馬騰飛,田妍基,吳先輝,張忠強(qiáng),王麗霞

(1.寧德職業(yè)技術(shù)學(xué)院,福建福安 355000;2.閩南師范大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,福建漳州 363000)

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響應(yīng)面法在紫薯韌性薄餅干研制中的應(yīng)用

馬騰飛1,田妍基1,吳先輝1,張忠強(qiáng)2,王麗霞2

(1.寧德職業(yè)技術(shù)學(xué)院,福建福安 355000;2.閩南師范大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,福建漳州 363000)

本實(shí)驗(yàn)以紫薯粉和低筋面粉為主要原料,采用感官評(píng)定的方法,在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,按Box-Benhnken法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),考察紫薯粉、白砂糖、食用油、雞蛋黃4個(gè)因素及其交互作用對(duì)紫薯韌性餅干感官評(píng)分的影響,并采用響應(yīng)面分析法對(duì)紫薯韌性餅干感官評(píng)分生產(chǎn)配方優(yōu)化。結(jié)果表明,紫薯粉10.70 g,低筋面粉39.30 g,白砂糖18.64 g,食用油10.03 g,雞蛋黃8.26 g,其他配方為泡打粉0.5 g,水適量至能揉成面團(tuán)。在140 ℃焙烤10 min條件下得到的厚度約2 mm的餅干感官品質(zhì)最佳,甜味適中,口感酥脆,表面色澤均勻,無焦糊現(xiàn)象。

紫薯粉,餅干,感官品質(zhì),響應(yīng)面法

紫薯(Ipomoeabatatas(L.)Lam)是甘薯的一種,因?yàn)楹胸S富的花青素而呈現(xiàn)紫色,也稱紫甘薯、黑薯。紫薯纖維素含量高,可增強(qiáng)腸道功能,有利于糞便排出,控制體重和減肥,可降低血糖和血膽固醇等作用[1]。它除了具有普通紅薯的營養(yǎng)成分外,還富含花青素類色素、硒、多糖、植物蛋白、維生素、礦物質(zhì)等功能性成分[2]。其中所含抗癌物質(zhì)的含量更是高出其他紅薯的數(shù)十倍,紫薯的防癌能力當(dāng)之無愧居于食品之首,是當(dāng)前綠色、無公害、有機(jī)食品中首推的保健食品[3-4]。

本實(shí)驗(yàn)在傳統(tǒng)薄餅制備基礎(chǔ)上,采用響應(yīng)面優(yōu)化方法探討紫薯粉、白砂糖、食用油、雞蛋黃添加量四因素對(duì)紫薯韌性薄餅干品質(zhì)的交互影響,從而確立紫薯韌性薄餅干的最佳工藝配方,以期為拓寬紫薯的利用范圍提供參考[5-9]。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

紫薯粉采用寧德市農(nóng)科所選育的高花青素型紫甘薯新品種“福寧紫3號(hào)”加工而成。低筋面粉、白砂糖、食用油、雞蛋、飲用純凈水、鹽酸、0.1%甲基橙指示液等。

遠(yuǎn)紅外電熱食品烤爐廣東多麗食品機(jī)械有限公司;電子天平奧豪斯儀器(上海)有限公司;電熱恒溫干燥箱廈門精藝興業(yè)科技有限公司。

1.2制作工藝

1.2.1工藝流程

圖1工藝流程
Fig.1The process flow

1.2.2工藝要點(diǎn)準(zhǔn)確稱取餅干的各種原配料,雞蛋的蛋黃與蛋清分離,并除去蛋清液;把食用油和白砂糖分次加入蛋黃液中并添加適量水高速攪拌均勻,至顆粒糖充分溶解;將面粉、泡打粉和紫薯粉攪拌均勻,加入混合液和成面團(tuán),室溫下靜置15 min,以消除內(nèi)部應(yīng)力,提高餅干質(zhì)量;將面團(tuán)置于錫箔紙上搟成薄片(1～2 mm),用模具壓樣并扎孔,后放入烤盤;放入烤箱焙烤,溫度控制140 ℃,時(shí)間10 min;干燥冷卻至室溫。

表2　紫薯餅干評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 2　Purple potato biscuits scoring criteria

1.3實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1單因素實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1.1研究紫薯粉的添加量對(duì)餅干風(fēng)味的影響精確稱取白砂糖15 g、食用油9 g、雞蛋10 g、泡打粉0.5 g,固定紫薯粉與低筋面粉的總用量50 g,稱取不同紫薯粉量4、7、10、13、16 g,并補(bǔ)全面粉的量制成餅干,置于140 ℃下焙烤10 min后取出冷卻,進(jìn)行感官評(píng)定。

1.3.1.2研究白砂糖的添加量對(duì)餅干風(fēng)味的影響稱取低筋面粉40 g,紫薯粉10 g,食用油9 g,雞蛋黃10 g、泡打粉0.5 g,分別稱取白砂糖的質(zhì)量9、12、15、18、21 g,制成餅干置于140 ℃下焙烤10 min后取出冷卻,進(jìn)行感官評(píng)定。

1.3.1.3研究食用油的添加量對(duì)餅干風(fēng)味的影響稱取低筋面粉40 g,紫薯粉10 g,白砂糖18 g,雞蛋黃10 g、泡打粉0.5 g,然后分別稱取食用油的質(zhì)量5、7、9、11、13 g,制成餅干置于140 ℃下焙烤10 min后取出冷卻,進(jìn)行感官評(píng)定。

1.3.1.4研究雞蛋黃的添加量對(duì)餅干風(fēng)味的影響稱取低筋面粉40 g,紫薯粉10 g,白砂糖18 g,食用油9 g,泡打粉0.5 g,再分別稱取雞蛋黃的質(zhì)量6、8、10、12、14 g,制成餅干置于140 ℃下焙烤10 min后取出冷卻,進(jìn)行感官評(píng)定。

1.3.2Box-Benhnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)影響紫薯韌性餅干感官評(píng)分的各個(gè)因素并不是孤立的發(fā)生作用,它們之間有相互關(guān)聯(lián)。感官評(píng)分的高低必須考慮到紫薯粉、白砂糖、食用油、雞蛋黃等各個(gè)因素的影響,所以根據(jù)Box-Benhnken的中心組合設(shè)計(jì)原理,以密切相關(guān)的紫薯粉、白砂糖、食用油、雞蛋黃4個(gè)因素為自變量,以紫薯韌性餅干感官評(píng)分為響應(yīng)值設(shè)計(jì)了四因素三水平共29個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的響應(yīng)面分析實(shí)驗(yàn),以期研究所選因素對(duì)紫薯韌性餅干感官評(píng)分的綜合影響,選取最適合的工藝參數(shù)。響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)因素與水平及編碼見表1。

表1　響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)因素水平及編碼Table 1　Factors and levels of response surface experience

1.3.3餅干的感官評(píng)定將制成的紫薯餅干進(jìn)行感官評(píng)定,實(shí)驗(yàn)結(jié)果由10名有一定品評(píng)經(jīng)驗(yàn)的人員進(jìn)行評(píng)定,并保持每次感官測(cè)定人數(shù)不變,參照GB/20980-2007中韌性餅干的感官標(biāo)準(zhǔn),從形態(tài)、色澤、滋味與口感、組織、雜質(zhì)五個(gè)方面評(píng)定感官得分[8],每次感官評(píng)定的最終得分取10人評(píng)判分?jǐn)?shù)的平均值。

1.3.4紫薯韌性薄餅干的理化指標(biāo)檢測(cè)理化指標(biāo)要求如表3所示[8]。

1.3.4.1水分含量的測(cè)定參考GB/T5009.3-2003中直接干燥法[9]。

1.3.4.2堿度的測(cè)定參考GB/T 20980-2007中堿度的測(cè)定[10]。

1.3.4.3紫薯薄餅的厚度測(cè)定參考 QB/T 1254-91厚度的測(cè)定[11]。

表3　超薄韌性餅干理化指標(biāo)要求Table 3　The ultra-thin tenacity, physical and chemical parameters

表4　不同紫薯粉添加量對(duì)餅干品質(zhì)的影響Table 4　Content of different purple potato powder’s influence on the quality of biscuit

表5　不同白砂糖的量對(duì)餅干品質(zhì)的影響Table 5　Influence of different amount of white granulated sugar on the quality of biscuit

表6　不同食用油的量對(duì)餅干品質(zhì)的影響Table 6　The influence of different amount of cooking oil to biscuit quality

2　結(jié)果與分析

2.1單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.1.1紫薯粉的添加量對(duì)餅干品質(zhì)的影響通過表4對(duì)紫薯粉添加量的單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果,可以看出在紫薯餅干的制作過程中,紫薯粉的添加量對(duì)餅干的顏色、形態(tài),滋味與口感等都有重要的影響。隨著紫薯粉添加量的增加,餅干形態(tài)從剛開始的易收縮、形變大,轉(zhuǎn)至成型效果好,最后由于紫薯粉的量太多,面團(tuán)韌性不好,不易成型,且烤出的餅干太脆,不完整;餅干色澤隨著逐漸的加深,從淺紫色轉(zhuǎn)至紫色,最后變?yōu)樽虾稚?顏色變化大;紫薯香氣越發(fā)濃郁,口感逐漸松脆;組織與雜質(zhì)方面影響不大。從感官得分看,10 g的紫薯粉為最適添加量。

2.1.2白砂糖的添加量對(duì)餅干品質(zhì)的影響通過表5對(duì)白砂糖添加量的單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果,可以看出糖的添加量在餅干各方面指標(biāo)上都有一定影響,添加少量的糖,餅干易收縮,會(huì)形變,并且甜味小甚至無甜味。當(dāng)糖的添加量達(dá)到18 g時(shí),餅干感官指標(biāo)達(dá)最優(yōu)。當(dāng)糖的添加量為21 g時(shí),餅干易焦,表面出現(xiàn)裂縫、氣泡,過甜,感官指標(biāo)得分相應(yīng)的下滑,所以選擇糖的添加量18 g為最適添加量。

2.1.3食用油的添加量對(duì)餅干品質(zhì)的影響通過表6對(duì)食用油添加量單因素實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,可以看出食用油對(duì)餅干的品質(zhì)有一定影響,在添加量為9 g時(shí)達(dá)到最佳水平,當(dāng)食用油的添加量太少時(shí),餅干表面出現(xiàn)泡點(diǎn),口感硬。當(dāng)油的量過多時(shí),餅干油味較重,降低了紫薯風(fēng)味,且餅干易破裂。從感官得分中可以得出9 g食用油為最適添加量。

2.1.4雞蛋黃的添加量對(duì)餅干品質(zhì)的影響通過表7雞蛋黃添加量的單因素的結(jié)果,可以看出適量的雞蛋黃可以提升餅干品質(zhì),添加過多的雞蛋黃,餅干在形態(tài)上越來越不完整,并且顏色會(huì)有點(diǎn)變褐,在味道上蓋過紫薯風(fēng)味,使紫薯味不明顯,餅干充滿濃濃雞蛋味,并且量多束縛了面團(tuán)的起筋效果,組織斷面結(jié)構(gòu)上有大孔,所以8 g雞蛋黃既沒有掩蓋紫薯風(fēng)味,又增加了營養(yǎng)價(jià)值,為最適添加量。

表7　不同雞蛋黃的量對(duì)餅干品質(zhì)的影響Table 7　The influence of different amount of yolk on biscuit quality

2.2響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.2.1響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果在單因素實(shí)驗(yàn)分析的基礎(chǔ)上,根據(jù)Box-Benhnken中心組合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)四因素三水平的響應(yīng)面分析實(shí)驗(yàn),按1.3.2因素與水平設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表8。

表8　Box-Benhnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 8　Box-Benhnken design and results of response surface experiments

利用Design-Expert 8.0.6 軟件對(duì)表8實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合,各實(shí)驗(yàn)因子對(duì)感官評(píng)分可用如下函數(shù)表示。

感官評(píng)分Y=-400.70806+20.71111A+26.19139B+5.47417C+26.40667D-0.13333AB-0.058333AC-0.31250AD+0.037500BC-0.38750BD-0.15000CD-0.70389A2-0.58861B2-0.21500C2-0.86813D2

用Box-Benhnken Design響應(yīng)面分析法對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果擬合的模型進(jìn)行方差分析,結(jié)果見表9。

表9　響應(yīng)面方差分析結(jié)果Table 9　Results of ANOVA of response surface analysis

當(dāng)p值小于0.05時(shí)表明模型因素顯著,因此,A、B、C、D、AB、AD、BD、CD、A2、B2、C2、D2是顯著的。AB、AD、BD、CD顯著,說明紫薯粉和白砂糖、紫薯粉和雞蛋黃、白砂糖和雞蛋黃、食用油和雞蛋黃的交互作用也會(huì)對(duì)紫薯韌性餅干的感官評(píng)分造成顯著影響。

2.2.2響應(yīng)面分析由表9和圖6可知,當(dāng)食用油和雞蛋黃均為零點(diǎn)值時(shí),紫薯粉和白砂糖兩者之間交互作用有一定的顯著性。當(dāng)紫薯粉添加量不變時(shí),紫薯韌性餅干的感官評(píng)分隨白砂糖添加量的增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì);當(dāng)白砂糖用量不變時(shí),感官評(píng)分隨紫薯粉添加量的增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。同時(shí),由等高線疏密程度可以判斷,紫薯粉對(duì)紫薯韌性餅干的感官評(píng)分的影響較白砂糖大。

圖6　紫薯粉和白砂糖交互作用對(duì)感官評(píng)分的響應(yīng)面圖Fig.6　Response surface of the interaction of purple sweet potato powder and sugar on sensory evaluation score

由表9和圖7可知,交互項(xiàng)AC的交互作用對(duì)紫薯韌性餅干的感官評(píng)分的影響不顯著。

由表9和圖8可知,當(dāng)白砂糖和食用油均為零點(diǎn)值時(shí),紫薯粉和雞蛋黃兩者之間交互作用有一定的顯著性。當(dāng)紫薯粉添加量不變時(shí),紫薯韌性餅干的感官評(píng)分隨雞蛋黃添加量的增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì),但當(dāng)雞蛋黃添加量增加到一定值時(shí),感官評(píng)分下降的幅度較小;當(dāng)雞蛋黃添加量不變時(shí),感官評(píng)分隨紫薯粉添加量的增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。同時(shí),由等高線疏密程度可以判斷,紫薯粉對(duì)紫薯韌性餅干的感官評(píng)分的影響較雞蛋黃大。

圖8　紫薯粉和雞蛋黃交互作用對(duì)感官評(píng)分的響應(yīng)面圖Fig.8　Response surface of the interaction of purple sweet potato powder and yolk on sensory evaluation score

由表9和圖9可知,交互項(xiàng)BC的交互作用對(duì)紫薯韌性餅干的感官評(píng)分的影響不顯著。

圖9　白砂糖和食用油交互作用對(duì)感官評(píng)分的響應(yīng)面圖Fig.9　Response surface of the interaction of sugar and oil on sensory evaluation score

由表9和圖10可知,當(dāng)紫薯粉和食用油均為零點(diǎn)值時(shí),白砂糖和雞蛋黃兩者之間交互作用有一定的顯著性。當(dāng)白砂糖添加量不變時(shí),紫薯韌性餅干的感官評(píng)分隨雞蛋黃添加量的增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì),但當(dāng)雞蛋黃添加量增加到一定值時(shí),感官評(píng)分下降的幅度較小;當(dāng)雞蛋黃添加量不變時(shí),感官評(píng)分隨白砂糖添加量的增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。同時(shí),由等高線疏密程度可以判斷,白砂糖對(duì)紫薯韌性餅干的感官評(píng)分的影響較雞蛋黃大。

圖10　白砂糖和雞蛋黃交互作用對(duì)感官評(píng)分的響應(yīng)面圖Fig.10　Response surface of the interaction of sugar and yolk on sensory evaluation score

由表9和圖11可知,當(dāng)紫薯粉和白砂糖均為零點(diǎn)值時(shí),食用油和雞蛋黃兩者之間交互作用有一定的顯著性。當(dāng)食用油添加量不變時(shí),紫薯韌性餅干的感官評(píng)分隨雞蛋黃添加量的增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì);當(dāng)雞蛋黃添加量不變時(shí),感官評(píng)分隨食用油添加量的增加呈現(xiàn)先上升的趨勢(shì),當(dāng)食用油添加量增加到一定值時(shí),感官評(píng)分變化趨于平緩。同時(shí),由等高線疏密程度可以判斷,雞蛋黃對(duì)紫薯韌性餅干的感官評(píng)分的影響較食用油大。

圖11　食用油和雞蛋黃交互作用對(duì)感官評(píng)分的響應(yīng)面圖Fig.11　Response surface of the interaction of oil and yolk on sensory evaluation score

2.2.3驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)根據(jù)Box-Benhnken實(shí)驗(yàn)所得到的數(shù)據(jù)結(jié)果和回歸方程,利用Design-Expert.8.0.6軟件處理所得數(shù)據(jù),從中可以獲得一組最佳感官評(píng)分的紫薯韌性餅干配方:紫薯粉添加量10.70 g、白砂糖添加量18.64 g、食用油添加量10.03 g、雞蛋黃添加量8.26 g,在此條件下得到的紫薯韌性餅干的感官評(píng)分為90.6221。為了驗(yàn)證響應(yīng)面法的可行性,用實(shí)驗(yàn)得出的最佳條件進(jìn)行紫薯韌性餅干的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),通過3組平行實(shí)驗(yàn),測(cè)得的紫薯韌性餅干的感官評(píng)分分別為90.3、90.4、90.7,平均感官評(píng)分為90.47,與理論計(jì)算值的誤差在±1%以內(nèi),說明模型的擬合程度較好,具有實(shí)用價(jià)值。

2.3產(chǎn)品特性

2.3.1感官特性該產(chǎn)品外形端正、完整,厚薄均勻,表面不起泡;色澤呈紫薯特有的紫羅蘭色,表面略有光澤,無過焦過白的現(xiàn)象,口感松脆不粘牙,味道甜,具有濃郁的紫薯風(fēng)味,并略帶蛋味;斷面結(jié)構(gòu)有層次;餅干表面無油污無異物。

2.3.2理化指標(biāo)根據(jù)1.3.4的方法,分別測(cè)出餅干的水分含量、堿度和厚度,結(jié)果見表10所示。

表10　紫薯超薄餅干理化指標(biāo)Table 10　The physical and chemical indicators purple potato ultra-thin biscuits

該產(chǎn)品指標(biāo)符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 20980-2007規(guī)定范圍之內(nèi),因此該產(chǎn)品為合格產(chǎn)品。

3　結(jié)論

以紫薯粉和低筋面粉為主要原料,采用感官評(píng)定的方法,通過單因素實(shí)驗(yàn)和Box-Benhnken中心組合設(shè)計(jì)原理以及響應(yīng)面分析法得到紫薯韌性餅干感官評(píng)分與紫薯粉添加量、白砂糖添加量、食用油添加量、雞蛋黃添加量的模型,經(jīng)驗(yàn)證,該模型是合理可靠的,能夠較好的預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。通過模型系數(shù)顯著性檢驗(yàn),得到因素的主效應(yīng)關(guān)系為:紫薯粉>白砂糖>雞蛋黃>食用油。同時(shí)獲得了一組理論最高感官評(píng)分的配方:紫薯粉添加量10.70 g、白砂糖添加量18.64 g、食用油添加量10.03 g、雞蛋黃添加量8.26 g,在此條件下得到的紫薯韌性餅干的感官評(píng)分為90.6221。通過驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)表明,該配方得到的產(chǎn)品符合感官指標(biāo)和理化指標(biāo)的要求。

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[11]QB 1254-91 餅干厚度的測(cè)量[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2003.

Application of response surface methodology in development of the purple potato tenacity biscuits

MA Teng-fei1,TIAN Yan-ji1,WU Xian-hui1,ZHANG Zhong-qiang2,WANG Li-xia2

(1.Ningde Vocational and Technical College,Fu’an 355000,China;2.School of Biological Science and Biotechnology,Minnan Normal University,Zhangzhou 363000,China)

Purple sweet potato powder and low gluten flour were used as the main raw materials in this experiment. The addition of purple sweet potato powder,white sugar,edible oil and egg yolk were taken as independent variables. On the basis of the single-factor test and according to Box-Benhnken design,the interaction of independent variables and their influence on sensory evaluation score of purple sweet potato biscuits were investigated. The production forum of purple sweet potato biscuits was optimized by response surface methodology. The results also showed that the optimum parameters of the experiment were purple sweet potato powder 10.70 g,low gluten flours 39.30 g,white sugar 18.64 g,edible oil 10.03 g,egg yolk 8.26 g,baking powder 0.5 g and the amount of water.The biscuits were of the best quality under the baking temperature of 140 ℃ for 10 min. They were agreeably sweet,crisp,uniformed in surface color without burning.

purple sweet potato powder;biscuits;the sensory quality;response surface methodology

2015-08-04

馬騰飛(1964-)，男，本科，副教授，研究方向：食品化學(xué)與營養(yǎng)的研究，E-mail:m6666908@163.com。

寧德市科技計(jì)劃項(xiàng)目(20130071)和(20110175)；寧德職業(yè)技術(shù)學(xué)院科技發(fā)展基金項(xiàng)目(ZR2013YY05)。

TS213.2

B

1002-0306(2016)05-0242-06

10.13386/j.issn1002-0306.2016.05.039