王德靜，李磊

（河南商業(yè)高等專(zhuān)科學(xué)校食品系，河南鄭州 450044）

響應(yīng)面分析法（Response Surface Methodology，RSM）是由Box[1]等于20 世紀(jì)50 年代提出的一種統(tǒng)計(jì)方法，用于確定各因素及其交互作用在加工過(guò)程中對(duì)非獨(dú)立變量的影響，精確地表述因素和響應(yīng)值之間的關(guān)系，是一種優(yōu)化反應(yīng)條件和加工工藝參數(shù)的有效方法，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于化學(xué)化工、生物工程、食品工程等方面。感官評(píng)價(jià)是一門(mén)用于指定、測(cè)量、分析和說(shuō)明人類(lèi)通過(guò)視覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)、觸覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)而感知的感覺(jué)到科學(xué)[2]。通過(guò)響應(yīng)面分析并把感官評(píng)價(jià)的綜合得分作為響應(yīng)面分析的指標(biāo)，可以更好地優(yōu)化工藝條件，確定最佳的工藝配方，以獲得感官品質(zhì)佳、節(jié)約生產(chǎn)成本的食品[3]。

瑪咖（maca）植物學(xué)名為L(zhǎng)epidium.meyenii Walp，屬于十字花科植物瑪咖獨(dú)行菜，原產(chǎn)于秘魯中部基寧（Junin）及帕斯科（Pasco）附近4 000 m 以上的安第斯山區(qū)，為一年生栽培植物或野生植物?，斂е仓昃哂猩徸鶢畹娜~片，葉叢形成墊子狀，貼著地面生長(zhǎng)，主根和下胚軸膨大成為地下部分，形狀像蘿卜或蔓菁，外皮顏色呈紫色、奶油色或黃色，食用部位為胚軸和主根膨脹形成的肉質(zhì)貯藏根?，斂е械鞍踪|(zhì)、粗纖維、鈣、鐵、鋅、VC等成分的含量較高[4-5]，具有增強(qiáng)人體免疫力、緩解體力疲勞[6-7]、改善記憶、治療前列腺炎、提高男性性功能、抗氧化作用[8-9]，具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。2008 年在我國(guó)云南引種成功。

蕎麥?zhǔn)且环N營(yíng)養(yǎng)和藥用價(jià)值都很高的小宗糧食作物，蛋白含量高達(dá)12%、膳食纖維含量為1.3%，同時(shí)含有多種人體必需氨基酸、微量元素和維生素?？嗍w含有其他糧谷不具有的蘆丁，是苦蕎麥中黃酮類(lèi)物質(zhì)的主要成分之一，有擴(kuò)張冠狀血管和降低血管脆性的作用，在降低血膽固醇、防治心腦血管疾病及高血脂癥等方面有較好的效果[10]，以蕎麥面為原料已有多種保健餅干得以開(kāi)發(fā)[11-14]。

國(guó)外瑪咖相關(guān)食品非常多，主要有瑪咖咖啡、瑪咖餅干和瑪咖飲料等。本實(shí)驗(yàn)利用新資源食品瑪咖和雜糧蕎麥作為餅干的主要原料，以餅干的感官分析結(jié)果作為響應(yīng)面分析的指標(biāo)進(jìn)行響應(yīng)面分析，從而確定蕎麥瑪咖餅干的最佳工藝配方。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

瑪咖粉：沈陽(yáng)伊人寶生化制品有限公司；蕎麥粉：州市南陽(yáng)路市場(chǎng)（產(chǎn)自?xún)?nèi)蒙古）；小麥粉：鄭州金苑面業(yè)有限公司；脫脂奶粉：黑龍江完達(dá)山乳業(yè)；白砂糖：鄭州市二七區(qū)喜紅食品廠；食用鹽：河南省鹽業(yè)總公司；小蘇打：鄭州新源食品添加劑有限公司。

和面機(jī)：河南東方食品機(jī)械設(shè)備有限公司；烤箱（遠(yuǎn)紅外電熱食品烤爐）：廣東多麗食品機(jī)械有限公司。

1.2 基本配方[11，15]

小麥粉100 g，蕎麥粉25g，瑪咖粉3 g，脫脂奶粉5 g，白砂糖25 g，鹽1 g，小蘇打1 g。

1.3 工藝流程

配料→預(yù)混→面團(tuán)調(diào)制→靜置→輥軋→成形→烘烤→冷卻→包裝→成品

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 餅干感官評(píng)價(jià)

對(duì)餅干品質(zhì)進(jìn)行感官評(píng)定。評(píng)定時(shí)由10 名有感官評(píng)定經(jīng)驗(yàn)的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員組成評(píng)定小組，在感官品質(zhì)評(píng)定室內(nèi)進(jìn)行，按規(guī)定的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)產(chǎn)品的感官品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，滿(mǎn)分為100 分，取其平均值為最終結(jié)果。

表1 餅干的感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation criteria of biscuits

1.4.2 單因素試驗(yàn)

蕎麥粉添加量（20%、22.5%、25%、27.5%、30%），對(duì)瑪咖粉添加量（2%、2.5%、3%、3.5%、4%），對(duì)白砂糖添加量（20%、22.5%、25%、27.5%、30%），對(duì)脫脂奶粉添加量（3%、4%、5%、6%、7%）分別取5 個(gè)水平，其他原料的使用量固定，分別分析蕎麥粉添加量、瑪咖粉添加量和白砂糖添加量三個(gè)因素單獨(dú)對(duì)餅干的感官評(píng)價(jià)影響，做2 次重復(fù)試驗(yàn)，并通過(guò)10 為評(píng)委綜合評(píng)定打分。

1.4.3 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上，采用中心組合試驗(yàn)Box-Behnken 設(shè)計(jì)方案，以蕎麥粉添加量、瑪咖粉添加量、白砂糖添加量、脫脂奶粉添加量，分別用A、B、C、D來(lái)表示，并以+1、0、-1 分別代表變量的水平，試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表2。

表2 餅干試驗(yàn)的因素與水平Table 2 Factors and levels of Biscuits

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 蕎麥粉添加量

蕎麥蛋白質(zhì)中醇溶蛋白含量較低，不具有面筋，不能單獨(dú)與水形成面團(tuán)。小麥面粉在加水過(guò)程能形成較好纖維狀三維面筋網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成骨架結(jié)構(gòu)，形成具有良好黏性、彈性和延展性的面團(tuán)，還可掩蔽蕎麥口感較差、顏色較深等不利因素[16]。故蕎麥粉添加量是影響餅干感官質(zhì)量的第一首要因素。蕎麥粉添加量對(duì)感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖1。

圖1 蕎麥粉添加量對(duì)感官評(píng)分的影響Fig.1 Effects the buckwheat content on sensory evaluation score

蕎麥粉的添加量在60%以上時(shí)面片質(zhì)量較差，低于30%時(shí)添加量對(duì)面片影響不大。從圖1 可知，當(dāng)蕎麥粉添加量達(dá)到25%的時(shí)候，感官評(píng)分最高。

2.1.2 瑪咖粉添加量

瑪咖粉味微苦，瑪咖粉添加量對(duì)感官評(píng)分的影響，見(jiàn)圖2。

圖2 瑪咖粉添加量對(duì)感官評(píng)分的影響Fig.2 Effects the maca content on sensory evaluation score

由圖2 可知，當(dāng)瑪咖添加量為3%時(shí)感官評(píng)分最高，以每天食用200 g 蕎麥瑪咖餅干來(lái)算，瑪咖粉含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于推薦食用量25 g/d[17]。

2.1.3 白砂糖添加量

糖在面團(tuán)調(diào)制過(guò)程中起反水化作用，造成面筋形成程度降低，彈性減弱。糖的反水化作用不僅使面團(tuán)容易操作，而且可防止餅干的收縮變形，使其外形美觀，內(nèi)部結(jié)構(gòu)疏松。白砂糖添加量對(duì)感官評(píng)分的影響，見(jiàn)圖3。

圖3 白砂糖添加量對(duì)感官評(píng)分的影響Fig.3 Effects the white sugar content on sensory evaluation score

白砂糖添加量超過(guò)20%時(shí)，在餅干焙烤過(guò)程中發(fā)生的焦糖化反應(yīng)和美拉德反應(yīng)，餅干色澤和口感都較好，甜味適當(dāng)。但是當(dāng)白砂糖添加量為32%時(shí)，色澤偏深且口感太甜[14]。考慮上述綜合因素，白砂糖添加量為22.5%左右即可。

2.1.4 脫脂奶粉添加量

脫脂奶粉可以增加餅干的口感，脫脂奶粉添加量對(duì)感官評(píng)分的影響，見(jiàn)圖4。

由表4 可知，隨著脫脂奶粉添加量的增加，餅干的感官評(píng)分增加。因此選擇脫脂奶粉選擇7%的添加量。

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.2.1 試驗(yàn)結(jié)果

按1.4.3 因素與水平設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

圖4 脫脂奶粉添加量對(duì)感官評(píng)分的影響Fig.4 Effects the Skimmed milk powder content on Sensory evaluation score

表3 試驗(yàn)方案與試驗(yàn)結(jié)果Table 3 Test designs and extraction results of biscuits

2.2.2 模型的建立及其顯著性檢驗(yàn)

利用Design-Expert 軟件對(duì)表3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合，得到感官評(píng)分對(duì)蕎麥粉添加量（A）、瑪咖粉添加量（B）、白砂糖添加量（C）和脫脂奶粉添加量（D）的二元多次回歸模型為：

對(duì)該模型進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表4，回歸模型系數(shù)顯著性檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表4 回歸模型的方差分析結(jié)果Table 4 Analysis of variance of quadratic polynomial model

表5 回歸模型系數(shù)的顯著性檢驗(yàn)結(jié)果Table 5 Result of significance test of regression coefficient

從該模型的方差分析（表4）可見(jiàn)，模型的F=188.24＞F0.01（14，4）=14.2，P＜0.000 1＜0.01，失擬項(xiàng)的F=2.20＜F0.05（14，4）=5.96，本試驗(yàn)所選用的二次多項(xiàng)模型具有高度的顯著性，失擬項(xiàng)在p=0.05 水平上不顯著（p=0.233 1＞0.05），其校正決定系數(shù)（R2Adj）為0.973 0，表明此模型擬合優(yōu)度好，僅有約2.7%的感官評(píng)分不能由此模型進(jìn)行解釋?？梢杂么四Ｐ蛠?lái)分析和預(yù)測(cè)蕎麥瑪咖餅干的感官評(píng)分。

由表5 回歸模型系數(shù)顯著性檢驗(yàn)結(jié)果可知，模型的一次項(xiàng)A、B、C 在0.01 水平上非常顯著，D 在0.05水平上顯著；二次項(xiàng)A2、B2在水平上非常顯著，C2和D2不顯著；交互項(xiàng)都不太顯著。

2.2.3 餅干配方的響應(yīng)面分析與優(yōu)化

根據(jù)回歸分析結(jié)果（表4）作出相應(yīng)曲面圖，結(jié)果見(jiàn)圖5～圖10。

由圖5～圖10 可知，AB 和CD 之間交互作用顯著，AD、AC、BC 和BD 之間交互作用較小。從圖5 可知，蕎麥粉添加量對(duì)餅干感官評(píng)分影響最大。

優(yōu)化后的蕎麥瑪咖餅干配方為蕎麥粉添加量為26.40%，瑪咖粉添加量為2.63%，白砂糖添加量為22.12%，脫脂奶粉添加量為5.49%。在此條件下，蕎麥瑪咖餅干的感官分析評(píng)分為85.77。

圖5 Y=f（A，B）的響應(yīng)面Fig.5 Response surface plot of Y=f（A，B）

圖6 Y=f（A，C）的響應(yīng)面Fig.6 Response surface plot of Y=f（A，C）

圖7 Y=f（A，D）的響應(yīng)面Fig.7 Response surface plot of Y=f（A，D）

圖8 Y=f（B，C）的響應(yīng)面Fig.8 Response surface plot of Y=f（B，C）

圖9 Y=f（D，B）的響應(yīng)面Fig.9 Response surface plot of Y=f（D，B）

圖10 Y=f（D，C）的響應(yīng)面Fig.10 Response surface plot of Y=f（D，C）

3 結(jié)論

由單因素試驗(yàn)可知，優(yōu)化的蕎麥瑪咖餅干配方為蕎麥粉添加量25%，對(duì)瑪咖粉添加量3%，對(duì)白砂糖添加量22.5%，對(duì)脫脂奶粉添加量7%。經(jīng)響應(yīng)面分析優(yōu)化后，配方為蕎麥粉添加量為26.40%，瑪咖粉添加量為2.63%，白砂糖添加量為22.12%，脫脂奶粉添加量為5.49%。在此條件下，蕎麥瑪咖餅干的感官分析評(píng)分為85.77，所得餅干的表面呈金黃色且色澤均勻；厚薄一致，外形完整，無(wú)變形和起泡現(xiàn)象，風(fēng)味純正，無(wú)苦味和異味，口感酥脆，無(wú)粗粒感，內(nèi)部結(jié)構(gòu)呈致密均勻的多孔性，層次分明。

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