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徐树来，刘惠宇，张冰烁，刘 梅，付雪娇，后思思
(1. 哈尔滨商业大学 食品工程学院，哈尔滨 150028；
2. 黑龙江省普通高校食品科学与工程重点实验室， 哈尔滨 150028；
3. 哈尔滨商业大学 药学院， 哈尔滨 150076)
本产品选择国家卫生健康委员会发布的最新版药食同源目录中的山药、葛根为主要原料，人参果、岩藻多糖为辅助原料，甜菊糖为甜味剂，旨在研制一款风味独特、营养、健康方便的烘培食品.
山药多糖有调节糖代谢关键酶活性，改善受损胰岛β细胞的功能，降糖率与剂量呈正相关[1].山药黄铜抗衰老和抗氧化作用显著[2]；
葛根有生津止渴、升阳止泻、降低心血管疾病、促进血液循环和防癌抗癌等作用，常用来缓解表征发热、热病口渴以及脾虚泄泻等症状[3].红豆能补气养血、调节血糖平衡、清热解毒；
薏米具有健脾养胃、消炎、抗疲劳等功效[4]；
燕麦具有降低胆固醇、降血脂、调节血糖、控制体重等功效，对抵御疾病、消除疲劳等都有积极作用[5]；
人参果有增强免疫力、缓解体力疲劳、改善睡眠、减肥等功效[6]；
岩藻多糖具有抗肿瘤[7-8]、治疗慢性肾衰竭、增强机体免疫力、抗凝血以及调节胃肠道菌群保护胃黏膜[9]等功效.本产品的开发旨在尝试利用药食同源材料，开发具有提高人体免疫力、延缓衰老、健脾养胃、调节内分泌等作用的功能性食品，以期为药食同源材料的深加工及综合利用提供有益的探究.
1.1 材料与仪器
铁棍山药、葛根粉、红豆、薏米、燕麦、人参果、鸡蛋、牛奶、玉米淀粉市售；
岩藻多糖(含98%褐藻硫酸脂)上海金狮化工有限公司；
甜菊糖 黑龙江海林农场甜菊糖甙厂.
苏泊尔K35FK602电烤箱、苏泊尔SZ26B5蒸锅 浙江苏泊尔股份有限公司；
九阳S-LD150电动打蛋器 杭州九阳生活电器有限公司；
皇代800Y粉碎机 永康市铂欧五金制品有限公司；
BMS120分析天平上海卓精电子科技有限公司；
BPA121电子秤 梅特勒-托利多；
不锈钢盆、搅拌棒、水果刀、圆筒筛(80目)、裱花袋、砧板、滤布(120目)由食品科学与工程实验室提供.
1.2 实验方法
1.2.1 原料预处理
山药清洗→去皮→切块→0.01%Vc护色30 min[10]→蒸煮灭酶→捣碎成泥→备用；
称取适量红豆、薏米、燕麦分别粉碎制粉→过80目筛→备用；
人参果漂烫5min→去皮→切块约1 cm3→分离果汁和果肉→0.01%Vc护色30 min→备用.
1.2.2 软饼制作流程
将鸡蛋蛋清和蛋黄分离，取适量蛋黄与牛奶混合均匀(蛋黄24%、牛奶18%)制成蛋液；
向蛋液中加入一定比例的葛根粉、红豆粉、薏米粉和燕麦粉混合均匀；
再加入山药泥(100%)，搅拌混匀制成蛋黄糊；
蛋清(36%)中加入柠檬汁(10%)，将岩藻多糖(12%)分三次加入蛋清液中，室温下用电动打蛋器搅打至硬性发泡，再分三次加入之前制备的蛋黄糊中，搅拌均匀制成混合料，填充进裱花袋中，平均分成3份，挤出规则的圆形，并固定在吸油纸上，置于烤箱托盘上烘烤一定时间，制得软饼.
1.2.3 果酱制作流程
取预处理的人参果果肉500 g(100%)，放入不锈钢锅中熬煮至出汁，加入一定比例的岩藻多糖继续熬煮2 min；
淋入以1∶5固液比配制的人参果汁玉米淀粉溶液(5%)，继续熬煮至黏稠状且无多余汁液；
加入甜菊糖(0.04%)，搅拌均匀；
冷却后向果肉果酱中添加柠檬汁(5%)搅拌均匀，调适酸甜口感，冷藏备用.
1.2.4 感官评价标准
选择10名食品科学与工程专业的学生建立感官评价小组，根据感官评价标准对每一组实验成品给出相应评分[11].感官评分标准详见表1.
表1 软饼感官评价标准
1.2.5 单因素试验
烘焙工艺单因素试验软饼配方固定为：山药泥100%、葛根粉40%、红豆粉15%、薏米粉10%、燕麦粉15%、牛奶18%、蛋黄24%、蛋清36%、岩藻多糖12%和柠檬汁10%.探究烘焙温度上火/下火(155 ℃/160 ℃、160 ℃/155 ℃、165 ℃/160 ℃、170 ℃/165 ℃、175 ℃/170 ℃)和烘焙时间(10 min、15 min、20 min、25 min、30 min)对软饼感官评分的影响.
软饼配方试验固定化水平为：山药泥100%、葛根粉40%、红豆粉15%、薏米粉10%、燕麦粉15%、牛奶18%、蛋黄24%、蛋清36%、岩藻多糖12%和柠檬汁10%.探究各因素水平：葛根粉添加量(20%、30%、40%、50%、60%)，红豆粉添加量(5%、10%、15%、20%、25%)，薏米粉添加量 (2%、6%、10%、14%、18%)，燕麦粉添加量(13%、14%、15%、16%、17%)对软饼感官评分的影响；
烘焙条件为：上火温度165 ℃，下火温度160 ℃，烘焙时间20 min.
果酱中岩藻多糖添加量分别设置为：2%、4%、6%、8%、10%，人参果果肉100%、柠檬汁5%、人参果果汁玉米淀粉5%、甜菊糖0.04%为固定化水平，探究不同岩藻多糖的添加量对果酱感官评分的影响.
1.2.6 正交试验
以感官评分为评价指标，以上火165 ℃，下火160 ℃，烘焙时间为20 min为固定化水平，选取葛根粉添加量、红豆添加量、薏米添加量、燕麦添加量四个因素进行L9(34)正交实验，以确定软饼的最佳配方.
表2 正交试验因素水平表
1.2.7 响应面试验
以感官评价为指标，选择软饼配方、烘焙时间、烘焙温度以及果酱中岩藻多糖添加量作为响应面试验的因素，确定产品的最佳配方及工艺，因素水平编码见表3.
表3 响应面试验因素与水平
1.3 数据处理
设置3组平行实验，试验数据经SPSS 25.0软件处理进行方差分析，用Design Expert 8.0进行响应曲面数据及结果分析.
2.1 单因素实验结果及分析
2.1.1 烘焙温度对软饼感官评分的影响
由图1可知，烘培温度对软饼感官评价的影响先升高后降低，并在上火165 ℃/下火160 ℃时得到最高评分.在上火温度低于160 ℃，下火温度低于155 ℃时，软饼外部形成淡黄色硬壳，但内部尚未熟化，且伴有生料味道，口感较差；
当上火温度超过165 ℃，下火温度超过160 ℃时，形成干硬外壳，内部水分含量降低，口感劣化[12].方差分析结果表明，烘焙温度对软饼感官评分的影响呈显著性差异(P<0.05).因此，选取上火160～170 ℃，下火155～165 ℃作为响应面实验参数范围.
图1 烘焙温度对软饼感官评价的影响
2.1.2 烘焙时间对软饼感官评分的影响
由图2可知，烘培时间对软饼感官评价的影响先升高后降低，并在20 min时感官评分最高.烘烤时间在10 min时软饼并未成型，烘烤时间为15 min时外部形成淡黄色硬壳，内部网状结构形成不完全，伴有轻微生料味道，烘烤时间为20 min时内部网状均匀，品质良好，此时的产品香气浓郁，软饼外酥里软.由图1、2趋势对比可知，烘焙时间与烘焙温度趋势相近，表明对软饼的感官质量存在协同影响.方差分析结果表明，烘焙时间对软饼感官评分的影响呈极显著性差异(P<0.01)，因此，选取15 ～25 min作为响应面试验参数范围.
图2 烘焙时间对软饼感官评价的影响
2.1.3 葛根粉添加量对软饼感官评分的影响
由图3可知，当葛根粉百分含量小于40%时，产品葛根香气不足感官质量较差[13]；
百分含量为40%时，软饼内部网孔细密均匀，网孔大小均匀一致，口感适宜；
百分含量超过40%后内部网孔逐渐消失，弹性降低，口感变差.方差分析结果表明，葛根粉添加量对软饼感官评分的影响呈极显著性差异(P<0.01).因此，葛根粉添加量选择30%～50%作为正交试验参数范围.
图3 葛根粉添加量对感官评价的影响
2.1.4 红豆粉添加量对软饼感官评分的影响
由图4可知，红豆粉添加量对软饼感官评分的影响先升高再下降一定幅度后略有缓慢上升后又明显下降，添加量为10%时感官评分最高.红豆中蛋白质百分含量高达21%～23%，蛋白质属于疏水性物质，添加量过高，物料持气性下降，软饼内部渣感明显，软饼表皮容易塌陷[13]，严重影响软饼口感官品质.方差分析结果表明，红豆粉添加量对软饼感官评分的影响呈显著性差异(P<0.05).因此，选择红豆添加量5%～15%作为正交试验参数范围.
图4 红豆添加量对感官评价的影响
2.1.5 薏米粉添加量对软饼感官评分的影响
由图5可见，薏米粉添加量对软饼感官评分的影响呈现先上升后下降的趋势.这是因为薏米粉有较强的吸水性，适量添加可使软饼柔软性、口感、滋味和气味都得到一定程度的改善[14]；
但过量添加会导致持气性变差，软饼内部结构粗糙、孔隙不均，感官品质会明显下降.方差分析给出的结果表明，薏米粉添加量对软饼感官评分的影响呈极显著性差异(P<0.01).因此，选择薏米粉添加量10%～18%为正交实验参数范围.
图5 薏米粉添加量对感官评价的影响
2.1.6 燕麦粉添加量对感官评分的影响
由图6可见，燕麦粉添加量对软饼感官评分呈现小幅上升后急剧下降，添加量为14%时感官评分最高.这是因为燕麦中的淀粉有吸水性，适量添加使得软饼富有弹性，改善口感；
但过量添加会破坏物料内部结构，使得软饼塌陷[15]，影响外观，且燕麦粉质较粗糙，会影响口感.方差分析结果表明，燕麦粉添加量对软饼感官评分的影响呈极显著性差异(P<0.01).因此，选择燕麦粉添加量13%～15%为正交实验参数范围.
2.1.7 岩藻多糖添加量对果酱感官评分的影响
由图7可知，随着岩藻多糖添加量的增加，果酱感官评分先升高后降低.由于岩藻多糖降解程度在20%左右[16]，甜度较低，添加量少于4%甜度不够，果酱整体口味不佳，但添加量过高会导致果肉果酱过甜产生甜腻感.方差分析结果表明，岩藻多糖添加量对果肉果酱感官评分的影响呈极显著性差异(P<0.01).因此，选择岩藻多糖添加量2%～6%作为响应面实验参数范围.
图6 燕麦粉添加量对感官评价的影响
图7 岩藻多糖添加量对感官评价的影响
2.2 软饼配方正交实验结果及分析
配方正交实验结果分析表明：影响产品感官评分的因素由主到次依次为A葛根粉、B红豆、D燕麦、C薏米，软饼的最优配方为A2B2C3D1，即葛根粉添加量40%，红豆添加量10%，薏米18%，燕麦13%.以此配方制备的软饼感官评分为最高的88.8分，质量最好.因此，选取软饼配方A2B2C3D1、A2B3C1D2、A2B1C2D3参与响应面实验设计，并依据Design-Expert 8.0系统给出实验方案将A2B2C3D1编码为0、A2B3C1D2编码为1、A2B1C2D3编码为-1.见表4.
表4 正交试验结果
2.3 响应面实验探究最佳配方及工艺参数结果及分析
2.3.1 响应面实验结果及分析
见表5.
表5 响应面实验设计方案与结果
续表5
2.3.2 回归方程方差分析
利用Design-Expert软件对以上实验数据进行多元回归拟合，得出产品感官评分(Y)相对于软饼配方(A)，烘焙时间(B)，烘焙温度(C)，果酱中岩藻多糖添加量(D)的二次多项回归方程，回归模型系数及显著性检验结果见表6，方程如下：
Y=93.32+0.28A-0.45B+0.12C-0.12D-0.050AC-0.100AD-5.80BC-0.15BD-2.90CD-18.99A2-11.88B2-4.78C2-3.68D2
根据表6中数据可知软饼配方和烘焙时间对产品感官评分的影响为差异极显著(P<0.0001)，说明回归方程拟合较好，能够充分反应各因素与产品感官评分的关系，试验方法较为合理.失拟项P值为0.0019<0.05，表示差异显著，说明其他因素对产品感官评分的影响效果小于软饼配方和烘焙时间的影响，实验数据可靠，可用于产品配方及工艺优化.表中的F值用来判断各个影响因素对软饼感官评分影响的强弱程度，F值越大，影响作用效果越强，由表6中数据可知，影响程度次序为烘焙时间>软饼配方>烘焙温度=果酱中岩藻多糖添加量.模型结果表示：一次项A、B、C、D，交互项AB、AC、AD、BC、BD、CD，二次项A2、B2、C2、D2中A2、B2、C2差异性达到极显著水平(P<0.01)，BC、D2差异性达到显著水平(P<0.05)，因此，试验结果表明各个因素对产品感官评分存在交互作用影响.
表6 回归方程方差分析
2.3.3 响应面图形分析
通过响应曲面图中曲面的陡峭程度表明软饼配方、烘培时间、烘焙温度、果肉果酱中岩藻多糖添加量对感官评分的影响程度，响应曲面中图形陡峭程度越大表示两因素间相互作用越大，反之越小[17]，根据回归模型作出两因素交互作用的响应面，如图8～13所示.
图8 软饼配方与烘焙时间
图9 软饼配方与烘焙温度
图10 软饼配方与果酱中岩藻多糖添加量
图11 烘焙时间与烘焙温度
图12 烘焙时间与果酱中岩藻多糖添加量
图13 烘焙温度与果酱中岩藻多糖添加量
由图8可以得知软饼配方和烘焙时间对产品感官品评分的影响比较显著；
图9中烘焙温度的作用相较于软饼配方对产品感官评分的影响较弱；
图10果酱中岩藻多糖的添加量对产品感官评分的影响效果小于软饼配方的影响效果；
图11中可以看出烘焙时间的弯曲程度要大于烘焙温度，因此烘焙时间的影响效果大于烘焙温度对产品感官评分的效果；
图12烘焙时间的影响效果同样大于果酱中岩藻多糖的添加量；
图13中烘焙温度与果酱中岩藻多糖添加量曲面图弯曲程度非常小，表明这两个因素互相作用的效果不显著.通过对上述图8～13各个因素两两交互对作用分析可知烘焙时间对感官评分的影响最为显著，其次为软饼配方、烘焙温度，果酱中岩藻多糖添加量对感官评分影响最小，此结果与回归方程方差分析结果一致，各因素相互作用的影响与统计分析结果相符合，说明响应面实验结果是可靠的.根据Design-Expert 8.0软件分析得到最佳工艺参数为：烘焙时间20 min，烘焙温度上火165 ℃、下火温度160 ℃；
最佳软饼配方为：葛根粉添加量40%、红豆添加量10%、燕麦13%、薏米18%，果酱中岩藻多糖添加量为4%.
至此，获得最终产品的最佳工艺及配方：山药泥100%、葛根粉添加量40%、红豆粉添加量10%、燕麦粉添加量13%、薏米粉添加量18%，人参果果酱添加量为19%,其中果酱中岩藻多糖添加量占果酱添加量的4%，最佳工艺参数为上火温度165 ℃、下火温度160 ℃，烘焙时间20 min.在此配方及工艺条件下，制作的夹心软饼口感风味最佳，感官评分最高.
本研究旨在尝试利用药食同源材料，开发具有一定功能性的山药葛根粉谷物夹心软饼.通过系统的单因素、正交及响应面实验确定了产品的最佳工艺及配方为：山药泥100%、葛根粉添加量40%、红豆粉添加量10%、燕麦粉添加量13%、薏米粉添加量18%，人参果果酱添加量为19%,其中果酱中岩藻多糖添加量占果酱添加量的4%，最佳工艺参数为上火温度165 ℃、下火温度160 ℃，烘焙时间20 min.在此配方及工艺条件下，制作的夹心软饼口感风味最佳，感官评分最高.本研究为药食同源材料的深加工及综合利用提供了有益的探究.
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