響應(yīng)面法優(yōu)化蛹蟲(chóng)草餅干的配方

陳 禧，杜亞飛,2，肖琴琴，張榮美，童 圣，張曉娟,2*

（1.成都師范學(xué)院 化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，四川成都 611130；2.成都師范學(xué)院 食品發(fā)酵研究所，四川成都 611130）

蛹蟲(chóng)草（Cordyceps militaris）具有提高免疫力[1]、抗氧化[2-3]、抗衰老、抗菌、抗病毒、抗腫瘤、抗癌、降血脂及降血糖等作用[4]。目前，人們對(duì)蛹蟲(chóng)草的消費(fèi)主要集中在子實(shí)體的鮮、干產(chǎn)品上，而蛹蟲(chóng)草深加工產(chǎn)品的市場(chǎng)份額很小[5]。餅干是以面粉為主要原料制成的一種口感酥脆的食品。它以其可儲(chǔ)存性和便攜性等優(yōu)點(diǎn)受到消費(fèi)者的歡迎。單一搭配的面粉餅干已不能滿(mǎn)足人們健康飲食結(jié)構(gòu)的要求，也不符合現(xiàn)代營(yíng)養(yǎng)學(xué)倡導(dǎo)的飲食原則[6]。因此，對(duì)于高營(yíng)養(yǎng)餅干進(jìn)行工藝優(yōu)化和配方改進(jìn)是食品消費(fèi)領(lǐng)域的重要舉措[7]。本文以蛹蟲(chóng)草為主要原料，采用單因素實(shí)驗(yàn)法和響應(yīng)面分析法選取相關(guān)因素的最佳點(diǎn)，研究蛹蟲(chóng)草餅干的最佳工藝配方，為蛹蟲(chóng)草深加工提供新的技術(shù)思路。

1 材料與方法

1.1 材料

黃油、小蘇打、低筋面粉、雞蛋、白砂糖，市售。蛹蟲(chóng)草，方家鋪?zhàn)泳G色食品有限公司。

1.2 主要儀器與設(shè)備

YM-306D遠(yuǎn)紅外食品烤箱，研麥?zhǔn)称窓C(jī)械（上海）有限公司；XQM-0.4實(shí)驗(yàn)球磨機(jī)，長(zhǎng)沙天創(chuàng)粉末技術(shù)有限公司；艾澤拉800A多功能粉碎機(jī)，永康市紅太陽(yáng)機(jī)電有限公司；JA303P 電子天平，常州幸運(yùn)電子設(shè)備有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程

蛹蟲(chóng)草粉準(zhǔn)備→制作面團(tuán)→壓模成形→烘烤→冷卻[8]。

1.3.2 操作要點(diǎn)

（1）蛹蟲(chóng)草粉準(zhǔn)備。將蛹蟲(chóng)草用水洗凈，去除雜質(zhì)，放入烤箱中以80 ℃干燥，冷卻使用。再用多功能攪拌機(jī)攪碎蛹蟲(chóng)草，制備出蛹蟲(chóng)草粉[9]。

（2）制作面團(tuán)。將小蘇打與低筋面粉及輔料攪拌混合均勻，將小蘇打與低筋面粉及輔料攪拌混合均勻，最后加入蛹蟲(chóng)草粉，混合均勻[9]。將面團(tuán)放入冰箱，冷藏15 min備用。

（3）壓模成形。從冰箱取出面團(tuán)，碾壓成3～4 mm厚的面塊，用方模壓出餅干形狀，放入烤盤(pán)[9]。

染液堿性強(qiáng)弱也是影響活性染料反應(yīng)性的重要因素。堿劑強(qiáng)，染液pH值高，活性染料反應(yīng)速率提高，可促進(jìn)染料與棉纖維發(fā)生共價(jià)鍵的結(jié)合[3]。但當(dāng)pH值大于11后，水解反應(yīng)的比例增大，染料固色率下降。因此對(duì)反應(yīng)性高的染料，堿性可以弱些；對(duì)反應(yīng)性低的染料，堿性應(yīng)強(qiáng)些。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)用不同堿劑，研究pH值對(duì)于永光活性湖蘭G染料染色的影響。染色工藝見(jiàn)表3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

（4）烘烤。烤箱預(yù)熱20 min，溫度調(diào)至170 ℃，烘烤15 min。

（5）冷卻。焙烤后的蛹蟲(chóng)草餅干進(jìn)行自然冷卻處理。

1.3.3 蛹蟲(chóng)草餅干的單因素實(shí)驗(yàn)

以100 g 低筋面粉為基準(zhǔn)，基本配方為蛹蟲(chóng)草粉6 g、黃油30 g、蛋液25 g、白砂糖25 g、小蘇打2 g、水20 g，選用控制變量法依次改變蛹蟲(chóng)草粉（2 g、4 g、6 g、8 g及10 g）、水（10 g、15 g、20 g、25 g及30 g）、白砂糖（15 g、20 g、25 g、30 g及35 g）3個(gè)因素的添加量，由此考察單因素對(duì)蛹蟲(chóng)草餅干品質(zhì)的影響。

1.3.4 蛹蟲(chóng)草餅干的響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)

在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)17組實(shí)驗(yàn)，以蛹蟲(chóng)草粉、水、白砂糖添加量3個(gè)顯著因素作為響應(yīng)變量，以感官評(píng)價(jià)綜合評(píng)分作為響應(yīng)值，如表1所示實(shí)驗(yàn)因素設(shè)計(jì)。

1.3.5 感官評(píng)價(jià)

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.1.1 水對(duì)蛹蟲(chóng)草餅干的感官評(píng)分影響

由圖1所示，水添加量在10%～20%時(shí)，蛹蟲(chóng)草餅干的感官評(píng)分不斷上升，水添加量對(duì)蛹蟲(chóng)草餅干感官品質(zhì)起到一定影響，水能使面團(tuán)柔軟有彈性。但過(guò)多的水會(huì)使面團(tuán)不成型，影響感官評(píng)分，超過(guò)20%后，評(píng)分呈下降趨勢(shì)。因此選擇水添加量20%及其附近的兩個(gè)梯度作為響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

圖1 水添加量對(duì)蛹蟲(chóng)草餅干感官評(píng)價(jià)的影響

2.1.2 白砂糖對(duì)蛹蟲(chóng)草餅干的感官評(píng)分影響

由圖2所示，蛹蟲(chóng)草餅干在白砂糖添加量15%～30%時(shí)感官評(píng)分呈上升趨勢(shì)。白砂糖添加量對(duì)餅干感官品質(zhì)存在一定影響，白砂糖能使餅干增加甜度，但過(guò)多的白砂糖會(huì)使餅干過(guò)于甜，影響感官評(píng)分。超過(guò)30%后，感官評(píng)分開(kāi)始下降，因此選擇白砂糖添加量30%及其附近的兩個(gè)梯度作為響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

圖2 白砂糖添加量對(duì)餅干感官評(píng)價(jià)的影響

2.1.3 蛹蟲(chóng)草粉對(duì)蛹蟲(chóng)草餅干的感官評(píng)分影響

由圖3所示，在2%～8%蛹蟲(chóng)草粉范圍內(nèi)，蛹蟲(chóng)草餅干的感官評(píng)分不斷上升。蛹蟲(chóng)草粉能使餅干具有特色的香味，但蛹蟲(chóng)草粉過(guò)量會(huì)影響餅干風(fēng)味，使之變苦，進(jìn)而影響感官評(píng)分。蛹蟲(chóng)草粉添加量大于8%時(shí)感官評(píng)分開(kāi)始下降，因此選擇蛹蟲(chóng)草粉添加量8%及其附近的兩個(gè)梯度作為響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

圖3 蛹蟲(chóng)草粉添加量對(duì)餅干感官品質(zhì)的影響

2.2 蛹蟲(chóng)草餅干響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)的結(jié)果

2.2.1 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)結(jié)果與方差分析

以感官評(píng)分作為響應(yīng)值，選取蛹蟲(chóng)草粉添加量、水添加量、白砂糖添加量進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化，如表2所示。

表2 蛹蟲(chóng)草餅干BBD響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與響應(yīng)值

得出各因素和感官評(píng)分的回歸方程：感官評(píng)分Y=86.22+0.787 5A+0.512 5B-1.38C+0.450 0AB+2.48AC+1.43BC-3.28A2-1.83B2-3.61C2

由表3可知，模型具有極顯著性（P=0.002 7＜0.01），且失擬項(xiàng)不顯著（P=0.081 9＞0.05），相關(guān)系數(shù)為R2=0.930 8，這說(shuō)明預(yù)測(cè)值與試驗(yàn)值相關(guān)，擬合度較好，誤差小，即用上述回歸方程預(yù)測(cè)試驗(yàn)中3個(gè)因素和感官評(píng)分的關(guān)系是可行的。

表3 蛹蟲(chóng)草餅干BBD響應(yīng)面模型方差分析

根據(jù)顯著性分析的結(jié)果可知，一次項(xiàng)A、一次項(xiàng)B對(duì)感官評(píng)分的影響不顯著（P＞0.05），一次項(xiàng)C對(duì)感官評(píng)分有顯著影響（P＜0.05）。二次項(xiàng)A2、C2對(duì)感官評(píng)分有極顯著影響（P＜0.01），二次項(xiàng)B2對(duì)感官評(píng)分有顯著影響。交互項(xiàng)AC對(duì)感官評(píng)分值的影響極顯著（P＞0.05），交互項(xiàng)AB、交互項(xiàng)BC對(duì)感官評(píng)分不顯著。通過(guò)比較該模型各因素的F值的大小，判定各因素的主次關(guān)系，F(xiàn)值越大，則該因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響越大，即C＞A＞B。

2.2.2 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

根據(jù)響應(yīng)面的結(jié)果，利用Design-Expert 11軟件進(jìn)行分析，蛹蟲(chóng)草餅干最佳工藝條件為水添加量20.4%、白砂糖添加量30.5%、蛹蟲(chóng)草粉添加量7.8%。餅干理論感官評(píng)分86.3分。在實(shí)際操作過(guò)程中，考慮便捷性，條件改為水添加量20%、蛹蟲(chóng)草粉添加量8%，白砂糖添加量30%，對(duì)餅干進(jìn)行3次重復(fù)實(shí)驗(yàn)得到的平均分為86.1分，二次多項(xiàng)式數(shù)學(xué)模型進(jìn)行的等高線疊加，所得到的優(yōu)化區(qū)域符合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)，數(shù)學(xué)模型和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)具有良好的重現(xiàn)性[11]。

3 結(jié)論

以單因素實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)進(jìn)行Box-Behnken實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化蛹蟲(chóng)草配方，結(jié)果表明各因素對(duì)產(chǎn)品感官影響大小順序?yàn)橛枷x(chóng)草粉添加量＞水添加量＞白砂糖添加量，結(jié)合響應(yīng)面分析確定蛹蟲(chóng)草8%、水添加量20%、黃油30%、蛋液25%、白糖30%，制得的蛹蟲(chóng)草餅干呈金黃色、色澤均勻、組織狀態(tài)清晰，為蛹蟲(chóng)草餅干的研發(fā)提供理論基礎(chǔ)。