小米茶花曲奇饼干的研制及香气成分分析

廖 婷，李 力，张 渤，吴诺盈，周婷媛，张文学

（1. 武夷学院茶与食品学院，福建武夷山 354300；2. 马来西亚理科大学，马来西亚槟城 100032；3. 四川大学 轻工科学与工程学院，四川 成都 610000）

小米，又称粟，是谷子去皮后的产物，多种植于我国北方，小米营养价值和药用价值很高，是深受人们喜爱的五谷杂粮。小米富含蛋白质、脂肪、膳食纤维、碳水化合物及多种维生素，并含有钙、磷、铁、锌、镁、硒等各类矿物质，小米中色氨酸、蛋氨酸的含量也很高，各营养素比例协调易于消化，是一种优质的营养源[1]。

小米具有良好的保健功效，范冬雪等人[2]通过研究证明小米可以帮助消化食物，具有助消化功能；赵陈勇等人[3]经过试验证明小米有降低血脂、降低血压、提高免疫力的作用；林金剑等人[4]研究证明小米中的色氨酸具有一定的预防脂肪肝的作用；Amadoulssoufou[5]通过研究认为小米具有抗菌活性、解除口臭、减少口中的细菌滋生，还能治脚气病、神经炎、癞皮病、失眠、头疼、精神倦怠、皮肤“出油”、头皮屑增多等症状；小米还有清热、消渴、健脾、和胃、美容、壮阳、安胎助产等功效[6]。日常生活中人们对小米的食用以煮粥的形式为主，用量较少，随着生活水平的提高，人们越来越注重饮食的营养与健康，对小米的需求也不单纯是简单的熬煮食用，更加偏重于保健型的小米深加工产品，因此企业与学者们十分关注小米的深加工产品开发与研制，目前市场上小米类食品主要以小米饼干、酥卷为主。

茶花，外形典雅优美，是完全花、两性花，主要依靠昆虫传播花粉[7]，10～11 月中旬为茶花盛花期，据统计茶园干花产量为450～750 kg/hm2[8]。长期以来，人们只是采摘茶树的鲜嫩芽叶制茶，而花朵绝大部分任其自生自灭，有的茶园则通过喷施植物生长调节剂除花落果，保持茶园肥力。其实，茶花与茶鲜叶同为茶树的生物产出，单纯利用茶鲜叶，丢弃茶花，对茶资源是极大浪费。研究表明，茶花富含蛋白质、茶多酚、茶多糖、茶皂素、黄酮类、氨基酸、维生素、微量元素和超氧化物歧化酶（SOD）、可可碱等多种有益成分和活性物质[8-9]。茶花具有抗氧化、解毒、抑菌、降糖、延缓衰老、防癌抗癌和增强免疫力等功效[10-11]。

曲奇是一种口感酥松、香气浓郁的饼干品种，广受消费者的喜爱，但存在着高油脂、高糖的缺点，使人望而却步，不敢食用过多，因此开发营养保健型的曲奇饼干具有积极的意义。

目前，茶花的开发主要集中在制作花茶、花饮料、茶花酒、精油和茶树花粉。凌彩金等人[12]对茶树花制茶工艺进行了研究；喻云春等人[13]比较了茶树花蕾、鲜花、干花、花粉制成的不同茶花酒的生化成分与感官效果；2007 年日本已经开发出茶树花饮料，并且被批准为保健饮品进行销售[14]；顾亚萍等人[15]用β - 环糊精将茶树花精油制成粉末状的茶树花香精。

赵秀玲等人[16]对黑米贡菊曲奇饼干进行了研究，取得了较好的成果；张娜等人[17]进行了莴笋叶在曲奇饼干加工中的应用研究，生产的曲奇饼干呈绿色，略带金黄色，口感酥脆，但目前国内未见将茶花应用于曲奇饼制作的研究报道。

研究利用小米和茶花的助消化和抗氧化的特性，在普通曲奇工艺配方上辅以小米粉和茶花粉原料，以期改善曲奇饼干的风味，提高其营养价值及功效，抑制曲奇饼干中脂肪的酸败和过氧化反应，同时也拓宽了小米商品的市场及茶叶副废物的再利用方向。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器

1.1.1 材料与试剂

低筋面粉、黄油、白砂糖、小米、脱脂奶粉、盐、茶花、鸡蛋、小苏打（均为食品级），市售。

1.1.2 仪器设备

粉碎机，北京锟捷玉诚机械设备有限公司产品；恒温培养箱；GC-MS 联用仪，美国Agilent 公司产品；专用样品瓶，美国Supelco 公司产品。

1.2 试验方法

1.2.1 预试验基本配方

低筋面粉180 g，小米20 g，黄油150 g，茶花3 g，白砂糖60 g，食盐1 g，小苏打2 g，脱脂奶粉20 g。

1.2.2 小米茶花曲奇饼干生产工艺流程和方法

黄油室温软化→搅打到细腻→加入糖粉搅打→加蛋液搅打→加奶粉、低筋面粉→搅打均匀→模具成型→烘烤→出炉→冷却→包装。 小米粉、茶花粉

操作要点：烘烤前，将烤箱打开预热5 min，烤箱的底火为180 ℃，面火为165 ℃，烘烤时间为13～15 min，可根据实际情况灵活控制。烘烤过程中，为使制品呈色均匀，可以前后翻转烤盘几次，烘烤至产品表面呈黄色即可出炉。

1.2.3 单因素试验探究

通过预试验可知，在制作小米茶花曲奇饼干的工艺流程中，对成品感官影响较大的是茶花用量、小米用量、白砂糖用量与黄油用量。因此，设计茶花用量、小米用量、白砂糖用量和黄油用量4 个因素作为考查因素，进行小米茶花曲奇饼干单因素试验，以感官评价得分作为指标来确定各因素对小米茶花曲奇饼干的影响。

（1） 干茶花粉用量的确定。茶花的用量不仅会影响小米茶花曲奇饼干的清香，也影响产品的保健功能，因此，茶花的用量对产品有着重要影响。试验干茶花粉用量分别设定为1，3，5，7，9 g。其他因素参照预试验，然后对各组成品进行感官评分，确定乳糖的最优用量；保留最佳因素，进行下一个因素的优化试验。

（2） 小米用量的确定。小米的用量对曲奇饼干的口感和颜色没有太大的影响，但是它能影响产品的保健功能，因此，小米粉用量对产品有着重要影响。试验小米用量分别设定为5，10，15，20，25 g。其他因素参照预试验，然后对各组成品进行感官评分，确定乳糖的最优用量；保留最佳因素，进行下一个因素的优化试验。

（3） 白砂糖用量的确定。小米茶花曲奇饼干的色泽、滋味和风味与白砂糖用量有紧密的联系。试验中小米用量分别设为50，60，70，80，90 g。其他因素参照预试验，并对各组成品进行感官评分，确定乳糖的最优用量；保留最佳因素，进行下一个因素的优化试验。

（4） 黄油用量的确定。制作小米茶花曲奇饼干最重要的成分之一是黄油，黄油不仅影响饼干的酥脆度，还影响饼干的味道及颜色。试验设定黄油用量分别为120，130，140，150，160 g。其他因素参照预试验，并对各组成品进行感官评分，确定乳糖的最优用量；保留最佳因素，进行下一个因素的优化试验。

1.2.4 正交试验设计

通过单因素试验确定其各个因素的最佳水平，在此基础上进行L9（34）的三水平四因素正交试验，其中4 个因素分别为茶花用量（A）、小米用量（B） 和黄油用量（D），再进行感官评价，最终确定小米茶花曲奇饼干的最佳配方。

小米茶花曲奇饼干因素与水平设计见表1。

表1 小米茶花曲奇饼干因素与水平设计/ g

1.2.5 小米茶花曲奇饼干的感官评价

感官评价标准见表2。

表2 感官评价标准

邀请20 名食品专业学生对小米茶花曲奇饼干进行感官评定。根据表2 中小米茶花曲奇饼干感官评价标准分别对小米曲奇饼干成品的品质进行鉴定，最后给出评分，所得分数平均值作为总的感官评分。

1.2.6 小米茶花曲奇饼干质构特性测定

使用质构分析仪，采用TPA 模式测定[18-19]。取每块饼干3 个点进行测试，并取平均值，每个样品重复测试次数不得少于3 次[20-21]。取硬度、黏着性、咀嚼性对小米茶花曲奇饼干进行质构分析，其结果再与普通曲奇饼干进行对比。

1.2.7 小米茶花曲奇饼干酸价的测定

将饼干置于60 ℃，恒温恒湿干燥箱中贮藏5 周，每周取样1 次进行酸价的测定，采用冷溶剂指示剂滴定法，参考GB 5009.229—2016[22]。

1.2.8 理化指标的测定

脂肪：索氏抽提法；蛋白质：凯氏定氮法；膳食纤维：酶重量法。

1.2.9 香气成分分析

采用固相微萃取技术（Solid-phase microextraction，SPME） 结合气相色谱- 质谱（Gaschromatography-massspectrometry，GC-MS） 对小米茶花曲奇饼干中的挥发性香气成分分离并鉴定。将适量的样品磨成粉末状，放入密闭的容器中，通过萃取头对香气成分进行吸附并提取，萃取头进行解析后，对进入到色谱仪里的香气成分进行色谱分析。

将萃取头放在气相色谱的进样口进行老化，老化温度设为270 ℃，同时载气体积流量设为0.8 mL/min，分流比设为50∶1，老化时间定为1 h。取适量烤好的饼干样品，磨成粉末状后，放进样品瓶里，盖上瓶盖，然后将样品瓶固定置于80 ℃水浴中，将萃取头通过瓶盖的橡皮垫插入到瓶中并且平衡5 min后，将纤维头推出，需要注意不能让萃取头接触到饼干，同时吸附30 min，接着抽回纤维头，小心拔出萃取头，然后再将萃取头插入气相色谱仪中，把纤维头推出去，在250 ℃温度下，解析达3 min，抽回纤维头后并拔出萃取头，最后采集数据。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 最佳干茶花粉用量的确定

茶花用量对曲奇饼干感官品质的影响见图1。

图1 茶花用量对曲奇饼干感官品质的影响

由图1 可知，成品的感官品质与干茶花粉用量紧密相关。当干茶花粉用量过少，成品没有茶花的清香且油腻感较重；当添加过多时，成品苦涩感强且色泽偏暗沉；当用量为3 g 时，曲奇饼干品质最佳，伴有茶花清香，轻微苦涩感可正好抵消饼干的油腻，色泽金黄色受感官评定者喜爱；由此确定，当面粉量为180 g 时，小米茶花曲奇饼干干茶花粉用量为3 g。

2.1.2 最优小米用量的确定

小米用量对曲奇饼干感官品质的影响见图2。

图2 小米用量对曲奇饼干感官品质的影响

由图2 可知，当小米用量为10 g 时，感官评分最高，此时饼干的酥脆度最好。继续添加小米，制得曲奇饼干外形出现干燥开裂，口感也较硬，影响曲奇饼干的口感。由此确定，当面粉量为180 g 时，小米茶花曲奇饼干小米用量为10 g。

2.1.3 白砂糖用量对曲奇饼干感官品质的影响

白砂糖用量对曲奇饼干感官品质的影响见图3。由图3 可知，茶花的苦味会随着白砂糖用量的变化而变化，当用量小于60 g，饼干的甜味会被茶花的苦涩味掩盖，继续增加白砂糖，能够改善饼干的口感。饼干的感官评定最佳分数出现在用量为60 g时，此时饼干甜味适中、口感酥脆。如果继续添加白砂糖，则会影响饼干的口感，甚至会出现烤焦的现象。因此，白砂糖的最佳用量为60 g，并以此为基础设计正交试验。

图3 白砂糖用量对曲奇饼干感官品质的影响

2.1.4 黄油用量对曲奇饼干感官品质的影响

黄油用量对曲奇饼干感官品质的影响见图4。

图4 黄油用量对曲奇饼干感官品质的影响

制作曲奇饼干最重要的成分是黄油，它不仅在营养价值方面使曲奇饼干得到了提高，在口感上还使曲奇饼干更加酥脆。由图4 可知，当加入的黄油低于130 g 时，饼干表面暗淡、外观干裂、口感不佳，但继续增加黄油，感官评分最大值出现在黄油量增加到130 g，此时的饼干不论色泽还是口感都有所提升，能够易于被评定人员所接受。黄油用量超过130 g，尽管会提升酥脆度，但因为面粉与面团在加工过程中难以黏合，导致面团的黏性降低，最终使饼干外形出现干裂，影响外观。故确定最适黄油用量分别为130 g，并作为基础设计正交试验。

2.2 正交试验结果分析

在单因素试验的基础上，采用极差分析法和正交曲线效应图对L9（34）正交试验进行分析。

正交试验分析结果见表3，正交曲线效应图见图5。

图5 正交曲线效应图

表3 正交试验分析结果

由表3 和图5 可知，A 因素以A1水平最佳；B因素以B3水平最佳；C 因素以C2水平最佳；D 因素以D3水平最佳。故小米茶花曲奇饼干的最佳组合为A1B3C2D3，即茶花用量1 g，小米用量30 g，白砂糖用量60 g，黄油用量140 g。

由正交试验结果中R 值可知，在试验的4 个因素中，对小米茶花曲奇饼干感官品质影响的主次顺序为D＞B＞A＞C，其中黄油用量和小米用量对曲奇饼干的感官品质影响最大。

由图3 ～图5 可知，最佳工艺组合为A1B3C2D3，但在试验中感官评分最高的工艺组合为A1B3C3D3。因此，将2 组工艺参数进行验证试验。

2.3 验证试验

验证试验对比见表4。

表4 验证试验对比/分

由表4 可知，A1B3C3D3组合的感官评分低于组合A1B3C2D3。故试验的最佳配方是A1B3C2D3，即茶花用量1 g，小米用量30 g，白砂糖用量60 g，黄油用量140 g。

2.4 小米茶花曲奇饼干储存过程中酸价变化情况

随着时间延长，温度升高，饼干中的脂肪将会慢慢水解，游离的脂肪酸含量升高，油脂酸败速度变快，酸价可以衡量饼干品质变化状况。

小米茶花曲奇饼干油脂的酸价变化情况见图6。

图6 小米茶花曲奇饼干油脂的酸价变化情况

由图6 可知，在60 ℃条件下，随着时间的延长，试验成品和市售2 种饼干的酸价都逐渐升高，但试验饼干油脂败坏速度相对缓慢。当贮存到第5 周，市售曲奇饼干酸价达到4.13 mg KOH/g，已经快接近国家限定值（5.0 mg/g）；试验成品酸价仅为2.65 mg KOH/g，由此可推断小米、茶花有助于提高饼干的抗氧化能力。

2.5 茶花粉、小米曲奇饼干、小米茶花曲奇饼干GC-MS 挥发性成分分析

茶花粉中香气成分分析见表5，小米曲奇饼干的香气成分分析见表6，小米茶花曲奇饼干的香气成分分析见表7。

表5 茶花粉中香气成分分析

表6 小米曲奇饼干的香气成分分析

表7 小米茶花曲奇饼干的香气成分分析

由表5 ～表7 可知，茶花粉中有67 种挥发性化合物，小米曲奇饼干中有53 种挥发性化合物，小米茶花曲奇饼干中有63 种挥发性化合物。对比表中物质可以得出小米茶花曲奇饼干中这些香气化合物苯甲醇、苯乙醇、壬烯醛、棕榈酸、咖啡因在茶花粉中也同时存在，因此可以判定茶花对小米茶花曲奇饼干的香气成分结构影响很大。

3 结论

（1） 研究优化得到了一款小米茶花曲奇饼干工艺配方为面粉总量180 g，干茶花用量1 g，小米用量30 g，白砂糖用量60 g，黄油用量140 g。与市售饼干相比，该款饼干具有茶花清香、轻微涩感不油腻。

（2） 小米、干茶花粉的添加对曲奇饼干的抗氧化效果提升很显著，小米茶花曲奇饼干酸价为2.65 mg KOH/g，而市售曲奇饼干酸价达到4.13 mg KOH/g，已经接近国家限定值（5.0 mg/g）。

（3） 干茶花粉的添加丰富了曲奇饼干的风味，经GC-MS 检测，成品中苯甲醇、苯乙醇、壬烯醛、棕榈酸、咖啡因等成分显著增加。