高婧妍，傅寶尚，劉欣欣，祁立波，溫成榮

（大連工業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，國(guó)家海洋食品工程技術(shù)研究中心，海洋食品精深加工關(guān)鍵技術(shù)省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心，遼寧大連 116034）

馬鈴薯（Solanum tuberosumL.）是茄科屬木本類植物，對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境要求低，在全球種植范圍廣、面積大，我國(guó)種植面積和產(chǎn)量位居世界第一[1,2]。馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，脂肪含量低，熱量低，可以提供大量的直連淀粉，也是植物中完全蛋白質(zhì)的重要來源，還含有豐富的膳食纖維和維生素等，可作為主食或蔬菜[3]。馬鈴薯中高含量的賴氨酸和色氨酸可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)谷物主食中的不足[4]，其已成為繼水稻、小麥、玉米之后的世界第四大糧食作物[5]。歐美國(guó)家將馬鈴薯作為主食食用有著悠久歷史，而我國(guó)大部分地區(qū)的飲食習(xí)慣是將馬鈴薯作為蔬菜食用，僅在西北、西南、東北等馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)有將馬鈴薯蒸、煮、烤后作為主食食用的習(xí)慣，但食用的頻率遠(yuǎn)低于水稻、小麥、玉米。我國(guó)啟動(dòng)馬鈴薯主食化戰(zhàn)略以來，馬鈴薯產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，各類新型的馬鈴薯主食產(chǎn)品涌現(xiàn)，如以馬鈴薯泥、全粉、生粉等與面粉、米粉等混合制成的馬鈴薯面包、饅頭、面條、米線等傳統(tǒng)主食[6,7]，以及薯片、餅干、糕點(diǎn)等休閑食品[8]，這些產(chǎn)品更加符合目前消費(fèi)者的需求。

餅干是消費(fèi)者喜愛的烘焙食品之一，多以小麥粉為主要原料，加入糖類、油脂、膨松劑等原料烘焙而成。隨著人們對(duì)健康需求的增強(qiáng)，薯類、果蔬、花卉、堅(jiān)果等被廣泛應(yīng)用于餅干。馬鈴薯餅干主要是將馬鈴薯全粉或馬鈴薯泥替代部分的面粉[4,9]，而馬鈴薯全粉的生產(chǎn)會(huì)造成環(huán)境污染、營(yíng)養(yǎng)損失和成本增加等問題，因此，采用馬鈴薯泥生產(chǎn)馬鈴薯餅干是重要發(fā)展方向。為此，本文在傳統(tǒng)餅干制備的基礎(chǔ)上，以馬鈴薯泥占總量50%以上為基本配方，采用單因素結(jié)合響應(yīng)面優(yōu)化方法，探索馬鈴薯泥與低筋面粉比例、碳酸氫銨與小蘇打比例、雞蛋液與棕櫚油比例對(duì)馬鈴薯餅干的質(zhì)構(gòu)、色差及感官的影響，確定其最佳配方。本文研究可為馬鈴薯鮮薯在休閑食品中的應(yīng)用提供理論依據(jù)和實(shí)際參考。

1 材料與方法

1.1 材料

馬鈴薯（大西洋），甘肅薯香園農(nóng)業(yè)科技有限公司；低筋面粉，新良糧油加工有限責(zé)任公司；糖霜，佛山市層層高食品有限公司；淡奶油，青島雀巢有限公司；棕櫚油，天津市聚龍糧油有限公司；小蘇打，安琪酵母股份有限公司；碳酸氫銨，四川省高宇化工有限公司；雞蛋市售。

1.2 設(shè)備及儀器

SCC-WE101型萬能蒸烤箱，德國(guó)Rational公司；KVL40廚師機(jī)，東莞德龍健伍電器有限公司；W-053498壓面機(jī)，華聯(lián)盛通貿(mào)易有限公司；DDQ-A30D2打蛋器，廣東小熊電器有限公司；TA.XT.Plus物性測(cè)試儀，英國(guó)SMS公司。

1.3 餅干制備

將馬鈴薯在相對(duì)濕度0%、溫度200 ℃條件下烘烤1 h，冷卻至室溫后去皮切塊，搗泥備用。將棕櫚油、雞蛋液和淡奶油混合，用打蛋器攪打2 min至均勻，得到乳化漿。將馬鈴薯泥、乳化漿、低筋面粉、糖霜、小蘇打、碳酸氫銨加入和面機(jī)中，用0.5檔攪打2 min至均勻，得到面團(tuán)。并將面團(tuán)搟制成厚度為1.0 mm，大小為2.80×2.80 cm的餅干生胚。采用兩段式烘烤工藝，第一段140 ℃烘烤10 min，第二段120 ℃烘烤15 min。

1.4 單因素試驗(yàn)

以馬鈴薯泥60%、低筋面粉15%、小蘇打0.45%、碳酸氫銨0.18%、雞蛋液5.93%、棕櫚油5.93%、糖霜6.82%、淡奶油5.69%為基本配方，分別研究不同的馬鈴薯泥與低筋面粉比例：A1（10:5）、A2（11:4）、A3（13:2）、A4（12:3）、A5（14:1），碳酸氫銨與小蘇打比例：B1（6.5:0.5）、B2（5:2）、B3（3.5:3.5）、B4（2:5）、B5（0.5:6.5），以及雞蛋液與棕櫚油比例：C1（1:9）、C2（3:7）、C3（5:5）、C4（7:3）、C5（9:1）對(duì)餅干剪切力、色差和感官評(píng)分的影響。

1.5 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選取馬鈴薯泥與低筋面粉比例、雞蛋液與棕櫚油比例、碳酸氫銨與小蘇打比例為因素，進(jìn)行三因素三水平試驗(yàn)設(shè)計(jì)，確定餅干的最優(yōu)配方。表1為響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素水平表。

表1 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)因素水平表Table 1 Design level table of response surface methodology

1.6 指標(biāo)測(cè)定

1.6.1 剪切力

采用TA.XT.Plus物性測(cè)試儀對(duì)餅干進(jìn)行剪切力測(cè)試。選擇HDP/BS探頭，測(cè)前速度1.0 mm/s，測(cè)試速度1.0 mm/s，測(cè)后速度10.0 mm/s，壓縮距離20 mm。

1.6.2 色差

采用 Hunter Lab Pro測(cè)色儀進(jìn)行三點(diǎn)測(cè)試，用L*、a*、b*三個(gè)值標(biāo)定顏色，L*值代表明亮度，a*值和b*值代表色度，a*值越大越偏紅，越小越偏綠；b*值越大越黃紅，越小越偏藍(lán)。每組樣品測(cè)3次取平均值[10]。

1.6.3 感官評(píng)價(jià)

選擇10名感官評(píng)價(jià)員依據(jù)感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)[4]，對(duì)樣品進(jìn)行評(píng)價(jià)。主要評(píng)價(jià)指標(biāo)為形態(tài)、色澤、口感、回味，滿分為100分[11,12]，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 餅干感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與細(xì)則Table 2 Standard and rules of sensory evaluation of biscuits

1.7 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差形式表示，運(yùn)用軟件Design-Expert 8.0.6處理響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果，Excel軟件處理其余數(shù)據(jù)，且用 SPSS22.0軟件進(jìn)行單因素顯著性分析[13]。

2 結(jié)果與分析

2.1 馬鈴薯泥與低筋面粉比例對(duì)餅干品質(zhì)的影響

由圖1a可知，隨著馬鈴薯泥與低筋面粉比例的增大，餅干的剪切力從3000 g左右逐漸降低到1000 g左右。A2和A3沒有顯著性差異，餅干的品質(zhì)比較穩(wěn)定，剪切力在2000~2500 g之間。面團(tuán)中的面筋蛋白吸收潤(rùn)脹形成彈性和延展性的面筋網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，馬鈴薯泥的添加會(huì)破壞這種面筋結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致餅干剪切力降低[14]。

由圖1b可知，隨馬鈴薯泥與低筋面粉比例的增大，餅干的亮度L*值逐漸減小，各組之間皆存在顯著性差異，餅干的亮度降低；對(duì)于紅色度 a*值，A1、A2、A3、A4各組沒有顯著性差異，而A5顯著升高，說明高含量馬鈴薯泥使餅干紅色度增強(qiáng)；而 A1、A2、A5的b*值有顯著性差異（p<0.05），A1、A3、A4之間以及 A2、A3、A4、A5之間差異不顯著。色差的變化主要是因?yàn)樘撬仍诟邷睾婵具^程中發(fā)生焦糖化反應(yīng)以及氨基酸和還原糖發(fā)生美拉德反應(yīng)[15]。

由圖1c可知，隨著馬鈴薯泥與低筋面粉比例的增大，餅干的感官評(píng)分呈先增大后減小的趨勢(shì)，A3的感官評(píng)分最高且超過80分。A1、A2之間沒有顯著性差異，A4、A5之間沒有顯著性差異，A1、A2、A4、A5之間以及A1、A2、A3之間差異不顯著。當(dāng)馬鈴薯泥與低筋面粉比例小時(shí)，面團(tuán)太硬，不利于餅干壓制成型，易皺縮導(dǎo)致餅干太硬，馬鈴薯的滋味弱。當(dāng)馬鈴薯泥與低筋面粉比例大于 12:3時(shí)，餅干的色澤太暗，馬鈴薯泥水分過多，導(dǎo)致面團(tuán)太黏，壓制餅干時(shí)不易成型，餅干表面不光滑，有較多孔隙。李瑜等研究也表明馬鈴薯泥添加量較少時(shí)，制成的餅干幾乎沒有馬鈴薯特有的芳香味；添加量過高時(shí)，面團(tuán)較軟，難成型，不易制作，餅干外形不規(guī)整[16]。根據(jù)色差、剪切力和感官評(píng)分的綜合分析，A3的色澤呈金黃色，具有馬鈴薯特有的香味，餅干品質(zhì)最佳。

圖1 馬鈴薯泥與低筋面粉比例對(duì)餅干剪切力（a）、色差（b）和感官評(píng)分（c）的影響Fig.1 Effect of the ratio of mashed potato tolow-gluten flour on the shear force (a), color difference (b) and sensory score (c) of biscuits

2.2 碳酸氫銨與小蘇打比例對(duì)餅干品質(zhì)的影響

由圖2a可以知道，隨碳酸氫銨與小蘇打比例的增加，餅干的剪切力從2500 g以上顯著降低到低于1000 g（p<0.05）。由圖2b可知，碳酸氫銨添加量增加使餅干的L*值顯著增大（p<0.05），餅干的色澤變亮；a*值先減小后趨于平穩(wěn)，B1、B2、B3之間有顯著性差異（p<0.05），B3、B4、B5之間沒有顯著性差異，說明餅干的紅色度變?nèi)踔疗椒€(wěn)；b*值各組之間沒有顯著性差異，說明餅干的黃色度沒有明顯變化。由圖2c可知，隨著碳酸氫銨與小蘇打比例的不斷增大，餅干的感官評(píng)分先增大后緩慢減小，B2和 B3的感官評(píng)分都大于80分。牛希躍等[17]研究表明，碳酸氫銨分解后產(chǎn)生的氣體比小蘇打多，制品更酥松，但添加過多使產(chǎn)品表面產(chǎn)生氣泡并且內(nèi)部孔洞過大，過于蓬松，質(zhì)構(gòu)下降，導(dǎo)致色澤不佳，氨味太重。綜合剪切力、色差、感官評(píng)分結(jié)果，B2餅干的質(zhì)量較好。

圖2 碳酸氫銨與小蘇打比例對(duì)餅干剪切力（a）、色差（b）和感官評(píng)分（c）的影響Fig.2 Effect of the ratio of ammonium bicarbonate to sodium bicarbonate on the shear force (a), color difference (b) and sensory score (c) of biscuits

2.3 雞蛋液與棕櫚油比例對(duì)餅干品質(zhì)的影響

由圖3a可知，隨雞蛋液與棕櫚油比例的增加，餅干的剪切力從1700 g左右逐漸增大到4000 g以上，其中C2和C3沒有顯著性差異，且剪切力在2000~2500 g之間。由圖3b可知，隨雞蛋液與棕櫚油比例的增加，L*值呈顯著增大（p<0.05），餅干的色澤變亮；餅干的a*值呈逐漸減小的趨勢(shì)，除C3、C4之間無顯著性差異（p>0.05），其他各組都有顯著性差異（p<0.05），說明餅干的紅色度降低；餅干的b*值變化沒有明顯規(guī)律，C1、C3之間無顯著性差異，C2、C4之間無顯著性差異，C5與C2、C4之間有顯著性差異（p<0.05）。由圖3c可知，隨雞蛋液與棕櫚油比例的增加，餅干的感官評(píng)分先增大后減小。C2、C5之間無顯著性差異，C3具有最高的感官評(píng)分值且高于80分，但其與C4之間無顯著性差異。馮彩麗等研究也表明，一定量的雞蛋液可以改善餅干剪切力、色澤和感官評(píng)分，過量會(huì)稀釋棕櫚油導(dǎo)致面團(tuán)過黏，難成型，且產(chǎn)生腥味[18]。而棕櫚油添加量高，餅干走油，顏色暗，口感粗糙[19]。綜合剪切力、色差、感官評(píng)分結(jié)果，C3餅干的質(zhì)量較好。

圖3 雞蛋液與棕櫚油比例對(duì)餅干剪切力（a）、色差（b）和感官評(píng)分（c）的影響Fig.3 Effect of the ratio of liquid whole egg to palm oil on the shear force (a), color difference (b) and sensory score (c) of biscuits

2.4 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果與分析

在單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，以餅干感官評(píng)分為指標(biāo)，根據(jù)Box-Behnken設(shè)計(jì)方案[20]，對(duì)餅干進(jìn)行三因素三水平響應(yīng)面分析試驗(yàn)，結(jié)果見表3。

表3 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果Table 3 The experimental design and results of Box-Behnken

以馬鈴薯酥脆餅干感官評(píng)分（Y）為響應(yīng)值，通過回歸擬合，可以用公式1的回歸方程表示各實(shí)驗(yàn)因素對(duì)響應(yīng)值的影響：

由表4可知，響應(yīng)面回歸模型具有顯著性（p<0.05），失擬項(xiàng)無顯著性差異（p=0.6216），說明該模型能充分?jǐn)M合，可以用此回歸方程來確定馬鈴薯餅干的最佳配方。因素B馬鈴薯餅干品質(zhì)的影響達(dá)到極顯著性水平（p<0.01），因素 A 的影響達(dá)到顯著性水平（p<0.05）。二次項(xiàng) B2對(duì)馬鈴薯酥脆餅干綜合品質(zhì)的影響達(dá)到極顯著水平（p<0.01），二次項(xiàng) C2的影響達(dá)到顯著性水平（p<0.05）。各因素的效應(yīng)關(guān)系為：B>A>C。

表4 回歸模型方差分析Table 4 Regression model analysis of variance

由圖4可知，碳酸氫銨與小蘇打比例、馬鈴薯泥與低筋面粉比例的響應(yīng)曲面坡度較陡峭，其等高線呈橢圓形，表明兩者交互作用變化明顯。雞蛋液與棕櫚油比例的響應(yīng)曲面坡度和碳酸氫銨與小蘇打比例的響應(yīng)曲面坡度較明顯，其等高線是橢圓狀，表明兩者交互作用變化非常明顯。雞蛋液：棕櫚油的響應(yīng)曲面坡度和馬鈴薯泥：低筋面粉的響應(yīng)曲面坡度較明顯，其等高線是橢圓狀，表明雞蛋液：棕櫚油與馬鈴薯泥：低筋面粉兩者交互作用顯著[21]。

圖4 各反應(yīng)因素之間的交互作用Fig.4 Interactions between the reaction factors

2.5 驗(yàn)證試驗(yàn)

應(yīng)用Design-Expert 8.0.6軟件對(duì)二次多項(xiàng)式回歸方程進(jìn)行計(jì)算，確定最佳配方參數(shù)為馬鈴薯泥與低筋面粉比例為11:4，碳酸氫銨與小蘇打比例為5.53:1.47，雞蛋液與棕櫚油比例為5.78:4.22，即馬鈴薯泥55%，低筋面粉20%，碳酸氫銨0.50%，小蘇打0.13%，雞蛋液6.86%，棕櫚油5.00%，此條件下馬鈴薯鮮薯酥脆餅干預(yù)測(cè)感官得分為86.88。對(duì)以上得到的馬鈴薯鮮薯酥脆餅干的最佳配方進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，設(shè)置4次平行試驗(yàn)，如表5所示，得到馬鈴薯鮮薯酥脆餅干平均感官評(píng)分為 87.20，與理論預(yù)測(cè)值較為接近，偏差為0.37%，說明模型擬合程度較好，具有實(shí)用價(jià)值。

表5 餅干感官評(píng)分Table 5 The sensory score of biscuits

3 結(jié)論

本文以馬鈴薯鮮薯為原料，制備了馬鈴薯泥添加量為50%以上的馬鈴薯鮮薯酥脆餅干。研究了馬鈴薯泥與低筋面粉比例、碳酸氫銨與小蘇打比例、雞蛋液與棕櫚油比例對(duì)餅干的剪切力、色差和感官評(píng)分等的影響，并在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，按 Box-Behnken設(shè)計(jì)試驗(yàn)，運(yùn)用響應(yīng)面分析法建立二階多項(xiàng)式非線性回歸方程和數(shù)值模型，優(yōu)化馬鈴薯鮮薯酥脆餅干配方。結(jié)果表明，馬鈴薯鮮薯酥脆餅干的最佳配方為馬鈴薯泥 55%、低筋面粉 20%、碳酸氫銨 0.50%、小蘇打0.13%、雞蛋液6.86%、棕櫚油5.00%、糖霜6.82%、淡奶油5.69%。制得的餅干色澤金黃，馬鈴薯香味和滋味濃郁，口感酥脆，風(fēng)味獨(dú)特。