核桃菊粉饼干的研制及质构特性评价

摘要：以低筋面粉、核桃粉、菊粉、黄油、木糖醇为主要原料，以产品的感官评价和质构特性为指标，采用单因素试验、响应面试验及方差分析，研制核桃菊粉饼干的配方。结果表明，核桃菊粉饼干最佳配方为核桃粉40.6%，黄油20.5%，菊粉8%，木糖醇20.4%，橘子汁8%。在此配方下，研制的饼干形态完整，色泽均匀，感官评分最佳为81.23分，硬度为8.943 N，脆度为8.436 N，咀嚼性为9.516 N。该核桃菊粉饼干甜度适中，香酥可口，具有核桃风味，不油腻，为核桃、菊粉的深加工利用提供理论参考。

关键词：核桃；菊粉；饼干；响应面优化；质构特性

中图分类号：TS213.22" " " " "文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2024）12-0151-07

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2024.12.028 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Development and texture property analysis of walnut inulin biscuits

HAN Xiao-jiang1，2， WANG Ming-yue1， GUO Yao-dong1，2，WANG Tao1

（1. College of Health Management， Shangluo University， Shangluo" 726000，Shaanxi， China；2. Shaanxi “Four Subjects and One Union”Qinling Health Food Ingredients and Walnut Industry Technology School-Enterprise Research Center， Shangluo" 726000， Shaanxi，China）

Abstract： Using low gluten flour， walnut powder， inulin， butter and xylitol as the main raw materials，the formula of walnut inulin biscuits was developed by single factor test， response surface test and variance analysis with sensory evaluation and texture property as indicators. The results showed that the best formula of walnut inulin biscuits was walnut powder of 40.6%， butter of 20.5%， inulin of 8%， xylitol of 20.4%， and orange juice of 8%. Under this formula， the developed biscuits had a complete form and uniform color， and the best sensory score was 81.23 points， with a hardness of 8.943 N， a brittleness of 8.436 N， and a chewability of 9.516 N. The walnut inulin biscuits were moderately sweet， crisp and delicious， with walnut flavor， not greasy， providing theoretical reference for further processing and utilization of walnut and inulin.

Key words： walnut； inulin； biscuits； response surface optimization； texture property

收稿日期：2023-09-11

基金项目：陕西省教育厅一般专项（22JK0362）；商洛学院科学研究计划项目（21FK002）；国家级大学生创新创业项目（202211396021）；陕西省重点研发计划项目（2020NY-111）

作者简介：韩晓江（1991-），男，河南安阳人，讲师，硕士，主要从事健康食品制造与营养评价，（电话）18220572146（电子信箱）xjhan1016@163.com。

核桃又名胡桃，属于“四大干果”之一，有“长寿果”“养生之宝”的美誉［1］。核桃富含蛋白质、不饱和脂肪酸、氨基酸及人体需要的钙、铁、钾等微量元素［2］，具有益智健脑，延缓衰老等功效，对肥胖、肠癌、心血管疾病、糖尿病等现代富贵病的防治及辅助治疗有一定意义［3，4］。张权等［5］以牛奶和核桃为主要原料，开发的核桃奶酪成型性良好、结构紧密、质地均匀，具有核桃和奶酪风味。夏禹承等［6］以红仁核桃、红枣、欧李为原料研制的复合果粉，其集粉率达59.50%，溶解度达51.3%，口感上佳，物理学特性优良。刘璐萍等［7］通过响应面优化研制得到的核桃燕麦枣糕，产品呈暗红色，色泽均匀，口感松软。左小慧等［8］以核桃、魔芋、土豆为主要原料，在核桃粉10%，魔芋粉12.50%，土豆粉4%条件下烘焙的核桃魔芋饼干形态完整、色泽均匀、口感酥松。

菊粉，又名菊糖，主要来源于菊科植物，是一种功能性多糖［9］。在口腔、胃、小肠中均不会发生消化分解，在结肠中被肠道有益微生物利用，具有降血脂、防便秘、促进矿物质吸收、调节肠道益生菌、降血糖等功能［10，11］，常应用于面制品、乳制品、肉制品、饮料等食品中。徐培等［12］利用菊粉、杂粮预拌粉等为主要原料，研制开发了一款高纤维、低GI的杂粮软欧面包。张灿等［13］通过均匀设计法研制的菊粉酥性饼干，该饼干体外消化率低于空白对照，能降低血糖指数。徐云凤等［14］以菊粉、燕麦、木糖醇为原料通过正交优化开发的燕麦菊粉发酵乳，产品的硬度、黏度、咀嚼度和持水力均高于空白对照，感官品质较好。于晴等［15］将长链菊粉添加到冷冻熟面中，研究发现添加长链菊粉可以延缓冻藏过程中冷冻熟面的硬度、拉断力、咀嚼性，导致拉伸距离下降。

本研究以低筋面粉、核桃粉、菊粉、黄油、木糖醇为主要原料，通过单因素试验和响应面试验，优化产品配方，研制出一款营养丰富、香酥可口、甜度适宜，具有核桃风味的饼干，为核桃、菊粉的加工应用提供一定理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

核桃粉：商洛核桃粉；安佳黄油：新加坡商永紐股份有限公司台湾分公司；百钻低筋小麦粉：青岛星华粮食食品有限公司；菊粉：陕西森弗天然制品有限公司；禾甘木糖醇：浙江华康贸易有限公司；橘子、鸡蛋、小苏打等采购于商洛华润万家超市。

1.2 仪器与设备

BM2-523H+1B+1B型电烤炉，新麦机械（中国）有限公司；TA/LKB型质构仪，上海保圣实业发展有限公司；JYZ-V5 PLUS型榨汁机，九阳股份有限公司；ST-400型电子秤，广州仪器有限公司；HL-B10型搅拌机，东贝机电有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺操作流程 黄油软化、打发→添加木糖醇、鸡蛋液→混合搅拌→添加面粉、核桃粉、菊粉→调制面团→成型→烘烤→冷却→成品。

1.3.2 操作要点 原料预处理：将成熟的核桃剥壳，清水浸泡2 h，晾干烘箱120 ℃烤10 min，粉碎机粉碎，60目过筛；将新鲜的橘子进行剥皮、榨汁。

辅料预混、面团调制：黄油软化，搅打至顺滑；依次添加木糖醇、全蛋液，混合均匀；加入低筋面粉、核桃粉、菊粉以及橘子汁和小苏打，搅拌均匀。

辊压成型：将面团擀成5 mm厚的薄片，用模具压成型。

烘烤：电烤箱预热10 min；上火170 ℃，下火165 ℃，烘烤15 min。

冷却、包装：经过烘烤的核桃饼干，为避免饼干开裂及外观变形，室温冷却20 min，装入食品袋抽真空密封于阴凉处贮藏。

1.4 单因素试验

以低筋面粉质量100 g为基准，基本配方为小苏打添加量0.2%，鸡蛋添加量20%，泡打粉1.0%，食盐0.5%，考察单因素对饼干感官品质的影响［16，17］。

1）核桃粉添加量对饼干品质的影响。在木糖醇添加量20%，菊粉8%，黄油30%，橘子汁8%条件下，考察核桃粉添加量30%、35%、40%、45%和50%对饼干感官评价和质构的影响。

2）菊粉添加量对饼干品质的影响。在核桃粉添加量40%，木糖醇20%，黄油30%，橘子汁8%条件下，考察菊粉添加量4%、6%、8%、10%和12%对饼干感官评价和质构的影响。

3）木糖醇添加量对饼干品质的影响。在核桃粉添加量40%，菊粉8%，黄油30%，橘子汁8%条件下，考察木糖醇添加量10%、15%、20%、25%和30%对饼干感官评价和质构的影响。

4）黄油添加量对饼干品质的影响。在核桃粉添加量40%，菊粉8%，木糖醇20%，橘子汁8%条件下，考察黄油添加量20%、25%、30%、35%和40%对饼干感官评价和质构的影响。

5）橘子汁添加量对饼干品质的影响。在核桃粉添加量40%，菊粉8%，木糖醇20%，黄油30%条件下，考察橘子汁添加量4%、6%、8%、10%和12%对饼干感官评价和质构的影响。

1.5 响应面试验

在单因素试验基础上，选择核桃粉添加量（A）、木糖醇添加量（B）、黄油添加量（C）作为因素，感官评分作为指标。响应面优化最佳配方，试验因素和水平如表1所示。

表1 响应面试验因素与水平

[水平 因素 核桃粉添加量（A）//% 木糖醇添加量（B）//% 黄油添加量（C）//% -1 35 15 25 0 40 20 30 1 45 25 35 ]

1.6 感官评价

挑选出15名食品卫生与营养学老师和学生组成感官评定小组。采用综合评分法对饼干的外形、色泽、香味和口感4个维度进行感官评定［18］，评分相加，并求出平均值。感官评分标准见表2。

1.7 质构特性

以硬度、脆度和咀嚼性为指标，对研制的饼干进行质构特性分析。采用TA-LKB探头，测定参数：位移5 mm，预压速率3.00 mm/s，下压速率1.00 mm/s，压后上行速率3.00 mm/s，触发力值为0.049 N［19］。

1.8 数据处理

采用Excel 2010软件进行数据处理、作图；采用Design Expert 8.0.6软件拟合二次多项回归方程并进行方差分析、绘制响应面曲线。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 核桃粉添加量对饼干感官及质构特性的影响 由图1可知，随着核桃粉添加量的增加，核桃饼干的感官评分呈先上升后下降的趋势。核桃粉的加入，不仅可以改变饼干的风味，还可以改变饼干的形状。当核桃粉添加量30%～35%时核桃饼干核桃风味偏低，颜色比较淡，食欲低。当核桃粉添加量40%时感官评分最高，核桃风味适中，饼干呈现金黄色且均匀。当核桃粉添加量50%时，口感很粗，核桃风味过重，颜色呈现黄褐色，影响了饼干的美观度，降低了消费者的食欲。

由图2可知，随着核桃粉添加量增大，其硬度呈上升趋势，可能由于核桃粉添加量增多，面团中蛋白质的含量相应增加，调制面团过程中，增多的蛋白质就会形成较大的网状结构，这样就会逐步提高饼干的硬度。当核桃粉的添加量超过35%时，饼干的脆度开始呈下降趋势。然而，当核桃粉添加量升高，核桃饼干的硬度和咀嚼性也会不断提高，主要是因为添加核桃粉会使面粉吸水能力增强，增加了水分的含量，也会导致淀粉的糊化程度更高，焙烤后饼干会变得更加硬。

2.1.2 菊粉添加量对饼干感官及质构特性的影响 由图3可知，随着菊粉添加量的增加，感官评分先升高后降低。添加量4%时，饼干结构相对比较松散，评分较低；添加量4%～8%时，产品的酥脆性增加，感官评分升高；添加量8%时，品质最佳，饼干表面光滑，口感疏松，产品断面结构均匀；添加量8%～12%时，产品具有明显的甜度，一定程度掩盖了核桃香味和饼干香味，评分较低。

菊粉相对分子质量小，吸湿性好，菊粉吸水膨胀形成网状结构。由图4可知，菊粉添加量增多，稀释面团中的蛋白质，可能破坏了原有面筋网络结构，导致饼干脆度降低。随着菊粉添加量增多，饼干硬度下降，添加量达8%时，硬度下降趋于较平缓，可能由于菊粉的加入，饼干内部结构变得疏松，硬度下降。菊粉的添加，咀嚼性降低，饼干越容易嚼碎。

2.1.3 木糖醇添加量对饼干感官及质构特性的影响 木糖醇添加量的多少不仅影响饼干的口感，还会影响饼干的形态。由图5可知，当不断地增加木糖醇的添加量时，核桃饼干的感官评分先上升后下降。在10%的木糖醇添加量下，饼干甜度偏低，影响了核桃饼干的风味；在木糖醇添加量为20%时，饼干的感官评分最高，外观、口感和味道均表现出色；当木糖醇添加量为25%时，感官评分开始下降；当木糖醇添加量30%时，饼干的色泽、口感、风味、质地均有所下降，可能是由于在焙烤期间，木糖醇的添加量过多，产生美拉德反应所致。

由图6可知，随着木糖醇的加入，核桃饼干的硬度呈递增趋势，可能是由于木糖醇的起泡能力相比于白砂糖较差，随着木糖醇添加量的增加，使面团表面疏水性减弱，造成面团结构更加紧实［20，21］。饼干的脆度随木糖醇添加量的增加而增加，这可能与木糖醇的焦糖化反应有关。饼干的咀嚼性随木糖醇添加量增加呈上升趋势。当木糖醇添加量在15%～25%范围内时，饼干具有适宜的硬度、脆度及咀嚼性，感官评价效果也最佳。

2.1.4 黄油添加量对饼干感官及质构特性的影响 由图7可知，当饼干中的黄油添加量在20%～40%时，核桃饼干的感官评分先上升后下降，变化比较明显。在添加30%黄油的情况下，核桃饼干在外观、口感和风味等方面表现卓越，感官评分最高。当黄油添加量小于30%时，核桃饼干面团较硬，不容易挤压成型，黄油的奶香味较淡，口味偏硬，感官评分较低。当饼干中的黄油添加量高于30%时，产品较油腻，掩盖核桃的香味，饼干过于酥脆，感官评分偏低。

由图8可知，黄油添加量的升高，造成了饼干的抗干裂能力变得很差，容易出现松散、开裂等情况，核桃菊粉饼干的硬度、咀嚼性会降低，脆度升高。当黄油添加量为25%时，饼干的硬度、脆度、咀嚼性相对适中。当黄油添加量从20%增至40%时，饼干的硬度、咀嚼性均呈下降趋势，但脆度仍在缓慢上升。添加黄油可以在淀粉颗粒和蛋白质表面形成一层薄膜，从而抑制面筋蛋白质的吸水作用，产生的油膜包含疏水基团，阻止水分子的渗透，进而阻止面筋网络的形成，减缓面团中水分的流失，提高面团的可塑性［22，23］。

2.1.5 橘子汁添加量对饼干感官及质构特性的影响 添加橘子汁，可降低产品的油腻性。由图9可知，随着橘子汁添加量的增加，感官评分呈先上升后下降的趋势。当橘子汁添加量为8%时，饼干的感官评分最高，且饼干的外观色泽最佳。使用橘子汁进行面团调制，不仅可以改变核桃饼干的颜色，而且橘子的清新酸甜可以一定程度冲淡黄油的腻味，增加食用者食欲。

添加橘子汁主要是为了降低产品的油腻性，调制面团时添加的水和橘子汁总占比不变。由图10可知，产品硬度和咀嚼性整体平缓，咀嚼性有所升高，可能是橘子汁中含有的维生素C改善了面团的物理特性，增加其韧性，降低了黏性。产品脆度有所升高，橘子汁含有的柠檬酸等酸性物质，和苏打粉混合后而起反应，释放二氧化碳气体，使产品变得疏松，导致脆度增加。

2.1.6 单因素对感官品质的影响 根据单因素分析，确定各因素的最佳添加量，为进一步优化工艺配方，同时简化试验次数，通过均方差分析［24］，计算公式如下，考察单因素对饼干的感官影响，结果见表3。由表3可知，菊粉和橘子汁的添加量对产品感官的影响较小。为了简化响应面试验的优化次数，选择核桃粉添加量、黄油添加量、木糖醇添加量作为优化因素，以确定产品的最优配方。

[σ=i=1n（Ci-C）2n]" " " " （1）

式中，σ为均方差；C为各因素感官得分的平均值；Ci 为各单因素感官评分值；n为每组试验次数。

2.2 响应面试验

2.2.1 响应面试验结果 在单因素基础上，选择核桃粉添加量（A）、木糖醇添加量（B）和黄油添加量（C）作为考察因素，以感官评分Y为响应值。选择Box-Behnken中心组进行三因素三水平的响应面试验。响应面试验方案及结果见表4，方差分析结果见表5。

利用Design Expert 8.0.6软件对表4中的试验数据进行回归拟合。得到二次多项回归方程：Y=80.49 + 0.685 0A-0.437 5B+0.652 5C-0.535AB-0.135 0AC-0.630 0BC-2.74A2-3.10B2-3.64C2

从表5方差分析可看出，F为67.94，Plt;0.000 1，该模型整体表现极显著，适用于核桃菊粉饼干配方的优化，且失拟项Pgt;0.05，表现不显著，说明此模型拟合效果较好，能通过拟合方程预测得到核桃饼干的最佳配方。

相关系数显示，决定系数R2=0.988 7，调整系数R2adj=0.974 1，可知此模型中的97.41%核桃饼干的感官评分变化来自于核桃粉添加量、木糖醇添加量、黄油添加量。显著性分析表明，一次项A、C，二次项A2、B2、C2表现出极显著性，一次项B、交互项BC表现出显著性。根据F值大小，影响核桃饼干感官主效应顺序为核桃粉添加量（A）gt;黄油添加量（C）gt;木糖醇添加量（B）。

2.2.2 响应面结果分析 等高线和3D响应面曲线可表明单个因素变量的试验水平与响应值之间的关系，以及两个单因素变量间的交互作用。响应结果如图11至图13所示。

从图11至图13可以看出，核桃粉添加量与黄油添加量、核桃粉添加量与木糖醇添加量的相互作用的等高线近似为圆形，且相互作用不明显，对感官影响较小。根据等高线的集中程度表明，相对于添加黄油、木糖醇，适量添加核桃粉对核桃饼干口感和味道影响更大。黄油添加量与木糖醇添加量的相互作用的等高线接近为椭圆，交互作用显著，对感官评分影响较大。

响应面分析表明，核桃饼干的最佳配方为核桃粉添加量40.578 %，黄油添加量20.467 %，木糖醇添加量20.384%，感官评分预测值为80.578分。考虑到试验的可操作性，将预测配方值进行调整，即核桃粉添加量为40.6%，黄油添加量为20.5%，木糖醇添加量为20.4%，并进行试验，得到饼干感官评分为81.23分，与预测值接近，表明优化模型良好。

对优化后的饼干进行3次质构特性分析，硬度为8.943 N，脆度为8.436 N，咀嚼性为9.516 N，以上质构结果对应的感官评分最高，接受度较高，饼干成品如图14所示。

3 小结

通过对核桃粉、菊粉、黄油等单因素试验，响应面优化试验确定最佳配方。最佳配方为核桃粉40.6%，黄油20.5%，菊粉8%，木糖醇20.4%，橘子汁8%，在此条件下烘焙的饼干颜色呈现金黄，表面光滑，口感酥脆，不油腻，富有核桃香味。

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