响应面法优化一种中药养胃饼干的配方

莫颖华，冯白茹，莫开权，毛一中，谢泽彬

(1.惠州卫生职业技术学院，广东 惠州 516025； 2.广东旺通食品有限公司，广东 阳江 529500)

随着我国百姓生活条件的提高，功能性消化不良已成为目前临床上最常见的消化系统疾病之一。食疗对于胃部的保健有着重要的意义，随着人们越来越重视饮食与健康的关系，在选择休闲食品的同时也渴望产品具有保健功能。饼干作为日常的快消食品，将其制成具有养胃作用的产品，更符合消费者的购买意愿。本研究以补气养胃经典名方四君子汤加减为基础，使用常见的药食两用药材(茯苓、甘草、大枣、砂仁、陈皮、淮山)制备具有养胃保健作用的饼干。

饼干中的茯苓，能够利水渗湿，健脾，宁心；甘草，能够补脾益气，清热解毒，祛痰止咳，缓急止痛，调和诸药；砂仁，能够和胃，醒脾，理气安胎；陈皮，能够理气健脾，燥湿化痰；大枣，能够补脾和胃，益气生津，养血安神，缓和药性；山药，能够健脾胃，补肺气，益肾精。六味中药均收载于卫健委最新发布(2018)版药食同源目录内，均属既是药品又是食品的范畴，可直接作为食品使用。六者配伍使用，其补脾和胃之功效有协同作用。在中药方剂中，茯苓、山药常用作君药或臣药，陈皮、砂仁、大枣常作为佐药，甘草常作使药，故该饼干成分中以茯苓、山药用量较大，陈皮、砂仁、大枣、甘草用量较少。

预试验时，按方剂中茯苓、山药的一般用量5 g取样，陈皮、砂仁、大枣、甘草按2015年版《中国药典》的最低使用量来制备饼干，发现饼干味道苦涩，口感差；其苦涩味主要来源于陈皮和砂仁，遂将陈皮、砂仁、大枣、甘草按药典最低使用量的约三分之二进行制备，产品口感较好，气较香；并通过高效液相色谱法测定了两者中橙皮苷、苷草苷、苷草酸铵的含量，发现两者含量相差并不大，故以茯苓5 g、山药5 g、陈皮2 g、砂仁2 g、大枣4 g、甘草2 g取样制备。

1 材料与方法

1.1 材料

低筋小麦粉，深圳市粮食集团有限公司；无盐黄油，新西兰恒天然集团；白砂糖，太古糖业有限公司；膨松剂，安琪酵母股份有限公司；砂仁、陈皮、淮山、茯苓、甘草、大枣，市售。

1.2 仪器与设备

LT1002CT电子天平，常熟市天量仪器有限责任公司；JBQ-B50E1料理机，小熊电器股份有限公司；C21-QH2115电磁炉，美的集团；DCK218厨师机，广东顺德地一日用电气科技有限公司；CRTF32K烤箱，佛山市伟仕达电器实业有限公司。

1.3 方法

1.3.1中药养胃饼干加工工艺流程

中药养胃饼干加工工艺流程见图1。

图1 中药养胃饼干加工工艺流程图

1.3.2中药养胃饼干操作要求

1.3.2.1材料的预处理

将砂仁、陈皮、淮山、茯苓、甘草、大枣6味中药材于60℃低温烘干，粉碎，过65目筛；由于酥性饼干在制备过程中所需的水量较小，白砂糖不易溶解，故将白砂糖粉碎成白糖粉[1]；将黄油水浴加热至软化。

1.3.2.2面团的调制

将称量好的药材粉末、低筋小麦粉、膨松剂混合均匀，再加溶化的白糖粉和软化的黄油，搅拌均匀，和面成团。

1.3.2.3成型

使用擀面杖，将面团擀至2～3 mm厚，印模成型。

1.3.2.3烘焙

烤箱预热20 min，上火温度 170℃，下火温度 180℃，烘烤 15 min。

1.3.3单因素试验

1.3.3.1药粉加入量对中药养胃饼干感官评分的影响

以小麦粉质量为基准，在黄油加入量33%、白糖加入量25%、膨松剂加入量 3.4%的条件下，药粉加入量分别为10%、13%、16%、19%、21%进行单因素试验。以感官评分为指标，研究药粉对饼干感官评分的影响。

1.3.3.2黄油加入量对中药养胃饼干感官评分的影响

以小麦粉质量为基准，在药粉加入量13%、白糖加入25%、膨松剂加入量 3.4%的条件下，黄油加入量分别为20%、 26%、33%、40%、47%进行单因素试验。以感官评分为指标，研究黄油对饼干感官评分的影响。

1.3.3.3白糖加入量对中药养胃饼干感官评分的影响

以小麦粉质量为基准，在药粉加入量13%、黄油加入33%、膨松剂加入量 3.4%的条件下，白糖加入量分别为21%、25%、 29%、33%、37%进行单因素试验。以感官评分为指标，研究白糖对饼干感官评分的影响。

1.3.3.4膨松剂加入量对中药养胃饼干感官评分的影响

以小麦粉质量为基准，在药粉加入量13%、黄油加入33%、白糖加入量29%的条件下，膨松剂加入量分别为1.4%、 2.4%、3.4%、4.4%、5.4%进行单因素试验。以感官评分为指标，研究膨松剂对饼干感官评分的影响。

1.3.4响应面法试验

在单因素试验的基础上，以药粉加入量(A)、 黄油加入量(B)、白糖加入量(C)、膨松剂加入量(D)作为因素，以饼干感官评分为考察指标，利用响应面法进行试验。

表1 响应面法因素与水平

1.3.5感官评分标准

感官评分由饼干的外形、色泽、口感与香味、组织结构 4 个项目组成，其中外形占 20 分、色泽占 25分、口感与香味占30分、组织结构占25分。由10位评定者对饼干进行评价，并计算平均值。各项感官评分指标[2]见表2。

表2 感官评分标准

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果与分析

2.1.1药粉加入量对中药养胃饼干感官评分的影响

我们研究的中药养胃饼干不仅追求口感上的酥脆，还注重药材、尤其是砂仁的香味[3]。药粉加入量对中药养胃饼干感官评分的影响见图2。

图2 药粉加入量对感官评分的影响

由图2可知，当药粉加入量为13%时，所制得的饼干感官评分最高。当药粉加入量低于13%时，砂仁的香味太淡，不能突出该饼干的产品特点；当药粉加入量高于13%时，饼干的砂仁味过浓，甚至出现苦味，影响饼干的口感和风味。因此，药粉加入量为13%时最为适合。

2.1.2黄油加入量对中药养胃饼干感官评分的影响

黄油可影响酥性饼干的组织结构和口感，黄油加入量对中药养胃饼干感官评分的影响见图3。

图3 黄油加入量对感官评分的影响

由图3可知，在黄油加入量为20%～33%时，随着黄油量的增加，饼干口感和酥脆度提高，感官评分随之升高；当黄油加入量达到33%时，饼干感官评分最高。继续增大黄油量，面团变软，饼干成型相对困难，产品组织结构疏松，饼干感官评分降低[4]。因此，黄油加入量在33%时最适合。

2.1.3白糖加入量对中药养胃饼干感官评分的影响

糖在酥性饼干中不仅能起到保证产品甜度的作用，还能通过焦糖化反应影响饼干的外观，通过反水化作用防止面团起筋而保证产品酥松的口感[1]。白糖加入量对感官评分的影响见图4。

图4 白糖加入量对感官评分的影响

由图4可知，白糖加入量为 21%～29%时，饼干色泽与口感越来越好，感官评分也随之升高；当白糖加入量为29%时，感官评分最高。当加入量大于29%时，由于含糖量较高，易产生甜腻的口感，使感官评分下降。

2.1.4膨松剂加入量对中药养胃饼干感官评分的影响

膨松剂在饼干烘焙过程中，因受热分解产生气体，使面坯起发而形成致密多孔组织，从而饼干具有膨松、酥脆的口感。当加入量过少时，面坯起发不足，使饼质发硬、口感较差；而加入过量又会使饼干成型不好，内部发泡不均匀、孔洞过大，松而不脆，且碱味重，影响口感[5]。膨松剂加入量对感官评分的影响见图5。

图5 膨松剂加入量对感官评分的影响

从图5可知，膨松剂加入量为3.4%时为最为合适。

2.2 响应面试验结果与分析

2.2.1响应面设计方案及结果

选择药粉加入量(A) 、黄油加入量(B) 、白糖加入量(C) 、膨松剂加入量(D)为因素，感官评分为响应值，进行响应面方案设计。结果见表3。

表3 响应面设计方案及结果

2.2.2响应面结果分析

利用Design-Expert软件对表3中的试验数据进行分析得到响应面方差分析结果，见表4。建立多元回归模型，回归方程：

表4 响应面方差分析结果

评分=-377.484 79+13.541 63A+

5.430 57B+13.473 81C+

46.006 76D-0.013 095AB+

0.047 917AC-0.141 67AD-

2.678 57E-003BC-0.064 286BD-

0.075 000CD-0.515 09A2-

0.070 884B2-0.229 58C2-

5.660 83D2

由表4可看出，此模型的差异极显著，失拟项差异不显著，说明该模型与实际结果的拟合度较高，试验方法可靠，具有可操作性[6]。通过分析F值大小[7]，可判断各因素对饼干感官评分影响的重要性，其对饼干品质影响的次序为：B(黄油加入量)>A(药粉加入量)>C(白糖加入量)>D(膨松剂加入量)。

2.2.3因素间的交互作用

利用Design-Expert软件进行分析，得到响应面曲图，如图6～11所示。曲面的陡峭程度可以反映出加入量的影响程度，曲面越陡说明加入量变化的影响越大；而等高线则反映了因素间交互作用的大小，椭圆形表明交互作用显著。由图6～图11可见，各因素间等高线均呈椭圆形，说明各因素间的影响较大，交互作用较强[8]。

图6 药粉与黄油对感官评分的影响

2.2.4最佳配方与模型验证

在上述响应面模型分析的基础上，利用Design-Expert软件进行优化，得到中药养胃饼干的最佳配方为：药粉加入量13.61%、黄油加入量34.90%、白糖加入量29.99%、膨松剂加入量3.50%，对饼干的感官评分预测值为91.9。基于实际操作的方便性考虑，确定最佳配方为：药粉加入量13.60%、黄油加入量35%、白糖加入量30%、膨松剂加入量3.50%。以此配方进行验证性试验，实测饼干的感官评分均值为91.5，与理论预测值接近，说明模型的拟合程度较好，具有一定的实际意义。

图7 药粉与白糖对感官评分的影响

图8 药粉与膨松剂对感官评分的影响

图9 黄油与白糖对感官评分的影响

图10 黄油与膨松剂对感官评分的影响

图11 白糖与膨松剂对感官评分的影响

3 结论

以单因素试验结果为基础，结合响应面分析确定最佳原料配方：药粉加入量13.60%、黄油加入量35%、白糖加入量30%、膨松剂加入量3.50%。在此条件下制得的饼干组织细腻、色泽均匀、口感酥脆、香味浓郁、具有保健功能，符合现代消费者及市场的需求。