響應面法優化玉米沙琪瑪加工工藝

王小鶴，于淼，魯明，遲吉捷，張良晨，付欣（遼寧省農業科學院食品與加工研究所，遼寧沈陽110161）

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響應面法優化玉米沙琪瑪加工工藝

王小鶴，于淼，魯明，遲吉捷，張良晨，付欣
（遼寧省農業科學院食品與加工研究所，遼寧沈陽110161）

摘要：以玉米粉、高筋粉、雞蛋等為主要原料生產玉米沙琪瑪，通過單因素試驗和響應面試驗，確定混合粉比例、雞蛋添加量、泡打粉添加量、醒發時間的最佳參數。并通過二次旋轉回歸設計實驗確定最佳工藝參數。實驗結果表明，玉米沙琪瑪的最佳生產工藝條件為玉米粉∶高筋粉（質量比）為1∶2，雞蛋添加量50%，泡打粉添加量1%，第一次及第二次醒發時間均為2 h。并通過驗證試驗，此條件下制作的玉米沙琪瑪綜合得分最高，與預測值接近，說明此模型的可行性。本研究為玉米休閑食品的開發提供了參考與理論依據。

關鍵詞：玉米；沙琪瑪；響應面；加工工藝

玉米營養豐富，含有的VA、VE及谷氨酸等成分，具有抗衰老的作用；玉米中還有賴氨酸和微量元素硒，有預防腫瘤的作用［1］；玉米面經過加工而成的面制品能有效防治老年黃斑性病變等，并可提高視力。所含膳食纖維能促進腸蠕動，縮短食物通過腸道的時間，以減少人體對有毒物質的吸收，從而防止或減少結腸癌的發生。隨著現代生活節奏的加快，人們飲食的精細化程度不斷提高，“富貴病”的比例逐漸增加，因此增加粗糧的攝入量已成為不可阻擋的趨勢。沙琪瑪（caramel treats）也可叫做薩其馬，是中國的特色糕點，滿族的一種食物。因其色澤米黃，口感酥軟，入口即化，營養豐富，深受廣大人群喜愛。但由于糖及脂肪含量高使多數人敬而遠之，不敢多食。如何降低沙琪瑪的熱量而不影響其口感和營養，是亟待解決的問題［2］。本文通過響應面試驗優化了玉米沙琪瑪的生產工藝，以期為開發低熱量，高營養的新型玉米休閑食品提供參考。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

高筋粉：金龍魚麥芯粉，益海嘉里（沈陽）；玉米粉：調兵山奧娃食品有限責任公司；小蘇打、碳酸氫銨、新鮮雞蛋、白砂糖、麥芽糖、花生油：均為市售。

AHM-P125A型打蛋器：北美電器，廣東中山；KMC510型和面機：凱伍德，廣東東莞；A6-Z-014型電熱炸鍋：艾麗格，湖北香江；XF-30恒溫醒發箱：廣州紅菱電熱設備有限公司；X150手動面條機：江蘇無錫維艾等。

1.2方法

1.2.1工藝流程及操作要點

工藝流程：

打蛋→原料混合→和面→面團醒發→壓、切條→面條醒發→油炸→熬糖→成型→切塊→品評

操作要點（試驗基礎工藝）：

打蛋：將雞蛋50 g去殼放入和面機，加碳酸氫銨1.2 g慢慢拌勻，打蛋到產生氣泡為止。

和面：混合粉100 g、泡打粉1 g、加入和面機慢慢拌勻；快速調制成光滑面團時關閉和面機將面團取出，在實驗臺上揉成光滑面團，然后進行第一次醒發。

用面條機將面團壓制成厚約2 mm的面片，期間注意撲粉（玉米粉），切面條，長寬約60 mm×3.5 mm，再進行二次醒發。

炸條：炸條前要過篩，去掉多余的撲粉，從條的顏色及油鍋氣泡情況決定何時撈出，一般油炸溫度170℃，2 min。

熬糖漿：將質量比白糖∶麥芽糖∶水=4∶4∶2的混合物90 g放入鍋中熬至黏稠。

成型：將炸好的條加入鍋內，翻炒均勻后放入方形磨具中，壓平成型，冷卻后切塊，進行感官評定。

1.2.2感官評價

參照GB/T 22475-2008《沙琪瑪》［3］，表1所示為沙琪瑪感官評分標準。品評前將樣品任意進行編號，設計組織者記錄好樣品與編號之間的關系，對品評者保密。選10個有培訓經驗的食品專業研究生進行評定。每次實驗10位品評者不變。

表1　 感官評價標準Table 1　The sensory grading standard

1.3試驗設計

1.3.1混合粉比例對感官品質的影響

分別按照玉米粉：高筋粉（質量比）1∶3、1∶2、1∶1、2∶1、3∶1配制成混合粉200 g，雞蛋100 g、泡打粉2 g，醒發溫度35℃、醒發時間2 h+2 h、油炸溫度170℃，制作玉米沙琪瑪，通過對成品的感官評價，選擇最佳混合粉比例。

1.3.2雞蛋添加量對感官品質的影響

按照混合粉比例（玉米粉∶高筋粉）1∶2配制成混合粉200 g，雞蛋添加量（以面粉計）分別為30%、40%、50%、60%、70%，泡打粉2 g，醒發溫度35℃、醒發時間2 h+2 h、油炸溫度170℃，制作玉米沙琪瑪，通過對成品的感官評價，選擇雞蛋的最佳添加量。

1.3.3泡打粉添加量對感官品質的影響

按照混合粉比例（玉米粉∶高筋粉）1∶2配制成混合粉200 g，雞蛋100 g、泡打粉添加量（以面粉計）分別為0%、0.5%、1%、1.5%、2%，醒發溫度35℃、醒發時間2 h+2 h、油炸溫度170℃，制作玉米沙琪瑪，通過對成品的感官評價，選擇泡打粉的最佳添加量。

1.3.4醒發時間對感官品質的影響

按照混合粉比例（玉米粉∶高筋粉）1∶2配制成混合粉200g，雞蛋100g、泡打粉2g，醒發溫度35℃、面團和面條前后兩次醒發時間分別為1 h+1 h、1.5 h+1.5 h、2 h+2 h、2.5 h+2.5 h、3 h+3 h，油炸溫度170℃，制作玉米沙琪瑪，通過對成品的感官評價，選擇最佳醒發時間。

1.3.5響應面試驗各水平及編碼

根據單因素試驗的結果，設計響應面試驗，各因素及編碼見表2。

表2　Box-behnken響應面設計各因素水平及編碼Table 2　Variables and levels in response surface design

1.4試驗數據處理

采用Design-Expert8.05b軟件對試驗數據進行線性回歸和方差分析，用F值考察模型和各因素的顯著性水平，所有的試驗均做3次重復，取平均值。

2　結果與討論

2.1單因素試驗

2.1.1混合粉比例的影響

玉米粉與高筋粉的比例對沙琪瑪綜合評分的影響如圖1所示。

由圖1可以看出，玉米粉與高筋粉的比例在1∶2時，沙琪瑪綜合評分最高。當超過1∶1時，油炸時面條的膨脹性減小，條硬、易斷，松軟性下降，磣牙情況明顯。除沙琪瑪的色澤得分呈逐漸增加的趨勢，形態和組織得分急劇下降。試驗結果表明1∶3～1∶2比較適宜，顏色適中，口感較好。

2.1.2雞蛋添加量的影響

雞蛋添加量對沙琪瑪感官品質的影響如圖2所示。

圖1　混合粉比例對綜合評分的影響Fig.1　Effect of different proportions of corn flour on composite score

圖2　雞蛋添加量對綜合評分的影響Fig.2　Effect of different proportions of eggs on composite score

由圖2可見，隨著雞蛋添加量的提高，油炸時顏色會逐漸由淺黃色變為金黃飽滿，口感逐漸由硬變酥脆再變軟，雞蛋香味依次增加，組織由小孔變為大孔且較均勻，膨松度依次增大，雞蛋添加量為50%時色澤最好（金黃），超過60%時顏色加深、變色速度加快、出現產品不應有的色澤（深褐色），當達到70%時，液體過多面團不能成型，無法制作。當雞蛋添加量超過60%時，炸制的面條有一定的蛋腥味，且加入的雞蛋過多會增加產品的成本。因此確定雞蛋的最佳添加量為50%。

2.1.3泡打粉添加量的影響

泡打粉添加量對沙琪瑪感官品質的影響如圖3所示。

圖3　泡打粉添加量對綜合評分的影響Fig.3　Effect of different proportions of baking powder on composite score

由圖3可知，產品的感官得分隨著泡打粉添加量的增加而增加，主要是因為泡打粉是影響沙琪瑪膨松效果的重要因素，可形成膨松多孔的結構，質地柔軟而口感酥軟；而色澤上基本沒有影響，所以從總體的得分及經濟效益考慮泡打粉的最佳添加量在1%左右。

2.1.4醒發時間的影響

醒發時間對沙琪瑪感官品質的影響如圖4所示。

圖4　醒發時間對綜合評分的影響Fig.4　Effect of different fermentation period on composite score

由圖4可以看出，隨著醒發時間的延長，沙琪瑪感官評分逐漸升高后趨于平緩，第一次醒發時間及第二次醒發時間均在2 h時，沙琪瑪感官評分較高，面條油炸時有較好的急劇脹發性，炸出的條體積大，再延長醒發時間面條脹發變化不明顯。

2.2響應面試驗設計與結果分析

2.2.1Box-Behnken試驗方案與結果

按照Design-Expert8.05b軟件設計的四因素三水平試驗方案（表2），響應面試驗設計及結果見表3，對試驗數據進行線性回歸和方差分析（表4）確定模型及各項的顯著性水平。

表3　響應面試驗設計及結果Table 3　Process variables and levels in response surface central composite design and experimental results

續表3　響應面試驗設計及結果Continue table 3　Process variables and levels in response surface central composite design and experimental results

表4　 回歸模型的方差分析Table 4　Analysis of variance for regression model

2.2.2結果分析

通過分析可以得到制備工藝與綜合評分之間的二次多項式模型為：

Y=42.30-0.35A+0.86B+0.76C+0.20D+0.20AB-0.072AC-0.050AD-0.27BC-0.28BD+0.24CD-0.92A2-0.93B2-1.09C2-0.83D2

式中：Y為綜合評分的預測值；A、B、C、D分別為混合粉比例、雞蛋添加量、泡打粉添加量、醒發時間。由表4可以看出，Y的回歸方程極顯著，預測值與試驗值具有相關性（R2=76.66%），擬合程度高，說明用方程擬合4個因素與感官評分之間的關系是可行的。由方差分析結果可知，方程一次項A、B、C影響顯著，影響順序為B＞C＞A，二次項A2、B2、C2、D2對綜合評分影響顯著。失擬誤差不顯著，說明殘差均由隨機誤差引起，由R2Adj=80.66%說明該模型能夠解釋80.66%響應值的變化，能描述玉米沙琪瑪綜合評分隨工藝條件的變化規律。總的來說，此回歸方程的擬合程度較高，各試驗因素對響應值的影響呈二次關系，4個因素之間存在的交互作用對綜合評分的影響見圖5～圖10。

圖5　混合粉比例與雞蛋添加量的交互作用對綜合評分的影響Fig.5　Interaction effect of proportions of corn flour and eggs on composite score

響應面反映了當混合粉比例、雞蛋添加量、泡打粉添加量、醒發時間4個因素的任意2個變量取零點水平的時候，其它2個因素的交互作用對綜合評分的影響情況。曲面陡表明對綜合評分影響顯著，曲面平緩表明影響不顯著；等高線的形狀反應兩因素交互作用的強弱，橢圓形表明交互作用強，影響顯著，圓形則相反；等高線密集表明對綜合評分影響較大，稀疏表明影響較小。

圖6　混合粉比例與泡打粉添加量的交互作用對綜合評分的影響Fig.6　Interaction effect of proportions of corn flour and baking powder on composite score

圖7　混合粉比例與醒發時間的交互作用對綜合評分的影響Fig.7　Interaction effect of proportions of corn flour and different fermentation period on composite score

圖8　雞蛋添加量與泡打粉添加量的交互作用對綜合評分的影響Fig.8　Interaction effect of proportions of eggs and baking powder on composite score

圖9　雞蛋添加量與醒發時間的交互作用對綜合評分的影響Fig.9　Interaction effect of proportions of eggs and different fermentation period on composite score

混合粉比例、雞蛋添加量、泡打粉添加量、醒發時間4個因素對綜合評分的交互作用如圖5～圖10所示，可以看出4個因素與Y呈拋物線關系。說明玉米沙琪瑪的綜合評分與混合粉比例、雞蛋添加量、泡打粉添加量和醒發時間之間并非線性關系。由曲面圖陡峭程度可知4個因素對綜合評分的影響顯著，其影響順序為：B（雞蛋添加量）＞C（泡打粉添加量）＞A（混合粉比例）＞D（醒發時間）。由等高線圖的形狀可知，等高線稀疏且近乎圓形，因此4個因素之間的交互作用對綜合評分的影響不顯著。

圖10　泡打粉添加量與醒發時間的交互作用對綜合評分的影響Fig.10　Interaction effect of proportions of baking powder and different fermentation period on composite score

3　結論

本研究以玉米粉、高筋粉、雞蛋等原料，經混合、和面、面團醒發、壓條切條、二次醒發、油炸、熬糖、成型、切塊等工藝，制得玉米沙琪瑪。并在混合粉比例、雞蛋添加量、泡打粉添加量和醒發時間中篩選最佳參數，并通過響應面分析表明了4個因素對玉米沙琪瑪綜合評分的影響，其影響順序為：雞蛋添加量＞泡打粉添加量＞混合粉比例＞醒發時間。確定了玉米沙琪瑪制作的最佳工藝參數為：玉米粉與高筋粉質量比為1∶2，雞蛋添加量（以面粉計）為50%，泡打粉添加量（以面粉計）為1%，第一次醒發時間及第二次醒發時間為2h+ 2 h。在此工藝條件下制作的沙琪瑪，不僅松軟不油膩，入口即化，且具有玉米香味和特殊的營養價值，適合大眾口味。按照相關食品安全標準，對玉米薩其馬進行色、香、味、形、微生物、重金屬等項目的檢測，感官指標、理化指標、衛生指標符合GB/T 22475-2008《沙琪瑪》的相關要求，微生物指標符合GB/T 4789.24-2003《食品衛生微生物學檢驗糖果、糕點、蜜餞檢驗》的相關要求，產品保質期可達6個月，適宜實現產業化，可為玉米休閑食品的開發提供參考。

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DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2016.11.018

作者簡介：王小鶴（1983—），男（漢），助理研究員，本科，主要從事糧油加工與功能食品研究。

收稿日期：2015-05-14

Study on the Caramel Treats Preparation Process with Corn Flour by Response Surface Methodology

WANG Xiao-he，YU Miao，LU Ming，CHI Ji-jie，ZHANG Liang-chen，FU Xin

（Institute of Food Processing，Liaoning Academy of Agricultural Sciences，Shenyang 110161，Liaoning，China）

Abstract：The processing technology of maize caramel treats made of corn flour，high gluten flour，and eggs was studied.The proportion of flour blends，eggs，baking powder additive amount and fermentation period were determined through single factor and response surface methodology.Results indicated that the optimal conditions were as follows：the proportion 1∶2 in corn flour and high gluten flour，eggs additive amount 50%，baking powder additive amount 1%，fermentation period 2 h+2 h.And through the sensory evaluation were optimized by quadratic regression rotation design experiment.That close to the predicted value，indicating the feasibility of the model.This study provides reference and theoretical basis for the development of corn snack food.

Key words：maize；caramel treats；response surface methodology；orthogonal experiment