响应面法优化小米红枣溶豆的加工工艺

岳忠孝，侯东辉，张瑞栋，于欣宇，冯耐红

（山西农业大学 经济作物研究所，山西 汾阳 032200）

溶豆香甜醇厚、酥脆可口，是一种具有易于湿润分散特性的休闲食品[1]，原材料一般会用到奶油、低筋面粉、鸡蛋、糖等，其以独特的风味和口感成为近年来深受国内消费者喜爱的休闲食品和婴幼儿辅食之一[2]。欧阳锐等[3]优化了果类加工溶豆——黄花梨酸奶溶豆的工艺，劳艳艳[4]优化了蔬菜类加工溶豆的干燥制备工艺。

小米，又称为粟，分布广泛且抗逆性强[5]，含有丰富的不饱和脂肪酸、维生素、微量元素以及膳食纤维[6]，同时含有多酚、多肽、黄色素等多种功能因子。小米富含多种天然抗氧化成分[7]，食补作用效果佳，有补肾益气、健脾和胃的作用[8]。小米偏碱与酸性食物（如鸡鸭鱼肉等）同食，可达到酸碱平衡之效[9]。作为优质的加工原材料[10]，可进一步提升小米的复合价值和经济价值。红枣里面的主要成分有葡萄糖、果糖、维生素C、胡萝卜素等，其营养价值比较丰富，不仅能够调理气血，起到补血的作用，而且还能镇静安神，具有抗癌的效果，可增强身体的免疫功能。市面上常见的有红枣小米饼干、红枣小米营养粉等，而使用小米和红枣为原料的溶豆市场上并不多见。

本试验是将传统市面上溶豆中的低筋面粉用小米粉和红枣粉来代替，通过单因素以及响应面试验，对小米粉、红枣粉以及奶粉的含量进行优化，随后对最优配方所适用的烘培温度进行筛选，以期研制出色泽好、口感佳、具有独特小米风味的溶豆，丰富市场上的溶豆种类，满足消费者对休闲保健食品的不同需求，以延长小米的高附加值产品的加工产业链。

1 材料和方法

1.1 材料

小米粉（晋谷21 号）、红枣粉、鸡蛋、奶粉、淀粉、白砂糖，均为市售。

1.2 仪器

电子天平、SIEMENS 电烤箱、打蛋器、模具、裱花嘴、刮刀。

1.3 溶豆的制作

选取无黑点、无病虫害、无破损的小米，使用粉碎机磨粉，选用直径为0.074 mm 的筛子过筛后的小米粉备用。将鸡蛋打碎，蛋黄及蛋白分别放入无水无油的玻璃碗中，其中，盛蛋清的碗置于冰箱，冷冻到蛋白表面有冰渣即可；将蛋白使用打蛋器全程低速、转圈式打发，搅打过程中分3 次在盛蛋白的碗中加入3 g 玉米淀粉（每次加1 g），将玉米淀粉搅匀，打发至蛋白出现直立尖角后，再调节打蛋器档位，高速搅打2 min（打发过程中可将2 g 柠檬汁加入蛋白中，目的为去除蛋腥味）；再用打蛋器搅打蛋黄至顺滑无结块，有流动性可过筛的状态[11]。将小米粉、红枣粉、奶粉、蛋黄糊、白砂糖倒入打发后的蛋白碗中，用刮刀翻拌，拌匀即可；将混合物料装进深齿裱花袋中，将溶豆均匀地挤压在铺有防油纸的烤盘中；烤箱底火温度设置为100 ℃、顶火温度设置为 100 ℃，烘烤时间为60 min（包含预热3 min），烘烤完毕后，取出烤盘，自然冷却；将成型的溶豆包装即可。

1.4 单因素试验及响应面优化试验

1.4.1 小米粉量对品质的影响 固定鸡蛋2 个、奶粉20 g、红枣粉2 g、温度100 ℃、时间60 min，小米粉量分别为4、6、8、10、12 g，制作溶豆成品，在感官基础上对小米红枣溶豆进行评价，研究小米粉量对样品品质的影响。

1.4.2 红枣粉量对品质的影响 固定小米粉8 g、鸡蛋2 个、奶粉20 g、温度100 ℃、时间60 min，红枣粉量分别为1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 g，制作溶豆成品，在感官基础上对小米红枣溶豆进行评价，研究红枣粉量对样品品质的影响。

1.4.3 奶粉量对品质的影响 固定小米粉8 g、红枣粉2 g、鸡蛋2 个、温度100 ℃、时间60 min，奶粉量分别为16、18、20、22、24 g，制作溶豆成品，在感官基础上对小米红枣溶豆进行评价，研究奶粉量对样品品质的影响。

1.4.4 焙烤温度对品质的影响 固定小米粉8 g、红枣粉2 g、鸡蛋2 个、奶粉20 g、时间60 min，焙烤温度分别为90、95、100、105、110 ℃，制作溶豆成品，在感官基础上对小米红枣溶豆进行评价，研究温度对样品品质的影响。

在单因素试验的基础上，借助Box-Behnken 模型设计[12]，以感官评价的得分为响应值，小米粉添加量、红枣粉添加量、奶粉添加量和焙烤温度为自变量，通过响应面分析方法[13-14]，明确各因素的最佳值，从而对小米红枣溶豆的配方和加工工艺进一步优化。

1.5 测定项目及方法

1.5.1 感官评分标准 随机选取10 位代表，从外形、色泽、风味、口感和内部结构等5 个方面对小米红枣溶豆进行感官评分[15]，具体评定标准如表1所示。

表1 小米红枣溶豆感官评定标准Tab.1 Sensory evaluation standard of millet jujube beans

1.5.2 质量分析指标 理化指标参考GB/T 20977—2007《糕点通则》；卫生指标参考GB 7099—2015《糕点、面包卫生标准》[16]；菌落总数的测定参照GB 4789.2—2016，检测小米溶豆中的菌落数；大肠杆菌的测定参照GB 4789.3—2016，检测小米溶豆中的大肠杆菌群落数；致病菌的测定参照GB 4789.10—2016，检测小米溶豆中的金黄色葡萄球菌数。

1.6 数据处理

利用Excel 2007 和Design-Expert 8.0.6 软件对试验数据进行整理和统计分析；采用Design Expert 8.0.6 软件进行作图。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果与分析

不同小米粉量、红枣粉量、奶粉量制作出的溶豆口感不同，单因素试验结果如图1 所示，随着小米粉量、红枣粉量、奶粉量含量的升高，感官评分均呈现先升高后降低的趋势，仅当小米粉添加量为8 g、红枣粉添加量为2 g、奶粉添加量为20 g 时，感官评分最高，均高于96 分；同样的趋势也出现在烘焙温度中，当烘焙温度为100 ℃，感官评分为97 分。

图1 小米粉、红枣粉、奶粉添加量和烘焙温度对溶豆品质的影响Fig.1 Effects of amount of millet powder， jujube powder，milk powder and baking temperature on the quality of dissolved beans

值得分析的是，当小米粉量较低时，成品的口感松软；红枣增强了成品香味，但含量过高会使得成品酥脆感下降，且色泽不断被深化，逐渐从金黄色变为深黄色；而奶粉量低，香味不足，过高又溶解不均匀，口感甜腻，且表面出现小黑点，影响色泽。此外，焙烤温度过高也会使得成品色泽变差且口感苦涩。

2.2 响应面试验结果与分析

本试验取感官评分（Y）为响应值，选取A（小米粉量）、B（红枣粉量）、C（奶粉量）、D（焙烤温度）等4 个因素，由单因素试验结果可得到最适水平范围，即选取3 个水平（表2），参照YAN 等[17]的方法进行响应面优化试验（表3）。回归拟合得到方程如下。

表2 响应面设计因素及水平Tab.2 Factors and levels of response surface design

表3 响应面优化试验Tab.3 Optimization experiment of response surface

进一步进行显著性检验，由方差分析可得，感官评分试验的回归模型值P＜0.000 1，即本溶豆试验相应的回归方程有较佳拟合度，模型高度显著；失拟项P=0.763 2＞0.05，可知失拟项差异不显著。表4 分析结果表明，本方程可反映本研究的实际状况，该模型可用于预测小米红枣溶豆配料各参数对产品的感官评分带来的影响。

表 5 卫生指标检测结果Tab.5 The hygienic testing result

从表4 还可以看出，一次项A、C、D的P值均＜0.01，说明小米粉、奶粉添加量、焙烤温度这三者对产品品质影响较大。二次项A2、B2、C2、D2的P值均＜0.01，说明小米粉量、红枣粉量、奶粉量、焙烤温度对小米红枣溶豆的感官评分的影响非线性变化。AB、BC、CD的P＜0.01，说明小米粉量、红枣粉量、奶粉量、焙烤温度对感官评分呈现极显著交互作用。

采用响应面三维图进一步解析各变量的交互作用对样品的影响，分析AB、BC、CD这3 组间的交互作用，结果如图2 所示。

从图2 可以看出，当奶粉量为20 g、焙烤温度为100 ℃，刚开始添加红枣粉时，感官分呈幅度平稳地上升及下降，当红枣粉量处于2.0～3.6 g 时，感官分呈缓慢上升与急剧下降；初始添加小米粉时，感官评分随红枣粉添加量呈现倒U 状态；二者的交互呈极显著[18-19]。当小米粉添加量为8 g、温度为100 ℃时，随着奶粉量的上升，感官分对红枣粉量的响应趋势不明显，在奶粉量为20 g 时，响应呈现小幅增大后缓慢下降的趋势；当固定红枣粉量在0.9～2.0 g 时，感官评分对奶粉量的响应趋势较为明显，为先升高再下降且二者幅度都较为明显；而当红枣粉量高于2 g 以后，感官分对奶粉量的响应在升高幅度上明显于下降幅度。

小米粉量为8 g、红枣粉量为2 g、当奶粉量较少时，温度的升高对感官评分影响不大，整体变化幅度不明显；当奶粉量在20～21 g、温度在95～100 ℃时，感官分呈平稳上升态，焙烤温度101 ℃之后，感官评分随温度升高略微下降；当焙烤温度水平较低和较高时，感官评分对奶粉量的响应在升高幅度上明显于下降幅度。

经响应面法优化后，得到最佳配方为：小米粉8 g、红枣粉2 g、奶粉20 g、焙烤温度100 ℃，此时预测模型的评分为99.36 分。为了进一步检验试验的可靠性，改进条件来验证[20-21]，小米粉、红枣粉和奶粉添加量分别为8.01、1.98、20.01 g，焙烤温度为100 ℃，得到的感官评分为99.23 分，与理论值99.36 分较为接近，表明本试验对应的模型参数具有可靠性。

2.3 溶豆质量分析指标检测

通过检测重金属、微生物等指标，进一步评价所得30 个样本的质量，结果如表5 所示，本试验中菌落总数这20 cfu/g，GB/T 7099—2015 规定标准≤1 500 cfu/g；大肠菌群、致病菌、砷和铅重金属、黄曲霉毒素皆未检出。说明本试验制得的样品符合GB 要求。

将上述配方制得的样品进行质构检测，进一步分析溶豆的酥脆性和适口性，结果如表6 所示，小米红枣溶豆的酥脆性较市售溶豆大，可能因为小米粉中淀粉含量与比例适宜，小米淀粉中约含2.9%的抗性淀粉，而且直链淀粉/支链淀粉的值也会影响小米品质,进而影响小米加工品的适口性。

表6 质构检测结果Tab.6 Texture test results

3 结论与讨论

营养性与健康性是现代休闲食品发展的趋势[21]，当小米粉量较多时，感官分值下降，可能是由于小米粉中的蛋白质含量低于大米粉以及普通面粉，经原食材混合后延展性下降，溶豆口感变得筋道但不酥脆，不符合大多数消费者对溶豆口感的期望值。这与张一宁等[22]对杂粮溶豆配方的研究相一致，即当在溶豆样品中添加过多的杂粮粉时，溶豆的硬度变大、脆裂形变较差，其感官品质反而出现下降的趋势。奶粉量会影响小米红枣溶豆的色泽以及风味，因为在焙烤中，奶粉易发生焦糖化反应，进而增加了小米红枣溶豆的甜味、形成了溶豆独有的金黄色泽。孟晓华等[23]在海棠果溶豆的研制过程中发现，当奶粉添加量提高时，抗氧化能力提升，但奶粉本身含糖会使溶豆甜味增加，奶味过重会影响溶豆风味的平衡度，同时奶粉中脂肪和蛋白质等大分子物质会影响冻干效果，使得溶质口感偏硬，速溶性较差，与本研究结果相一致。刮刀的使用手法为沿着一个方向从上至下翻拌，而非搅拌；在蛋白打发为粗泡状态时，滴入柠檬汁以期去除蛋腥味，使溶豆成品口感更好；分3 次加入淀粉旨在提高蛋白稳定性，使得已打发的蛋白不易消泡。随着小米粉、红枣粉、奶粉量的增加，对溶豆的酥脆性、柔软性、延伸性、咀嚼性等都会产生不同程度的影响，影响溶豆成型，进而对其感官评价产生影响。不同的焙烤温度通过美拉德反应、焦糖化反应，进而影响产品的香味和色泽。

通过Box-Behnken 可得，小米红枣溶豆的工艺配方为小米粉添加量、红枣粉量、奶粉量分别为26.7%、6.6%和66.7%以及焙烤温度为100 ℃。在此配方下制作出的小米红枣溶豆，表面色泽金黄、口感细腻酥松，风味纯正，酥脆性最佳。在后续的探究中，将会进一步分析不同原料配比下溶豆微观纹理结构变化，解析影响适口性等商品品质的机理机制。