高粱餅干生產配方優化與品質測定

趙國良 ，張東杰 ，毛健，阮長青，王長遠，李志江 *

1.黑龍江八一農墾大學食品學院（大慶 163319）；2.黑龍江省雜糧加工及質量安全工程技術研究中心（大慶 163319）；3.國家雜糧工程技術研究中心（大慶 163319）；4.江南大學食品學院（無錫 214122）

高粱（Sorghum bicolorL.Moench）屬禾本科，在我國東北地區廣泛種植，是一種常見的谷類作物[1]。高粱通常作為主要雜糧食物，可以調整人們膳食結構，有益于機體健康[2]。高粱籽粒富含B族維生素、單寧、多酚、淀粉和礦物質等營養成分，其中多酚類物質可以幫助人體控制血糖，抑制乳腺癌細胞和胃腸癌細胞的增殖[3]。富含的抗性淀粉可以降低甘油三酯和膽固醇水平，對治療糖尿病、肥胖等現代人群易發疾病有一定幫助[4]。此外，高粱中的單寧類化合物可以降低餐后血糖反應[5]，減少食物中熱量，對體重控制有一定輔助作用[6]。

在日常休閑食品中，餅干的城市家庭消費綜合指數排名僅次于膨化食品，位居第二[7]。餅干是以小麥粉為主料，添加糖、蛋、乳等輔料經面團調制和焙烤制成[8]。但餅干在加工過程中加入大量糖和油脂，使得人體患肥胖和心血管疾病的風險增加，因此替代部分可食性糖，研制代糖餅干具有良好的應用前景[9]。添加3%高粱烏米粉、41%高粱全粉等生產餅干和蛋糕食品得到研究和應用[10-13]。此次試驗主要利用單因素試驗和正交試驗方法，以市場餅干為參照進行高粱餅干改良，通過改變高粱粉添加量、木糖醇添加量、植物油添加量和焙烤時間等因素，探討健康低糖的高粱餅干配方，并進行營養成分測定和質構分析。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

高粱粉（龍米糧1號）；小麥粉（沈陽香雪面粉股份有限公司）；食鹽、雞蛋、植物油（棕櫚油）、純凈水（均為市售）；木糖醇（浙江華康藥業股份有限公司）；小蘇打（南京甘汁園糖業有限公司）；其他試劑無特殊說明，均為分析純。

KD-192電子秤[百利達（上海）商貿有限公司]；XYF-K烤爐（鄭州昊博機械設備有限公司）；燒杯；錐形瓶；滴定管；榮華HH-1水浴鍋（常州榮華儀器制造有限公司）；TMS-PRO質構儀（美國FTC公司）；K9840自動凱氏定氮儀（上海浦予工業科技有限公司）；SZC-C脂肪測定儀（杭州菲躍儀器有限公司）；T6新世紀紫外可見分光光度計（青島明博環保科技有限公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 工藝流程

參考司波等[14]方法并稍作改動。

1.2.2 操作要點

（1）原料選擇：準備高粱粉、小麥粉、雞蛋、植物油、小蘇打、木糖醇等材料，選擇0.180 mm（80目）篩將兩種面粉過篩。（2）面團調制：先將高粱粉、小麥粉、木糖醇、小蘇打混合均勻，再將雞蛋和植物油混合液加入到混合面粉中，最終攪打至混合均勻即可。（3）烘焙：餅坯送入烤箱烘烤后，溫度控制在180～220 ℃。焙烤時間為30 min，烤至餅干表面呈均勻金黃色。（4）冷卻：將烘烤成熟的產品置于自然條件下降溫至35～40 ℃。挑選出質量較好、外形完整的進行品嘗。

1.2.3 單因素試驗設計

參考徐微等[15]方法，以高粱粉、木糖醇和植物油的添加量及焙烤時間為試驗因素，確定高粱餅干最優配方。

1.2.3.1 高粱粉添加量

固定植物油15%、蛋5%、木糖醇15%、小蘇打0.5%～0.7%和食鹽0.8%，高粱粉添加量依次為20%，30%，40%，50%和60%。

1.2.3.2 木糖醇添加量

固定高粱粉50%、植物油15%、蛋5%、小蘇打0.5%～0.7%和食鹽0.8%，木糖醇添加量依次為10%，15%，20%，25%和30%。

1.2.3.3 植物油添加量

固定高粱粉50%、木糖醇20%、蛋5%、小蘇打0.5%～0.7%和食鹽0.8%，植物油添加量分別為9%，12%，15%，18%和21%。

1.2.3.4 焙烤時間

固定高粱粉50%、木糖醇20%、植物油18%、蛋5%、小蘇打0.5%～0.7%和食鹽0.8%，焙烤時間依次為15，20，25，30和35 min。

1.2.4 營養品質測定

1.2.4.1 蛋白質測定

利用K9840自動凱氏定氮儀測定餅干中粗蛋白質含量。

1.2.4.2 脂肪測定

采用SZC-C脂肪測定儀直接測定餅干中脂肪含量。

1.2.4.3 總膳食纖維測定

采用半自動纖維測定儀和馬弗爐測量高粱餅干中總膳食纖維含量。

1.2.4.4 水分測定

采用直接干燥法測定餅干中水分。

1.2.4.5 灰分檢測

采用GB 5009.4—2016中的方法測定餅干中灰分。

1.2.4.6 碳水化合物測定

采用GB/Z 21922—2008中的方法測定餅干中碳水化合物。

1.2.5 質構品質測定

參考曹麗萍等[16]質構測定方法和指標。A組選取3個市場上同品牌的餅干，B組選取3個采用試驗的配比制作的高粱餅干。利用TMS-PRO質構儀，在檢測前后速度均為60 mm/min，起始力為1.5 N，形變量為25%，圓柱形探頭的情況下，進行硬度、黏附性、彈性和咀嚼性的測定。

1.2.6 感官評定

參考Kahlon等[17]評定方法并結合高粱自身特點，設定感官評價滿分100分，外觀和色澤各占15分，結構和香味各占20分，口感為30分。評定分析方法：評價小組共10人，男女各5名，10人均沒有味覺和嗅覺上的明顯差異，品嘗后立即評分。具體評分標準如表1所示。

表1 感官評定標準與分值

1.3 數據處理

所有試驗均進行3次平行測定，數據使用平均值±標準差表示。使用SPSS25.0、Origin 2019進行繪圖分析，通過單因素方差分析顯示各數據間差異，p＜0.05表示有統計學意義。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果分析

2.1.1 高粱粉添加量對餅干感官的影響

從圖1可知，高粱粉添加量40%和50%的感官評分與高粱粉添加量20%和60%的感官評分之間有顯著性差異（p＜0.05），高粱粉添加量30%與50%之間、高粱粉添加量40%與50%之間均不存在顯著性差異（p＞0.05）。

圖1 高粱粉添加量對餅干感官的影響

結果表明，隨著高粱粉添加比例上升，感官評定分數先上升后下降。高粱粉添加量20%時，高粱的香味較淡，不能體會到高粱獨有的風味，口感也一般；高粱粉添加量30%時，餅干略有高粱的香味；高粱粉添加量40%時，多數依舊是小麥粉香氣，且顏色不具有高粱紅色；高粱粉添加量50%時，餅干有高粱特有香氣且色澤均勻，此時感官評分最高；高粱粉添加量60%時，餅干內部結構有大孔，組織粗糙且高粱的香味過重。所以最適高粱粉添加量為50%。

2.1.2 木糖醇添加量對餅干感官的影響

從圖2可知，木糖醇添加量20%時所得感官評分與添加量10%，25%和30%所得感官評分兩兩之間差異顯著（p＜0.05），木糖醇添加量15%和20%之間差異不顯著（p＞0.05）。

圖2 木糖醇添加量對餅干感官的影響

試驗結果表明，隨木糖醇添加比例上升，感官評定分數呈現先上升后下降的趨勢。木糖醇添加量10%時，餅干甜味不足；木糖醇添加量15%時，餅干甜味增加，但欠缺口感；木糖醇添加量20%時，內質結構均勻，無大的空洞，口感松脆，香咸協調；木糖醇添加量25%時，餅干甜味較突出；木糖醇添加量30%時，餅干甜膩，風味不佳。所以最適木糖醇添加量為20%。

2.1.3 植物油添加量對餅干感官的影響

從圖3可知，植物油添加量18%與9%，12%和21%之間差異顯著（p＜0.05），植物油添加量12%與15%，15%和18%之間差異不顯著（p＞0.05），添加量9%與12%之間無明顯差異，添加量18%與21%之間有明顯差異。所以植物油添加量應選18%。

圖3 植物油添加量對餅干感官的影響

試驗結果表明，隨著植物油添加比例上升，感官評定分數先上升后下降。添加量9%時，面餅發干，不容易揉成團，入口時口感發硬；添加量12%時，香味較淡且口感發干；添加量15%時，干澀情況有所改善，但口感依舊發硬；添加量18%時，有淡淡香氣，口感酥脆且不油膩，此時感官評分最高；添加量21%時，面團變得粘手油膩，口感不佳。所以最適植物油添加量為18%。

2.1.4 焙烤時間對餅干感官的影響

從圖4可以看出，焙烤時間15和20 min、20和25 min之間均不存在顯著性差異，焙烤時間25與30 min、30與35 min之間均存在顯著性差異（p＜0.05）。

圖4 焙烤時間對餅干感官的影響

試驗結果表明，伴隨焙烤時間延長，感官評分先上升后下降。焙烤時間15 min時，餅干內部的水分沒有徹底蒸發，會出現內部發白現象；焙烤時間20 min時，餅干里面發黏，斷面不清晰且口感發硬；焙烤時間25 min時，餅干表面有輕微黃色，但內部結構不均勻；焙烤時間30 min時，內部組織結構均勻，口感松脆且色澤均勻，帶有光澤，此時感官評分最高；焙烤時間35 min時，略有異色，顏色過深，口感松脆但較苦。所以最適焙烤時間為30 min。

2.2 正交試驗

通過單因素試驗確定高粱粉添加量、木糖醇添加量、植物油添加量和焙烤時間的最適值。在每個因素中選出3個最適水平，做L9(34)的正交試驗，判斷每個單因素的影響程度以得到最佳配方，如表2所示。

表2 正交試驗因素水平表

由表3可知，每個因素對高粱餅干品質的影響程度為A＞C＞B＞D，得出的最佳組合為A3B2C3D3，在相同條件下以A3B2C3D3組合進行餅干制作，感官評分為89分。結果表明A3B2C3D3為最佳配方。

表3 正交試驗的直觀分析表

如圖5所示，高粱粉添加量對高粱餅干影響程度最大。最優配方為50%高粱粉添加量、20%木糖醇添加量、18%植物油添加量和焙烤時間30 min。

圖5 各因素各水平感官評分均值

2.3 產品質量測定

2.3.1 感官測定

根據正交試驗所得出的最優高粱餅干配方制作餅干，如圖6所示。所得餅干外觀完整，薄厚均勻無氣泡；內質結構均勻，斷面細密多孔，無大的空洞；高粱香味濃郁，無其他異味；色澤均勻無過焦、發白等現象；口感松脆香甜協調。

圖6 高粱餅干外觀圖

2.3.2 營養成分測定

由表4可知，100 g的高粱餅干所含脂肪、蛋白質和碳水化合物的營養素參考值分別為26.75%，13.40%和17.90%。試驗表明，高粱餅干能夠提供人體所需的營養，與市面上的餅干相比較，高粱餅干的蛋白質含量較高，脂肪含量相對較低，糖含量相對較低，適于食用[18]。

表4 高粱餅干的營養成分指標

2.4 高粱餅干與市場餅干質構特性對比

根據試驗結果經方差分析可得，其中硬度、彈性和咀嚼性的p＞0.05，而黏附性的p＜0.05。由此可得，高粱餅干和市場餅干的硬度、彈性、咀嚼性之間無顯著差異，而兩者的黏附性之間有顯著差異，原因可能是高粱餅干中添加高粱粉，對面團形成面筋有抑制作用，而市場餅干主要材料為小麥粉，小麥粉為低筋粉，低筋粉形成的面團黏附性要高一些[19]。因此導致兩者的黏附性存在差異。

表5 高粱餅干與市場餅干的質構指標對比

3 結論

以高粱粉代替部分小麥粉，木糖醇代替傳統蔗糖制作高粱餅干，采用單因素試驗分析方法，以感官評價和營養成分比較確定高粱粉、木糖醇、植物油的最佳添加量：高粱粉50%、木糖醇20%和植物油18%。此時，高粱餅干感官評分為89分。在不影響口感的前提下，減少了熱量攝入，同時還能給予餅干特殊的高粱風味。與市售的其他餅干相比，質構分析并無差異，營養價值有明顯提升。此次試驗為科學配餐、豐富輔食、營養強化提供一定理論依據。