响应面法优化豆渣超微粉煎饼加工工艺研究

徐英菊,黄贤刚,鲁 曾

(1.德州职业技术学院,山东 德州 253034;2.日照职业技术学院,山东 日照 276826)

齐鲁大地多以煎饼为主食,煎饼品种较多,但并没有较为官方的分类方法[1]。煎饼有摊制简单、水分含量低、耐储运存放等特点。在抗战时期,煎饼也成了军粮的一部分。因此,煎饼常出现在红色文化中[1]。

煎饼是一种营养全面的谷物食品,通常先把小麦、玉米、小米、高粱等原料磨成面糊,再用鏊子等工具摊制,一定程度上保留了籽粒的糊粉层、胚以及胚乳等营养成分丰富的部分,属于全谷物制品,富含碳水化合物、膳食纤维、蛋白质、脂肪、维生素等多种人体必需的重要营养物质[2]。

豆渣中主要营养成分为膳食纤维、蛋白质和碳水化合物,其中,膳食纤维含量达45%～69%,蛋白质含量达12%～28%[3];矿物质元素在豆渣中含量较高,此外还含有多种维生素、大豆异黄酮、大豆皂苷、植酸等功能性成分[4]。豆渣所含营养成分中,膳食纤维比例较高,若直接食用,口感粗糙,难以下咽[5]。超微粉碎是近几年发展起来的高新技术,物料在粉碎时受到的作用力有挤压力、冲击力和摩擦力三种。通过超微粉碎工序,豆渣颗粒微细化,颗粒表面积和孔隙率增加,因此,超微粉碎后,豆渣超微粉的特性显著提高,例如分散性、吸附性、溶解性和化学活性等特性[6]。

目前,以豆渣超微粉为原料制作杂粮煎饼的研究还比较少,本试验以单因素试验和响应面分析,优化豆渣超微粉煎饼的工艺,为豆渣超微粉的实际应用提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

豆渣超微粉(200目以上),实验室自制;食盐,鲁晶食用盐;小麦粉,福临门通用小麦粉。

1.2 仪器与设备

FW100高速万能粉碎机,天津市泰斯特仪器有限公司;HMB-701C水冷式超微粉碎机,北京环亚天元机械技术有限公司;200目筛子,上虞市银河测试仪器厂;CR-DBJ40单头电热班戟炉;TA.XT PLUS C质构仪,英国SMS。

1.3 试验方法

1.3.1豆渣超微粉的制备

豆渣超微粉制备技术方法如下:

鲜湿豆渣→干燥→微细化处理。

试验中选取了真空冷冻干燥的方式对湿豆渣进行干燥处理,而后经超微粉碎机在粉碎温度25℃、粉碎时间20 min条件下粉碎处理,过200目筛后备用。

1.3.2豆渣超微粉煎饼的制备

(1)工艺流程如下:

原料(加入豆渣超微粉)→混匀→调制糊液→静置→摊制→冷却→检测。

(2)操作要点

豆渣超微粉的添加:参照单因素试验进行。

糊液的调制:原料混匀后,置于容器中,加水搅拌均匀。

摊制:预热加热设备,刷少许油,加热至120℃。

喷水回软:喷水少许,且要均匀。

1.4 豆渣超微粉煎饼的性质测定

1.4.1感官质量评价

产品的感官评价场所是感官评定实验室,评价人需要 10 位粮油加工类专业的人员,要求评价人在测试前2 h未进餐、抽烟,互不干扰,独自参与,每评定一个测试样,需要设置特定时刻间距,每次评价结束后用纯净水漱口。豆渣超微粉煎饼感官质量评价,主要从组织形态、色泽、气味、咀嚼特性、韧性和滋味这几方面进行考察,总分为100分。具体评价项目及内容见表1。

表1 试验因素编码与水平

表1 豆渣超微粉煎饼感官评价表

1.4.2豆渣超微粉煎饼质构特性测定

将煎饼折叠,制成2.0 cm×2.0 cm的样品,采用铝合金柱形探头P/50对试样进行TPA质构测定,测试参数参照胡丽花等[7]的方法进行。室温条件,测试前速度为2.00 mm/s,测试速度为1.00 mm/s,测后速度为5.00 mm/s,下压程度为60%,触发点负荷为5 g。每次做3次平行实验,取平均值。

1.5 豆渣超微粉煎饼单因素试验

煎饼制作的基础配料为小麦粉100 g,水150 g,食盐1.0 g,鸡蛋50 g。其他试验根据单因素试验另作调整。

1.5.1豆渣超微粉和小麦粉比例对豆渣超微粉煎饼品质的影响

其他因素不变,选取豆渣超微粉和小麦粉比例为0∶10、2∶8、4∶6、6∶4、8∶2进行试验。

1.5.2水的添加量对豆渣超微粉煎饼品质的影响

其他因素不变,选取上一因素中最佳的豆渣超微粉配比为试验条件,水的添加量为130%、140%、150%、160%、170%进行单因素实验。

1.5.3食盐的添加量对豆渣超微粉煎饼品质的影响

选取以上两个单因素试验中的最佳豆渣超微粉和水的添加量为试验条件,食盐的添加量为0.8%、1.0%、1.2%、1.4%、1.6%进行单因素实验。

1.6 豆渣超微粉煎饼制作配比的响应面法优化

综合单因素试验结果,选择豆渣超微粉和小麦粉比例(A)、水的添加量(B)和食盐的添加量(C)三个影响因素进行考察,采用Design expert 12.0处理试验数据,进行回归拟合,检验F值和P值判断其模型在统计学上的统计性,绘制响应面,分析确定喷雾干燥豆渣超微粉煎饼的最佳工艺参数。

2 结果与分析

2.1 豆渣超微粉和小麦粉比例对豆渣超微粉煎饼品质的影响

试验选取豆渣超微粉和小麦粉比例为0∶10、2∶8、4∶6、6∶4、8∶2进行试验,豆渣超微粉添加量对煎饼感官得分的影响见图1。

图1 豆渣超微粉添加量对煎饼感官得分的影响

由图1可见,感官得分随着豆渣超微粉含量的增加,呈现先增加后急剧下降的趋势,在二者比例为2∶8时,感官得分最高,为97分。

豆渣超微粉添加量对煎饼质构特性的影响见图2。

图2 豆渣超微粉添加量对煎饼质构特性的影响

由图2可见,随着豆渣超微粉含量的增加,其咀嚼特性呈现先增加后减少的趋势,而对于硬度呈现先递减后逐渐增加趋势。这可能是小麦中含有面筋蛋白,这对于面团的特性和面制品的咀嚼特性非常重要。此外,由于豆渣中主要营养成分为膳食纤维、蛋白质和碳水化合物,面筋含量较少,豆渣虽然经过加热处理,但还是会有豆腥味存在,有一部分感官评定者不会接受,所以当豆渣超微粉的比例增加时,煎饼的感官得分会相应降低,综合以上分析,选择豆渣超微粉和小麦粉比例为2∶8时为最佳配比。

2.2 水的添加量对豆渣超微粉煎饼品质的影响

试验选取130%、140%、150%、160%、170%五组水平,水的添加量对煎饼感官得分的影响见图3。

图3 水的添加量对煎饼感官得分的影响

由图3可见,随着水的添加量增加,煎饼感官得分呈先上升后下降的趋势,在水的添加量为150%时,感官得分最高。

水的添加量对煎饼质构特性的影响见图4。

图4 水的添加量对煎饼质构特性的影响

由图4可见,随着水的添加量增加,煎饼咀嚼特性呈先增加后降低的趋势,整体变化不大;而水的添加量对煎饼硬度的影响不明显。当水的添加量过多时,煎饼的咀嚼特性较差,硬度较高。因此综合各种影响因素,在水的添加量为150%时,煎饼的感官得分最高,咀嚼特性和硬度等各项指标都较好。

2.3 食盐的添加量对豆渣超微粉煎饼品质的影响

食盐的添加量对煎饼感官得分的影响见图5,对煎饼质构特性的影响见图6。

图5 食盐的添加量对煎饼感官得分的影响

图6 食盐的添加量对煎饼质构特性的影响

由图5和图6可见,随着食盐添加量的增加,感官得分呈现先增加后下降的趋势,在食盐添加量为1.2%时,感官得分最高。食盐添加量对煎饼咀嚼特性的影响呈逐渐增加趋势,而对硬度的影响不大。这可能是由于食盐的添加量比较少,对质构特性的影响非常小。综合各种因素,选取1.2%的食盐添加量为最佳水平。

2.4 豆渣超微粉煎饼工艺优化

2.4.1响应面试验设计

试验因素编码与水平见表1。

表1为根据Box-behnken中心组合实验设计原理,选择豆渣超微粉和小麦粉比例、水的添加量和食盐的添加量为试验因素,以感官得分为响应值进行三因素三水平的响应面试验设计,试验结果见表2。

表2 试验结果与分析

2.4.2响应面优化结果分析

根据表2的结果,利用Design expert12.0软件,依据Box-Behnken中心组合设计原理,对数据进行响应面分析及显著性分析,得出感官得分T与豆渣超微粉和小麦粉比例(A)、水的添加量(B)、食盐添加量(C)的二次回归方程为:

T=94.04-0.937 5A-0.637 5B-1.2C+
0.450 0AB+0.075AC-0.725BC-
2.97A2-5.02B2-4.39C2

回归模型及方差分析结果见表3。

表3 回归模型及方差分析结果

对表3进行试验结果分析,该模型的P值<0.000 1,F值为105.6,表示该模型显著。在模型中,R2=0.992 7,Radj=0.983 3,说明该模型显著,可以较好地反映各因素对响应值感官得分的影响。在该模型中,A、C、A2、B2、C2对感官得分T影响极显著,B、BC对官得分T影响显著。模型失拟项P值=0.999 4>0.05,表明该模型具有极显著的统计学意义,该模型拟合程度较好,因此可以用此模型进行模拟和预测产品的最佳工艺[8]。由表3可知,该模型对豆渣超微粉煎饼的感官得分影响的大小次序为C>A>B,即食盐添加量>豆渣超微粉和小麦粉比例>水的添加量。

2.4.3验证试验

根据回归方程,做出响应面分析,考查所拟合的响应面的形状,分析以上三个因素对豆渣超微粉煎饼感官得分的影响[9-10],见图7。对回归方程进行分析计算,得到豆渣超微粉煎饼的最佳工艺参数为:豆渣超微粉和小麦粉比例0.244∶1、水的添加量149.69%、食盐添加量1.187%,在此水平组合下,豆渣超微粉煎饼的感官得分为94.22分。

图7 食盐添加量、豆渣超微粉和小麦粉比例和水的添加量交互作用对豆渣超微粉煎饼的感官得分的影响

结合实际操作的方便性,调整最佳工艺条件为:豆渣超微粉和小麦粉比例2∶8,水的添加量150%,食盐添加量1.2%。选用该参数进行3次平行验证性试验,得到豆渣超微粉煎饼的感官得分分别为93.8分、93.5分、94.0分,此时感官得分平均值为93.8分,与理论值(94.22分)较为接近,说明该模型得到的数据准确。

3 结论

(1)通过单因素试验及响应面分析,得出对豆渣超微粉煎饼感官得分影响的大小次序为食盐添加量>豆渣超微粉和小麦粉比例>水的添加量。

(2)对回归方程进行分析计算,得到豆渣超微粉煎饼的最佳工艺参数为:豆渣超微粉和小麦粉比例0.244∶1、水的添加量149.69%、食盐添加量1.187%,在此水平组合下,豆渣超微粉煎饼的感官得分为94.22分。

(3)调整最佳工艺条件为:豆渣超微粉和小麦粉比例2∶8,水的添加量150%,食盐添加量1.2%。此时感官得分平均值为93.8分,与理论值较为接近,说明该模型可靠。