項雷文，林欣欣，陳文韜

（福建師范大學福清分校，食品與發(fā)酵工業(yè)研究所，福建福清350300）

我國是花生（Arachis hypogaea）的生產(chǎn)大國，總產(chǎn)量占全球總產(chǎn)的40.5%[1]。但對花生的開發(fā)利用仍停留在表層，開發(fā)利用比例大致為：榨油50%～60%，直接食用15%～25%，食品加工10%[2]?；ㄉ炂蓜t是以脫殼花生果為原料，經(jīng)低溫二次壓榨或高溫壓榨法提取油脂后而剩余的固形物，呈淡褐色或深褐色，有淡花生香味，形狀為小塊狀或粉末狀。花生粕中蛋白質(zhì)含量高達48.68%，粗脂肪為4%～6%，粗纖維為4%～6%，可溶性總糖為32.50%，灰分為5.61%，還富含維生素、氨基酸、礦物質(zhì)等[3]。國外花生粕有效應(yīng)用于生產(chǎn)酸奶、干酪、醋、醬油、雞味調(diào)味品和發(fā)酵火腿等[4]，用脫脂花生粕制取花生蛋白發(fā)泡粉[5]等。但國內(nèi)僅將花生粕作為飼料出售，造成蛋白質(zhì)和膳食纖維浪費。且隨著花生種植業(yè)和油脂加工業(yè)的發(fā)展，花生餅粕產(chǎn)量也隨之增加。因此花生粕具有一定的開發(fā)利用潛力。

曲奇餅干主要是由面粉、黃油、細砂糖、雞蛋等混合焙烤而成，其外形獨特、結(jié)構(gòu)細膩、色澤均勻、口感酥脆，但卻是一種高糖、高油脂的食品。如將花生粕粉代替部分面粉，不僅改善了曲奇餅干的風味，提高膳食纖維、蛋白質(zhì)含量，也拓寬了花生粕的利用途徑。

響應(yīng)面法（responsesurfacemethodology，簡寫RSM）最早由數(shù)學家Box和Wilson于1951年提出，是通過一系列確定性“試驗”擬合響應(yīng)面來模擬真實極限狀態(tài)曲面。Box-Behnken Design是常用的實驗設(shè)計方法之一[6-9]。本試驗采用響應(yīng)面優(yōu)化方法探討花生粕粉比例、黃油、細砂糖、小蘇打添加量四因素對曲奇餅干品質(zhì)的交互影響，從而確立花生粕曲奇餅干配方，以期為拓寬花生粕的利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

花生粕（購于泉州吟山榨油坊，熱榨）；低筋粉（泉州市華圣食品有限公司）；雞蛋（光陽牌，福建光陽蛋業(yè)股份有限公司）；無鹽黃油（安佳牌，新西蘭恒天然有限公司）；細砂糖（太古牌，太古（廣州）糖業(yè)有限公司）；食鹽（晶華牌，福建省鹽業(yè)公司）；小蘇打（斧頭牌，廣州市森金化工科技有限公司）。

家用手動式打蛋器：日美牌，佛山市三水金達五金制品有限公司；TYS-200型高速多功能粉碎機：浙江省永康市紅太陽機電有限公司；BS224S型電子天平：北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；燃氣電烤爐：廣州市番禺成功烘焙設(shè)備制造有限公司；標準篩80目：上虞市五四儀篩具廠。

1.2 方法

1.2.1 花生粕的預(yù)處理

無霉變的花生粕→除雜→烘干→粉碎→過篩→備用

選取淡褐色或深褐色、新鮮的無霉變的、有淡花生香味的、無焦糊酸敗等異味的花生粕。粉碎后即用80目篩選出較細的粉末，備用。

1.2.2 曲奇餅干傳統(tǒng)配方及工藝參數(shù)

傳統(tǒng)配方：低筋面粉100 g、黃油65 g、細砂糖35 g、雞蛋25 g、鹽0.7 g、奶粉5 g、小蘇打0.5 g。工藝參數(shù)：面火溫度150℃，底火溫度165℃，焙烤時間15 min。

1.2.3 花生粕曲奇餅干生產(chǎn)工藝流程

1.2.4 單因素試驗及Box-Behnken試驗設(shè)計-響應(yīng)面優(yōu)化分析

固定傳統(tǒng)配方中的其他原料添加量，對花生粕粉添加量（A，低筋粉相應(yīng)減少，取 15、20、25、30、35 g 5 個水平）、黃油添加量（B，取 50、55、60、65、70 g 5個水平）、細砂糖添加量（C，取 25、30、35、40、45 g 5個水平）、小蘇打添加量（D，取 0、0.2、0.5、0.8、1.1 g 5個水平）四因素通過預(yù)實驗得到較適宜的添加量范圍。在單因素試驗結(jié)果基礎(chǔ)上做響應(yīng)面試驗設(shè)計，采用Design-Expert 8.0.6軟件對試驗數(shù)據(jù)進行回歸分析，并預(yù)測最佳配方。每一自變量的低、中、高試驗水平分別以-1、0、+1進行編碼，該模型通過最小二乘法擬合二次多項方程。分析這幾個因素不同水平對花生粕曲奇餅干的感官評價影響，并通過10位評委綜合評定打分。

1.2.5 食品感官評價

參考餅干評分表[6]，采用百分制對花生粕曲奇餅干感官質(zhì)量進行評分，感官評分標準見表1。

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素試驗

2.1.1 花生粕粉添加量對花生粕曲奇餅干感官評價的影響

不同花生粕粉添加量對花生粕曲奇餅干感官評價的影響結(jié)果如表2所示。

從表2可以看出，花生粕粉的添加會對曲奇餅干的品質(zhì)產(chǎn)生較大的影響，隨著花生粕粉添加量的遞增，餅干顏色逐漸加深，顆粒感、纖維感加強。當花生粕粉添加量為15、20 g時，因為黏度較小，餅體花紋模糊、不易成形，且花生香味較淡；從25 g開始，花紋較清晰，但是在40 g及之后，由于花生粕粉比例過大，很難從裱花袋中擠出餅坯，且擠出的餅坯斷斷續(xù)續(xù)，不能形成較好的形狀，以致于焙烤出來的餅干外形欠佳。綜合各種因素，花生粕粉添加量為30 g時，曲奇餅干外形、口感較好。

表1 花生粕曲奇餅干的感官評分標準Table 1 Sensory evaluation standard of peanut meal cookie

表2 花生粕粉添加量對花生粕曲奇餅干感官評價的影響Table 2 Effect of peanut meal powder addition on sensory evaluation of peanut meal cookie

2.1.2 黃油添加量的影響

黃油的添加可以提高餅干的酥性和營養(yǎng)價值，使曲奇餅干具有奶香味，軟化后的黃油通過攪打體積變大，能使餅干受熱蓬松。它是曲奇餅干中的主要成分，不同的添加量對曲奇餅干的結(jié)構(gòu)和風味都有較大的影響。黃油添加量對花生粕曲奇餅干感官評價的影響結(jié)果如表3所示。

表3 黃油添加量對花生粕曲奇餅干感官評價的影響Table 3 Effect of butter addition on sensory evaluation of peanut meal cookie

由表3可見，黃油的添加量對曲奇餅干性質(zhì)的影響波動較大。當黃油添加量過少時，曲奇餅干硬度過高，不易擠壓成型，黃油的香味被掩蓋，口感粗糙欠潤滑和細膩。反之黃油添加量過高時，奶香味過重，面團松散難成型，起發(fā)度較小，擺放時間稍長會走油，烘烤時花紋易塌陷。綜合各種因素，黃油的添加量為60 g時，曲奇餅干的表面整潔光滑，口感色澤較好。

2.1.3 細砂糖添加量的影響

細砂糖除了產(chǎn)生甜味之外，也是在焙烤過程中發(fā)生美拉德反應(yīng)的主要參與者，能改變和提高產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和風味。因此對餅干的外觀、顏色及口感有重要影響。細砂糖添加量對花生粕曲奇餅干感官評價的影響結(jié)果如表4所示。

表4 不同細砂糖添加量對花生粕曲奇餅干感官評價的影響Table 4 Effect of sugar addition on sensory evaluation of peanut meal cookie

由表4可見，細砂糖的添加量對曲奇餅干性質(zhì)的影響較大。當細砂糖添加量過少時，曲奇餅干甜度過小，美拉德反應(yīng)不足夠，色澤較差。反之細砂糖添加量過高時，曲奇餅干甜度過高，食之較膩，粘度過高色澤偏深，視覺效果較差。通過試驗分析和感官評價分析，得出細砂糖的最佳的添加量為30 g。

2.1.4 小蘇打添加量的影響

小蘇打添加量對花生粕曲奇餅干感官評價的影響結(jié)果如表5所示。

表5 小蘇打添加量對花生粕曲奇餅干感官評價的影響Table 5 Effect of baking soda addition on sensory evaluation of peanut meal cookie

結(jié)果表明，沒有添加小蘇打的餅干，由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)過于緊密，使得餅干干硬，口感較差，而小蘇打添加量超過0.8 g后，由于小蘇打在高溫下產(chǎn)生大量的氣體，餅干內(nèi)部結(jié)構(gòu)較粗糙、氣孔很大，使得餅干松而不脆，餅干表面和邊沿較容易起殼，且過多的小蘇打會給曲奇帶來異味。通過試驗分析和感官評價分析，得出小蘇打的最佳的添加量為0.5 g。

2.2 Box-Behnken Design－響應(yīng)面優(yōu)化分析

因素水平編碼、Box-Behnken試驗設(shè)計及結(jié)果見表6。

表6 Box-Behnken試驗設(shè)計及結(jié)果Table 6 Box-Behnken Design and results of response surface experiments

續(xù)表6 Box-Behnken試驗設(shè)計及結(jié)果Continue table 6 Box-Behnken Design and results of response surface experiments

利用Design-Expert 8.0.6軟件對表7試驗數(shù)據(jù)進行二次多項式回歸擬合，得到二次多元回歸方程：Y=86.32－0.02A＋0.16B－1.04C＋0.47D＋3.26AB－1.14AC＋0.06AD －0.14BC ＋0.50BD ＋0.52 CD －4.51A2－4.36B2－2.71C2－2.18D2。

用Box-Behnken Design響應(yīng)面分析法對試驗結(jié)果擬合的模型進行方差分析，結(jié)果見表7，回歸方程中各個變量對感官評分分值Y影響的顯著性，由F檢驗來判定。如果概率p的值較小，則其所對應(yīng)變量的顯著程度較高。

由表7可以看出，該模型的F值為70.37，大于0.01水平上的F值，且p值＜0.000 1，說明該模型極顯著。該模型的擬合度為0.986 0，說明該模型對花生粕曲奇餅干試驗的情況擬合較好。模型失擬性分析中，F(xiàn)值為4.20，小于0.05水平上的F值，P值為0.089 6，大于0.05，不顯著，說明所建立的回歸方程在整個回歸空間內(nèi)的擬合度較好，可用來進行花生粕曲奇餅干的感官評分分值Y（響應(yīng)值）的預(yù)測。

表7 響應(yīng)面方差分析結(jié)果Table 7 Results of ANOVA of response surface analysis

各個因素中，一次項 A、B、C、D，二次項 A2、B2、C2、D2，交互項AB、AC對花生粕曲奇餅干的感官評價均有顯著影響（見圖1）。而交互項AD、BC、BD、CD的交互作用對花生粕曲奇餅干的感官評價影響不顯著。響應(yīng)面圖形是響應(yīng)值（感官評分分值Y）對各個試驗因素所構(gòu)成的三維的曲面圖，從圖上可以找出最佳參數(shù)以及各個參數(shù)之間的相互作用。

圖1 AB（左）、AC（右）交互作用的響應(yīng)面分析圖Fig.1 Responds surface analysis of interactions of AB（lift）and AC（right）

由圖1可知，所示的響應(yīng)面圖形都是凸起、開口朝下的曲面，說明感官評分分值Y存在極值，該值為響應(yīng)面的最高點；各個試驗因素的最佳作用點都位于試驗設(shè)計值范圍內(nèi)。在細砂糖與小蘇打添加量一定的條件下，隨花生粕粉添加量和黃油添加量的增大，感官評分先緩慢上升后下降，由此可見適當?shù)奶砑踊ㄉ煞酆忘S油可以改善花生粕曲奇餅干的品質(zhì)。隨著花生粕粉或細砂糖添加量的增加，感官評分先增加后降低，但幅度均較緩慢。不同的條件下，各因素和結(jié)果之間的關(guān)系曲線會有較大差別，提示在條件優(yōu)化的過程中，要充分重視因素水平的選擇給結(jié)果帶來的影響。

利用Design-Expert 8.0.6軟件對工藝條件進行優(yōu)化，得到花生粕曲奇餅干的最佳制作條件為：花生粕粉添加量30.18 g、低筋粉69.82 g、黃油60.20 g、細砂糖 29.04 g、小蘇打 0.53 g、雞蛋 25 g、鹽 0.7 g，焙烤溫度面火150℃，底火165℃，烘烤15 min。在此條件下，對花生粕曲奇餅干的感官評分預(yù)測值為86.44。進行3次驗證性試驗，測得的花生粕曲奇餅干的感官評分的均值為86.35，與理論預(yù)測值較為接近，說明模型的擬合程度較好，具有實用價值。

3 結(jié)論

1）利用Design-Expert 8.0.6軟件，通過對Box-Behnken中心組合設(shè)計得到花生粕曲奇餅干感官評分與花生粕粉與低筋粉比例、黃油添加量、細砂糖添加量、小蘇打添加量的模型，即二次多元回歸方程：Y=86.32－0.02A＋0.16B－1.04C＋0.47D＋3.26AB－1.14AC＋0.06AD －0.14BC ＋0.50BD ＋0.52 CD －4.51A2－4.36B2－2.71C2－2.18D2。經(jīng)驗證，該模型是合理可靠的，能夠較好的預(yù)測試驗的結(jié)果。

2）利用Design-Expert 8.0.6軟件所得到的三維空間的響應(yīng)面圖形及等高線，對各個因素及其交互作用進行探討，得到優(yōu)化的工藝條件：花生粕粉添加量30.18 g、低筋粉 69.82 g、黃油 60.20 g、細砂糖 29.04 g、小蘇打0.53 g、雞蛋25 g、鹽0.7 g，焙烤溫度面火150℃，底火165℃，烘烤15 min。

3）經(jīng)響應(yīng)面分析、試驗得到的花生粕曲奇餅干配方與原始傳統(tǒng)配方相比，原料成本可下降19.6%。所以，用花生粕粉代替部分低筋粉，在豐富曲奇餅干風味的同時，也降低了生產(chǎn)成本。

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