響應面試驗法優化紫薯山藥曲奇加工工藝

◎ 雷 磊

（信陽農林學院 食品學院，河南 信陽 464000）

紫薯含有大量硒元素、花青素、蛋白質和纖維素，是抗癌蔬菜中的佼佼者，當之無愧的無公害、抗癌食品[1]。眾所周知，山藥是藥食同源食品，具有健脾益腎、溫和滋補的作用，廣泛用于大病初愈的人群，廣受醫家喜愛[2]。同時山藥是低熱量食品，含有豐富的微量元素和維生素等營養物質，不僅可以降低血脂，還可以抗腫瘤[3-4]。當前，我國的物質消費格局從溫飽型逐漸轉為營養型、功能型、風味型[5]。本文在曲奇餅干中加入富含膳食纖維和花青素的紫薯粉和藥食同源的山藥粉，改變了單一的曲奇餅干制作工藝，實現了營養素互補。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

紫薯粉（興化市頂萃食品有限公司）；山藥粉（亳州鴻碩生物科技有限公司）；雞蛋（信陽農林學院西亞超市內購得）；酒石酸鉀鈉、硫酸銅、葡萄糖、酚酞、次甲基藍、氫氧化鈉和無水乙醚（均為國產分析純）。

XYF-K系列高級食品烤箱（廣州市番禺新粵豐廚具廠）；DHG-9240A電熱恒溫鼓風干燥箱（北京科偉永興儀器有限公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 工藝流程及操作步驟

（1）曲奇餅干制作工藝。工藝流程為油糖攪拌→加入雞蛋→加入粉料→調制面團→成型→焙烤→冷卻。

（2）操作步驟。將無鹽黃油置于熱水中直至形成半融狀態，加入綿白糖一起混合均勻，后用電動打蛋器進行攪打，直到顏色呈白色為止；加入雞蛋，接著將雞蛋液分3次加入攪打，直至溶液變成乳白色的奶油狀；依次加入低筋面粉、紫薯粉、山藥粉；將混合的面粉不斷攪拌均勻，制成面團；將調制好的面團裝入裱花袋中，更換不同裱花嘴，在烤盤上擠出不同花樣的曲奇餅干；放入烤箱中設置上火190 ℃，下火170 ℃，時間15 min，烘烤至成熟，表面呈紫色，有濃厚的奶香味；待曲奇餅干烘烤后，將其從烤箱中拿出，放于室溫條件下冷卻，即為成品。

1.2.2 單因素試驗

以低筋面粉100 g為基準，選取紫薯粉（10 g、15 g、20 g、25 g和30 g）、山藥粉（3 g、6 g、9 g、12 g和15 g）、無鹽黃油（65 g、70 g、75 g、80 g和85 g）、綿白糖（30 g、40 g、50 g、60 g和70 g）這4個因素，進行單因素試驗，以感官評定為綜合評價標準，研究不同添加量對紫薯山藥曲奇餅干感官品質產生的影響。

1.2.3 響應面試驗優化

在單因素試驗基礎上，以紫薯粉添加量、山藥粉添加量、綿白糖添加量、無鹽黃油添加量為變量，以感官評定為綜合評價標準，進行響應面試驗，優化曲奇工藝參數。響應面試驗設計見表1[6]。

表1 響應面試驗設計表

1.2.4 感官評價標準

參照《餅干質量通則》（GB/T 20980—2021），以曲奇餅干形態、色澤、口感、組織4個因素作為主要感官指標，選取10位與食品有關專業人員組成一個評價小組，并進行感官評定，感官評分標準見表2[7]。

表2 感官評定標準表

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果分析

2.1.1 紫薯粉添加量對曲奇品質的影響

由圖1可知，隨著紫薯粉的添加量從10 g上升到30 g，曲奇的綜合感官評分先上升后下降，且在紫薯粉添加量為15 g時，感官評分為85分，達到了最大值，制得的曲奇組織細密，呈現曲奇特有的口感和色澤[8]。

圖1 紫薯粉添加量對曲奇品質的影響圖

2.1.2 山藥粉添加量對曲奇品質的影響

由圖2可知，隨著山藥粉的添加量從3 g上升到15 g，曲奇的綜合感官評分先上升后下降，且在山藥粉添加量為6 g時，感官評分為82分，達到了最大值，制得的曲奇餅干有合適的甜度，無氣孔。

圖2 山藥粉添加量對曲奇品質的影響圖

2.1.3 綿白糖添加量對曲奇品質的影響

由圖3可知，隨著綿白糖添加量從30 g上升到70 g，曲奇的綜合感官評分呈現先上升后減少的變化趨勢，當綿白糖添加量為50 g時，感官評分為83分，出現峰值，此時曲奇色澤均勻，有濃郁的香味。

圖3 綿白糖添加量對曲奇品質的影響圖

2.1.4 無鹽黃油添加量對曲奇品質的影響

由圖4可知，隨著無鹽黃油的添加量從65 g上升到到85 g，曲奇的綜合感官評分先上升再下降，且在無鹽黃油添加量為80 g時，感官評分為82分，達到峰值。

圖4 無鹽黃油對曲奇品質的影響圖

2.2 響應面試驗結果分析

2.2.1 響應面試驗結果

對單因素試驗結果進行分析，可以設計出一個4因素3水平的響應面試驗方案。響應值Y為紫薯山藥曲奇的感官評分，4個因素分別為紫薯粉（A）、山藥粉（B）、無鹽黃油（C）、綿白糖（D），每個因素對應3個水平進行試驗，一共進行29次試驗。通過試驗結果，討論感官評分的大小與4個因素間的關系。紫薯山藥曲奇配方優化的設計及結果如表3所示。

表3 響應面試驗設計結果表

2.2.2 模型的建立及顯著性檢驗

表4 回歸方程的方差分析表

2.2.3 模型驗證

利用軟件得出的紫薯山藥曲奇的最佳工藝參數為紫薯粉添加量13.022 g、山藥粉添加量6.407 g、綿白糖添加量51.105 g、無鹽黃油添加量81.310 g，預測模型的感官評分為95.179分。考慮試驗的可行性，選擇合適的數據開展驗證試驗，即紫薯粉添加量13 g、山藥粉添加量6 g、無鹽黃油添加量81 g、綿白糖添加量51 g，平行試驗3次，在此條件下測得紫薯山藥曲奇餅干的感官均分為94.2分，與理論值95.179分很相近，說明經響應面試驗得出的數據的是有效的，該模型具有一定的實用價值。

3 結論

本試驗主要研究紫薯山藥曲奇餅干的最優配方，通過單因素試驗和響應面法得出了紫薯山藥曲奇餅干的最佳配方：以100 g低筋面粉為基準，紫薯粉13 g、山藥粉6 g、無鹽黃油81 g、綿白糖51 g及雞蛋30 g，在上火190 ℃、下火170 ℃、烘焙時間15 min下制作出的曲奇餅干，其感官評分為94.2分，甜度適中，紋路清晰，呈紫色，外形完整，組織狀態細密多孔。該條件下制作的紫薯山藥曲奇餅干不僅具有濃郁的風味和口感，還能滿足人們需要的營養需要，老少皆宜，與傳統曲奇餅干相比，口感更加酥松、成品體積更大、脂肪含量較低。