響應面法優化蘆竹蘇打餅干的研制

（運城學院生命科學系，山西運城044000）

蘆竹（Arundo donax）是一種多年生，高莖的草本植物，莖粗，葉厚。近年來，對蘆竹的成分研究及應用越來越多。許多研究表明，蘆竹富含生物堿、三萜、甾醇、粗纖維素，粗蛋白質，黃酮，多糖等多種化學物質[1-2]。目前，在國內外，蘆竹主要用于飼料、食用菌培養基等，現在也已經研制出一些醫藥，但目前用于食品方面的研究還較少。

本文在餅干中添加蘆竹，經科學配比，研制出一種組織松脆，口感細膩、具備良好保健功能的蘇打餅干，豐富了蘇打餅干的種類，提升了對蘆竹資源的有效利用，增加了產品的附加值，為蘆竹資源的開發利用奠定了理論基礎。

1 材料與方法

1.1 原輔料

蘆竹：運城市綠碧源農林公司。

低筋面粉、植物油、小蘇打、白砂糖粉，食鹽、酵母：市售。

1.2 試劑及設備

1.2.1 試劑

蘆丁（標準品）：上海潤捷化學試劑有限公司；亞硝酸鈉、硝酸鋁、氫氧化鈉、濃硫酸、無水乙醇（分析純）：天津市大茂化學試劑廠。

1.2.2 設備

KQ-500DE數控超聲波清洗器：昆山市超聲儀器有限公司；UV600PC紫外可見分光光度計：上海元析儀器有限公司；101A-IEZ干燥箱：上海實驗儀器總廠；FA124電子天平：上海舜宇恒平科學儀器公司；TMSPro質構儀：北京盈盛恒泰科技有限公司。

1.3 方法及操作

1.3.1 工藝流程

1.3.2 操作要點

1.3.2.1 蘆竹粉制備

采摘蘆竹嫩莖和葉子（生長期15 d以內的）清洗晾干后，先用剪刀剪成小段，鼓風干燥箱50℃條件下干燥，中藥粉碎機粉碎成粉末狀，再干燥至恒重，備用。

1.3.2.2 油酥處理

將酵母加溫水形成懸濁液，油酥按配方：面粉15 g，食用油5 g，食鹽1 g和成油酥面團。

1.3.2.3 一階段面團調制、發酵

面粉35 g、蘆竹粉5 g，1.8 g酵母先活化，加入適量的水，和成面團。放入已經提前預熱好的溫度為35℃、濕度為80%～90%的環境中發酵1 h，待面團體積不斷變大，用手指按壓面團觀察面團是否恢復原狀，一階段發酵結束。

1.3.2.4 二階段面團調制、發酵

將一階段醒發好的面團取出，加入剩余的60 g的低筋面粉、食用油15 g、小蘇打0.8 g，糖2 g，加入適量的水，和成均勻細膩的面團，放在發酵箱（溫度35℃、濕度為80%～90%）發酵0.5 h～1 h，等到面團體積不斷膨脹，觀察面團內部，明顯看到面團內部呈松軟針孔狀，并伴隨面團發酵特有的香氣，二階段發酵結束。

1.3.2.5 搟壓與夾酥

把經過二次發酵的面團取出，用搟面杖搟壓成中間厚的扁圓狀，將油酥放入，從兩端向中間折疊成3層，搟成長方形，每搟2次折疊1次，每2次轉90°，使面團內部有多層次結構。

1.3.2.6 成型

將模具扣在面片上，用刀具切成厚度為2.0 mm～3.0 mm，大小一致的長方形，用牙簽均勻扎一些小孔。

1.3.2.7 烘烤

烤箱預熱5 min，溫度為上層170℃，下層150℃。烤盤表面刷上一層油，將餅干坯放入烤盤中，5 min后觀察餅干顏色，至餅干成淺綠色[4-5]。

1.3.3 單因素試驗

蘇打餅干的基礎配方：低筋面粉95 g，蘆竹粉5 g，食用油15 g，小蘇打0.8 g，白砂糖2 g，水適量。

1）基礎配方除蘆竹粉添加量不變，稱取蘆竹粉添加量分別為 2、4、6、8、10 g/100 g。邀請評審小組對餅干給出感官評分，以確定出蘆竹粉的添加量。

2）蘆竹粉添加量選用1）得出的最優結果，酵母添加量分別為 1.4、1.6、1.8、2.0、2.2 g/100 g，其余選用基礎配方，邀請評審組成員分別品嘗打出分數，酵母的添加量可以基本確定。

3）酵母添加量選用2）得出的最優結果，食用油添加量分別為 10、15、20、25、30 g/100 g，操作同 2）。

4）食用油添加量選用3）的最優結果，小蘇打添加量分別為 0.2、0.7、1.2、1.7、2.2 g/100 g，其他依據基礎配方添加，操作同3）。

5）小蘇打添加量選用4）的最優結果，白砂糖的添加量分別為 1、2、3、4、5 g/100 g，其他依據基礎配方添加，操作同 4）。

1.3.4 感官評定

感官評價由外觀形態、色澤、香味和口感、組織狀態4個方面評分，其中外觀形態占20分，色澤占20分，香氣和滋味占30分，組織結構占30分。由10位食品專業學生一個評價小組，最后計算平均值[5]。詳細感官評價指標[6]見表1。

表1 蘆竹蘇打餅干感官評定標準Table 1 Sensory evaluation standard for Arundo donax soda cracker

續表1 蘆竹蘇打餅干感官評定標準Continue table 1 Sensory evaluation standard for Arundo donax soda cracker

1.3.5 響應面試驗

選擇1.3.3單因素試驗結果中影響較大的4個因素，通過感官評定，設計響應面試驗，共進行了29組操作。設定的因素水平見表2。

表2 試驗因素水平及編碼Table 2 Test factor level and coding

1.3.6 蘇打餅干的營養成分分析

對蘆竹蘇打餅干和未添加蘆竹蘇打餅干的營養成分蛋白質，纖維素和黃酮成分進行測定和對比，測定時每組做3個平行，分析蘆竹粉的添加對3種營養成分含量變化的影響。測定方法如下[7]：

1）蛋白質的測定依據GB 5009.5-2016《食品安全國家標準品中蛋白質的測定》[8]，凱氏定氮法；

2）粗纖維的測定依據GB/T 5009.10-2003《植物類食品中粗纖維的測定》[9]，采用重量法；

3）黃酮的測定依據NY/T 1295-2007《蕎麥及其制品中總黃酮含量的測定蕎麥及其制品中總黃酮含量的測定》[10]，采用分光光度法。

1.3.7 質構測定

對最佳配方得到的蘆竹蘇打餅干和未添加蘆竹蘇打餅干分別進行質構試驗。將餅干放于清潔好的測試臺上，將探頭對準樣品的中心位置，測定硬度、彈性、咀嚼性等。質構儀的各項參數設置為：探頭型號是P/35，檢測速率60 mm/min，壓縮成度60%，起始力0.5 N；分別測3個蘆竹餅干和未添加蘆竹蘇打餅干，結果取測量的平均值。

1.4 數據處理

響應面試驗的數據處理采用Design-Expert 8.06軟件。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果及分析

2.1.1 蘆竹粉添加量的影響結果與分析

蘆竹粉對餅干品質的影響見圖1。

圖1 蘆竹粉對蘆竹蘇打餅干品質的影響Fig.1 Effect of reed bamboo powder on quality of reed bamboo soda biscuit

由圖1可以看出，蘆竹粉的添加會增加其獨特的風味和口感，而且增加了營養價值。當蘆竹量在4g/100g以下時，產品形態完整，組織結構明顯分層，但是蘆竹香味較淡，綠色不明顯；添加蘆竹粉的量達到6 g/100 g時，餅干的質地有層次，口感細膩，淡綠色且蘆竹清香味較適宜；當添加蘆竹粉量為8 g/100 g時，餅干顏色為暗綠色，口感不佳，蘆竹青草味略濃；當添加蘆竹粉量為10 g/100 g時，餅干顏色為墨綠色，過深，口感粗糙且蘆竹青草味過濃。綜合幾方面得分蘆竹粉合適的添加量為6 g/100 g。

2.1.2 酵母添加量試驗結果與分析

添加酵母粉的量對蘆竹蘇打餅干品質的影響見圖2。

由圖2可以看出，酵母的增加會促使面團更快更好地完成發酵，使組織有層次感。當添加酵母的量在低于1.8 g/100 g時，隨著添加量的增加，評分值不斷增加；當添加酵母的量為1.8 g/100 g時，餅干有層次結構，口感疏松，有發酵香味和蘆竹清香味；當酵母添加量超過1.8 g/100 g時，蘇打餅干品質下降，組織結構變差，餅干表面泡點過多，發酵味過濃，蘆竹味體現不明顯。所以，添加酵母量為1.8 g/100 g時，研制出的餅干的評分最高，口感疏松。

圖2 酵母粉使用量對餅干品質的影響Fig.2 Effect of yeast powder consumption on biscuit quality

2.1.3 食用油添加量試驗結果與分析

添加食用油的量對餅干品質的影響見圖3。

圖3 食用油添加量對產品品質的影響Fig.3 Effect of edible oil content on product quality

食用油會影響蘇打餅干的形態、色澤和滋味。當添加食用油的量達10 g/100 g時，餅干有淡香味，表面硬而干燥，形態不完整，口感松軟；當添加食用油量為15 g/100 g，餅干表面呈淺綠色，形態整齊，口感較佳；添加量達15 g/100 g以上后，較為油膩，外形不完整，較松散，從營養健康角度上確定最佳添加量為15 g/100 g。

2.1.4 小蘇打試驗結果

添加小蘇打量對餅干品質的影響見圖4。

圖4 小蘇打添加量對產品品質的影響Fig.4 Effect of the amount of baking soda added on the quality of product

由圖4可以看出，添加小蘇打的量直接關系到餅干的風味和組織結構，當添加量為0.2 g/100 g時，分層不明顯，口感較粗糙；添加量為0.7 g/100 g時，評分最高；在0.7 g/100 g以上時，餅干的感官評分不斷降低，蘇打餅干口感酥松，但出現堿味和苦味，口感極差。最后確定最佳小蘇打添加量為0.7 g/100 g。

2.1.5 糖粉添加量試驗結果與分析

糖粉添加量對餅干品質和口感的影響見圖5。

圖5 糖粉添加量對蘆竹蘇打餅干品質的影響Fig.5 Effect of sugar content on quality of reed bamboo soda biscuit

由圖5結果顯示，添加糖粉的量會直接關系餅干的外觀和風味，添加量為1 g/100 g時，顏色為淺綠色，甜味一般，故評分為72分；當添加量為2 g/100 g，甜度適宜，口感較佳，評分值最高；糖粉添加量過多，甜膩味過重。

2.2 響應面試驗結果與分析

2.2.1 響應面設計與試驗結果

根據響應面法選擇最佳原料添加量，試驗結果見表3。本試驗有29組，其中含5次重復試驗。利用ANOVA分析響應面的回歸參數，得到以感官評分Y為考察指標的回歸模型：

表3 響應面試驗設計及結果Table 3 Response surface test design and results

續表3 響應面試驗設計及結果Continue table 3 Response surface test design and results

2.2.2 顯著性檢驗及方差分析

通過Design-Expert 8.06軟件，整理得到表4。

表4 顯著性檢驗和方差分析Table 4 Significance test and variance analysis

模型P<0.01，表明模型差異性極顯著，失擬項P>0.05，說明失擬項差異不顯著，前者表示方程與實際情況擬合程度較好，能夠用來反映綜合評分與各因素之間的關系，后者說明其他因素對試驗影響很小，可以應用于蘆竹蘇打餅干工藝條件的優化。根據表中F值的大小可以判斷各個因素影響餅干品質的強弱順序。其次序為蘆竹粉添加量>小蘇打添加量>食用油添加量=酵母添加量。表4中一次項A，二次項A2、C2、D2及A與B的P<0.01，及B2的P<0.05顯示分別達到極顯著水平和顯著水平，說明各考察因素對感官評分的影響具有交互作用。

2.2.3 各因素響應面分析與討論

不同原料添加量對蘆竹蘇打餅干的感官評分的影響，根據回歸方程做出的響應面圖見圖6。

圖6 各因素的交互作用對結果的綜合影響Fig.6 The comprehensive influence of the interaction of various factors on the results

從曲面的陡平程度可以判斷出添加量的影響程度，較陡的曲面表明添加量變化的影響較大，反之較小。由圖6可看出，蘆竹粉添加量和酵母添加量圖（即AB）的投影是橢圓，影響較顯著，說明蘆竹粉添加量和酵母添加量的影響較大，交互作用較強。

2.2.4 最佳工藝參數的確定及驗證試驗

經過響應面試驗確定蘆竹蘇打餅干最佳配方為蘆竹粉添加量為7.03 g/100 g、酵母添加量為1.93 g/100 g、食用油添加量為14.33 g/100 g、小蘇打添加量為0.79 g/100 g。該配方的理論值為92.7分。并進行3次驗證試驗，所得餅干的平均感官評分為91.5分，與實際誤差相差1.2，偏差不大，試驗結果可靠。

2.3 蘇打餅干的營養成分測定結果

對蘆竹餅干和蘇打餅干的營養成分測定結果見表5。

表5 營養成分測定表Table 5 Results of nutrient composition determination

由表5可以看出，每100 g蘆竹蘇打餅干中粗蛋白，粗纖維，黃酮含量均比未添加蘆竹蘇打餅干中含量高，分別提高了1.67%，2.08%，0.1%。表明在蘇打餅干中添加蘆竹粉在一定程度上提高了餅干中蛋白質、粗纖維和黃酮含量，增加了餅干的保健功能。

2.4 質構測定結果

未添加蘆竹蘇打餅干和蘆竹蘇打餅干的質構測定結果見表6。

表6 質構測定結果Table 6 Texture test results

破裂力、硬度、黏附性、咀嚼性這幾個指標均可以直觀地體現出餅干的口感和品質，由表6可以看出，兩者破裂力分別為428.7和359.3，表明用探頭將蘆竹餅干打碎所用力度較小，間接說明蘆竹餅干硬度較小；蘆竹餅干的硬度1和硬度2較未添加蘆竹蘇打餅干有所降低，更適合消費者食用，因為其硬度適中；對于粘附性指標，蘆竹餅干降低，黏性減小，不會造成黏牙現象；蘆竹蘇打餅干咀嚼性低于未添加蘆竹蘇打餅干。表明咀嚼該餅干所需要的能量較少，口感適宜。

3 結論

通過試驗研究得出蘆竹蘇打餅干的最優配方是：蘆竹粉添加量為7.03 g/100 g、酵母添加量為1.93 g/100 g、食用油添加量為14.33 g/100 g、小蘇打添加量為0.79 g/100 g。按上述配方做出的蘇打餅干制得的蘇打餅干色澤良好，口感疏松，無雜質，斷面有明顯分層，蘆竹風味適宜，品質最佳。

蘆竹粉的加入使蘇打餅干具有獨特的色澤和風味，增加了一定量的蛋白質含量、粗纖維和黃酮含量，增強了蘇打餅干的保健功能，提升了蘇打餅干的附加值，進一步豐富了蘇打餅干的種類，是一款新穎的休閑類食品，對于蘆竹蘇打餅干的市場推廣有著重要意義。