洪森輝，張思媛，鄭藝梅,2

(1.閩南師范大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，福建 漳州 363000；2.漳臺(tái)休閑食品與茶飲料研究所，福建 漳州 363000)

白芷(Angelicadahurica)為傘形科當(dāng)歸屬植物，以根入藥，具藥食兼用特性。目前，白芷研究主要集中在藥理方面[1-3]，而圍繞食品應(yīng)用方面研究報(bào)道較少，見于淀粉提取[4-5]。發(fā)芽糙米富含多種功能性成分，如γ-氨基丁酸(GABA)等。與精米和糙米相比，具有更高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，在餅干[6-10]、桃酥[11-12]、雪餅[13]等烘焙類食品加工中得到應(yīng)用。但鮮見發(fā)芽糙米和白芷結(jié)合制作餅干的相關(guān)報(bào)道。

本研究以發(fā)芽糙米粉代替部分低筋小麥粉，并加入白芷全粉制作餅干，采用模糊數(shù)學(xué)結(jié)合響應(yīng)面法優(yōu)化發(fā)芽糙米白芷餅干配方，并分析產(chǎn)品品質(zhì)，以期為發(fā)芽糙米和白芷食品的開發(fā)提供參考。

1 材料與方法

1.1 主要材料和試劑

糙米、白芷、低筋小麥粉、黃油、白砂糖、小蘇打、雞蛋，均為市售食品級(jí)。

次氯酸鈉、重鉻酸鉀、無水乙醚、無水乙醇、碘、碘化鉀、三氯甲烷、冰乙酸、硫代硫酸鈉，均為AR。平板計(jì)數(shù)瓊脂、月桂基硫酸鹽胰蛋白胨肉湯，均為生物試劑。

1.2 主要儀器和設(shè)備

CT3-10K質(zhì)構(gòu)儀，廣州市博勒飛粘度計(jì)質(zhì)構(gòu)技術(shù)服務(wù)有限公司；FR224CN電子天平，上海奧豪斯儀器有限公司；DHG-9070A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥機(jī)，上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；LRH-250型生化培養(yǎng)箱，上海浦東榮豐科學(xué)儀器有限公司；YXDF90電熱食品烤爐，溫州一喜商用機(jī)械有限公司；GF88DX立式自動(dòng)壓力蒸汽滅菌器，致微儀器有限公司；FW100型高速萬能粉碎機(jī)，天津市泰斯特儀器有限公司。

1.3 餅干制作

1.3.1制作工藝流程

原輔料預(yù)處理→面團(tuán)調(diào)制→成型→烘焙→冷卻→成品。

參考葛小琴[14]、趙秀玲[15]等的研究并加以調(diào)整，確定餅干的原始配方為：以低筋小麥粉100 g為基準(zhǔn)，另外添加黃油45%、白砂糖40%、雞蛋20%、小蘇打0.4%。

經(jīng)預(yù)試驗(yàn)，確定發(fā)芽糙米白芷餅干基礎(chǔ)配方為：以混合粉(發(fā)芽糙米粉20%、低筋小麥粉80%)100 g為基準(zhǔn)，另外添加白芷全粉9%、黃油45%、白砂糖40%、雞蛋20%、小蘇打0.4%。

1.3.2操作要點(diǎn)

(1)原輔料預(yù)處理：發(fā)芽糙米(自制)、白芷、白砂糖均粉碎過80目篩，密封備用。

(2)面團(tuán)調(diào)制：稱量好原輔料。先將過篩(80目)后的低筋小麥粉、發(fā)芽糙米粉和白芷全粉混合均勻，再加入小蘇打混合均勻，備用。白砂糖粉加入黃油中，電動(dòng)攪拌(1 350 r/min)2 min，再加入蛋液繼續(xù)打發(fā)8 min。將上述混合粉體倒入翻拌，制成面團(tuán)。室溫下靜置15～20 min。

(3)成型：面團(tuán)壓成厚度0.4 cm的餅胚，再用直徑4 cm的花型磨具壓出花型。

(4)焙烤：烤箱面火180℃，底火120℃預(yù)熱10 min。將餅皮生胚相隔4 cm裝入烤盤，放進(jìn)烤箱中，焙烤15 min。每隔5 min調(diào)換一次烤盤方向。烤制表面呈棕黃色時(shí)取出，室溫下冷卻。

1.4 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.4.1單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以模糊感官評(píng)分和硬度為指標(biāo)，以混合粉質(zhì)量100 g為基準(zhǔn)，探討混合粉中發(fā)芽糙米粉添加量(10%、20%、30%、40%、50%)、另外添加的白芷全粉(3%、6%、9%、12%、15%)、黃油(30%、40%、50%、60%、70%)、白砂糖(10%、20%、30%、40%、50%)、小蘇打(0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%)對(duì)餅干品質(zhì)的影響，確定各因素的最佳添加量。

1.4.2響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)

結(jié)合單因素試驗(yàn)結(jié)果，采用Box-Behnken中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)，試驗(yàn)因素和水平見表1。

表1 表1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素和水平

1.5 模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)

1.5.1感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

參考GB/T 20980—2021《餅干質(zhì)量通則》及GB 7100—2015《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 餅干》，結(jié)合產(chǎn)品特點(diǎn)，分別對(duì)形態(tài)、色澤、口感與氣味、組織進(jìn)行評(píng)分(見表2)。

表2 模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

1.5.2建立模糊數(shù)學(xué)模型

根據(jù)表2，確定因素集U={u1,u2,u3,u4}={形態(tài)，色澤，口感與氣味，組織}；評(píng)語集V={v1,v2,v3,v4}={優(yōu)，良，中，差}={90，80，70，60}。選取經(jīng)過感官評(píng)定培訓(xùn)的14名食品專業(yè)學(xué)生，依據(jù)“0～4評(píng)判法”打分并統(tǒng)計(jì)，得到因素權(quán)重集U={u1,u2,u3,u4}={0.196,0.232,0.360,0.211}。

1.5.3建立模糊矩陣

對(duì)每個(gè)樣品的每個(gè)因素建立一個(gè)從因素ui到該因素的評(píng)判結(jié)果vj的模糊關(guān)系r=(r1,r2,r3,r4),得到每個(gè)因素的評(píng)判集，多個(gè)因素的評(píng)判集構(gòu)成樣品的模糊矩陣R。

其中：R=(rij),i=1,2,…,n;j=1,2,…,m。這里的rij表示從因素ui到該因素的評(píng)判結(jié)果vj的隸屬程度。模糊關(guān)系評(píng)判集Y=U×R。由S=Y×V，計(jì)算各組樣品模糊感官評(píng)分值。

1.6 指標(biāo)檢測(cè)

酸價(jià)的測(cè)定：參考GB 5009.229—2016；過氧化值的測(cè)定：參考GB 5009.227—2016；大腸菌群的測(cè)定：參照GB 4789.3—2016；菌落總數(shù)的測(cè)定：參照GB 4789.2—2016。

采用TPA進(jìn)行質(zhì)構(gòu)測(cè)定。目標(biāo)類型為距離，目標(biāo)值為2.0 mm，觸發(fā)點(diǎn)負(fù)載0.07 N，測(cè)試速度為1.00 mm/s，探頭為TA39，夾具NONE，循環(huán)次數(shù)為2。

1.7 數(shù)據(jù)處理分析

采用Design-Expert V 8.0.6和Origin8.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果

2.1.1發(fā)芽糙米粉適宜添加量的確定

發(fā)芽糙米添加量對(duì)餅干品質(zhì)的影響見圖1。

圖1 發(fā)芽糙米添加量對(duì)餅干品質(zhì)的影響

由圖1可見，餅干的模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)分隨發(fā)芽糙米粉添加量的增加先上升后下降；添加量10%～40%評(píng)分等級(jí)為良，50%評(píng)分等級(jí)為中；當(dāng)添加量達(dá)20%時(shí)，評(píng)分最高。綜合硬度結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨發(fā)芽糙米粉添加量的增加，面團(tuán)筋力不足，質(zhì)地干松，甚至無法成型，硬度呈下降趨勢(shì)；口感明顯粗糙，感官評(píng)分下降。確定發(fā)芽糙米粉適宜添加量為20%。

2.1.2白芷全粉適宜添加量的確定

白芷全粉添加量對(duì)餅干品質(zhì)的影響見圖2。從圖2可以看出，餅干的模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)分隨白芷全粉添加量的增加先上升后下降；添加量3%～15%評(píng)分等級(jí)均為良；當(dāng)添加量達(dá)9%時(shí)，評(píng)分最高。硬度呈現(xiàn)先下降后上升的緩慢變化趨勢(shì)。白芷全粉添加量過低，白芷辛香味過淡；添加量過高時(shí)，餅干苦味和白芷辛香味過濃，由于美拉德反應(yīng)以及白芷本身顏色較重導(dǎo)致餅干容易焦糊，顏色過深，感官評(píng)分下降。綜合感官評(píng)分和硬度結(jié)果，確定白芷全粉適宜添加量為9%。

圖2 白芷全粉添加量對(duì)餅干品質(zhì)的影響

2.1.3黃油適宜添加量的確定

黃油添加量對(duì)餅干品質(zhì)的影響見圖3。

圖3 黃油添加量對(duì)餅干品質(zhì)的影響

從圖3可以看出，餅干的模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)分隨黃油添加量的增加先上升后下降；添加量30%～70%評(píng)分等級(jí)為良；當(dāng)添加量達(dá)50%時(shí)，評(píng)分最高。結(jié)合硬度結(jié)果分析可知，黃油添加量過低時(shí)面團(tuán)中會(huì)形成大量面筋，導(dǎo)致餅干過于干硬、口感粗糙；黃油添加量過高會(huì)導(dǎo)致面團(tuán)過于稀軟，不易成型，餅干組織松散易碎，易出現(xiàn)走油現(xiàn)象，口感油膩。確定黃油適宜添加量為50%。

2.1.4白砂糖適宜添加量的確定

白砂糖添加量對(duì)餅干品質(zhì)的影響見圖4。從圖4可以看出，餅干的模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)分隨白砂糖添加量的增加先上升后下降；添加量10%～50%評(píng)分等級(jí)為良；當(dāng)添加量達(dá)30%時(shí)，評(píng)分最高。結(jié)合硬度結(jié)果分析可知，隨著白砂糖添加量的增加，餅干硬度越來越大；焦糖化反應(yīng)會(huì)影響餅干顏色。白砂糖添加量過低，餅干苦味較明顯；添加量過高會(huì)導(dǎo)致餅干口感過于甜膩。適量添加白砂糖提高面團(tuán)可塑性。確定白砂糖適宜添加量為30%。

圖4 白砂糖添加量對(duì)餅干品質(zhì)的影響

2.1.5小蘇打適宜添加量的確定

小蘇打添加量對(duì)餅干品質(zhì)的影響見圖5。

圖5 小蘇打添加量對(duì)餅干品質(zhì)的影響

從圖5可以看出，餅干的模糊數(shù)學(xué)感官評(píng)分隨小蘇打添加量的增加上升后下降，變化平緩；添加量0.2%～1.0%評(píng)分等級(jí)均為良；當(dāng)添加量達(dá)0.6%時(shí)，評(píng)分最高。結(jié)合硬度結(jié)果分析可知，小蘇打添加量過低會(huì)導(dǎo)致餅干成品的酥脆性降低，餅干過硬；添加量過高會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部組織形成較大的空洞，餅干切面有大孔，口感也會(huì)變得粗糙。確定小蘇打適宜添加量為0.6%。

2.2 響應(yīng)面結(jié)果與分析

2.2.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案與結(jié)果分析

試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見表3。對(duì)表3數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合，得到感官評(píng)分(S)對(duì)發(fā)芽糙米粉添加量(A)、白芷全粉添加量(B)、黃油添加量(C)3個(gè)因素的回歸模型：

表3 Box-Behnken 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

S=87.47-0.16A-0.038B+0.40C-

0.100AB+0.28AC+0.025BC-

1.36A2-0.058B2-1.33C2

模型方差分析結(jié)果見表4。模型P<0.01，失擬項(xiàng)P>0.05，說明回歸模型擬合度較好。R2>0.9表明相關(guān)性較好，C較小，表明試驗(yàn)較可靠。因素C的P<0.05。三因素對(duì)餅干感官評(píng)分影響的順序?yàn)椋篊(黃油添加量)>A(發(fā)芽糙米粉添加量)>B(白芷全粉添加量)。

表4 回歸模型的方差分析

2.2.2參數(shù)優(yōu)化及驗(yàn)證

通過響應(yīng)面分析得出，以混合粉質(zhì)量100 g為基準(zhǔn)，發(fā)芽糙米白芷餅干最優(yōu)配方為混合粉中發(fā)芽糙米粉占比19.64%、另外添加白芷全粉8.22%、黃油51.44%，模糊數(shù)學(xué)感官預(yù)測(cè)值為87.50分。為驗(yàn)證模型預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性及可行性，調(diào)整發(fā)芽糙米粉20%、白芷全粉9%、黃油50%，驗(yàn)證試驗(yàn)獲得感官評(píng)分為87.07分，接近理論預(yù)測(cè)值，說明模型適用于發(fā)芽糙米白芷餅干的配方優(yōu)化。確定調(diào)整后的配方為最優(yōu)配方。

2.3 品質(zhì)分析

2.3.1感官品質(zhì)

采用最優(yōu)配方：以混合粉質(zhì)量100 g為基準(zhǔn)(其中發(fā)芽糙米粉20%、低筋小麥粉80%)，另外添加白芷9%、黃油50%、白砂糖30%、小蘇打0.6%、雞蛋20%制作的餅干，外形完整一致，表面無裂紋；表面呈棕黃色，底面顏色較深，色澤均勻；無過焦過白現(xiàn)象；口感酥脆，不油膩，甜味、苦味適中，白芷辛香味適宜，略粗糙；切面細(xì)密多孔均勻，但無大孔，無雜質(zhì)。

2.3.2理化指標(biāo)結(jié)果

產(chǎn)品理化指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果如表5所示，符合GB 7100—2015《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 餅干》。

表5 理化指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

2.3.3微生物指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

產(chǎn)品微生物指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果如表6所示，符合GB 7100—2015《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 餅干》。

表6 微生物指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

2.3.4質(zhì)構(gòu)檢測(cè)結(jié)果

王穎周等[16]研究指出，曲奇餅干硬度為17 N左右時(shí)柔軟和酥松程度表現(xiàn)為最佳。比較圖6中三種配方制作的餅干硬度發(fā)現(xiàn)，最優(yōu)配方制作的餅干硬度較合適。

圖6 不同配方產(chǎn)品硬度比較

3 結(jié)論

以發(fā)芽糙米粉代替部分低筋小麥粉，并添加白芷全粉制作餅干，通過模糊數(shù)學(xué)結(jié)合響應(yīng)面法優(yōu)化，得到發(fā)芽糙米白芷餅干最優(yōu)配方參數(shù)為：以混合粉質(zhì)量100 g為基準(zhǔn)(其中發(fā)芽糙米粉20%、低筋小麥粉80%)，另外添加白芷9%、黃油50%、白砂糖30%、小蘇打0.6%、雞蛋20%。采用此配方制作的餅干，白芷辛香味適宜，理化指標(biāo)和微生物指標(biāo)符合相關(guān)要求，硬度適宜。研究結(jié)果為發(fā)芽糙米及白芷食品的開發(fā)提供了理論依據(jù)。