一种苦荞曲奇的配方设计

王 宁，袁静蕾，杨浩杰，马丽卿，李和平

(1.河南牧业经济学院 食品与生物工程学院，河南 郑州 450046； 2.湖北工业大学 生物工程与食品学院， 湖北 武汉 430068； 3.河南工业大学 生物工程学院，河南 郑州 450001)

1 前言

曲奇饼干是以糖、低筋蛋糕粉、黄油和鸡蛋作为基础配方，再根据实际情况添加适宜的辅料，经烘焙而成的具有多种形状和花纹的饼干产品[1]。口感酥松、甜而不腻的特点使其深受广大消费者的喜爱。但是传统的曲奇饼干往往有高油、高糖的问题，大量摄入易引起肥胖、糖尿病等代谢疾病[2]。加入膳食纤维，既可以保留曲奇饼干的感官品质，又可提高其营养价值，降低引起代谢性疾病发生的几率[3]，可在基础配方的基础上添加富含膳食纤维的辅料，如南瓜、苹果渣等[4,5]。或采用部分代替蛋糕粉的方法，常见的添加辅料有燕麦粉、荞麦粉、莲子粉等[6,7]。

荞麦(FagopyrumesculentumMoench.)是蓼科荞麦属植物，人们广泛食用的荞麦品种包括甜荞麦和苦荞麦两种。荞麦在世界范围内有广泛分布，包括中国、俄罗斯、波兰、加拿大、巴西、美国等[8]。苦荞中富含膳食纤维、黄酮等营养成分[9]，具有较好的抗氧化活性[10]。

本实验在曲奇饼干的基础配方中添加适量的苦荞粉，研究苦荞对曲奇饼干的抗氧化功效，进而为开发高膳食纤维、高营养价值的曲奇饼干奠定基础。

2 材料和仪器

2.1 试验材料

海兰褐鲜鸡蛋购于郑州丹尼斯超市；小麦粉、绵白糖和苦荞颗粒购于河南省世纪联华超市；黄油购于京东超市；2-硫代巴比妥酸为分析纯购自国药集团；三氯乙酸为分析纯购自天津市光复精细化工。

2.2 主要仪器和设备

质构仪(CT3，美国Brookfield有限公司)，便携式色差仪(CR-400，日本柯尼卡美能达有限公司)，热风循环电焗炉(YXD-4A，英联斯特餐饮设备有限公司)，紫外可见分光光度计(BlueStar B，北京莱伯泰科仪器股份有限公司)。

3 方法

3.1 苦荞曲奇加工工艺流程

曲奇饼干基础配方为：面粉56 g，黄油19 g，绵白糖22 g，全蛋液2.5 g，蛋黄14 g。

3.1.1 操作要点

(1)苦荞粉制备：将四川凉州生苦荞放于粉碎机进行粉碎处理，成较细粉状，过100目筛备用。

(2)配粉：将事先称好的面粉与苦荞粉搅拌混匀，备用。

(3)打发：从冰箱中取出黄油切成小块放于不锈钢盆中，汽浴软化(注意不要将黄油软化过度成为液体)。打发至体积略有膨胀时加入称好的绵白糖继续打发，直到空气充分混入，混合物颜色发白且较为细腻即可。此时分两次加入蛋黄和全蛋液，用打蛋器使其充分混匀。

(4)和面：加入混匀后的面粉与苦荞粉，用手将其与上述混合物混合均匀。此时，面团逐渐成型，且随着揉捏时间的增加，面团开始呈现光滑细腻的状态。但不可揉捏过度，以防破坏饼干的酥性结构。

(5)冷冻：在U型饼干模具中铺一层保鲜膜，将面块均匀填充于模具中，然后置于冰箱冷冻约40 min后取出(利于后续切片操作)。

(6)切片：将冷冻后的面块放于案板上，切成5 mm厚的均匀块状物，并平铺在烤盘上。

(7)焙烤：将饼干放入烤箱，设置参数，使焙烤温度为160 ℃，热风循环温度为150 ℃，焙烤时间为7 min。

(8)冷却、包装：焙烤后的饼干应放在烤盘上冷却，然后装进一次性塑料杯并覆上保鲜膜。

3.1.2 黄油添加量对苦荞曲奇饼干品质的影响

以黄油添加量为变量，分别添加13 g、16 g、19 g、22 g、25 g黄油制作苦荞曲奇饼干，研究黄油添加量对饼干的感官评分、硬度、色度等品质的影响，确定黄油的适宜添加量。

3.1.3 绵白糖添加量对苦荞曲奇饼干品质的影响

以绵白糖添加量为变量，分别添加18 g、20 g、22 g、24 g、26 g绵白糖，制作苦荞曲奇饼干，研究绵白糖添加量对饼干的感官评分、硬度、色度等品质的影响，确定绵白糖的适宜添加量。

3.1.4 全蛋液添加量对苦荞曲奇饼干品质的影响

以全蛋液添加量为变量，分别添加0 g、1.5 g、3 g、4.5 g、6 g全蛋液，制作苦荞曲奇饼干，研究全蛋液添加量对饼干的感官评分、硬度、色度等品质的影响，确定全蛋液的适宜添加量。

3.1.5 苦荞粉添加量对苦荞曲奇饼干品质的影响

以苦荞粉添加量为变量，分别添加0 g、2 g、4 g、6 g、8 g苦荞粉，制作苦荞曲奇饼干，研究苦荞粉添加量对饼干的感官评分、硬度、色度等品质的影响，及苦荞对曲奇饼干中脂质的抗氧化作用，确定苦荞粉的适宜添加量。

3.1.6 正交试验设计

在单因素试验的基础上，选择合适的黄油、绵白糖、全蛋液和苦荞粉添加量，测试饼干的感官评分、硬度、色度和丙二醛(malondialdehyde，MDA)值，进行L9(34)的正交试验，优化苦荞曲奇饼干的配分。正交试验因素水平表见表1。

表1 苦荞曲奇饼干正交试验因素水平表 g

3.2 曲奇饼干硬度测定

采用质构仪检测饼干样品的硬度。选用TA 39探头，测试类型为破裂模式，测试目标为stop&load，出发点负载500 g，测试速度0.5 mm/s，测试循环一次。每组样品平行测试5次，取平均值。

3.3 曲奇饼干色度测定

采用CR-400型色差仪对饼干的色泽进行评定。剔除烘烤不均匀的饼干后任选三个饼干对其正面进行测定，记录L(亮度)、a(红绿值)、b(黄蓝值)值，并取平均值。

3.4 曲奇饼干氧化程度测定

采用MDA法测定苦荞添加量组饼干的氧化程度(待测饼干需在干燥的环境下放置一周)。操作方法如下：

(1)10%TCA：10 g TCA用100 mL的水溶解(可用玻璃棒加速其溶解)。

(2)0.6%TBA：0.3 g的TBA用上述TCA溶液溶解并定容至50 mL(水浴搅拌溶解)。

(3)MDA的提取：将饼干样品用研钵磨碎后，准确称取1 g于4 mL的离心管中，加入约2 mL配好的TCA溶液混合均匀，之后定容至4 mL。匀浆置于离心机中以4 000 r/min的速度离心10 min，上清液即为提取液。

(4)显色反应与测定：准确吸取2 mL提取液于离心管中(空白组添加2 mL蒸馏水)，再添加2 mL TBA溶液。然后置于沸水浴中加热15 min，迅速冷却后再次离心。在450 nm、532 nm、600 nm处分别测定吸光值。

(5)结果计算

C=6.45×(A532-A600)-0.56×A450

Y=CV/W

其中，C为MDA浓度，μmol/L；V为提取液体积，mL；W为称取的饼干重量，g；Y为MDA含量，μmol/g。

3.5 感官评价

选取10名食品专业的学生与老师按照评分标准[21]，分别从外形、滋气味、酥脆度、色泽四个方面进行打分，满分100分。具体评分标准参照表2。

表2 曲奇饼干感官评价表

3.6 统计分析

采用SPSS 20软件进行方差分析，每组试验至少重复3次，数据在95%水平进行Duncan分析，结果以Mean±SEM形式呈现。

4 结果与讨论

4.1 黄油添加量对曲奇饼干品质的影响

4.1.1 黄油添加量对曲奇饼干感官品质的影响

黄油添加量对曲奇饼干感官的影响见图1。随着黄油添加量的增加，饼干香味越来越浓郁，但黄油添加量较高时，面团较软，易粘盆，且有出油现象。而黄油较少时面团又较硬，不利于成型，成品破裂严重、不美观。由图1可知，黄油添加量对饼干有显著影响(P<0.05)，随着黄油添加量的增加，感官评分呈现先增加后降低的趋势，当黄油添加量为19 g时，感官得分最高。这之后，随着黄油添加量的增加，感官评分差异不显著(P<0.05)。

图1 黄油添加量对曲奇饼干感官品质的影响注：字母相同表示差异不显著(P>0.05)，字母不同表示差异显著(P<0.05)，下同。

4.1.2 黄油添加量对曲奇饼干硬度的影响

黄油添加量对曲奇饼干硬度的影响见图2。随着黄油添加量的增加，饼干的硬度值显著降低(P<0.05)。这可能是由于黄油影响蛋白质和淀粉的连续性结构，降低了饼干韧性，进而降低了曲奇饼干的硬度[11,12]。

图2 黄油添加量对曲奇饼干硬度的影响

综合考虑健康和经济因素，结合感官评分和硬度的结果，选择19 g为正交试验因素水平的参考值。

4.2 绵白糖添加量对曲奇饼干品质的影响

4.2.1 绵白糖添加量对曲奇饼干感官品质的影响

绵白糖添加量对曲奇饼干感官品质的影响见图3。随着绵白糖添加量的增加，感官评分呈现出先升高后降低的趋势，当绵白糖添加量为22 g时，感官评分显著高于其他组(P<0.05)。此时，测试人员对曲奇饼干的甜度接受度较高。

图3 绵白糖添加量对曲奇饼干感官品质的影响

4.2.2 绵白糖添加量对曲奇饼干硬度的影响

绵白糖添加量对曲奇饼干硬度的影响见图4。结果显示，随着绵白糖添加量的增加，曲奇饼干的硬度显著上升(P<0.05)。这是因为随着添加量的增加，未溶解的绵白糖逐渐增加，在焙烤过程中，未溶解的绵白糖逐渐融化，导致面团扩散，冷却后会形成非结晶玻璃态，使饼干变酥脆，最终引起饼干硬度的增加[13,14]。

图4 绵白糖添加量对曲奇饼干硬度的影响

4.2.3 绵白糖添加量对曲奇饼干色度的影响

绵白糖添加量对曲奇饼干色度的影响见表3。结果显示，绵白糖添加量为20 g时，饼干的亮度值(L)显著升高，红度值(a)和黄度值(b)均显著降低(P<0.05)。可能是由于过量的绵白糖在面团中未溶解，使饼干有较高的亮度[14]。

表3 绵白糖添加量对曲奇饼干色度的影响

综上所述，选取绵白糖糖添加量20 g、21 g、22 g作为正交试验的因素水平。

4.3 全蛋液添加量对曲奇饼干品质的影响

4.3.1 全蛋液添加量对曲奇饼干感官品质的影响

全蛋液添加量对曲奇饼干感官的影响见图5。结果显示，全蛋液添加量为3 g时，曲奇饼干的感官评分显著高于其他水平(P<0.05)，此时饼干口感细腻、酥脆爽口。实验发现，当不添加全蛋液时，饼干面团特别干，成型有很大困难，且烘烤后饼干口感也较干。而随着全蛋液的过度添加，面团发黏，既浪费原料也不利于器具的清理。

图5 全蛋液添加量对曲奇饼干感官的影响

4.3.2 全蛋液添加量对曲奇饼干硬度的影响

全蛋液添加量对曲奇饼干硬度的影响见图6。蛋清和蛋黄均可促进面团网络的形成[15,16]。因此，添加蛋黄可显著降低曲奇饼干的硬度，且随着全蛋液添加量的增加，饼干的硬度逐渐降低(P<0.05)。

图6 全蛋液添加量对曲奇饼干硬度的影响

4.3.3 全蛋液添加量对曲奇饼干色度的影响

从表4可以看出，与空白对照相比，曲奇饼干的亮度值(L)和黄度值(b)变化不显著，红度值(a)显著降低(P<0.05)，这说明随着全蛋液添加量的增加，绿度值(a)不断增加，从而对饼干的色泽产生不利影响。

表4 全蛋液添加量对曲奇饼干色度的影响

综上所述，选取2.5 g、3 g、3.5 g全蛋液添加量作为正交试验的数值。

4.4 苦荞粉添加量对曲奇饼干品质的影响

4.4.1 苦荞粉添加量对曲奇饼干感官品质的影响

苦荞粉添加量对曲奇饼干感官评分的影响见图7。结果显示，苦荞粉添加量为4 g时，饼干苦荞风味突出且色泽怡人，感官评分最高。苦荞粉中不含谷蛋白[9]，因此无法形成面筋网络，当添加量大于4 g时，虽然饼干保健功能加强，但其表面龟裂现象较为严重，奶香味逐渐淡去，有明显的颗粒感，且色泽逐渐趋于苦荞色，失去饼干应有的浅黄色。

图7 苦荞粉添加量对曲奇饼干感官的影响

4.4.2 苦荞粉添加量对曲奇饼干硬度的影响

苦荞粉添加量对曲奇饼干硬度的影响见图8。已知苦荞粉中无谷蛋白，无法形成面筋网络，苦荞粉的添加会降低面团的吸水能力[9]，使饼干硬度显著降低(P<0.05)。苦荞粉的添加会显著增加面团的硬度[17]，因此，当苦荞粉添加量较多时，面团的硬度又呈现出显著上升趋势(P<0.05)。

图8 苦荞粉添加量对曲奇饼干硬度的影响

4.4.3 苦荞粉添加量对曲奇饼干色度的影响

苦荞粉添加量对曲奇饼干色度的影响见表5。苦荞粉的亮度值(L)显著低于小麦粉，红度值(a)和黄度值(b)显著高于小麦粉[18]，随着苦荞粉添加量的增加，饼干的亮度值(L)逐渐降低，红度值(a)和黄度值(b)逐渐升高。

表5 苦荞粉添加量对曲奇饼干色度的影响

4.4.4 苦荞粉的抗氧化作用研究

苦荞粉添加量对曲奇饼干的抗氧化作用见图9。苦荞富含多酚类物质[9]，其中苦荞黄酮具有较好的体外抗氧化能力[19]，在面团中添加苦荞粉可显著降低饼干的脂质氧化情况，且随着苦荞粉添加量的增加，饼干的脂质氧化程度显著降低(P<0.05)。

图9 苦荞粉添加量与曲奇饼干氧化程度的关系

综上所述，选择2 g、3 g、4 g的苦荞粉添加量进行正交试验。

4.5 苦荞曲奇饼干的配方优化研究

4.5.1 极差分析

对正交试验进行极差分析，如表6所示。极差分析结果显示：对于感官评分指标，因素主次顺序为：D>B>A>C；对于硬度指标，因素主次顺序为：B>D>A>C；对于氧化程度指标，因素主次顺序为：D>C>B>A。

表6 极差分析结果

续表6 极差分析结果

4.5.2 方差分析

在实验数据的处理过程中，方差分析是一种非常实用、有效的统计检验方法，能用于检验实验过程中，有关因素对试验结果影响的显著性。

对正交试验进行方差分析，如下表7所示。

表7 方差分析结果

由方差分析结果可知，绵白糖添加量与苦荞粉添加量对饼干品质影响均极显著(P<0.01)；全蛋液添加量对硬度影响较显著(P<0.05)。

综合考虑方差分析和极差分析结果，得到苦荞曲奇饼干的最优配方为：黄油19 g，绵白糖22 g，全蛋液2.5 g，苦荞粉4 g。在此条件下制作出的曲奇色泽金黄、甜而不腻、口感酥松且具有较低的脂质氧化程度。

5 结论

本文通过预实验确定了苦荞曲奇饼干的基础配方与工艺条件。然后就黄油添加量、绵白糖添加量、全蛋液添加量、苦荞粉添加量展开单因素试验，在单因素试验的基础上，设计并分析正交试验结果，从而得出苦荞曲奇饼干的最优配方为：黄油19 g，绵白糖22 g，全蛋液2.5 g，蛋黄14 g，苦荞粉4 g，面粉56 g。最佳工艺条件为：160 ℃下烘烤7 min。在此条件下烘烤的饼干，外型美观、口感酥脆，苦荞风味突出的同时又具有十足的奶香味。同时又兼具营养保健功效，并且达到了延长货架期的效果。

通过实验发现，饼干的氧化程度与苦荞粉的添加量呈负相关，即苦荞粉起到了一定的抗氧化作用，这为苦荞蛋黄曲奇的工业化生产提供了理论基础。