江 丹，陳 陽，宋庭寧，袁詠紅，陳志元，孫代華

(1.勁牌持正堂藥業(yè)有限公司，湖北 黃石 435000；2.湖北省中藥配方顆粒工程技術(shù)研究中心，湖北 黃石 435000；3.中藥保健食品質(zhì)量與安全湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 黃石 435000；4.中南民族大學(xué)，湖北 武漢 430074)

青稞是一種廣泛分布于世界高原地區(qū)的栽培大麥品種，由于它的籽實(shí)沒有外殼，所以又稱之為裸大麥、米大麥、淮麥及元麥，主要分布在我國青藏高原、四川的甘孜州、云南的迪慶、甘肅的甘南等地[1]。青稞具有高蛋白、高纖維、高維生素、低脂肪、低糖等特點(diǎn)，并富含微量元素、β-葡聚糖等營養(yǎng)成分，其中青稞β-葡聚糖在谷類作物中含量最高[2]。青稞β-葡聚糖具有清腸、降低胰島素水平、降低餐后血糖、提高免疫力等多種功能，是對人體健康十分有益的一種可溶性膳食纖維[3-6]。從青稞中提取出β-葡聚糖，制備青稞提取物并加以使用，可以更好地合理利用青稞農(nóng)作物[7]。

市場上關(guān)于青稞的產(chǎn)品較多，例如青稞面條、青稞面包、青稞餅干等，但由于青稞原料口感粗糙而嚴(yán)重影響青稞產(chǎn)品的銷量[8]。青稞的這個(gè)特性可以通過使用青稞提取物的方式來進(jìn)行優(yōu)化。文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，尚未有將高含量青稞β-葡聚糖提取物應(yīng)用于酥性餅干中的報(bào)道?；诖耍狙芯渴紫戎苽涑龈吆壳囡?葡聚糖提取物，并將其添加于酥性餅干配方中，經(jīng)過響應(yīng)面法優(yōu)化，提高青稞餅干的品質(zhì)，為后續(xù)青稞的精深加工打下基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

高含量青稞β-葡聚糖提取物，實(shí)驗(yàn)室自制；低筋小麥粉，廈門欣味美貿(mào)易有限公司；起酥油，浙江金澳藝發(fā)食品科技有限公司；木糖醇，山東福田藥業(yè)有限公司；食鹽，江蘇省鹽業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司；小蘇打，河南恩苗食品有限公司；冰乙酸、三氯甲烷、碘化鉀、硫代硫酸鈉、可溶性淀粉、石油醚、乙醚、異丙醇，天津大茂化工試劑廠；甲基叔丁基醚、酚酞、百里香酚酞、硝酸鈉，西隴化工股份有限公司；三氯乙酸、硫酸銨，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；透析袋，源葉生物科技有限公司。

FA2004電子天平，上海精密科學(xué)儀器有限公司；高效凝膠排阻色譜儀，美國懷亞特技術(shù)公司；DGG-9023A 型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海申賢恒溫設(shè)備有限公司；PYX-150H-B 恒溫恒濕培養(yǎng)箱，廈門精藝興業(yè)科技有限公司；質(zhì)構(gòu)分析儀，美國Brook Field公司；Depelec NK55TCB烤箱，德普凱信有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1高含量青稞β-葡聚糖提取物的制備

稱取100 g青稞米，粉碎后先用乙醇脫脂再進(jìn)行發(fā)酵提取、濃縮，濃縮液醇沉干燥后得青稞粗提物7.7 g(β-葡聚糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45.10%)。稱取粗提物約5 g，加入適量純水，加熱使溶解得到均勻溶液，邊攪拌邊加入等體積5%三氯乙酸溶液(TCA)，4℃冷藏24 h，離心，收集上清液，加入適量95%乙醇醇沉至 40%，分離收集沉淀；沉淀用適量水加熱使溶解，加入硫酸銨使?jié)舛冗_(dá)到15%，分離收集沉淀，沉淀用15%硫酸銨鹽溶液洗滌后加入適量純水加熱使溶解，溶液裝入透析袋中，冷藏條件下透析3 d，收集截留液，加入適量95%乙醇醇沉濃度達(dá)40%，分離收集沉淀，低溫干燥，得到1.2 g高含量青稞β-葡聚糖提取物(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為81.85%)。

1.2.2高含量青稞β-葡聚糖餅干的制備

稱取適量的起酥油后加入一定的木糖醇，攪拌均勻后加入雞蛋液，繼續(xù)攪拌至油水不分離，再加入按比例稱量好的高含量青稞β-葡聚糖提取物、低筋小麥粉、食鹽、小蘇打、純水繼續(xù)攪拌揉捏至均勻。在揉面團(tuán)的過程中注意水的加入量，使面團(tuán)達(dá)到組織均勻且容易成型狀態(tài)，若面團(tuán)面筋形成不足，可將面團(tuán)靜置一段時(shí)間。最后，將制作好的面片碾壓成適當(dāng)厚度，并用磨具壓制成型，送入烤箱中烘烤[9]。

1.2.3高含量青稞β-葡聚糖提取物分子量分布測定

采用高效凝膠排阻色譜法對高含量青稞β-葡聚糖提取物的分子量分布進(jìn)行分析。將樣品溶解于0.15 mol/L硝酸鈉溶液，濃度為10 mg/ml，經(jīng)0.22 μm濾膜過濾后注入色譜柱中。色譜條件：Shodex SB-803 HQ色譜柱(6 μm 8.0×300 mm)，柱溫40℃；流動相：硝酸鈉溶液；流速0.6 mol/min；進(jìn)樣量400 μl。

1.2.4餅干質(zhì)構(gòu)的測定

使用美國Brook Field質(zhì)構(gòu)分析儀對高含量青稞β-葡聚糖餅干進(jìn)行質(zhì)構(gòu)測定，測試條件為：TA39探頭，測前速率2.00 mm/s，測試速度2 mm/s，測后速度2 mm/s，壓縮比80%，數(shù)據(jù)頻率100 Hz[10]。

1.2.5餅干貨架期研究

將包裝好的餅干在反壓式高溫滅菌鍋中滅菌后分成兩批，第一批于20℃和濕度為75%的恒溫恒濕箱中進(jìn)行常溫貯藏試驗(yàn)；第二批于60℃恒溫恒濕培養(yǎng)箱中進(jìn)行加速氧化試驗(yàn)，每隔2天測量一次餅干的POV值[11]。

1.2.6微生物指標(biāo)測定

分別使用GB 4789.2—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 菌落總數(shù)測定》、GB 4789.3—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 大腸菌群計(jì)數(shù)》平板計(jì)數(shù)法和GB 4789.15—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 霉菌和酵母計(jì)數(shù)》測定高含量青稞β-葡聚糖餅干的微生物數(shù)量。

1.2.7感官評定

挑選10名食品專業(yè)人員作為品評員，所有品評員均需身體健康，對色香味有良好的分辨能力。按照表1的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對餅干進(jìn)行感官評價(jià)，利用加權(quán)法計(jì)算總分，外觀加權(quán)系數(shù)0.25，色澤加權(quán)系數(shù)0.25，組織狀態(tài)加權(quán)系數(shù)0.25，風(fēng)味加權(quán)系數(shù)0.25[12]。

表1 餅干的感官評定標(biāo)準(zhǔn)

1.2.8單因素實(shí)驗(yàn)

根據(jù)文獻(xiàn)中的方法[8]，確定餅干基礎(chǔ)配方為低筋小麥粉100 g，高含量青稞β-葡聚糖提取物14 g，起酥油28 g，木糖醇25 g，雞蛋25 g，食鹽0.5 g，小蘇打0.4 g。以感官評分為指標(biāo)，研究高含量青稞β-葡聚糖提取物添加量(12、14、16、18、20 g)，起酥油添加量(26、28、30、32、34 g)，食鹽添加量(0.1、0.3、0.5、0.7、0.9 g)，小蘇打添加量(0.2、0.3、0.4、0.5、0.6 g)，烘烤溫度(155、160、165、170、175℃)對餅干品質(zhì)的影響。

1.2.9響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)

依據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，選取對餅干品質(zhì)影響最大的4個(gè)因素設(shè)計(jì)Box-Benhnken試驗(yàn)，以高含量青稞β-葡聚糖提取物添加量(A)、起酥油添加量(B)、食鹽添加量(C)和烘烤溫度(D)為自變量，設(shè)定感官評分為響應(yīng)值，進(jìn)行優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，利用Design-Expert V8.0.6軟件得到最佳餅干制作方法，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表如表2所示。

表2 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素與水平

1.3 數(shù)據(jù)分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均采用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差”表示，采用Origin8.6軟件繪制圖形。

2 結(jié)果與分析

2.1 高含量青稞β-葡聚糖提取物分子量分布結(jié)果

高含量青稞β-葡聚糖提取物以及分子量測定色譜圖見圖1。

圖1 高含量青稞β-葡聚糖提取物以及分子量測定色譜圖

由圖1可見，高含量青稞β-葡聚糖提取物呈現(xiàn)淡黃色且其色譜峰是一個(gè)單峰，這表明分子量的分布范圍較為集中。

高含量青稞β-葡聚糖樣品的分子量分布范圍見表3，從表3數(shù)據(jù)中可以看出，高含量青稞β-葡聚糖的分子量范圍主要集中在10萬～20萬u，且最大不超過60萬u。

表3 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為81.62%的青稞β-葡聚糖分子量測定數(shù)據(jù)

2.2 單因素實(shí)驗(yàn)

2.2.1高含量青稞β-葡聚糖提取物添加量對餅干品質(zhì)的影響

高含量青稞β-葡聚糖提取物添加量對餅干品質(zhì)的影響見圖2。

圖2 高含量青稞β-葡聚糖提取物添加量對餅干品質(zhì)的影響

如圖2所示，高含量青稞β-葡聚糖餅干的感官評分隨著高含量青稞β-葡聚糖提取物添加量的增加呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。顯著性分析數(shù)據(jù)表明(P<0.05)，當(dāng)青稞β-葡聚糖提取物添加量為16 g時(shí)，感官評分最高。這可能是因?yàn)樘砑右欢康那囡?葡聚糖提取物有利于提高酥性餅干的酥性，改善內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)。但是當(dāng)青稞β-葡聚糖提取物添加量超過16 g時(shí)，由于青稞β-葡聚糖提取物不含蛋白質(zhì)，過量的青稞β-葡聚糖提取物添加到低筋小麥粉中起到了稀釋面筋蛋白的作用，削弱了面團(tuán)的強(qiáng)度，從而使烘烤出的餅干口感較粗糙，導(dǎo)致感官評分降低[13]。因此，選擇14、16、18 g作為水平因素。

2.2.2起酥油添加量對餅干品質(zhì)的影響

起酥油添加量對餅干品質(zhì)的影響見圖3。

圖3 起酥油添加量對餅干品質(zhì)的影響

在酥性餅干的加工過程中，起酥油主要用來起酥和提高餅干的風(fēng)味，在面團(tuán)揉制和烘烤過程中，起酥油能增加面團(tuán)的潤滑度，利于面團(tuán)成型，改善成品的口感[14-15]。如圖3所示，高含量青稞β-葡聚糖餅干的感官評分先升高后降低，當(dāng)起酥油添加量為30 g時(shí)，餅干的感官評分最高，當(dāng)起酥油添加量大于30 g時(shí)，感官評分開始下降，這是因?yàn)殡S著起酥油的增加，面團(tuán)面筋形成不足，導(dǎo)致餅干成型困難，且烤制的餅干口感油膩[16]。因此，選擇28、30、32 g作為水平因素。

2.2.3食鹽添加量對餅干品質(zhì)的影響

食鹽添加量對餅干品質(zhì)的影響見圖4。

圖4 食鹽添加量對餅干品質(zhì)的影響

如圖4所示，隨著食鹽添加量的增加，感官評分呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。餅干中適量的食鹽添加量決定著餅干是否咸度適中，當(dāng)食鹽添加量為0.5 g時(shí)，感官評分最高。因此，選擇0.3、0.5、0.7 g作為水平因素。

2.2.4小蘇打添加量對餅干品質(zhì)的影響

小蘇打添加量對餅干品質(zhì)的影響見圖5。

圖5 小蘇打添加量對餅干品質(zhì)的影響

如圖5所示，高含量青稞β-葡聚糖餅干的感官評分隨著小蘇打添加量的增加呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。顯著性分析數(shù)據(jù)表明(P<0.05)，當(dāng)小蘇打添加量在0.3～0.5 g時(shí)，感官評分無顯著性差異。因此，不對小蘇打添加量進(jìn)行優(yōu)化研究，確定餅干配方中小蘇打添加量0.4 g。

2.2.5烘烤溫度對餅干品質(zhì)的影響

烘烤溫度對餅干品質(zhì)的影響見圖6。

圖6 烘烤溫度對餅干品質(zhì)的影響

烘烤溫度對餅干的品質(zhì)有著重要的影響[17-19]。由圖6可知，烘烤溫度為165℃時(shí)，餅干的感官評分最高。在此溫度下，餅干色澤均勻，具有良好的青稞香味。因此，選擇160、165、170℃作為水平因素。

2.3 Box-Benhnken試驗(yàn)

2.3.1響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，利用Box-Behnken法進(jìn)行4因素3水平響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)，結(jié)果見表4。

表4 高含量青稞β-葡聚糖餅干響應(yīng)面優(yōu)化方案及結(jié)果

2.3.2響應(yīng)面方差分析

利用多元回歸方程擬合餅干響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果，得到以感官評分為指標(biāo)的函數(shù)公式，編碼回歸方程模型為：

F=92.29+9.49A+0.67B+0.086C+

2.04D-1.77AB+0.69AC-

1.66AD+1.89BC-0.73BD+

0.27CD-11.15A2-10.10B2-

4.51C2-3.33D2

對上述模型進(jìn)行方差分析以及顯著性檢驗(yàn)，結(jié)果見表5。

表5 響應(yīng)面回歸方程模型方差分析

從表5可以看出，該回歸方程模型F值較大且P<0.000 1，說明上述預(yù)測模型效果極其顯著。失擬項(xiàng)P=0.246 1>0.05，表示模型失擬檢驗(yàn)不顯著，說明該回歸方程模型擬合度較高；R2=0.982 3，表明該模型預(yù)測的理論值與實(shí)際值相關(guān)性較高，模型調(diào)整系數(shù)RAdj2=0.972 6，說明該模型可以預(yù)測97.26%的餅干感官評分變化[20]。另外，模型A、D對餅干感官評分的影響高度顯著(P<0.01)。從F值分析得出，各因素對餅干感官評分的影響次序是高含量青稞β-葡聚糖提取物添加量(A)>烘烤溫度(D)>起酥油添加量(B)>食鹽添加量(C)，因此可利用該模型預(yù)測餅干的品質(zhì)變化。

2.3.3響應(yīng)面立體分析圖

高含量青稞β-葡聚糖提取物添加量、起酥油添加量、食鹽添加量和烘烤溫度四個(gè)因素之間兩兩之間的交互作用對餅干感官評分的影響見圖7。

圖7 不同影響因素及其交互作用對餅干感官評分的影響

從圖7可以發(fā)現(xiàn)，在各自設(shè)定的范圍內(nèi)各個(gè)因素均存在著最高點(diǎn)，這表明各個(gè)參數(shù)的設(shè)置范圍符合預(yù)測的趨勢；從三維立體圖中分析等高線圖可知AD、AC、BD、CD的等高線形狀呈近圓形，說明圖中對應(yīng)的兩組因素之間的交互作用不顯著(P>0.05)，而AB、BC呈橢圓形，說明圖中對應(yīng)的兩組因素之間的交互作用顯著(P<0.05)[21]。這項(xiàng)分析結(jié)果與表5中兩兩因素之間的方差分析數(shù)據(jù)相一致。

通過響應(yīng)面軟件得出的最優(yōu)結(jié)果為高含量青稞β-葡聚糖提取物添加量16.89 g，起酥油添加量30.18 g，食鹽添加量0.55 g，烘烤溫度166.34℃，感官評分預(yù)測值為94.21分。根據(jù)實(shí)際情況綜合考慮后，選用高含量青稞β-葡聚糖提取物添加量17 g，起酥油添加量30 g，食鹽添加量0.55 g，烘烤溫度166℃作為優(yōu)化結(jié)果，經(jīng)過三次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，得出感官評分為94.12±0.50分，與模型預(yù)測值基本一致。因此，上述響應(yīng)面優(yōu)化模型對高含量青稞β-葡聚糖餅干制作方法的優(yōu)化是可行的，對于實(shí)際生產(chǎn)有較大的指導(dǎo)意義[22-24]。

2.3.4餅干質(zhì)構(gòu)分析結(jié)果

通過響應(yīng)面對高含量青稞β-葡聚糖餅干制作方法進(jìn)行優(yōu)化后，進(jìn)行餅干質(zhì)構(gòu)檢測實(shí)驗(yàn)，以餅干的硬度、彈性、膠著性和咀嚼性為考察指標(biāo)，與兩種市售餅干質(zhì)構(gòu)進(jìn)行對比，比較三者之間的質(zhì)構(gòu)差異。數(shù)據(jù)結(jié)果見表6。

表6 高含量青稞β-葡聚糖餅干與市售餅干質(zhì)構(gòu)對比結(jié)果

由表6可見，高含量青稞β-葡聚糖餅干的膠著性和咀嚼性均高于另外兩種酥性餅干，這說明高含量青稞β-葡聚糖餅干的酥性和咀嚼性較好，而硬度和彈性處于另外兩種餅干之間，這說明該產(chǎn)品能達(dá)到市售的要求[25]。

2.3.5餅干貨架期預(yù)測

60℃下高含量青稞β-葡聚糖餅干POV隨貯藏時(shí)間變化的趨勢見圖8。

圖8 60℃下高含量青稞β-葡聚糖餅干POV隨貯藏時(shí)間變化的趨勢

從圖8中可知，高含量青稞β-葡聚糖餅干的初始過氧化值為0.019 1 g/100 g，隨著餅干貯藏時(shí)間的延長，其過氧化值不斷上升。另外，從圖中可以看出，餅干前2天的過氧化值上升不明顯，這可能是因?yàn)槠鹚钟椭泻胁糠挚寡趸镔|(zhì)，隨著抗氧化物質(zhì)消耗殆盡，過氧化值開始急劇上升[26]。對圖8中的POV變化曲線進(jìn)行氧化動力學(xué)分析，其零級反應(yīng)回歸方程為：

Y=0.015 1X+0.006，

R2=0.923 7，

一級反應(yīng)回歸方程為：

lnY=0.251 4X-3.958 1，

R2=0.997 2，

由于一級反應(yīng)回歸方程R2值高于零級反應(yīng)回歸方程，因此使用一級反應(yīng)回歸方程預(yù)測餅干的貨架期[27]。依據(jù)GB 7100—2015食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)中的要求,餅干的過氧化值不得高于0.25 g/100 g，應(yīng)用一級反應(yīng)線性回歸方程將Y值設(shè)為0.5，可以得出X值為12.98,同時(shí)根據(jù)Vant’Hoff方程式結(jié)論：在60℃條件下，物料的POV值加速一天相當(dāng)于在20℃條件下貨架期16 d，可以得出高含量青稞β-葡聚糖餅干在常溫下的貨架期為153 d。

20℃下高含量青稞β-葡聚糖餅干的感官評分和各項(xiàng)指標(biāo)變化情況見表7。

表7 20℃下高含量青稞β-葡聚糖餅干的感官評分和各項(xiàng)指標(biāo)變化情況

從表7中可以看出，153 d內(nèi)餅干的過氧化值和酸價(jià)值均在國家標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)(酸價(jià)<5 mg/g)，同時(shí)微生物指標(biāo)也未超過國家標(biāo)準(zhǔn)(菌落總數(shù)<105CFU/g，大腸菌群總數(shù)<102CFU/g，霉菌總數(shù)<50 CFU/g)，因此將高含量青稞β-葡聚糖餅干的貨架期定為153 d是合適的[28-30]。

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)使用高含量青稞β-葡聚糖提取物為原料，通過單因素實(shí)驗(yàn)和響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化得到高含量青稞β-葡聚糖餅干的最優(yōu)工藝為低筋小麥粉110 g，高含量青稞β-葡聚糖提取物17 g，起酥油30 g，食鹽0.55 g，木糖醇25 g，雞蛋25 g，小蘇打0.4 g，烘烤溫度166℃，烘烤時(shí)間15 min。采用質(zhì)構(gòu)儀對比高含量青稞β-葡聚糖餅干與市售餅干進(jìn)行對比，證明高含量青稞β-葡聚糖餅干酥性和咀嚼性良好，符合市售餅干的標(biāo)準(zhǔn)。另外，本課題組對高含量青稞β-葡聚糖餅干的貨架期進(jìn)行預(yù)測，發(fā)現(xiàn)該產(chǎn)品的貨架期為153 d，貨架期內(nèi)過氧化值、酸價(jià)值以及微生物指標(biāo)均符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

青稞是我國藏區(qū)主要的種植資源，由于市售青稞餅干使用青稞原粉從而導(dǎo)致餅干口感粗糙，不受消費(fèi)者青睞。本課題組使用高含量青稞β-葡聚糖提取物制作青稞餅干，解決了這一難題。本實(shí)驗(yàn)不僅提高了青稞餅干的品質(zhì)，也拓寬了藏區(qū)特色資源的銷售渠道[31]。然而，由于實(shí)驗(yàn)條件限制，本課題組對青稞餅干的品質(zhì)研究尚有不足之處，餅干制作過程中如何減少晚期糖基化終產(chǎn)物仍是一個(gè)需要研究的問題。后續(xù)，本課題組將對高含量青稞β-葡聚糖餅干的消化特性以及如何減少晚期糖基化終產(chǎn)物進(jìn)行研究，以期繼續(xù)提高餅干的品質(zhì)。