王煥

（商丘職業(yè)技術(shù)學(xué)院食品工程學(xué)院，河南 商丘 476100）

石斛（Dendrobii Caulis）又名仙斛蘭韻、林蘭和禁生等，屬于木蘭綱天門冬目蘭科，適合在溫暖、潮濕的環(huán)境中生長，是全年均可采收的草本植物[1]。石斛主要產(chǎn)自安徽省南部、湖北省南部、臺灣省和云南省等，其中云南文山的鐵皮石斛品質(zhì)最佳。在中藥中常用于益胃生津、生津潤肺、滋陰清熱和清音明目等[2]。由于鐵皮石斛含有豐富的活性成分且毒副作用小，因此，對鐵皮石斛的研究已被越來越多的研究者廣泛關(guān)注[3]。目前，鐵皮石斛是現(xiàn)代營養(yǎng)保健大力推薦的一類食物原料[4,5]，具有抗氧化、抗白內(nèi)障、抗糖基化、抗肝損傷、抗肝纖維化和抗腫瘤等生理功能，同時(shí)也可以緩解疲勞，調(diào)節(jié)免疫力等[6]。華夫餅作為一種以面粉、糖、油脂為主要原料的糕點(diǎn)[7]，逐步成為現(xiàn)代生活中的代餐食品。目前，研究者對石斛餅干進(jìn)行了研究，石斛餅干既方便又符合現(xiàn)代人營養(yǎng)需求，但研究內(nèi)容多集中在酥性餅干上?，F(xiàn)有石斛華夫餅的研究，在食品配方研制中，通常以感官指標(biāo)檢驗(yàn)來評價(jià)食品的質(zhì)量，但感官指標(biāo)的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)本身存在模糊性，所以，采用模糊數(shù)學(xué)法更為科學(xué)[8,9]。因此，本試驗(yàn)采用鐵皮石斛為營養(yǎng)保健原料制作華夫餅，通過模糊數(shù)學(xué)的方法處理數(shù)據(jù)[10-15]，響應(yīng)面法優(yōu)化鐵皮石斛華夫餅配方[16]，使其色澤突出，風(fēng)味獨(dú)特，更符合現(xiàn)代人們對感官和味蕾的需求[17]，對弘揚(yáng)我國傳統(tǒng)面點(diǎn)制作技術(shù)具有指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

鐵皮石斛粉的制備：鐵皮石斛來自云南省文山市，將鐵皮石斛用植物粉碎機(jī)粉碎，過80 目篩，制得鐵皮石斛粉。其它試驗(yàn)材料如下：小麥粉、小米粉、水磨糯米粉、大豆?jié)饪s蛋白粉、全脂奶粉、雞蛋、白砂糖、大豆油、山梨糖醇、聚甘油脂肪酸酯、單，雙甘油脂肪酸酯、甘油、泡打粉、黃原膠、食鹽和雞蛋香精均為市售。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 基礎(chǔ)配方 大豆?jié)饪s蛋白粉25 g，雞蛋300 g，白糖200 g，山梨糖醇30 g，大豆色拉油150 g，全脂乳粉20 g，泡打粉5 g，食鹽2.5 g，雞蛋香精1 g，小麥粉和石斛的用量依試驗(yàn)設(shè)計(jì)而定。

1.2.2 華夫餅制備工藝流程 石斛華夫餅的制備工藝流程，見圖1。

圖1 工藝流程圖Fig.1 Process flow diagram

1.3 模糊數(shù)學(xué)評價(jià)方法

1.3.1 評價(jià)員的選擇 通過問卷調(diào)查的方式挑選10名身體健康，無不良嗜好的人組成評定小組，挑選完成后對評價(jià)員進(jìn)行培訓(xùn)，使評價(jià)員能使用專用詞匯和數(shù)字對產(chǎn)品品質(zhì)進(jìn)行定性和定量分析，采用三點(diǎn)檢驗(yàn)法對石斛華夫餅進(jìn)行感官評價(jià)，對同一個(gè)產(chǎn)品評價(jià)3 次，統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果，考察顯著水平并計(jì)算置信區(qū)間[18,19]。

1.3.2 產(chǎn)品因素集U 和評語集V 的確定 產(chǎn)品因素集U 是華夫餅評價(jià)指標(biāo)構(gòu)成的因素集合，即在本次感官評價(jià)華夫餅時(shí)需要評價(jià)的指標(biāo)，U1 表示組織狀態(tài)，U2 表示口感，U3 表示外觀，U4 表示風(fēng)味，即U=（組織狀態(tài)、口感、外觀和風(fēng)味）；對每個(gè)因素的評價(jià)按優(yōu)、良、中、差4 個(gè)等級評定，即V=[優(yōu)（V1）、良（V2）、中（V3）、差（V4）]。

1.3.3 確定權(quán)重 采用強(qiáng)制決定法[20,21]確定各質(zhì)量因素的權(quán)重分別為組織狀態(tài)（0.25）、口感（0.40）、外觀（0.15）、風(fēng)味（0.20），即X=（0.25，0.40，0.15，0.20）。

1.3.4 評定標(biāo)準(zhǔn) 參照采用模糊數(shù)學(xué)建立的廣式叉燒包的感官評價(jià)方法及蕎麥瑪咖餅干研制的感官評價(jià)方法[22,23]，由專業(yè)課教師和實(shí)驗(yàn)室專業(yè)技術(shù)人員制定出石斛華夫餅的感官評定標(biāo)準(zhǔn)，具體指標(biāo)和等級，見表1。

表1 華夫餅感官評定標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Standard for sensory evaluation of waffles

1.3.5 模糊綜合評判數(shù)學(xué)模型的選取 將食品感官因素綜合評判的結(jié)果向量設(shè)定為Y，它由向量A 和評價(jià)矩陣R 合成，即Y=X · R[24]，見公式1。

1.4 單因素試驗(yàn)

在基本配方固定的基礎(chǔ)上，研究小麥粉添加量（90g、100 g、110 g、120 g 和130 g）、石斛粉添加量（10 g、20 g、30g、40g 和50g）、水磨糯米粉添加量（50g、60g、70g、80 g 和90 g）對石斛華夫餅感官特性的影響，做3 次平行試驗(yàn)，由10 位評委綜合判定其等級，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)平均型的數(shù)學(xué)模型處理，做排序比較。經(jīng)感官評定人員和相關(guān)專家研究決定出如下等級系數(shù)，h1=100，h2=80，h3=60，h4=40，從而求出感官評分值S。S=∑YjHi，i=1，2…n；j=1，2…m。

1.5 響應(yīng)面試驗(yàn)

根據(jù)Box-Benhnken 的中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，在前期單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取小麥粉添加量、石斛粉添加量、小米粉添加量和水磨糯米粉添加量4 個(gè)因素作為自變量，華夫餅的綜合評分作為響應(yīng)值，對數(shù)據(jù)進(jìn)行響應(yīng)面回歸擬合分析4 因素與華夫餅綜合評分響應(yīng)值之間的關(guān)系，見表2。

表2 試驗(yàn)因素和水平Table 2 Experimental factors and levels 單位：g

1.6 石斛華夫餅的質(zhì)構(gòu)分析

利用CT3 質(zhì)構(gòu)儀測定華夫餅品質(zhì)特性。測定石斛華夫餅的硬度、彈性和咀嚼性3 個(gè)指標(biāo)。測定條件：用TA5 圓柱形探頭，TPA模式。距離0.5 mm，觸發(fā)力5 g，測試速度0.5 mm/s，每塊餅干測試3 個(gè)點(diǎn)取平均值。

1.7 數(shù)據(jù)處理

利用Paired-samples T Test 方法對單因素試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著差異性分析；利用Design-Expert 軟件對響應(yīng)面數(shù)據(jù)回歸方程進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 小麥粉添加量的確定 分別對小麥粉添加量為90 g、100 g、110 g、120 g、130 g 的華夫餅的感官指標(biāo)進(jìn)行分析（圖2）。由圖2 可知，隨著小麥粉添加量的增加，石斛華夫餅的感官評分值呈現(xiàn)先增高，后降低的趨勢，當(dāng)小麥粉添加量為100 g 時(shí)，其感官評分值最高。故本試驗(yàn)選取小麥粉添加量為100 g、110 g、120 g 進(jìn)行響應(yīng)面分析。

圖2 小麥粉添加量的石斛華夫餅的感官評定結(jié)果Fig.2 Sensory evaluation results of dendrobium waffles with wheat flour

2.1.2 石斛粉添加量的確定 石斛粉添加量的石斛華夫餅的感官評定結(jié)果（圖3）。由圖3 可知，隨著石斛粉添加量的增加，石斛華夫餅的感官評分值呈現(xiàn)先增高，后降低的趨勢，當(dāng)石斛粉添加量為30 g 時(shí)，其感官評分值最高。石斛粉添加量過少風(fēng)味不突出，石斛粉添加量過多，華夫餅的硬度過高，故本試驗(yàn)選取石斛粉添加量為10 g、20 g 及30 g 進(jìn)行響應(yīng)面分析。

圖3 石斛粉添加量的石斛華夫餅的感官評定結(jié)果Fig.3 Sensory evaluation results of dendrobium waffles with dendrobium flour

2.1.3 小米粉添加量的確定 小米粉添加量的石斛華夫餅的感官評定結(jié)果（圖4）。由圖4 可知，隨著小米粉添加量的增加，石斛華夫餅的感官評分值呈現(xiàn)先升后降，感官評分值在小米粉添加30 g 時(shí)最高。小米粉添加量過多，對華夫餅的咀嚼性影響較大，故本試驗(yàn)選取小米粉添加量為20 g、30 g 及40 g 進(jìn)行響應(yīng)面分析。

圖4 小米粉添加量的石斛華夫餅的感官評定結(jié)果Fig.4 Sensory evaluation results of dendrobium waffles with millet flour

2.1.4 水磨糯米粉添加量的確定 水磨糯米粉添加量的石斛華夫餅的感官評定結(jié)果（圖5）。由圖5 可知，隨著水磨糯米粉添加量的增加，石斛華夫餅的感官評分值呈現(xiàn)先增高，后降低的趨勢，當(dāng)水磨糯米粉添加量為70 g 時(shí)，其感官評分值最高。水磨糯米粉添加量少，華夫餅彈性不夠，水磨糯米粉添加量多，華夫餅彈性過大，故本試驗(yàn)選取水磨糯米粉添加量為50g、60g 及70 g進(jìn)行響應(yīng)面分析。

圖5 水磨糯米粉添加量的石斛華夫餅的感官評定結(jié)果Fig.5 Sensory evaluation results of dendrobium waffles with the amount of glutinous rice flour

2.2 響應(yīng)面分析

2.2.1 回歸模型的建立與分析 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見表3，利用Design-Expert 軟件對表3 結(jié)果進(jìn)行二次多項(xiàng)回歸擬合，得到感官評分值（Y）與小麥粉添加量（A）、石斛粉添加量（B）、小米粉添加量（C）、水磨糯米粉添加量（D）的多元回歸方程為：

表3 Box-Behnken 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 3 Design and results of Box-behnken experiment

由表4 回歸方程的方差分析可知，二次回歸模型的F 值34.92，P ＜0.001，而失擬項(xiàng)P 值為0.352 4，說明該方程與本試驗(yàn)擬合性較好。該模型R2=0.972 2，RAdj2=0.944 3，說明用該模型可預(yù)測石斛華夫餅的參數(shù)，并能很好的反映響應(yīng)值的變化；一次項(xiàng)的A 因素和二次項(xiàng)的C 因素和D 因素，對感官評分值影響顯著（P ＜0.05）；一次項(xiàng)的D 因素和二次項(xiàng)的A 因素和B 因素，對感官評分值影響極顯著（P ＜0.01）；交互項(xiàng)AC、AD 和BD 對感官評分值的影響顯著（P ＜0.05），而交互項(xiàng)BC 和CD 對感官評分值影響不顯著。

表4 回歸方程的方差分析Table 4 ANOVA(analysis of variance)of regression equation

2.2.2 因素間的交互作用 從圖6 至圖11 可以看出4 個(gè)因素交互作用的影響，等高線圖越平緩表示對感官值影響越不顯著，反之，越顯著；等高線的形狀反映兩因素的交互作用強(qiáng)弱，等高線形狀為橢圓形表示交互作用強(qiáng)，影響顯著，等高線形狀為圓形，則結(jié)果與之相反。

圖6 小麥粉添加量和石斛粉添加量對石斛華夫餅感官評定結(jié)果的影響Fig.6 Effect of wheat flour and dendrobium flour on sensory evaluation of dendrobium waffles

由表4 和圖6 至圖11 可知，小麥粉添加量和水磨糯米粉添加量對石斛華夫餅感官值影響顯著。從圖7 可知，小麥粉添加量和小米粉添加量的等高線圖為橢圓形，說明小麥粉添加量和小米粉添加量兩因素間交互作用較強(qiáng)，當(dāng)小麥粉添加量為14%，小米粉添加量為5%時(shí)，石斛華夫餅的感官評分值最高。從圖8 可知，小麥粉添加量和水磨糯米粉添加量的等高線圖為橢圓形，說明小麥粉添加量和水磨糯米粉添加量兩因素間交互作用較強(qiáng)，當(dāng)小麥粉添加量為14%，水磨糯米粉添加量為10%時(shí)，華夫餅的感官評分值最高。從圖10 可知，石斛粉添加量和水磨糯米粉添加量的等高線圖為橢圓形，說明石斛粉添加量和水磨糯米粉添加量兩因素間交互作用較強(qiáng)，當(dāng)石斛粉添加量為4%，水磨糯米粉添加量為10%時(shí)，華夫餅的感官評分值最高。

圖7 小麥粉添加量和小米粉添加量對石斛華夫餅感官評定結(jié)果的影響Fig.7 Effect of wheat flour and millet flour on sensory evaluation of dendrobium waffles

圖8 小麥粉添加量和水磨糯米粉添加量對石斛華夫餅感官評定結(jié)果的影響Fig.8 Effect of wheat flour and glutinous rice flour on sensory evaluation of dendrobium waffles

圖9 石斛粉添加量和小米粉添加量對石斛華夫餅感官評定結(jié)果的影響Fig.9 Effect of dendrobium flour and millet flour on sensory evaluation of dendrobium waffles

圖10 石斛粉添加量和水磨糯米粉添加量對石斛華夫餅感官評定結(jié)果的影響Fig.10 Effect of dendrobium flour and glutinous rice flour on sensory evaluation of dendrobium waffles

圖11 小米粉添加量和水磨糯米粉添加量對石斛華夫餅感官評定結(jié)果的影響Fig.11 Effect of millet flour and glutinous rice flour on sensory evaluation of dendrobium waffles

2.3 驗(yàn)證性試驗(yàn)

通過模糊數(shù)學(xué)和響應(yīng)面的綜合評定，得出石斛華夫餅的最優(yōu)配方為，小麥粉添加量100 g，石斛粉添加量30 g，小米粉添加量30 g，水磨糯米粉添加量70 g，最高感官評分值89.8 分。根據(jù)響應(yīng)面最佳條件進(jìn)行3次平行試驗(yàn)得到石斛華夫餅評分值為（89.8±1.75）分。說明該方程擬合性較好，具有可靠性。

2.4 華夫餅質(zhì)構(gòu)分析

2.4.1 指標(biāo)及測定方法從本地超市隨機(jī)購買市售華夫餅成品，用CT3 質(zhì)構(gòu)儀測定和評價(jià)市售華夫餅與石斛華夫餅的品質(zhì)。

2.4.2 測定結(jié)果石斛華夫餅與市售華夫餅的質(zhì)構(gòu)分析結(jié)果（表5）。由表5 可知，石斛華夫餅的硬度、彈性和咀嚼性均略高于市售華夫餅，但差異不顯著。其原因可能是由于添加的鐵皮石斛粉、小米粉、水磨糯米粉和小麥粉中的淀粉和蛋白發(fā)生一定程度的相互作用，進(jìn)而影響石斛華夫餅的質(zhì)構(gòu)特性，使石斛華夫餅的硬度、彈性和咀嚼性均略高于市售華夫餅。

表5 石斛華夫餅與市售華夫餅的質(zhì)構(gòu)分析Table 5 Texture analysis of waffles from miscellaneous grains and commercial waffles

3 結(jié)論

本試驗(yàn)通過模糊數(shù)學(xué)合并感官評價(jià)試驗(yàn)，研究了小麥粉、石斛粉、小米粉和水磨糯米粉的不同添加量對華夫餅感官及質(zhì)構(gòu)的影響，在此基礎(chǔ)上通過響應(yīng)面試驗(yàn)最終確定了華夫餅的最優(yōu)谷粉的比例為小麥粉110 g，石斛粉35 g，小米粉30 g，水磨糯米粉70 g，在此試驗(yàn)條件下研制的石斛華夫餅的感官評分值最高，為89.8分。