響應面試驗優化芪健餅干的加工工藝研究

康東坤，高外毛，張 蒙，馬 寧，張 媛，朱新杰，王佳璇，馬存根，2，劉建春

（1.山西中醫藥大學神經生物學研究中心，國家中醫藥管理局多發性硬化益氣活血重點研究室，山西 晉中 030619；2.山西大同大學腦科學研究所，中樞神經炎癥變性疾病新藥創制省市共建山西省重點實驗室培育基地，山西 大同 037009）

黃芪（Astragalus）和黨參（Codonopsis pilosulae）均是《神農本草經》中的上品藥材，是補氣藥的代表。在古代和現代，黨參、黃芪等藥材均是山西“藥食同源”地方特色產品，享譽國內外［1］。黃芪、黨參產業涉及諸多領域同步發展，在中藥材產業發展中具有典型性和代表性，其產業化開發將在我國大健康產業發展中具有重要作用［2］。

黃芪是豆科植物蒙古黃芪或膜莢黃芪的干燥根，其化學成分主要含有黃酮、皂苷、多糖及氨基酸等［3］，具有補氣升陽、固表止汗、托毒排膿等功效，可用于治療氣虛乏力、血虛萎黃等。黨參主要成分包括萜類、糖、糖苷、甾體、黃酮、木脂素苷、氨基酸等，具有補中益氣、調理脾胃、健脾益肺等作用［4］。

目前有關黃芪、黨參中藥復合餅干尚未見報道。本試驗在傳統餅干的基礎上，加入黨參、黃芪與麥芽為原料提取的中藥液，通過單因素試驗與響應面法，探討椰子油、白糖及中藥液3個因素對感官評分的交互影響，從而確定芪健餅干的最佳工藝配方，研制一款增強免疫功能的保健餅干，同時為其規?；a提供參考。

1 實驗材料

低筋面粉（益海嘉里有限公司）；雞蛋、黃油、白糖、食鹽（市售食品級，晉中沃爾瑪超市）；黨參、黃芪、麥芽（北京同仁堂有限公司）。BSA233S型電子天平，賽多利斯科學儀器（北京）有限公司；GRX-12A型電熱干燥箱，上海森信實驗儀器有限公司；C22-RH2275型電磁爐、MG38CB-AA電烤箱，美的集團。

2 方法與結果

2.1 工藝流程

2.2 操作要點

2.2.1 中藥提取 稱量藥材，黃芪、黨參與麥芽的添加比例為1∶1∶1。藥材放入鍋內，加入藥材總質量10倍的水，浸泡30 min。大火煮沸后改小火煎煮1 h，過濾后取湯汁備用。再向鍋內加入原藥材8倍的水，大火煮沸后改小火煎煮40 min，過濾并倒出。2次倒出的藥液合并后過濾，放入鍋內小火濃縮（濃縮過程中防止沸騰），使藥液質量與煎煮前原藥材總質量相等，冷卻備用［5］。

2.2.2 餅干制作 室溫下軟化黃油與椰子油，再加入鹽，慢速打至呈順滑狀態；加白糖慢速混勻，改中速打至微發狀態，至顏色變淺，體積膨脹，出現順滑的紋路；加入雞蛋液慢速混勻后，再加入中藥液慢速攪拌均勻；低筋面粉過篩分2次低速混勻，不要過度攪拌。面團溫度控制在20℃左右，調粉時間控制在10～15 min內。將面糊裝入裱花帶，擠壓成型。每個餅干直徑4 cm，厚度1.5 cm左右?？鞠湓O定面火、底火均為170℃，烘烤13 min至表面金黃，取出冷卻至室溫即可。

2.3 感官評價標準

參考食品安全國家標準（餅干）GB 7100-2015［6］，調整得到感官評分細則表，見表2。組織3男3女評分小組進行評審打分，評分者不知道當前品嘗的餅干比例配方，品嘗前需用純凈水漱口3次。

2.4 單因素試驗

基本配方中低筋面粉100 g，其余配比以面粉質量分數為基準（100%）。經過預試驗確定配方中添加量為黃油30%、雞蛋液40%、食鹽0.5%。以感官評分作為優化指標，通過改變椰子油（0%、10%、20%、30%、40%）、白糖（5%、15%、25%、35%、45%）與中藥液（10%、20%、30%、40%、50%）的添加比例，探究3種成分不同添加量對感官評價的影響。

2.4.1 椰子油添加量對感官評價的影響 適量的椰子油能增加餅干的口感與風味，但當椰子油過量時，餅干口感油膩，外形不完整。當椰子油的添加量為10%時，此時餅干口感疏松，椰香味濃郁，感官評分最高。結果見圖1。

表1 感官評價標準 （分）

圖1 椰子油添加量對感官評價的影響

2.4.2 白糖添加量對感官評價的影響 結果見圖2。白糖的添加量對感官評分的影響較大，隨著白糖添加量的增加，感官評分呈先上升后下降的趨勢。白糖添加量少時，餅干甜味較淡；量過大導致過甜以及硬度升高，影響口感［7］。白糖最適添加量為15%。

圖2 白糖添加量對感官評價的影響

2.4.3 中藥液添加量對感官評價的影響 結果見圖3。中藥液的添加直接影響餅干的色澤和口感。中藥液添加量少時，餅干色澤金黃，顏色均勻，無中藥味；添加量過多時，餅干色澤不均勻，偏暗無光澤，中藥味重，讓人難以接受。由圖3可知，中藥液添加量為30%時，感官評分最高。

圖3 中藥液添加量對感官評價的影響

2.5 響應面試驗

在單因素試驗基礎上，以感官評分作為響應值，選取上述3個因素作為響應變量進行響應面分析。響應面因素水平表見表2，試驗結果見表3。

表2 響應面因素水平表 （%）

表3 Box-Behnken試驗設計與結果

依據Design-expert軟件對餅干的感官評價和配方工藝進行回歸擬合，得到標準方程：Y=71.54+2.92A+1.28B-2.45C-0.3325AB-5.75AC-3.36BC-7.16A2-10.05B2-4.13C2。根據Box-Behnken法得到的回歸模型方差分析結果見表4。根據模擬二次多項回歸模型及對其進行方差分析，得到相應的響應面和等高線曲面圖，結果見圖4。

由表4可知，回歸模型P值＜0.01，相關性極顯著，并且方程失擬項P值為0.5562，呈不顯著（P＞0.05），可以用來反映感官評價的綜合評分與各因素之間的關系。由此證明，該模型與實際的結果擬合性較好，試驗方法可靠。

表4 響應面試驗結果方差分析

各個因素對芪健餅干品質影響的強弱順序可以通過F值的大小來判斷。影響強度順序為椰子油添加量＞中藥添加量＞白糖添加量。其中一次項B具有顯著性（P＜0.05），一次項A和C有極顯著性（P＜0.01）；AC和BC交互項作用具有極顯著性（P＜0.01）；A、B、C的平方項具有極顯著性（P＜0.01）。各考察因素對感官評分的影響具有交互作用。

由圖4可知，響應面圖能直觀反映各因素間的交互作用對響應值的影響，曲面的陡度越大，添加量的變化對響應值影響越大［8］。等高圖亦可判定交互作用的顯著性，等高線越趨近于橢圓，表示交互作用越強，越趨近圓，表示交互作用越弱［9］。當C=20%時，隨著A與B的不斷升高，感官評分從高到低，圖中響應面曲面的等高線近似一個圓形，提示A和B的交互作用并無顯著性。當B=15%時，隨著A增高和C下降，感官評分先上升再降低；在A=10%，C=20%時，感官評分達到最高點，響應面曲面等高線為橢圓，提示A和C對感官評分交互作用具有顯著性。當A=10%時，隨著B和C的升高，感官評分先上升而后下降；在B=5%，C=20%時，感官評分達到最高點，該響應面曲面等高線為橢圓，提示B和C 2個因素對感官評分交互作用具有顯著性。

圖4 各因素交互作用對芪健餅干感官評分影響的等高線圖和響應面圖

2.6 最佳配比結果確定與驗證試驗

通過Design-expert軟件對本試驗回歸方程進行優化求解，得到椰子油、白糖、中藥液的添加量分別為14.8%、16.7%、13.0%，此時模型預測芪健餅干的感官評分為73.21分。對上述的配方進行3次驗證試驗，得到感官評分均值為73.00分，與理論分析結果近似。利用響應面試驗優化的芪健餅干配方可靠，對實際生產具有指導性。

3 結 論

根據單因素試驗與響應面法確定芪健餅干最佳配方為：低筋面粉100%、雞蛋液40%、黃油30%、食鹽0.5%、椰子油14.8%、白糖16.7%、中藥液13.0%。在此參數條件下制得的芪健餅干口感疏松，椰香味濃郁，色澤均勻，呈金黃色，組織狀態良好，感官評分達73.00分。本試驗為黃芪、黨參等藥食同源藥材在餅干中的應用提供了理論基礎。