酶、蛋白酶、蒸馏水。

2）脱脂脱胶处理：饼粕 ∶蒸馏水=1 ∶40（g/mL）进行脱胶处理，将其置于磁力搅拌器上加热搅拌，倒掉3次上清液，直至上清液不黏，即可脱胶；加入有机溶剂正己烷，静置24 h以上，除去上清液烘干即可脱脂。

3）酶法提取蛋白：饼粕 ∶蒸馏水=1 ∶40（g/mL），取20 g饼粕加入蒸馏水至烧杯中，加入淀粉酶（20 g饼粕的2.5%），在40℃～50℃之间反应3 h以上，再加入蛋白酶（20 g饼粕的2%）反应2 h，调节溶液pH值为9。

1.4.2.2 饼干的制作

1）原料的选择：面粉要求酥性饼干专用低筋面粉、膨松剂采用食品级碳酸氢钠、亚麻蛋白为蛋白质粗提物粉末状、蔓越莓干切碎待用。

2）搅打、混合：将黄油、糖粉、亚麻蛋白粉置于调料盒中搅打充分，再加入新鲜鸡蛋、水溶（温水）之后的碳酸氢钠进行搅打、混合均匀之后加入提前准备好的低筋面粉、食盐、蔓越莓干，搅打成糊状即可，调粉温度控制在40℃左右[18]。

3）成型：将模具放入烤盘中，将调好的糊倒入模具中，定型之后取下模具。

4）烘烤与冷却：将烤盘放入烤箱中进行烘烤，烤箱的温度为150℃，烘烤8 min[19]，等待饼干烤熟后放在室温（24℃～27℃）下冷却，冷却后包装即可。

1.5 试验方法

1.5.1 单因素试验设计

1.5.1.1 亚麻蛋白的添加量对饼干品质的影响

亚麻蛋白的添加量会影响饼干的风味，在制作饼干的过程中，控制低筋面粉为150 g，鸡蛋为20 g，将亚麻蛋白的添加量分别设置为 1、1.5、2、2.5、3、3.5 g黄油的添加量为60 g，碳酸氢钠的添加量为0.5 g，糖粉的添加量为30 g，将烘烤温度设置为150℃，烘烤时间为8 min，通过感官评定，确定最佳的亚麻蛋白的添加量。

1.5.1.2 黄油的添加量对饼干品质的影响

黄油的添加量会影响饼干的风味，在制作饼干的过程中，控制低筋面粉为150 g，鸡蛋为20 g，将黄油的添加量分别设置为 58、59、60、61、62、63 g。在最适亚麻蛋白的添加量的基础上，设置碳酸氢钠的添加量为0.5 g，糖粉的添加量为30 g，将烘烤温度设置为150℃，烘烤时间为8 min，通过感官评定，确定为最佳的黄油的添加量。

1.5.1.3 糖粉的添加量对饼干品质的影响

糖粉的添加量会影响饼干的风味，在制作饼干的过程中，将糖粉的添加量分别设置为28、29、30、31、32、33 g。在最适亚麻蛋白的添加量、黄油添加量的基础上，设置碳酸氢钠的添加量为0.5 g，将烘烤温度设置为150℃，烘烤时间为8 min，通过感官评定，确定为最佳的糖粉添加量。

1.5.1.4 碳酸氢钠的添加量对饼干品质的影响

碳酸氢钠的添加量会影响饼干的风味，在制作饼干的过程中，将碳酸氢钠的添加量分别设置为0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65 g。在最适亚麻蛋白的添加量、黄油的添加量、糖粉的添加量的基础上，将烘烤温度设置为150℃，烘烤时间为8 min，通过感官评定，确定为最佳的碳酸氢钠的添加量。

1.5.2 正交试验设计

通过单因素试验得到的最佳亚麻蛋白添加量、黄油的添加量、糖粉的添加量、碳酸氢钠的添加量选取各个最佳条件下相近的3个水平用正交的方法优化饼干的条件，通过统计的方法然后得到优化饼干的最佳口感。

1.5.3 亚麻蛋白饼干的感官评定方法

邀请10位（5位男生，5位女生）食品专业人员对亚麻蛋白饼干感官进行评价且打分，最后以感官评分的平均值作为评价依据。亚麻蛋白饼干的感官评价标准[20]见表 1。

表1 亚麻蛋白饼干的感官评价标准Table 1 Sensory evaluation criteria for flax protein biscuits

2 结果与讨论

2.1 单因素试验优化亚麻蛋白饼干

2.1.1 亚麻蛋白添加量的确定

在低筋面粉140 g、黄油60 g、糖粉30 g、碳酸氢钠0.5 g、鸡蛋 25 g、蔓越莓干 20 g、食盐 0.5 g，亚麻蛋白的添加量为 1、1.5、2、2.5、3、3.5 g条件下制作饼干，考察不同亚麻蛋白添加量对饼干品质的影响，结果见图1。

图1 亚麻蛋白的添加量对饼干的影响Fig.1 Effect of flax protein addition on biscuits

由图1可知，不同的亚麻蛋白添加量可以影响到饼干的品质，当亚麻蛋白的添加量超过2 g之后得分开始下降。当亚麻蛋白的添加量为1 g～2 g时，亚麻蛋白饼干的感官评分逐渐增加；当亚麻蛋白的添加量为2 g时，亚麻蛋白饼干的感官评分最高，它的组织状态，口感及色泽最佳；当亚麻蛋白的添加量大于2 g时，其色泽呈现的不太理想，表面无光泽，评分逐渐下降。因此，选择亚麻蛋白的添加量在1.5 g～2.5 g时较佳。

2.1.2 黄油添加量的确定

在亚麻蛋白的添加量为2 g、低筋面粉140 g、糖粉30 g、碳酸氢钠 0.5 g、鸡蛋 25 g、蔓越莓干 20 g、食盐0.5 g，黄油的添加量为 58、59、60、61、62、63 g 条件下制作饼干，考察不同黄油的添加量对饼干品质的影响，结果见图2。

图2 黄油的添加量对饼干的影响Fig.2 Effect of butter addition on biscuits

由图2可知，不同的黄油添加量可以影响饼干的品质，随着黄油的添加量逐渐的增加，感官得分逐渐的增加，当黄油的添加量为58 g～60 g时，亚麻蛋白饼干的感官评分逐渐的增加，所制得的饼干表面有孔洞，且光泽有些差，还有一点白粉现象；当黄油的添加量为60 g～62 g时，亚麻蛋白饼干的感官评分最高，它的组织状态，色泽极佳；当黄油的添加量为63 g时，其色泽、口感等感官条件呈现的不太理想，亚麻蛋白饼干的感官评分逐渐的下降。因此，选择黄油的添加量为61 g～63 g时较佳。

2.1.3 糖粉添加量的确定

在亚麻蛋白的添加量为2 g、黄油62 g、低筋面粉140 g、碳酸氢钠 0.5 g、鸡蛋 25 g，蔓越莓干 20 g、食盐0.5 g，糖粉的添加量为 28、29、30、31、32、33 g 条件下制作饼干，考察不同糖粉的添加量对饼干品质的影响，结果见图3。

图3 糖粉的添加量对饼干的影响Fig.3 Effect of sugar powder addition on biscuits

由图3可知，不同的糖粉的添加量可以影响到饼干的品质，当糖粉的添加量小于30 g时，亚麻蛋白饼干的感官评分逐渐的增加，所制得的饼干甜度不够，且光泽有些差；当糖粉的添加量为30 g～31 g时，亚麻蛋白饼干的感官评分最高，它的组织状态，口感及色泽极佳；当糖粉的添加量大于31 g时，其色泽、口感等感官条件呈现的不太理想，甜度下降，亚麻蛋白饼干的感官评分逐渐的下降。因此，选择糖粉的添加量为30 g～32 g时较佳。

2.1.4 碳酸氢钠添加量的确定

在亚麻蛋白的添加量为2 g、黄油62 g、糖粉31 g、低筋面粉140 g、鸡蛋25 g、蔓越莓干20 g、食盐0.5 g，碳酸氢钠的添加量为 0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65 g 条件下制作饼干，考察不同碳酸氢钠的添加量对饼干品质的影响，结果见图4。

由图4可知，不同的碳酸氢钠的添加量对饼干的品质有所影响，当碳酸氢钠的添加量为0.4 g时，亚麻蛋白饼干的感官评分比碳酸氢钠为0.45 g评分低，所制得的饼干粘牙，不酥脆；当碳酸氢钠的添加量为0.45g时，亚麻蛋白饼干的感官评分最高，它的组织状态，口感及色泽最佳；当碳酸氢钠的添加量大于0.45 g时，其色泽、口感等感官条件呈现的不太理想，饼干表面的孔洞大，外表不美观，亚麻蛋白饼干的感官评分逐渐的下降。因此，选择碳酸氢钠的添加量为0.4 g～0.5 g时较佳。

图4 碳酸氢钠的添加量对饼干的影响Fig.4 Effect of sodium bicarbonate addition on biscuits

2.2 亚麻蛋白饼干制作配方的正交试验及结果

根据上述单因素试验的结果，能快速有效地进行正交试验，需要在4个因素中分别选取分值相对较高的3个参数水平，结果见表2，正交试验的设计结果见表3，正交试验结果方差分析见表4。

表2 亚麻蛋白饼干单因素水平Table 2 Single factor level of flax protein biscuits

表3 正交设计的试验结果Table 3 Experimental results of orthogonal design

续表3 正交设计的试验结果Continue table 3 Experimental results of orthogonal design

表4 正交试验方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonal test

由表3可知，每一种影响因素对亚麻蛋白饼干影响程度有所差别，且影响程度大小比较为A>B>C>D，亚麻蛋白的添加量对亚麻蛋白饼干产生的影响程度最高，而黄油的添加量对亚麻蛋白饼干的影响次之，碳酸氢钠的添加量对饼干的影响程度最低。

通过感官得分K值大小的比较得出亚麻蛋白饼干的最佳配方为A2B2C3D1，即制作亚麻蛋白饼干的最佳配方为亚麻蛋白粉2 g、黄油62 g、糖粉32 g、碳酸氢钠0.4 g。通过方差分析可知A因素对结果极显著，B因素对结果显著。

此试验主要研究了亚麻蛋白的添加量、黄油的添加量、糖粉的添加量、碳酸氢钠的添加量对亚麻蛋白饼干品质的影响，采用单因素试验和正交试验研究亚麻蛋白饼干的品质，运用感官评定的方法使结果更加可靠真实。

3 结论

此试验主要研究了亚麻蛋白的添加量、黄油的添加量、糖粉的添加量、碳酸氢钠的添加量对亚麻蛋白饼干品质的影响，采用单因素试验和正交试验研究亚麻蛋白饼干的品质，运用感官评定的方法使结果更加可靠真实。

试验结果表明，亚麻蛋白饼干的最佳配方为亚麻蛋白粉2 g、黄油62 g、糖粉32 g、碳酸氢钠0.4 g。根据最佳的试验配方制作出的饼干具有营养价值高、风味独特、色泽较佳等特点，可以作为市场饼干新口味的功能性的饼干投放在市场中。