低糖菊粉酥性餅干的研究

席 棟，羅登林，李 璇，徐寶成，李佩艷

（河南科技大學 食品與生物工程學院，河南洛陽 471003）

菊粉作為一種不同于淀粉結構的可溶性膳食纖維，具有降血糖、降血脂、減肥和改善腸道健康等功能[1-3]。菊粉由于優良的凝膠質構性質，通常作為一種優良的脂類替代品和食品改良劑而被廣泛應用在乳制品、飲料、面制品和肉制品中[4-6]。Julia Rodríguez-García等人[7]研究了菊粉取代油脂的比例對餅干品質的影響，發現當脂肪取代比為20%時，餅干的感官評價與對照組相似，并且可以使餅干的營養更豐富。Krystyjan M等人[8]研究發現菊粉替代20%的脂肪時，既改善了餅干面團的黏彈性和硬度，又使餅干中脂肪含量減少18%，可溶性膳食纖維含量增加2.5倍。李雨露等人[9]在餅干中添加6%的菊粉制作了口感酥脆且適合糖尿病人食用的韌性餅干。三氯蔗糖是一種非營養合成甜味劑，由于甜度高、甜味純正、化學穩定性好、無毒副作用，在人體內幾乎不被吸收，熱量值為零，是糖尿病與肥胖病人極佳的甜味替代品[10]。三氯蔗糖通常被應用于飲料、焙烤食品、蜜餞類食品中[11]。前期的研究表明，長鏈菊粉既能作為酥性餅干的油脂替代品，又能改善酥性餅干的品質[12]。因此，試驗用長鏈菊粉和三氯蔗糖作為油糖取代物來研究對酥性餅干品質的影響。

1 材料與方法

1.1 材料

藍匙60低筋面粉，益海嘉里食品工業有限公司提供；長鏈菊粉（FXL，平均聚合度≥23，菊粉和低聚果糖含量=99%，單糖含量=0.5），比利時Cosucra公司提供，在60℃條件下干燥至恒質量[13]；三氯蔗糖、碳酸氫銨，廣東味多美配料有限公司提供；起酥油，東莞市祥之味食品工業有限公司提供；黃油，紐西蘭安佳黃油公司提供；小蘇打，安琪酵母股份有限公司提供；食鹽，河南省衛群有限公司提供；飴糖，拉鉤鉤食品有限公司提供；雞蛋、糖粉，市售。

1.2 儀器與設備

TA.XT Express型質構儀，英國Stable Micro Systems公司產品；YP-350型壓面機，章丘市天鵬炊具機械有限公司產品；WDL-3-3型烤箱，北京粵廚匯餐飲設備公司產品。

1.3 方法

1.3.1 酥性餅干的制作

餅干制作參考SB/T 10141—93的方法，略做改進。先將6 g黃油、40 g起酥油、8 g飴糖置于燒杯中加熱融化，并攪拌，然后將稱量好的60 g糖粉（將一定量的三氯蔗糖與糖粉混合。根據甜度換算，三氯蔗糖加入量為取代糖粉質量的1/600）加進去，再加10 mL水攪拌均勻，待溫度降到30℃左右時，加入34 g全蛋液；用5 mL水溶解0.6 g碳酸氫銨，5 mL水溶解0.6 g食鹽和0.14 g小蘇打，然后把所有液體原料加入燒杯，充分攪拌均勻；將200 g面粉放入攪面機（將一定比例的菊粉加入面粉中，放入保鮮袋，使保鮮袋充滿空氣，充分搖勻2 min。菊粉加入量等于取代起酥油的量），所有原輔料加入攪面機，低速攪拌一定時間，使用壓面機將面團輥壓成型，面餅厚度為3 mm；放入烤箱中，面火溫度200℃，底火溫度200℃，烘烤時間4～6 min。

1.3.2 餅干的長、寬、厚增量的測定

長、寬增量的測量：用游標卡尺分別測量餅干對邊中點之間的距離，選取6塊餅干，進行平行試驗，求平均值。測量結果與面團餅干的初始尺寸相比，計算尺寸的變化（mm）[7]。

厚度增量的測量：將10塊餅干順向堆疊，用游標卡尺測量總高度，取4次重復測量結果的平均值。采用國標QB 1254—91中餅干厚度的測定方法。測量結果與面團餅干的初始厚度3 mm相比，計算厚度變化（mm）見公式（1）。

式中：H——餅干厚度，mm；

H1——測量時10塊餅干的總厚度，mm.

1.3.3 餅干硬度的測定

質構儀測定餅干硬度，測定參數設定如下：P/2探頭，測試前速度1.0 mm/s，測試速度0.5 mm/s，測試后速度0.5 mm/s，壓縮程度60%，感力應5 g。重復測定10次，去掉最高值和最低值后，取其平均值。

1.3.4 餅干失水性的測定

烘烤過程中餅干的質量損失（WL）通過公式（2）進行計算：

式中：W面餅——餅干烘烤前質量，g；

W餅干——餅干質量，g.

對每個配方中的12個樣品分別進行稱質量計算，最后求平均值。

1.3.5 感官評價

在行業標準SB/10141—93的感官評定方法的基礎上進行改進[14]。操作過程中考慮操作成型的難易程度（15分），此項由筆者來評判。餅干制作完成及冷卻后，隨機從中抽取10塊，選擇有經驗的人員10名，按酥性餅干感官指標評分標準進行評分，最后取平均值，總分為100分。

感官評分見表1，操作難易程度評分見表2。

表1 感官評分

表2 操作難易程度評分

1.3.6 餅干品質指標加權綜合評分測定

加權評分計算方法參考文獻[15]，對于不同指標采用不同計算公式。酥松是酥性餅干的重要品質屬性，餅干的硬度、厚度變化值越小，長度變化值越大的餅干吃起來越酥脆。所以長度和感官評分均為欲達到最大的指標，即正向指標；硬度、厚度數值欲達到最小的指標，即逆向指標，其計算見公式（3）與（4）。

正向指標：

逆向指標：

綜合評分：

式中：Y——加權評分；

A——測定值；

A0——測定最小值；

A1——測定最大值。

1.3.7 單因素和響應面試驗設計

選擇攪面時間、菊粉取代比、三氯蔗糖取代比3個因素進行單因素試驗，再綜合單因素試驗結果采用響應面進行優化，用Design Expert 8.05軟件對試驗數據進行多項回歸擬合，以加權綜合評分為響應值，獲得低脂低糖酥性餅干的最優工藝和配方。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 菊粉取代比對餅干品質的影響

菊粉取代比對餅干品質的影響見表3。

表3 菊粉取代比對餅干品質的影響

由表3可知，在一定菊粉添加量范圍內，餅干的硬度隨長鏈菊粉的增加而變大；長度和寬度變化規律一致，隨菊粉取代比增大，都是先變大后變小，30%取代比的長度增加量分別比10%，50%時增大43.02%，21.51%；餅干的失水性隨菊粉取代量的增大而降低，這是由于長鏈菊粉的持水性較好，這樣可以延長餅干的貨架期[16]。這與劉崇萬等人[17]研究的在餅干中加入菊粉可將餅干的貨架期延長60 d的結論相似；油脂具有產氣的功能，由表4可以看出隨著菊粉取代比的增大，餅干厚度增加量減小，這對餅干的品質有積極作用，餅干厚度小表明酥性餅干結構致密，酥脆，不易出現夾生、掉渣等現象[17]。酥性餅干感官評分在30%時為最大，而且與40%取代比差別不大，這可能是由于菊粉優越的質構特性[18]，有助于改善酥性餅干的口感，但當菊粉取代比達到50%時，餅干品質較差，出現易碎，掉渣的現象，這可能由于餅干中油脂含量過少，使餅干內部的連接性不好。

2.1.2 三氯蔗糖取代比對餅干品質的影響

三氯蔗糖取代比對餅干品質的影響見表4。

由表4可看出，三氯蔗糖取代比越高，餅干的綜合評分越低。三氯蔗糖作為甜味劑，添加量極少，當三氯蔗糖的取代比升高時，白砂糖的量減少。隨著取代比增大，餅干的硬度增大，這是由于糖可以降低面筋的形成度，調節面筋筋力，糖含量少則會使餅干變硬，與Gaines C S等人[19]在研究中提到的糖對餅干的硬度的影響結論一致。還有研究發現酥性餅干配方中糖的使用量越大，餅干的擴展度越大，餅干的口感越酥脆，反之則品質較差[20]。因此，取代比高的餅干易起泡、裂縫、且沒有酥脆感。由于白砂糖量較少，使面團較硬、不松軟，操作起來難度較大，不易成型。因此，在低糖和可接受的感官評價范圍內，三氯蔗糖20%的取代比接受度高。

表4 三氯蔗糖取代比對餅干品質的影響

2.1.3 攪面時間對餅干品質的影響

攪面時間對餅干品質的影響見表5。

表5 攪面時間對餅干品質的影響

由表5可知，攪面時間為6 min時餅干品質最好。長、寬增量和感官評分為6 min時顯著增大，同時，厚度增加量顯著減小。試驗中發現，攪面時間為2 min時，面團黏性較大，過于松軟，輥壓出來的面片易斷裂，且不好成型；攪面時間為10 min時，面團容易形成面筋，面團發硬，不易輥壓，操作困難，且做出的餅干硬度大，無酥脆感。Manohar R S等人[21]的研究表明適當的攪拌可獲得口感松脆的餅干，過度攪拌會使制作的餅干硬度大，這與研究結論一致。由表5可以看出，在此配方下適當的的攪面時間為6 min時，綜合評分最高。

2.2 響應面試驗結果分析

2.2.1 響應面設置與結果

在單因素試驗的基礎上采用響應面法進行優化，選取攪面時間（X1）、三氯蔗糖取代比（X2）、菊粉取代比（X3）3個因素作為自變量，分別設置3個水平。以綜合加權平分為響應值，進行響應面優化。

Box-Behnken試驗因素水平見表6，響應面設計方案及結果見表7。

表6 Box-Behnken試驗因素水平

表7 響應面設計方案及結果

2.2.2 回歸方程與方差分析

在單因素試驗基礎上，進行響應面試驗，結果見表7，并用Design Expert 8.0.6對試驗結果進行分析。

根據Box-Behnken試驗的設計原理，通過響應面分析法對低糖菊粉酥性餅干的配方和制作工藝進行研究。試驗設計17組試驗，其中包括了12個析因點，重復5次零點試驗，用來估計誤差。用Design Expert分析軟件進行回歸擬合分析，得到餅干品質綜合加權得分對攪面時間（X1）、三氯蔗糖取代比（X2）、菊粉取代比（X3）的多元二次回歸模型方程：

對該方程進行方差分析。

回歸方程與方差分析見表8。

表8 回歸方程與方差分析

從表8中可以看出，回歸模型p值為＜0.000 1（p＜0.01），失擬項p=0.216 8（p＞0.05）不顯著，說明該模型誤差小，對試驗有較好的擬合性。相關系數R2=0.995 1和調整系數R2Adj=0.988 9也表明模型模擬程度較好。方差分析顯示，對餅干綜合加權評分影響較大的幾個因素為攪面時間（X1）、菊粉取代比（X2）、三氯蔗糖取代比（X3）、菊粉取代比和三氯蔗糖取代比的相互作用（X2X3），而且p值都小于0.01，表明影響極顯著，影響大小順序為X3＞X2X3＞X1＞X2。用Design Expert軟件對回歸方程進行優化分析，得到制作低脂低糖餅干的工藝和配方為攪面時間4 min，菊粉取代起酥油比例39.33%，三氯蔗糖取代白砂糖比例10.67%。

攪面時間與三氯蔗糖取代比對加權綜合得分影響的響應面見圖1，菊粉取代比與三氯蔗糖取代比對加權綜合得分影響的響應面見圖2。

圖1 攪面時間與三氯蔗糖取代比對加權綜合得分影響的響應面

圖2 菊粉取代比與三氯蔗糖取代比對加權綜合得分影響的響應面

圖1顯示，餅干的綜合得分隨著三氯蔗糖的取代比的增大而降低，隨著攪面時間的減少而增大，但可以看出，三氯蔗糖取代比變化對餅干綜合評分影響明顯，攪面時間的影響較小。從圖2可以看出，隨著三氯蔗糖取代比的減少，綜合評分呈現上升趨勢，且隨著菊粉取代量的增加呈現先升高后降低的趨勢，但整體的變化幅度不大。

2.2.3 模型的試驗驗證

根據模型試驗的優化結果，結合實際情況調整為攪面時間4 min，菊粉取代比40%，三氯蔗糖取代比10%，在此條件下進行驗證試驗，最終的加權綜合得分為90.58分，與預測得分92.61分間誤差為2.21%，表明回歸方程可用。試驗值與理論值相接近，差異不顯著。

3 結論

通過試驗發現，使用菊粉和三氯蔗糖作為糖油取代物制作低糖菊粉酥性餅干是可行的，既達到了低脂低糖的功效，又改善了餅干的口感。通過響應面試驗得到低糖菊粉酥性餅干的最佳工藝和配方為攪面時間4 min，菊粉取代比40%，三氯蔗糖取代比10%。經計算每100 g餅干的膳食纖維含量（菊粉含量）為4.8 g，能量1 481 kJ，比市售餅干低29.48%。說明該配方既改善了餅干的口感，又達到了低脂低糖、改善腸道健康的作用。