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        響應(yīng)面法優(yōu)化胡蘿卜功能性餅干工藝研究

        2021-12-15 02:54:32張守花張新海
        現(xiàn)代面粉工業(yè) 2021年6期
        關(guān)鍵詞:木糖餅干胡蘿卜

        張守花 張新海

        (鶴壁職業(yè)技術(shù)學(xué)院,河南鶴壁 458030)

        隨著糖尿病、肥胖癥等“富貴病”人群數(shù)量的增加,高營養(yǎng)、低熱量的功能性食品研究和開發(fā)已受到高度重視[1]。胡蘿卜富含葉酸、維生素A 和多種類胡蘿卜素,在增強(qiáng)免疫力和提高腸道益生菌等方面有獨(dú)特的價值[2]??剐缘矸劬哂猩攀忱w維功能,攝入適量抗性淀粉可預(yù)防高脂血癥、心血管病,降低糖尿病患者發(fā)病[3],是一種新型膳食纖維食品添加劑,其持水率低,適用于焙烤食品。低聚木糖是可溶性的糖,具有良好的甜味,熱量值低,攝入低聚木糖不會引起血糖水平的波動,在食品中添加低聚木糖既能滿足人們對甜味的需求,又不會造成過多熱量的攝入[4-5]。以低筋小麥粉、胡蘿卜粉、抗性淀粉、低聚木糖為主要原料,通過響應(yīng)面法優(yōu)化餅干的配方,研發(fā)出一種高營養(yǎng)、低熱量的胡蘿卜功能性餅干。

        1 材料與方法

        1.1 主要材料

        低筋小麥粉,五得利集團(tuán)新鄉(xiāng)面粉有限公司;抗性淀粉,上海永葉生物科技有限公司;胡蘿卜粉,興化市益盛生物科技有限公司;低聚木糖,山東龍力生物科技股份有限公司;無鋁害雙效泡打粉,安琪酵母股份有限公司;淇花大豆油,河南省淇花食用油有限公司;食鹽,久大(應(yīng)城)鹽礦有限責(zé)任公司。

        1.2 主要設(shè)備

        TL-603S 電氣層爐,無錫騰力機(jī)械有限公司;TL-520 酥皮機(jī),無錫騰力機(jī)械有限公司;SZM-B5型攪拌機(jī),廣州旭眾食品機(jī)械有限公司。

        1.3 制作方法

        1.3.1 餅干基礎(chǔ)配方

        通過預(yù)試驗(yàn)設(shè)定基礎(chǔ)配方:100 g 低筋小麥粉,胡蘿卜粉35 g,抗性淀粉10 g,低聚木糖2 g,植物油20 g,泡打粉 1 g,食鹽 0.5 g。

        1.3.2 餅干制作工藝與操作要點(diǎn)

        工藝:面團(tuán)調(diào)制→輥軋→成型→烘烤→冷卻→成品。

        面團(tuán)調(diào)制:

        (1)將低筋小麥粉、胡蘿卜粉、抗性淀粉、低聚木糖、泡打粉和食鹽混合均勻。

        (2)加入水和大豆油進(jìn)行和面。

        (3)和面至面團(tuán)表面光滑,在制備面團(tuán)的過程中,應(yīng)該減少面團(tuán)的揉捏時間。和好面后25 ℃下靜置一段時間[6]。

        輥軋成型:將調(diào)制好的面團(tuán),用酥皮機(jī)輥軋成均勻的2 mm 薄片,用印模壓成形狀大小一致的面胚。

        烘烤條件:烤箱提前預(yù)熱,上火180 ℃,下火180 ℃,烘烤 10 min。

        冷卻、包裝:等徹底晾涼后,放入包裝袋內(nèi)封口。

        1.3.3 單因素試驗(yàn)

        在固定基礎(chǔ)配方的條件下,對胡蘿卜粉、抗性淀粉和低聚木糖添加量分別設(shè)計6 個不同水平的試驗(yàn),具體見表1,探討其對餅干感官品質(zhì)的影響。

        表1 單因素試驗(yàn)設(shè)計方案

        1.3.4 餅干制作響應(yīng)面試驗(yàn)

        在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,以胡蘿卜粉、抗性淀粉和低聚木糖添加量為自變量,以餅干感官評分為指標(biāo),使用Design Expert 軟件的Box-Behnken 進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)[7-8],因子與水平及編碼見表2。

        表2 響應(yīng)面試驗(yàn)因素與水平

        1.3.5 感官評價指標(biāo)

        以餅干的色澤、風(fēng)味、口感、外形及組織結(jié)構(gòu)為評定指標(biāo),由10 位經(jīng)過一定感官分析訓(xùn)練的人士根據(jù)設(shè)計的感官質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行評分,具體評定指標(biāo)見表3。

        表3 單因素試驗(yàn)設(shè)計方案

        1.3.6 數(shù)據(jù)處理

        采用Excel 處理數(shù)據(jù),取5 次平行試驗(yàn)結(jié)果的均值;采用軟件Origin 作圖;采用軟件Design-Expert的Box-Behnken 進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

        胡蘿卜粉、抗性淀粉、低聚木糖添加量對餅干品質(zhì)的影響情況見圖1—圖3。

        圖1 胡蘿卜粉添加量對餅干品質(zhì)的影響

        圖3 低聚木糖添加量對餅干品質(zhì)的影響

        由圖1 可知,胡蘿卜粉添加量為40 g 時,餅干感官評分最高,此時餅干的疏松性較好,表面光滑,有淡淡的胡蘿卜香味;當(dāng)胡蘿卜粉添加量較小時,餅干的胡蘿卜香味較小,且餅干口感稍硬;隨著胡蘿卜粉添加量的增加,餅干口感逐漸變好,且面團(tuán)也易成型;當(dāng)胡蘿卜粉超過40 g 后,餅干的胡蘿卜味較重且有少許苦味,口感變差。在不影響餅干品質(zhì)的前提下,為達(dá)到盡可能多的增加胡蘿卜用量,試驗(yàn)中胡蘿卜粉最佳添加量在40 g 左右。

        由圖2 可知,當(dāng)抗性淀粉添加量達(dá)到12 g 時,餅干的感官得分達(dá)到最高,此時制得的餅干顏色均勻,香味純正,酥脆性較好,口感細(xì)膩;當(dāng)抗性淀粉較少時,口味變化不明顯;當(dāng)抗性淀粉超過12 g 后,隨著抗性淀粉的繼續(xù)增加,餅干的顏色變淺,表面裂紋開始增多。試驗(yàn)中抗性淀粉最佳添加量在12 g 左右。

        圖2 抗性淀粉添加量對餅干品質(zhì)的影響

        續(xù) 表

        由圖3 可知,當(dāng)?shù)途勰咎怯昧繛?.5 g 時,餅干感官評分最高,餅干甜度適中;當(dāng)?shù)途勰咎怯昧啃∮?.5 g 時,甜度不足;當(dāng)?shù)途勰咎怯昧看笥?.5 g 時,有甜膩感。鑒于胡蘿卜功能性餅干研制時要求盡量少糖,試驗(yàn)中低聚木糖最佳添加量在2.5 g 左右。

        2.2 Box-Behnken 試驗(yàn)結(jié)果與分析

        2.2.1 模型的建立及方差分析

        根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果,以餅干的感官評分為響應(yīng)值,以胡蘿卜粉、抗性淀粉和低聚木糖添加量為考察因素,進(jìn)行Box-Behnken 試驗(yàn)設(shè)計,結(jié)果見表4。

        表4 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計及結(jié)果

        利用Design-Expert 軟件對表4 數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合[9-10],得到響應(yīng)值(Y)對 A、B、C 的響應(yīng)值回歸方程:Y=+88.79-0.34A+0.81B-0.76C-1.53AB-0.83AC-0.10BC-6.68A2-6.80B2-3.64C2,對響應(yīng)面回歸模型進(jìn)行方差分析[7-8],結(jié)果見表5。

        表5 響應(yīng)面試驗(yàn)方差分析

        由表5 可知,多元回歸所建立模型的P 小于0.0001,表明建立的回歸方程極顯著[11-12];失擬項(xiàng)P大于0.05,失擬項(xiàng)不顯著,表明模型具有較高的可靠性,回歸方程的擬合度較高[13-14];模型的相關(guān)性系數(shù)為0.9845,說明預(yù)測值與試驗(yàn)值有較高的相關(guān)性[15-17];調(diào)整決定系數(shù)為0.9645,說明96 %以上的響應(yīng)值能用所建模型解釋,能夠較好地描述試驗(yàn)結(jié)果[18];信噪比18.842 大于4,表明信號充足,也說明所建模型比較可靠;模型的二次項(xiàng) A2、B2、C2的 P 值小于0.0001,達(dá)到極顯著水平,說明試驗(yàn)考察的3 個因素對響應(yīng)值不是簡單的線性關(guān)系,它們的改變對餅干品質(zhì)的變化影響較大[19-20]。

        2.2.2 響應(yīng)面分析

        由模型回歸方程繪制響應(yīng)面三維圖像和等高線見圖4—圖6。

        由圖4—圖6 可知,考察的3 個因素兩兩交互作用均比較顯著[21],固定胡蘿卜粉添加量、抗性淀粉添加量和低聚木糖添加量中的2 個因素,改變另一個因素變量,餅干品質(zhì)均先升高后降低。

        圖4 胡蘿卜粉添加量與抗性淀粉添加量對餅干品質(zhì)的影響

        圖6 抗性淀粉添加量和低聚木糖添加量對餅干品質(zhì)的影響

        響應(yīng)面試驗(yàn)所建模型的數(shù)據(jù)診斷見圖7—圖8。

        圖8 殘差與試驗(yàn)運(yùn)行的對應(yīng)關(guān)系圖

        由圖7 可知,試驗(yàn)的殘差分布符合正態(tài)規(guī)律,所有數(shù)值基本接近一條直線,說明預(yù)測值和實(shí)際值比較接近,預(yù)測誤差較小[22]。

        圖5 胡蘿卜粉添加量與低聚木糖添加量對餅干品質(zhì)的影響

        圖7 殘差的正態(tài)概率分布

        由圖8 可知,殘差數(shù)據(jù)表現(xiàn)為分散無規(guī)律性,表明殘差與試驗(yàn)運(yùn)行過程無直接關(guān)系,同樣表明了試驗(yàn)?zāi)P头匠痰目煽啃暂^高,方程的擬合度較好,可以用試驗(yàn)擬合方程對試驗(yàn)進(jìn)行分析和預(yù)測[23-24]。

        2.2.3 響應(yīng)面優(yōu)化結(jié)果驗(yàn)證

        利用Box-Behnken 設(shè)計對響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化,試驗(yàn)預(yù)測的最優(yōu)配方為:胡蘿卜粉添加量39.87 g,抗性淀粉添加量12.06 g,低聚木糖添加量2.45 g,餅干感官評分為88.86。

        利用最優(yōu)配方進(jìn)行3 次重復(fù)性驗(yàn)證試驗(yàn),制作的胡蘿卜功能性餅干表面光滑,酥脆性較強(qiáng),口感細(xì)膩,有胡蘿卜的清香。3 次試驗(yàn)餅干感官評分平均為88.31,基本接近預(yù)測值,表明響應(yīng)面法優(yōu)化配方的可靠性較高[25-26]。

        3 結(jié)語

        在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,通過響應(yīng)面法優(yōu)化胡蘿卜功能性餅干配方,利用Box-Behnken 設(shè)計優(yōu)化的最佳配方進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn),測得胡蘿卜功能性餅干品質(zhì)平均值與預(yù)測值基本吻合,表明試驗(yàn)利用響應(yīng)面優(yōu)化的最佳配方具有實(shí)際參考意義。胡蘿卜功能性餅干的研制與開發(fā)不僅可以拓展市場上餅干的種類,也可為高血脂、糖尿病、肥胖癥等特定人群提供營養(yǎng)豐富、熱量較低的休閑食品。

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