圓苞車前子殼粉全麥酥性餅干研制及品質(zhì)分析

李夢(mèng)琴，趙龍珂，程冰，王箏，趙杰，林順順

（河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450002）

圓苞車前子是車前屬一年生植物的統(tǒng)稱，有200多個(gè)不同的種類[1]。將圓苞車前成熟種子外殼干燥粉碎即圓苞車前子殼粉（psyllium husk powder，PHP）。PHP起初作為藥用資源被開(kāi)發(fā)使用，近年來(lái)PHP才作為一種食品資源被開(kāi)發(fā)利用，國(guó)家衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會(huì)2014年將其列為新資源食品。PHP含有豐富的粗蛋白、膳食纖維、碳水化合物、微量元素以及天然黏液物質(zhì)[2]，PHP膳食纖維含量高達(dá)80%以上，其中水溶性膳食纖維含量約為70%，這使得PHP遇水后能膨脹為體積的50倍，結(jié)合大量水形成凝膠，能增加飽足感，但不提供熱量[3]，因此考慮利用PHP凝膠特性來(lái)改善面團(tuán)吸水性，生產(chǎn)出品質(zhì)優(yōu)良的烘焙食品。此外，圓苞車前子殼纖維是一種肝臟保護(hù)劑，富含多種抗氧化成分，具有保肝作用[4]。其膳食纖維具有維持腸道屏障、促進(jìn)腸道蠕動(dòng)、抵御多種毒素、通便的作用[5]。PHP還有降低血糖和改善胰島素抵抗的作用[6]。將PHP應(yīng)用于面制品發(fā)揮其營(yíng)養(yǎng)功效是資源開(kāi)發(fā)的一條重要途徑。

餅干因其食用簡(jiǎn)單、方便攜帶、便于儲(chǔ)存等特性深受消費(fèi)者喜愛(ài)，但目前大多餅干高糖、高脂。隨著消費(fèi)者對(duì)健康的關(guān)注，開(kāi)發(fā)功能型餅干已經(jīng)成為發(fā)展趨勢(shì)[7]。在酥性餅干中采用適量全麥粉代替低筋面粉，可以增加食用者對(duì)全谷物的攝入量，降低谷物食品加工過(guò)程中糧食資源浪費(fèi)、營(yíng)養(yǎng)損失，充分響應(yīng)“國(guó)家全谷物行動(dòng)計(jì)劃”。同時(shí)木糖醇作為天然甜味劑，在餅干中代替蔗糖可以制作成無(wú)糖餅干，木糖醇的代謝不需胰島素的促進(jìn)，就能給細(xì)胞提供養(yǎng)分和能量。木糖醇具有獨(dú)特的代謝途徑，食用后不會(huì)引起血糖的升高[8]。研究發(fā)現(xiàn)植物當(dāng)中的天然成分對(duì)人體的健康具有重要作用，植物天然成分的研究開(kāi)發(fā)也越來(lái)越成為主流趨勢(shì)。本研究將富含膳食纖維的圓苞車前子殼粉添加于全麥酥性餅干中，探究其對(duì)酥性餅干品質(zhì)的影響，利用天然資源開(kāi)發(fā)一種功能型餅干。圓苞車前子殼粉全麥酥性餅干不僅增加酥性餅干品種的多樣性，也為PHP的開(kāi)發(fā)利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

低筋面粉：濰坊風(fēng)箏面粉有限責(zé)任公司；全麥粉：深圳市海尚國(guó)際貿(mào)易有限公司；圓苞車前子殼粉：山東禾谷食品有限公司；木糖醇：浙江華康貿(mào)易有限公司；玉米胚芽油：西王食品股份有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

DJJ-160C經(jīng)濟(jì)型電動(dòng)壓面機(jī)：永康市海鷗電器有限公司；YXD-Z202烤箱：廣東樂(lè)創(chuàng)電器有限公司；TA.XT.Plus物性測(cè)試儀：英國(guó)Stable Micro Stytems公司；Micro MR核磁共振成像儀：上海紐邁電子技術(shù)有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

工藝流程：面團(tuán)調(diào)制→面團(tuán)成型→餅干成型→烘焙→冷卻→成品。

基礎(chǔ)配方：以混合粉為基準(zhǔn)（全麥粉+低筋粉=100%），玉米油添加量20.0%，木糖醇添加量20.0%，PHP添加量3.0%，此外小蘇打添加量0.5%、食用鹽添加量0.5%、水添加量20%。

將全麥粉、玉米油、木糖醇、PHP、小蘇打和食用鹽和水按質(zhì)量比混合，加入低筋小麥粉，和面2 min。用壓面機(jī)將面團(tuán)輥壓成型，面餅厚度為3 mm，用圓形模具壓制成型。將成型的餅干放入烤箱中，上火160℃，下火160℃，烘烤24 min（為保證餅干均勻烤制，烤制12 min時(shí)調(diào)整烤盤方向），冷卻至室溫25℃[9]。

1.4 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.4.1 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

結(jié)合基礎(chǔ)配方，以全麥粉、PHP、木糖醇、玉米油添加量為自變量，將感官評(píng)分作為評(píng)定指標(biāo)，進(jìn)行優(yōu)化試驗(yàn)。單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案見(jiàn)表1。

表1 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案Table 1 Single factor experimental design scheme

1.4.2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

結(jié)合單因素試驗(yàn)結(jié)果，以全麥粉、PHP、木糖醇、玉米油添加量為自變量，進(jìn)行四因素三水平正交試驗(yàn)，通過(guò)感官評(píng)價(jià)結(jié)果優(yōu)化試驗(yàn)配方，正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)見(jiàn)表2。

表2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素與水平Table 2 Factors and levels of orthogonal experiment

1.5 感官評(píng)定

根據(jù)GB 7100—2015《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)餅干》[10]進(jìn)行感官評(píng)定，選15名經(jīng)過(guò)感官評(píng)分鑒定培訓(xùn)且有一定感官評(píng)價(jià)經(jīng)驗(yàn)的評(píng)價(jià)員組成感官評(píng)定小組，分別從外觀、色澤、滋味及口感、組織和雜質(zhì)5個(gè)方面進(jìn)行感官評(píng)定，感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)參考陳思沅等[11]的方法。感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3。

表3 感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Sensory scoring standards

1.6 質(zhì)構(gòu)特性分析

參照鄧楚君等[12]的方法對(duì)餅干進(jìn)行質(zhì)構(gòu)測(cè)定，采用柱形探頭P/50，測(cè)前速度1 mm/s、測(cè)試速度1.5 mm/s、測(cè)后速度為1.5 mm/s、壓縮程度為30%。

1.7 低場(chǎng)核磁共振（low-field nuclear magnetic resonance，LF-NMR）分析

參考李爽等[13]的方法對(duì)餅干進(jìn)行低場(chǎng)核磁共振測(cè)定。精確稱取0.800 g樣品，放入直徑25 mm的核磁共振專用試管，采樣點(diǎn)數(shù)140 056，采樣頻率200 kHz，采樣間隔時(shí)間4 500 ms，重復(fù)采樣回波時(shí)間0.35 ms，回波數(shù)2 000，重復(fù)采樣4次。

1.8 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 20.0軟件對(duì)單因素及正交試驗(yàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)方差分析，顯著性水平為0.05；采用Origin 2021軟件作圖；采用SIMCA-P 11軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的回歸分析、主成分分析及相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 餅干添加物對(duì)產(chǎn)品感官品質(zhì)影響的單因素分析結(jié)果

單因素試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 全麥粉、PHP、木糖醇、玉米油對(duì)圓苞車前子殼粉全麥酥性餅干感官品質(zhì)的影響Fig.1 Effect of whole wheat powder ，PHP，xylitol，corn oil on sensory quality of psyllium husk powder whole wheat crisp biscuit

由圖1可知，隨著全麥粉、PHP、木糖醇、玉米油添加量的增加，餅干的感官評(píng)分均呈先升高后降低趨勢(shì)。全麥粉添加量30%、PHP添加量4.0%、木糖醇添加量25.0%、玉米油添加量20.0%時(shí)感官評(píng)分均相對(duì)較高，對(duì)應(yīng)的餅干外觀、色澤、口感、組織結(jié)構(gòu)均較好，感官品質(zhì)最佳。

2.2 圓苞車前子殼粉全麥酥性餅干配方優(yōu)化

正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 圓苞車前子殼粉全麥酥性餅干正交試驗(yàn)結(jié)果Table 4 Orthogonal test results of psyllium husk powder whole wheat crisp biscuit

續(xù)表4 圓苞車前子殼粉全麥酥性餅干正交試驗(yàn)結(jié)果Continue table 4 Orthogonal test results of psyllium husk powder whole wheat crisp biscuit

由表4可知，各因素對(duì)圓苞車前子殼粉全麥酥性餅干感官品質(zhì)的影響順序?yàn)锳＞D＞B＞C，即全麥粉添加量影響最大，其次為PHP添加量、玉米油添加量和木糖醇添加量，最優(yōu)組合為A2B3C1D2，該組合在正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表中為試驗(yàn)組6，感官評(píng)分為90.1，感官評(píng)分最高，因此選擇A2B3C1D2為圓苞車前子殼粉全麥酥性餅干的最優(yōu)配方。

2.3 試驗(yàn)組餅干產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)特性分析

評(píng)價(jià)酥性餅干品質(zhì)的重要指標(biāo)有硬度、脆性和咀嚼性[9]。硬度反映了餅干的松軟程度，餅干的口感隨著硬度的增大而越酥脆[14]。脆性反映了餅干的松脆程度。咀嚼性是指把餅干咀嚼到能夠下咽的狀態(tài)所需要的能量，反映餅干被咀嚼時(shí)對(duì)外力的持續(xù)抵抗作用，咀嚼性越小，說(shuō)明餅干越易嚼碎，越?jīng)]有嚼勁；咀嚼性越大，餅干越難被嚼碎，有硌牙感，口感越差[15]。質(zhì)構(gòu)特性測(cè)定結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 質(zhì)構(gòu)特性測(cè)定結(jié)果Fig.2 Results of measurement of texture characteristics

由圖2可知，試驗(yàn)組6餅干硬度顯著高于其它試驗(yàn)組的餅干（P＜0.05），說(shuō)明其酥脆性很好，其脆性和咀嚼性均較好；試驗(yàn)組1餅干硬度和咀嚼性明顯低于其它試驗(yàn)組的餅干，脆性也較低，說(shuō)明其口感較差。這與感官評(píng)分一致，試驗(yàn)組6的感官評(píng)分最高，試驗(yàn)組1的感官評(píng)分最低，因此確定最優(yōu)配方組合為A2B3C1D2（試驗(yàn)組 6）。

2.4 試驗(yàn)組餅干產(chǎn)品的低場(chǎng)核磁共振分析

低場(chǎng)核磁共振是一種快速、無(wú)損的檢測(cè)方法，用于區(qū)分食品中水分的狀態(tài)，掌握水分的遷移規(guī)律[16-18]。依據(jù)樣品中水分子的橫向弛豫時(shí)間T2的不同，對(duì)食品中不同狀態(tài)的水分進(jìn)行區(qū)分，可以分為結(jié)合水、不易流動(dòng)水和具有流動(dòng)性的自由水[18]。不同配方酥性餅干正交試驗(yàn)組的橫向弛豫時(shí)間T2的變化見(jiàn)圖3。

圖3 不同配方酥性餅干正交試驗(yàn)組的橫向弛豫時(shí)間T2的變化Fig.3 Change of transverse relaxation time T2in orthogonal test group of crisp biscuit with different formulations

由圖3可知，隨著橫向弛豫時(shí)間的延長(zhǎng)，顯示出3個(gè)明顯的峰，其對(duì)應(yīng)的橫向弛豫時(shí)間表示餅干中不同狀態(tài)水分水的自由度，弛豫時(shí)間越小表明水與餅干中物質(zhì)結(jié)合越緊密，越不容易排出，其值越大，表示水分的自由度越大越容易排出[18]；對(duì)應(yīng)的峰面積表示該部分水分的含量。

不同配方酥性餅干弛豫時(shí)間及峰面積分析見(jiàn)表5。

表5 不同配方酥性餅干弛豫時(shí)間及峰面積分析Table 5 Texture analysis of crisp biscuitt with orthogonal experimental formula

由表5可知，試驗(yàn)組6不易流動(dòng)水含量較低而結(jié)合水和自由水含量較高；試驗(yàn)組3自由水的自由度（T23=77.26 ms）顯著低于其它試驗(yàn)組（P＜0.05）。

為了全面分析各試驗(yàn)組間水分自由度和含量的差異，本研究進(jìn)行了主成分分析，結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4 不同配方餅干中不同狀態(tài)水分自由度和含量的主成分分析Fig.4 Principal component analysis of moisture degree of freedom and content in different states of biscuits with different formulations

由圖4可知，沿PC1軸方向，9組餅干可分為3類，依次為試驗(yàn) 2、3、7 組→試驗(yàn) 4、5、6、9 組→試驗(yàn) 1、8組；分析發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)組1和8明顯區(qū)分于其它組，是源于其結(jié)合水含量（A1）明顯高于其它試驗(yàn)組；試驗(yàn)組4、5、6的自由水含量（A23）明顯高于其它試驗(yàn)組，結(jié)合2.2中的部分內(nèi)容，發(fā)現(xiàn)此3組餅干的全麥粉含量均為30%，說(shuō)明全麥粉過(guò)多或過(guò)少均會(huì)導(dǎo)致自由水含量（A23）的明顯降低。

2.5 影響圓苞車前子殼粉全麥酥性餅干感官品質(zhì)的關(guān)鍵因素分析

為深入探究會(huì)對(duì)圓苞車前子殼粉全麥酥性餅干感官產(chǎn)生顯著影響的因素，以全麥粉、玉米油、木糖醇和PHP的添加量，餅干的硬度、脆性、咀嚼性，以及不同相態(tài)水分的弛豫時(shí)間和含量為X變量，餅干感官評(píng)分為Y變量，利用Jack-knife不確定度分析計(jì)算估計(jì)回歸系數(shù)用于顯著變量分析[9]，結(jié)果見(jiàn)圖5。

圖5 餅干成分添加量、質(zhì)構(gòu)性質(zhì)及水分相態(tài)特征變量對(duì)餅干感官評(píng)分的相關(guān)性Fig.5 Correlation between the content of biscuit ingredients，texture propertiesand characteristic variables of water phase on biscuit sensory score

由圖5可知，全麥粉添加量顯著影響餅干感官評(píng)分。在添加范圍內(nèi)，PHP添加量沒(méi)有達(dá)到顯著水平，但其對(duì)餅干感官評(píng)分呈正相關(guān)性，即添加PHP會(huì)提升餅干的感官品質(zhì)。硬度、脆性和咀嚼性對(duì)餅干感官評(píng)分也呈正相關(guān)性，且脆性和咀嚼性達(dá)到顯著水平（P＜0.05），這說(shuō)明餅干的感官品質(zhì)隨著其脆性及咀嚼性的數(shù)值增加而提高，另外研究結(jié)果還表明餅干的感官評(píng)分與其自由水的自由度（T23）及含量（A23）也呈正相關(guān)，且餅干的感官評(píng)分與自由水的含量（A23）呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），這與餅干的潤(rùn)滑感有關(guān)，潤(rùn)滑感是一種重要的享受型口感，其對(duì)感官評(píng)分水平具有直接影響[19-21]，而餅干在人體口腔中的潤(rùn)滑感又與其自由水含量有密切的關(guān)系，因此餅干中自由水的含量（A23）越高，其對(duì)應(yīng)的感官品質(zhì)也越好。

3 討論與結(jié)論

本研究通過(guò)在傳統(tǒng)酥性餅干中加入PHP、全麥粉等，探究了PHP、全麥粉、木糖醇、玉米油的添加量與餅干感官品質(zhì)的關(guān)系。以感官評(píng)分為指標(biāo)，進(jìn)行單因素、正交試驗(yàn)，結(jié)果表明圓苞車前子殼粉全麥酥性餅干的最優(yōu)配方為全麥粉30%+低筋粉70%、PHP 4.0%、木糖醇22.5%、玉米油22.5%。

研究結(jié)果顯示，試驗(yàn)組6餅干感官評(píng)分最高，其次為試驗(yàn)組7餅干，對(duì)其質(zhì)構(gòu)特性進(jìn)行分析可知試驗(yàn)組6的餅干硬度顯著高于其它組（P＜0.05），試驗(yàn)組7餅干的咀嚼性明顯高于其它組，且脆性顯著高于其它組（P＜0.05）。因此結(jié)合感官分析結(jié)果及質(zhì)構(gòu)特性可知硬度、脆性和咀嚼性數(shù)值的升高對(duì)圓苞車前子殼粉全麥酥性餅干口感品質(zhì)具有正向影響，這是由于適宜的硬度可賦予餅干較優(yōu)的嚼勁和口感，且硬度的增加也會(huì)提高餅干的酥脆感。

根據(jù)水分狀態(tài)的自由度（T2）和含量（A2），試驗(yàn)組餅干可明顯分為3類，即餅干2，3，7組→餅干4，5，6，9組→餅干1，8組；餅干1和8組區(qū)分于其它組是由于其結(jié)合水含量（A21）明顯高于其它餅干組，結(jié)合2.2中部分研究?jī)?nèi)容，發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)1組的全麥粉和PHP含量均最低，試驗(yàn)8組的全麥粉和PHP含量均最高，說(shuō)明全麥粉和PHP對(duì)結(jié)合水含量影響較弱，因此木糖醇和玉米油的添加量可能導(dǎo)致餅干中結(jié)合水含量（A1）明顯高于其它餅干組，淀粉微粒和面筋蛋白周圍的油脂易形成油膜層，蛋白質(zhì)、淀粉等大分子物質(zhì)結(jié)合水的能力會(huì)由于形成的油膜層受到阻礙，因此較低的玉米油添加量會(huì)增加餅干中結(jié)合水含量，這與買玉花等[22]的研究結(jié)論一致。分析認(rèn)為，全麥粉和PHP對(duì)結(jié)合水含量影響不大，但會(huì)影響不易流動(dòng)水的自由度及自由水的含量，全麥粉過(guò)多或過(guò)少都會(huì)導(dǎo)致不易流動(dòng)水自由度（T22）和自由水含量（A23）降低。

相關(guān)性分析結(jié)果顯示，餅干中全麥粉添加量、自由水含量，以及餅干的脆性和咀嚼性質(zhì)構(gòu)特征，與餅干感官評(píng)分呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），結(jié)合相關(guān)研究資料分析認(rèn)為，出現(xiàn)這種結(jié)果的原因可能是水分有助于提升餅干在口腔中潤(rùn)滑感，從而影響感官評(píng)分[19-21]。盡管在本試驗(yàn)添加量范圍內(nèi)，PHP的添加對(duì)餅干感官評(píng)分未達(dá)到顯著影響，但可以確認(rèn)，PHP的添加有助于感官提升。分析原因可能是PHP含有60%以上的阿拉伯木聚糖，該部分是一種半纖維素[23]，面團(tuán)中蛋白質(zhì)含量的降低和高支化可溶性阿拉伯木聚糖含量的增加相平衡[24]，有助于餅干結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)。

本研究為未來(lái)PHP功能性食品的開(kāi)發(fā)提供理論基礎(chǔ)，增加了一種新型選擇，有助于PHP的合理開(kāi)發(fā)利用，具有良好的市場(chǎng)開(kāi)發(fā)前景。