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        響應(yīng)面法優(yōu)化傳統(tǒng)切糕制作工藝

        2019-03-19 07:26:16王雨陳國剛毛惠娟江英
        食品研究與開發(fā) 2019年6期
        關(guān)鍵詞:糖稀干果砂糖

        王雨,陳國剛,毛惠娟,江英

        (石河子大學(xué)食品學(xué)院,新疆石河子832000)

        切糕是瑪仁糖在新疆外地區(qū)民眾在不知道名稱的情況下根據(jù)販賣時的特點所賦予的名稱,是一種新疆維吾爾族民眾采用傳統(tǒng)特色制作工藝,選用核桃仁、玉米飴、葡萄干、葡萄汁、芝麻、巴旦木、棗等原料熬制而成的民族特色食品。其口味純正、口感香醇、酸甜適度、清香襲人、甜而不膩、營養(yǎng)豐富,無任何人工添加劑,是地道的純天然無公害食品[1]。傳統(tǒng)切糕的制作工藝是將糖稀按一定比例倒入鍋中加熱,不停攪拌后加入核桃仁、葡萄干、巴旦木、腰果等各種干果混合,最后倒入模具,待其干燥成型后由小商販裝在推車上進行售賣。制作切糕使用的干果可以是一種也可是多種,最傳統(tǒng)的切糕都是僅以核桃為原料,因此切糕又被稱為“核桃瑪仁糖”,但這樣制作的切糕價格昂貴且口味單一,因此市面上常見的切糕通常都是以花生、瓜子仁為主要原料,配以其他干果。其中,巴旦木、核桃、葡萄干是最常見的配料。巴旦木仁有著極高的營養(yǎng)價值和藥用價值,素有“干果之王”、“西域珍品”之稱,具有滋陰補腎、補腦安神、抗癌防癌、增強免疫力及降血脂等功效[2-6];葡萄干保存了鮮果的天然風(fēng)味,色、香、味俱佳,含有豐富的糖類、有機酸、礦物質(zhì)、維生素等營養(yǎng)成分[7-9]。還具有廣泛的健康功效,如降低心血管疾病的患病風(fēng)險、降低齲齒的風(fēng)險、增加飽腹感及降低能量攝入等[10];核桃有著“萬歲子”、“長壽果”、“美容果”等美譽,被歷代醫(yī)學(xué)家和養(yǎng)生學(xué)家視為益壽精品[11]。核桃蛋白中含18種氨基酸,包含人體所需的8種必需氨基酸且比例適合[12-13]。核桃在防治心腦血管疾病[14]、延緩衰老[15]及糖尿病[16]等方面均有一定療效。

        新疆切糕目前還處于小作坊式生產(chǎn),在批量化生產(chǎn)還存在著許多問題:①加工制作工藝落后,產(chǎn)品多為初加工;②切糕都為家庭式小作坊加工,沒有形成產(chǎn)業(yè)鏈;③生產(chǎn)過程中沒有關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo),產(chǎn)品還是傳統(tǒng)制作工藝加工;④低檔產(chǎn)品較多,不注重包裝、廣告等銷售手段。

        響應(yīng)面法是一種應(yīng)用廣泛的試驗優(yōu)化方法,由于采用了更為合理的試驗設(shè)計,它可以有效快速地確定多因子系統(tǒng)的最佳條件,已應(yīng)用于多種優(yōu)化實踐中[17-20]。因此,本研究擬用響應(yīng)面法對影響切糕感官評價的4個因素進行分析,進而確定切糕的最優(yōu)配比,以便切糕的工業(yè)化生產(chǎn)。

        1 材料與方法

        1.1 材料與試劑

        花生、葡萄干、巴旦木、核桃:新疆石河子農(nóng)貿(mào)市場;大米糖稀、葡萄糖?。菏惺?,食品級。

        1.2 儀器與設(shè)備

        XY2000C型電子天平:常州市幸運電子設(shè)備有限公司;DL-1單聯(lián)電子可調(diào)電爐:金壇市文華儀器有限公司;WK2102美的電磁爐及配套濃縮鍋(直徑275 mm,高80 mm):廣東美的生活電器制造有限公司;DGG-9053A恒溫干燥箱:上海森信實驗儀器有限公司。

        1.3 方法

        1.3.1 傳統(tǒng)切糕制作方法

        花生及其他干果(核桃、巴旦木、葡萄干等)→去皮,篩選→洗凈干燥→小火翻炒→混入糖稀→關(guān)火→翻至均勻→倒入模具→壓模成型→烘干→切塊,包裝

        操作要點:花生、核桃、巴旦木、葡萄干等干果選取外殼無黑爛的上等品,去皮后將干果洗凈放入烘箱,在溫度40℃~45℃下干燥24 h。將干果按不同質(zhì)量比放入鍋中小火翻炒,快速加入糖稀后關(guān)火,在模具上抹一層植物油防止切糕粘連,待糖稀與干果混合物混合均勻后倒入模具,壓平,使切糕成2 cm~3 cm厚度的成品后入烘箱干燥,在溫度60℃~65℃下干燥18 h,當(dāng)切糕烘干到可用手取下時即可。

        1.3.2 單因素試驗

        以切糕感官評價為指標(biāo),考察干果質(zhì)量比(其他干果:花生)、砂糖添加量、糖稀種類及糖稀添加量作為單因素。固定其它干果與花生質(zhì)量比為1∶2,砂糖添加量10 g,考察不同種類20 mL糖?。ù竺滋窍 ⑵咸烟窍〖岸叩润w積混合的復(fù)合糖?。η懈飧泄僭u價的影響。根據(jù)結(jié)果選取復(fù)合糖稀作為最佳糖稀。固定其它干果與花生質(zhì)量比為1∶2,砂糖添加量10 g考察不同添加量(10、15、20、25、30、35 mL)的糖稀對切糕感官評價的影響;固定糖稀添加量20 mL及砂糖添加量10 g,考察其他干果與花生的質(zhì)量比(1∶1、1∶1.5、1 ∶2、1 ∶2.5、1 ∶3、1 ∶3.5)對切糕感官評價的影響;固定其它干果與花生質(zhì)量比1∶2及糖稀添加量20 mL,考察砂糖添加量(0、5、10、15、20、25 g)對切糕感官評價的影響。為了實際操作中方便取量,將單因素(其他干果與花生的質(zhì)量比)拆分設(shè)置為響應(yīng)面試驗兩個單獨因素,即花生添加量和其他干果添加量,根據(jù)最佳質(zhì)量比結(jié)果,在干果總量100 g基礎(chǔ)上調(diào)整為具體添加量數(shù)值。

        1.3.3 響應(yīng)面優(yōu)化設(shè)計

        以單因素試驗結(jié)果為依據(jù),采用Box—Behnken中心組合設(shè)計原理,以花生添加量,其他干果添加量,糖稀和蔗糖4個因素,分別用A、B、C、D表示,進行響應(yīng)面分析試驗,確定切糕最佳制作工藝。試驗設(shè)計見表1,試驗重復(fù)3次。

        表1 切糕制作工藝Box—Behnken設(shè)計因素水平Table 1 Level of Box-Behnken design factors for Xinjiang nuts cake making process

        1.3.4 切糕的感官評價

        參考汪名春以及侯智德等[21-22]的評價方法,選擇10人組成感官評價鑒定小組,在評定前先對10人進行感官評價培訓(xùn)。以色澤、形態(tài)、口感、風(fēng)味這4個指標(biāo)對產(chǎn)品進行評價,每項指標(biāo)分為5個等級,各25分,總分為100分。根據(jù)切糕感官評定標(biāo)準(zhǔn)給分(見表2),結(jié)果去掉最高分和最低分后取平均值。

        表2 切糕的感官評價標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation criteria of Xinjiang nuts cake

        2 結(jié)果與分析

        2.1 單因素試驗

        2.1.1 糖稀對切糕的影響

        糖稀種類對切糕感官評價的影響見表3。由表3可以看出,大米糖稀與葡萄糖稀兩者按體積比1∶1組成的復(fù)合糖稀制成的切糕成型、干燥情況、粘手程度、彈性、黏附性等性狀比單一糖稀都優(yōu)異。因此選取大米糖稀與葡萄糖稀等量混合的復(fù)合糖稀作為最佳糖稀。

        表3 糖稀種類對比Table 3 Comparison of syrup species

        糖稀添加量對切糕感官評價的影響見圖1。由圖1可以看出當(dāng)糖稀添加量為25 mL時,切糕的感官評價得分最高,因此選擇25 mL作為最佳糖稀添加量。

        圖1 糖稀添加量對切糕感官評價的影響Fig.1 The effect of syrup addition on sensory evaluation of Xinjiang nuts cake

        2.1.2 干果添加量對切糕的影響

        干果添加量對切糕感官評價的影響見圖2。由圖2可以看出,當(dāng)其他干果與花生的質(zhì)量比為1∶2時,感官評價得分最高,此時的切糕色澤均一,有較好的品相,因此選擇1∶2為最佳質(zhì)量比。在此質(zhì)量比前提下,選取合適的花生添加量及其他干果添加量作為響應(yīng)面的因素進行優(yōu)化試驗。

        圖2 干果添加量對切糕感官評價的影響Fig.2 Effect of dry fruit addition on sensory evaluation of Xinjiang nuts cake

        2.1.3 砂糖添加量的確定

        砂糖添加量對切糕感官評價的影響見圖3。由圖3可以看出,當(dāng)砂糖添加量為15 g時,感官評價得分最高,且當(dāng)砂糖添加量為0時,切糕的感官評價得分最低,因此制作切糕時添加砂糖是必不可少的。

        圖3 砂糖添加量對切糕感官評價的影響Fig.3 Effect of Sugar addition on sensory Evaluation of Xinjiang nuts cake

        2.2 響應(yīng)面法試驗結(jié)果及分析

        2.2.1 響應(yīng)面法設(shè)計及結(jié)果

        選取提取花生添加量,其他干果添加量,糖稀添加量及砂糖添加量4個因素,以感官評價為響應(yīng)值,對切糕的制作工藝條件作四因素三水平的響應(yīng)面分析試驗,一共27個試驗點,表4為具體的試驗方案和結(jié)果。

        2.2.2 響應(yīng)面模型的建立及顯著性分析

        利用Design Expert8.0.6軟件對正交試驗的結(jié)果進行回歸擬合分析,得到擬合全變量二次回歸方程:

        響應(yīng)面多元二次分析見表5,此表的模型P值<0.000 1,表明響應(yīng)面回歸模型極顯著,失擬項(P值=0.493 5>0.05)不顯著,說明非試驗因素對模型的影響不大。決定系數(shù)R2為0.942 7,這表明該模型與實際試驗擬合較好,94.27%的響應(yīng)值變化可以通過擬合模型進行解釋。校正后的決定系數(shù)R2Adj為0.905 7,與R2接近,說明了模型有充分的準(zhǔn)確性和通用性,因此可以通過此模型來預(yù)測切糕的最佳制作工藝。在回歸方程中,根據(jù)F值大小可知,影響切糕感官評價的4個因素順序為:C(糖?。綛(其他干果)>D(砂糖)>A(花生),其中一次項中A、B、D對感官評價影響顯著(P<0.05),C 對感官評價影響極顯著(P<0.000 1)。相互項中AB、AC對感官評價影響顯著(P<0.05),AD對感官評價影響極顯著(P<0.000 1)。平方項中D2對感官評價影響顯著(P<0.05),A2、B2、C2對感官評價影響極顯著(P<0.000 1)。

        表4 切糕制作工藝的Box—Behnken試驗結(jié)果Table 4 Box-Behnken test results of Xinjiang nuts cake making process

        表5 切糕制作工藝的二次多項式模型的方差分析Table 5 Analysis of variance of quadratic polynomial model of Xinjiang nuts cake making process

        2.2.3 響應(yīng)曲面及等高線分析結(jié)果

        對構(gòu)建的回歸模型進行響應(yīng)面分析,考察了各因素間交互作用與響應(yīng)值之間的響應(yīng)曲面圖,結(jié)果見圖4。從圖4可以看出:等高線的中心區(qū)域,感官評價最高,由中心向邊緣逐漸降低。響應(yīng)曲面圖曲線越陡則該因素對切糕感官評價的影響越顯著,曲線越平滑說明影響不顯著。

        由圖4(a)可以看出,花生添加量與其他干果添加量等高線呈橢圓形,說明兩兩交互作用顯著;由4(b)可以看出,花生添加量與糖稀添加量等高線也呈橢圓形,兩兩交互作用也較顯著。圖4(c)中坡面極為陡峭,說明花生添加量與砂糖添加量的交互作用極顯著,圖4(d),4(e)及 4(f)等高線表面都較光滑,說明兩兩交互作用對切糕感官評價得分的影響不大。根據(jù)以上分析可以看出4個試驗因素與響應(yīng)值的關(guān)系模擬與試驗所得數(shù)據(jù)吻合,因此響應(yīng)面法可以用來對切糕制作工藝進行優(yōu)化。

        2.2.4 驗證試驗

        圖4 各因素交互效應(yīng)對感官評價的響應(yīng)面曲圖和等高線圖Fig.4 Response surface and contour map of sensory evaluation of interaction effects of various factors

        為了驗證該法的可靠性以及可行性,用最佳的條件進行試驗??紤]到試驗的可行性,將切糕的最佳質(zhì)量比調(diào)整為花生添加量為61 g,其他干果添加量為31 g,糖稀的添加量為29 mL,砂糖量為15 g進行3次驗證試驗,優(yōu)化后感官評價得分為94.82分,與模型預(yù)測值(95.50分)相近,由以上結(jié)果可知,利用響應(yīng)面法優(yōu)化切糕制作工藝是合理可行的。

        3 結(jié)論

        通過響應(yīng)面法對切糕的制作工藝進行優(yōu)化,考察花生添加量,其他干果添加量,糖稀添加量和砂糖添加量4個因素對切糕感官評價的影響。結(jié)果表示,影響切糕感官評價的排序為:C(糖?。綛(其他干果)>D(砂糖)>A(花生)。最終確定切糕的最佳配比為花生添加量為61 g,其他干果添加量為31 g,糖稀的添加量29 mL,砂糖量為15 g,感官評價得分為95.50分,本研究為切糕制作工藝提供了一定的理論依據(jù)。

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