摘 要 本研究采用模糊数学法与响应面法结合来对红豆薏米藜麦饼干进行工艺研究。通过单因素试验得出红豆粉、薏米粉、藜麦粉、盐和牛奶的适宜添加量。在单因素试验基础上采用响应面试验对红豆粉、藜麦粉、盐的添加量进一步优化，最终获得最佳配方为：低筋小麦粉100g，红豆粉27g，藜麦粉5g，薏米粉15g，盐2g，牛奶35ml，黄油20g，鸡蛋20g，泡打粉1g。在此工艺下制作的饼干色泽淡黄，口感酥脆紧实，有红豆、牛奶和藜麦的风味。
关键词：饼干；
模糊数学评价法；
响应面分析法 Abstract In this study, the technology of biscuit was studied by fuzzy mathematical evaluation method and response surface methodology.The biscuits are made of red beans, job＇s tears and quinoa, etc.The suitable amount of red bean powder, job＇s tears powder, quinoa powder, salt and milk was obtained by single factor test.On the basis of single factor experiment, response surface methodology was used to further optimize the amount of red bean powder, quinoa powder and salt.The best formula is: 100g low gluten wheat flour, 27g red bean flour, 5g quinoa flour, 15g job＇s tears flour, 2g salt, 35ml milk, 20g butter, 20g egg, 1g baking powder.The biscuits made by this technology are light yellow in color, crisp and compact in taste, with the flavor of red beans, milk and quinoa. Key words: Biscuits；
fuzzy mathematical evaluation method; response surface methodology 目 录 1 引 言 １ 2 材料与方法 １ 2.1 材料及仪器 ２ 2.1.1 材料 ２ 2.1.2 仪器 ２ 2.2 方法 ２ 2.2.1工艺流程 ２ 2.2.2 工艺要点 ２ 2.2.3 单因素试验方法 ３ 2.2.4 响应面方法 ４ 2.2.5 感官评价方法 ５ 2.2.6 建立模糊数学模型的方法 ５ 2.2.7 质构的品质分析 ６ 3 实验结果及分析 ６ 3.1单因素试验的结果分析 ６ 3.1.1 红豆粉的添加量对饼干风味影响分析 ６ 3.1.2 熟薏米粉的添加量对饼干风味的影响分析 ７ 3.1.3 藜麦粉的添加量对饼干风味的影响分析 ８ 3.1.4 盐的添加量对饼干风味的影响分析 ９ 3.1.5 牛奶的添加量对饼干风味的影响分析 １０ 3.2 响应面试验结果分析 １１ 3.2.1 Box-Behnken试验结果及方差分析 １１ 3.2.2 响应面的交互作用分析 １３ 3.2.3 响应面的优化结果 １５ 3.3 质构的品质结果 １５ 4 讨 论 １６ 致 谢 １７ 参 考 文 献 １７ 红豆薏米藜麦饼干工艺研究 1 引 言 红豆，又名赤豆，主要含蛋白质、粗纤维、钙、磷、铁、硫胺素、核黄素等丰富营养成分。对人体有袪湿消肿，解毒排脓、延缓衰老等保健功效。薏米，又名薏苡仁、苡仁、六谷子，具有利水除湿、健脾脏除麻痹、治水肿等保健功效[1]。红豆与薏米的组合，可以加强对人体的除湿袪肿、美白肌肤等美容功效，并且二者的结合可增大口感风味，减少各自所含有的特异风味[2]。藜麦，又名南美麦，原产地是南美洲，在所有食物中，藜麦是唯一一种单独食用它，便可让我们人体每日所需的基本营养物质得到满足的高蛋白谷物[3]。近几年来，藜麦受到外国人的热捧，因为藜麦有低脂肪、低糖量、低淀粉的优点[4]，食用后不会使人体积累过多热量，从而不会增加人体重量，降低肥胖、高血压、糖尿病或者心脑血管疾病的发生率。藜麦是一种高纤维碳水化合物，人体对于高纤维碳水化合物消化得较缓慢，食用后饱腹感较高，可以延长人们下次进餐的时间[5]。
饼干是自开发以来就深得大众喜爱的一类休闲食品，具有易饱腹感、方便携带、价格低廉、风味多样、保质期长等特点[6]。随着科技进步，社会发展的加快，越来越多的人没有时间去享受一顿有营养的正餐，所以孕育出了代餐饼干等方便食品。
本研究从代餐饼干这个方向入手，将红豆、薏米、藜麦这三者结合制作出代餐饼干，赋予饼干袪湿袪肿、美白肌肤的营养功效，并且该饼干低脂低糖，有利健康。红豆薏米藜麦饼干符合现代女性追求苗条、美白特点，很好地迎合了消费者的心理需求。开发红豆薏米藜麦饼干也能够使初级农产品高值化利用，促进农民增收，开拓更大的市场。
2 材料与方法 2.1 材料及仪器 2.1.1 材料 低筋小麦粉（安琪酵母股份有限公司）、红豆粉（山东百岁农民食品有限公司）、熟薏米粉（山东百岁农民食品有限公司）、藜麦粉（内蒙古裕品源农牧业有限公司）、盐（福建省泉州晶海轻化有限公司）、牛奶（内蒙古伊利实业集团股份有限公司）、无盐黄油（枣庄堡兰特食品科技有限公司）、鸡蛋（市售）、泡打粉（安琪酵母股份有限公司）。
2.1.2 仪器 MC电子天平（赛多利斯科学仪器北京有限公司）、SEC-3Y电烤箱（广州三麦机械设备有限公司）、电动打蛋器（广州市祈和电器有限公司）、美国FTC-质构仪PRO（北京盈盛恒泰科技有限责任公司）、饼干模具等。
2.2 方法 2.2.1工艺流程 鸡蛋液打发→无盐黄油打发→与低筋小麦粉、红豆粉、熟薏米粉、藜麦粉、盐、牛奶和泡打粉混合均匀→面团调制→辊压→模具按压→摆盘→焙烤→冷却→包装→成品 2.2.2 工艺要点 （1）鸡蛋液打发：用电动打蛋器先高速打发全蛋液30s后，再将电动打蛋器调至低速来打发全蛋液。打发至全蛋液体积明显变大，气泡也变得绵密后停止打发。
（2）黄油打发：先将黄油切成1cm的小块并且软化至当能用手指轻易按入黄油时就可以开始打发黄油。用电动打蛋器先低速打发黄油20s后，电动打蛋器调至中速，打发至黄油整体泛白，体积膨胀则黄油打发成功。
（3）面团调制：打发后的鸡蛋液和黄油与低筋小麦粉、红豆粉、熟薏米粉、藜麦粉、细盐和泡打粉混合均匀后，将牛奶分多次加入并且揉面团直到面团揉成不粘手，软硬适中，面团表面光滑[7]。
（4）辊压成型：用擀面杖将面团擀至0.4cm左右、表面光滑的薄面片，用饼干模具压出形状并在饼干表面形成花纹。
（5）摆盘：饼干与饼干间隔2cm放置在烤盘上。
（6）焙烤：先将烤箱调至上火170℃、下火160℃后预热四分钟，将放饼干的烤盘放入烤箱中焙烤7分钟后拿出烤盘，将饼干翻面后放入烤箱焙烤7分钟后，就可以关闭烤箱的开关，利用烤箱的余温继续焙烤饼干2分钟后从烤箱取出烤盘[8]。
（7）成品：焙烤后的饼干要彻底冷却后放入包装袋，进行密封包装即得到成品。
2.2.3 单因素试验方法 红豆薏米藜麦饼干的基础配方为：低筋小麦粉100g、红豆粉25g、熟薏米粉15g、藜麦粉8g、鸡蛋液20g、牛奶40ml、黄油20g、盐1.4g和泡打粉1g。在该基础上，对红豆粉、薏米粉、藜麦粉、盐、牛奶的添加量进行优化，以获得最佳配方。
（1）红豆粉添加量对饼干的影响：分别选取红豆粉添加量为15g、20g、25g、30g、35g，各加入低筋小麦粉100g、熟薏米粉15g、藜麦粉8g、鸡蛋液20g、牛奶40ml、黄油20g、盐1.4g和泡打粉1g，制作饼干，探索红豆粉的添加量对红豆薏米藜麦饼干的风味影响。
（2）熟薏米粉添加量对饼干的影响：分别选取熟薏米粉添加量为5g、10g、15g、20g、25g，各加入低筋小麦粉100g、红豆粉25g、藜麦粉8g、鸡蛋液20g、牛奶40ml、黄油20g、盐1.4g和泡打粉1g，制作饼干，探索熟薏米粉的添加量对红豆薏米藜麦饼干的风味影响。
（3）藜麦粉添加量对饼干的影响：分别选取藜麦粉添加量为5g、10g、15g、20g、25g，各加入低筋小麦粉100g、红豆粉25g、熟薏米粉15g、鸡蛋液20g、牛奶40ml、黄油20g、盐1.4g和泡打粉1g，制作饼干，探索藜麦粉的添加量对红豆薏米藜麦饼干的风味影响。
（4）盐添加量对饼干的影响：分别选取盐的添加量为0.5g、1g、1.5g、2g、2.5g，各加入低筋小麦粉100g、红豆粉25g、熟薏米粉15g、藜麦粉8g、鸡蛋液20g、牛奶40ml、黄油20g和泡打粉1g，制作饼干，探索盐的添加量对红豆薏米藜麦饼干的风味影响。
（5）牛奶添加量对饼干的影响：分别选取牛奶的添加量为30ml、35ml、40ml、45ml、50ml，各加入低筋小麦粉100g、红豆粉25g、熟薏米粉15g、藜麦粉8g、鸡蛋液20g、黄油20g、盐1.4g和泡打粉1g，制作饼干，探索牛奶的添加量对红豆薏米藜麦饼干的风味影响。
2.2.4 响应面方法 在单因素试验结果的基础上，采用响应面优化试验对盐、红豆粉、藜麦粉的添加量进一步优化。响应面试验设计因素及水平见表2-1。
通过比较5组单因素试验结果，可知盐的添加量、红豆粉的添加量、藜麦粉的添加量对红豆薏米藜麦饼干的感官评价和风味影响较熟薏米粉和牛奶的添加量大，所以对这三个因素进行响应面优化试验。
表2-1 响应面试验设计因数及其水平 编号 变量 水平 -1 0 1 A 盐的用量（ g ）
1.0 1.5 2.0 B 红豆粉的用量 ( g ) 25.0 30.0 35.0 C 藜麦粉的用量 ( g ) 5.0 10.0 15.0 2.2.5 感官评价方法 选择经过感官评价培训的5名男同学和5名女同学组成感官评价的小组，分别对红豆薏米藜麦饼干的色泽、组织形态、口感和气味这四个方面进行优、良、差三个级别的评级。感官评价的评级标准[9]见表2-2。
表2-2 感官评价标准 级别 色泽(20%) 组织形态(20%) 口感(30%) 气味(30%) 优 (100分) 呈金黄色且色泽均匀，没有焦斑 形状完整不易碎，纹路清楚，掰开后饼干断裂面上无大气孔 酥脆，咸度适中，不黏牙，后味无涩味 有明显的红豆味和藜麦味，无异味 良(60分) 呈金黄色且色泽较均匀，没有焦斑 形状较完整，较不易碎，纹路较清楚，掰开后饼干断裂面上无大气孔 较酥脆，过咸或无味，不黏牙，后味无涩味 较明显的红豆味和藜麦味，无异味 差(20分) 呈黄色且色泽不均匀，有焦斑 形状完整但易碎，纹路不清楚，掰开后饼干断裂面上有大气孔 较硬，过咸或无味，黏牙，后味有涩味 无明显的红豆味和藜麦味，有异味 2.2.6 建立模糊数学模型的方法 参考翟立公等[10]的方法建立红豆薏米藜麦饼干的模糊数学模型。设定因素集为U=[A色泽，A组织形态，A口感，A气味]，评语集=[优，良，差]。红豆薏米藜麦饼干的4个评价方面所占权重不同，分别为色泽占比0.2、组织形态占比0.2、口感占比0.3和气味占比0.3，所以权重集a=[0.2，0.2，0.3，0.3]。
模糊数学综合评价结果b=a*R，即权重集与评判矩阵相乘的得数。设定优100分，良60分，差20分，即为评语级别集K=[100，60，20]。所以红豆薏米藜麦饼干的模糊数学评价总分T=b*K，即模糊数学综合评价结果与评语级别集相乘的得数。
2.2.7 质构的品质分析 本试验采用美国FTC-质构仪PRO对红豆薏米藜麦饼干进行硬度测试，探头编号为432-076。目标距离为8.0mm，等待时间为0s，起始力2.10N，测试速度为3.00mm＼s，挤压距离1.20mm，返回速度为3.00mm＼s，重复次数为2次，依据饼干形状的不同分别进行三组测试[12]，并对测试结果进行分析并且得出结论。
3 实验结果及分析 3.1单因素试验的结果分析 单因素试验考察红豆粉、薏米粉、藜麦粉、盐、牛奶的添加量这五个因素对红豆薏米藜麦饼干风味和感官评价的影响。对感官评价小组对这五个因素各自的五个水平的评级进行模糊数学的计算，对计算结果进行分析。
3.1.1 红豆粉的添加量对饼干风味影响分析 红豆粉的添加量与模糊数学评价总分关系如图3-1所示，当红豆粉的添加量从15g到30g时，折线呈上升状态，当红豆粉添加量增加至35g时，折线图呈现下降的趋势。所以，当红豆粉的添加量为30g时，红豆薏米藜麦饼干的模糊数学评价总分最高，为76分，当红豆粉的添加量增加至35g时，模糊数学评价总分降低。因为红豆量如果太少，饼干没有红豆味，如果红豆粉太多，饼干会有红豆的豆腥味，因此影响感官评价的评级，从而影响模糊数学评价总分。所以选择红豆粉的添加量为25g至35g进行响应面优化试验。
图3-1 红豆粉添加量对模糊数学评价总分的影响 3.1.2 熟薏米粉的添加量对饼干风味的影响分析 熟薏米粉添加量与模糊数学评价总分关系如图3-2所示，当熟薏米粉的添加量从5g到15g时，折线呈上升状态，当熟薏米添加量增加至25g时，折线图呈现下降的趋势。所以，当熟薏米粉的添加量为15g时，红豆薏米藜麦饼干的模糊数学评价总分最高，为77分，当熟薏米粉的添加量增加至25g时，模糊数学评价总分降低。因为熟薏米量如果太少，饼干没有口感，太软，如果熟薏米粉太多，饼干会粗糙，吃起来不够爽口，因此影响感官评价的评级，从而影响模糊数学评价总分。所以选择熟薏米粉的添加量为15g。
图3-2 熟薏米粉添加量对模糊数学评价总分的影响 3.1.3 藜麦粉的添加量对饼干风味的影响分析 藜麦粉添加量与模糊数学评价总分关系如图3-3所示，当藜麦粉的添加量从5g到10g时，折线呈上升状态，当藜麦粉添加量增加至25g时，折线图呈现下降的趋势。所以，当藜麦粉的添加量为10g时，红豆薏米藜麦饼干的模糊数学评价总分最高，为78分，当藜麦粉的添加量增加至25g时，模糊数学评价总分降低。因为藜麦粉量如果太少，饼干没有藜麦味，如果藜麦粉太多，饼干会有藜麦的苦涩味，影响饼干的口感，因此影响感官评价的评级，从而影响模糊数学评价总分。所以选择藜麦粉的添加量为5g至15g进行响应面优化试验。
图3-3 藜麦粉添加量对模糊数学评价总分的影响 3.1.4 盐的添加量对饼干风味的影响分析 盐的添加量与模糊数学评价总分关系如图3-4所示，当盐的添加量0.5g到1.5g时，折线呈上升状态，当盐的添加量增加至2.5g时，折线图呈现下降的趋势。所以，当盐的添加量为1.5g时，红豆薏米藜麦饼干的模糊数学评价总分最高，为78分，当盐的添加量增加至2.5g时，模糊数学评价总分降低。因为盐的添加量如果太少，饼干没有味道，如果盐的添加量太多，饼干会太咸，影响饼干的口感，因此影响感官评价的评级，从而影响模糊数学评价总分。所以选择盐的添加量为1.0g至2.0g进行响应面优化试验。
图3-4 盐添加量对模糊数学评价总分的影响 3.1.5 牛奶的添加量对饼干风味的影响分析 牛奶的添加量与模糊数学评价总分关系如图3-5所示，当牛奶的添加量从30ml到35ml时，折线呈上升状态，当牛奶的添加量增加至50ml时，折线图呈现下降的趋势。所以，当牛奶的添加量为35ml时，红豆薏米藜麦饼干的模糊数学评价总分最高，为75分，当牛奶的添加量增加至50ml时，模糊数学评价总分降低。因为牛奶的添加量如果太少，饼干没有奶香味，如果牛奶的添加量太多，饼干会不酥脆，因此影响感官评价的评级，从而影响模糊数学评价总分。所以选择牛奶的添加量为35ml。
图3-5 牛奶添加量对模糊数学评价总分的影响 3.2 响应面试验结果分析 3.2.1 Box-Behnken试验结果及方差分析 响应面试验设计及结果如表3-1所示，方差分析如表3-2所示。
表3-1 响应面试验设计及数据结果 试验号 A B C Y 1 1 -1 0 60.0 2 1 0 1 62.0 3 0 1 -1 76.0 4 0 0 0 78.0 5 -1 -1 0 62.8 6 -1 1 0 66.4 7 0 0 0 73.6 8 0 0 0 70.4 9 0 -1 1 67.6 10 1 1 0 74.8 11 1 0 -1 83.6 12 -1 0 1 76.0 13 0 0 0 61.2 14 0 1 1 66.4 15 -1 0 -1 80.4 16 0 -1 -1 80.0 17 0 0 0 61.2 由表3-2可知，模型F值为1.48，说明该模型相对于干扰不显著。盐、红豆粉、藜麦粉的添加量这三者交互有30.91%的机会对红豆薏米藜麦饼干产生干扰，即为一个模型的F值可能会发生干扰。C即为藜麦粉的添加量的P=0.0430，0.0430＜0.05，说明藜麦粉的添加量对红豆薏米藜麦饼干的风味有显著影响，所以C是重要的模型影响因素。失拟项p值为0.6373，说明失拟项不显著，所以说明回归方程拟合比较好。
表3-2 响应面试验结果方差分析 方差来源 平方和 自由度 方差 F值 P＞F 显著性 模型 630.35 9 70.04 1.480 0.3091 不显著 A 3.38 1 3.38 0.071 0.7969 -- B 21.76 1 21.78 0.460 0.5191 -- C 288.00 1 288.00 6.090 0.0430 显著 AB 31.36 1 31.36 0.660 0.4422 -- AC 73.96 1 73.96 1.560 0.2512 -- BC 1.96 1 1.96 0.041 0.8445 -- A² 0.02 1 0.02 3.206 0.9862 -- B² 36.39 1 36.39 0.770 0.4094 -- C² 181.19 1 181.19 3.830 0.0911 -- 残差 330.97 7 47.28 -- -- -- 失拟项 105.24 3 35.08 0.620 0.6373 不显著 纯误差 225.73 4 56.43 -- -- -- 总变异 961.32 16 -- -- -- -- 3.2.2 响应面的交互作用分析 A和B的交互作用曲面图如图3-6所示。图3-6的响应面图的曲面坡度非常平缓，说明盐的添加量和红豆粉的添加量的交互作用对红豆薏米藜麦饼干的模糊数学评价总分影响小。
A和C的交互作用曲面图如图3-7所示。图3-7的响应面图的曲面坡度非常平缓，说明盐的添加量和藜麦粉的添加量的交互作用对红豆薏米藜麦饼干的模糊数学评价总分影响较小。
B和C的交互作用曲面图如图3-8所示.图3-8的响应面图的曲面坡度陡峭，说明红豆粉的添加量和藜麦粉的添加量的交互作用对红豆薏米藜麦饼干的模糊数学评价总分的影响较大。
图3-6 A和B的交互作用曲面图 图3-7 A和C的交互作用曲面图 图3-8 B和C的交互作用曲面图 3.2.3 响应面的优化结果 Design-Expert软件算出被考察变量的最优组合为盐2g、红豆粉27g、藜麦粉5g，在这条件下，红豆薏米藜麦饼干的模糊数学评价总分为83.9989分。将算出的最优组合制作出饼干，给感官评价小组成员评分并且结合模糊数学模型得到模糊数学评价总分为91分。故红豆薏米藜麦饼干的最佳配方为：低筋小麦粉100g，红豆粉27g，藜麦粉5g，薏米粉15g，盐2g，牛奶35ml，黄油20g，鸡蛋20g，泡打粉1g，烤箱的焙烤温度为上火170℃，下火160℃，预热四分钟后，将饼干放入烤箱焙烤7分钟，再将饼干翻面后，再继续焙烤7分钟。在此工艺下制作的饼干色泽淡黄，口感酥脆紧实，有红豆、牛奶和藜麦的风味。
3.3 质构的品质结果 红豆薏米藜麦饼干的最佳配方做出的饼干进行质构的品质检测得到：硬度测试平均值为13.87N，最大硬度时的位移值为1.05mm，最大硬度的做功量为6.4906mJ。所以这款饼干酥脆适当。
4 讨 论 红豆对人体具有解毒排脓、袪湿气消水肿、延缓衰老等保健功效。薏米具有利水除湿、健脾脏、治水肿、除麻痹等保健功效。红豆与薏米的组合可以加强对人体的除湿气袪水肿、美白肌肤等美容功效，并且二者的结合也可优化口感风味，可减少红豆的豆腥味。藜麦是一种高蛋白、脂肪、低糖量、低淀粉的谷物。藜麦是一种高纤维碳水化合物，人体对于高纤维碳水化合物消化得较为缓慢，食用后饱腹感较高，可以延长人们下次进餐的时间。饼干具有易饱腹感、方便食用、方便携带、方便保存、价格低廉等优点。
针对现代女性追求身材苗条有曲线、肌肤雪白不水肿等特点以及现代社会高效率性，上班族因为工作繁忙无法有时间去吃饭。本实验工艺研究从代餐饼干这个方向入手，将红豆、薏米、藜麦这三者糅合制作出一款代餐饼干。红豆、薏米、藜麦这三种食物赋予饼干袪湿气袪水肿、美白肌肤的保健功效，并且低脂肪、低热量、低淀粉。
红豆薏米藜麦饼干以健康为理念，所以未添加糖进行制作，而添加盐进行制作饼干。感官评价小组成员对这款红豆薏米藜麦饼干没有甜味而接受度不高，故感官评价的分数不是特别高，在80分以下。
通过本实验研究得出红豆薏米藜麦饼干的最佳配方为：低筋小麦粉100g，红豆粉27g，藜麦粉5g，薏米粉15g，盐2g，牛奶35ml，黄油20g，鸡蛋20g，泡打粉1g，烤箱的焙烤温度为上火170℃，下火160℃，预热四分钟后，将饼干放入烤箱焙烤7分钟，再将饼干翻面后，再继续焙烤7分钟，此时硬度为13.87N，最大硬度时的位移值为1.05mm，最大硬度的做功量为6.4906mJ，饼干口感酥脆，形状完整，花纹清晰，具有浓郁的红豆香气，藜麦香气和奶香气。
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